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Verfahrenstechnik 11/2017

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TOP-THEMA I TITEL Mit

TOP-THEMA I TITEL Mit Diagnosefunktion Condition Monitoring durch steckbaren Überspannungsschutz Überspannungen und Überspannungsereignisse schädigen nicht nur Elektronik und Bauteile, sie gefährden die Anlagenverfügbarkeit und führen zu hohen Folgekosten. Mit entsprechenden Schutzsystemen kann das verhindert werden. Autor: Andreas Grimsehl, Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim Diagnosefunktion und Modularität bei einer Baubreite von nur 6,2 mm – diese Merkmalkombination in einem Gerät bietet das Überspannungsschutzsystem M-LB-5000. Zusammen mit der Single- Loop-Integrität erhöht dies die Anlagenverfügbarkeit und senkt die Gesamtbetriebskosten. Der Schutzmodulstatus ist als Ampelanzeige intuitiv ablesbar und kann als Statusmeldung in die Leitebene verdrahtet werden. Dies erlaubt ein Condition Monitoring, der regelmäßige Aufwand für die Überprüfung der Schutzeinrichtung sinkt oder entfällt komplett. Das modulare System erlaubt eine einfache Inbetriebnahme und Wartung durch eine Loop Disconnect-Funktion und unterbrechungsfreies Schutzmodul. Allein in Deutschland schlagen ca. zwei Millionen Blitze im Jahr ein. Doch die Ursachen für Überspannungen sind weitaus vielfältiger. Auch Transienten durch Schaltvorgänge, Lastabwürfe oder Unterbrechungen der Versorgung können Elektronik schädigen und zu hohen Folgekosten führen. Die Auswirkungen der Überspannungsereignisse sind ebenfalls zahlreich: Neben der direkten Zerstörung von Bauteilen ist es vor allem die Gefährdung der Anlagenverfügbarkeit und ihren Folgen wie Produktionsausfälle, die Betriebskosten nach oben treiben. Integraler Bestandteil Überspannungsschutzsysteme müssen daher integraler Bestandteil von prozesstechnischen Anlagen sein. Vor allem von Forderungen asiatischer Kunden wurde das Lastenheft für das M-LB-5000 geprägt: Möglichst geringer Platzbedarf im Schaltschrank, einfache Inbetriebnahme ohne spezielle Hilfsmittel, selbstständige Signalisierung von Verschleiß oder Ausfall und die Möglichkeit der Wartung ohne spezielle Kenntnisse und Werkzeuge. Diesen Forderungen wird das M-LB-5000-System durch Diagnosefunktion, modularen Aufbau und Baubreite von 6,2 mm gerecht. Überspannungsereignisse verschleißen den Überspannungsschutz oder führen zum Ausfall. Aktuelle Normen wie die EN 01 Die M-LB-5000-Module sind nur 6,2 mm breit 26 VERFAHRENSTECHNIK 11/2017

TITEL I TOP-THEMA 02 Aufbau eines Überspannungsschutzes Gasableiter Induktivität Supressordiode Ungeschützte Seite 62305 fordern daher, dass Überspannungsschutzeinrichtungen zyklisch auf ihre Wirksamkeit hin überprüft werden. Dies geschieht bisher meist manuell, ist aufwändig und erfordert unterwiesenes Personal. Die Testergebnisse lassen keinen Rückschluss auf die Vorschädigung des Schutzmoduls und damit auf seinen Verschleißzustand zu. Die Qualitätsprüfung einer Überspannungsschutzeinrichtung ist bis dato mit aufwändiger manueller Tätigkeit und Dokumentation verbunden. Üblicherweise gibt es Hilfsmittel, beispielsweise Prüfkoffer, die vor Ort vorgehalten werden müssen. Bei der Überprüfung der Überspannungsschutzeinrichtung werden dann die Schutzmodule mithilfe dieses Prüfkoffers untersucht und das Ergebnis festgehalten. Zudem fehlt bei dieser Methode die Möglichkeit der vorbeugenden Wartung. Das bedeutet, es ist nur möglich, die geprüften Geräte mit „gut“ oder „schlecht“ zu bewerten. Patentierte Diagnosefunktion Geschützte Seite Die patentierte Diagnosefunktion umgeht diese Einschränkungen. Im Gerät werden die Zündereignisse des Gasableiters ab einer gewissen Schwelle gezählt, der Leistungseintrag in die Supressordioden ermittelt und die Innentemperatur gemessen. Dies ist für explosionsgeschützte Signale in dieser Breite einmalig. Die intuitiv ablesbare Ampelanzeige minimiert den Prüfaufwand. Der Status der Schutzmodule kann über die Meldekontakte von Funktionsmodulen in die Steuerungsebene eingebunden werden. Grüne Anzeige auf dem Schutzmodul bedeutet: Die volle Schutzwirkung ist vorhanden, es gibt eine ausreichende Funktionsreserve. Das heißt, es besteht kein Handlungsbedarf. Die gelbe LED signalisiert, dass das Schutzmodul 90 % seines Lebenszyklus erreicht hat, der Signalkreis aber nach wie vor geschützt ist. Das Schutzmodul sollte bei der nächsten anstehenden Wartung ersetzt werden. Bei roter Anzeige ist das Schutzmodul dauerhaft geschädigt und die Schutzwirkung verloren gegangen. Dieser Fehler wird in vielen Fällen auch das Messsignal verfälschen. Das Schutzmodul Auf einen Blick: n Diagnosefunktion senkt Betriebskosten durch Condition Monitoring und ermöglicht Predictive Maintenance n Modularität vereinfacht Inbetriebnahme und Wartung n 6,2 mm mit Single-Loop-Integrität spart Platz und erhöht die Anlagenverfügbarkeit sollte sofort ersetzt werden, um Schäden beim nächsten Überspannungsereignis zu vermeiden. Die Ampelanzeige am Schutzmodul vereinfacht die Wartung, da der Fehler sehr einfach einem spezifischen Signalkreis zugeordnet werden kann. Zusätzlich kann die Diagnosefunktion in das Steuerungssystem eingebunden werden. Die Statusmeldungen der einzelnen Schutzmodule werden über Power Rail und Funktionsmodule mit Fernmeldekontakten an die Leitebene weitergeleitet. Somit ist der Zustand der Überspannungsschutzeinrichtung jederzeit einsehbar. Serviceeinsätze können geregelt geplant werden, bevor ein Störfall überhaupt auftritt. So werden die Schutzmodule weder zu früh noch zu spät getauscht. Das optimiert die Verfügbarkeit der Überspannungsschutzfunktion und damit der Anlage und minimiert gleichzeitig die Kosten für die Wartung. Vereinfachte Wartung Auch im Wartungsfall bietet der modulare Aufbau Vorteile. Beim Ziehen des Schutzmoduls bleibt der betroffene Signalkreis über das auf der Hutschiene montierte Basismodul durchverbunden. Der Abziehvorgang führt zu keiner Signalunterbrechung, ein Schutzmodul kann daher getauscht werden, ohne den Anlagenbetrieb zu beeinträchtigen. Wird das Schutzmodul um 180° gedreht aufgesteckt, ist der Signalkreis durch die integrierte Trennfunktion unterbrochen. Das vereinfacht Wartungsarbeiten sowie Loop Check und ermöglicht Isolationstests während der Inbetriebnahme oder anlässlich wiederkehrender Prüfungen. Die geringe Baubreite der Schutzmodule von 6,2 mm spart Platz im Schaltschrank. Auf Messertrennklemmen kann verzichtet werden – bei einer Nachrüstung können vorhandene gängige Messertrennklemmen platzneutral ersetzt werden. Ein MSR-Kreis pro Schutzmodul bedeutet eine maximale Anlagenverfügbarkeit durch „Single-Loop- Integrität“. Im Servicefall ist immer nur ein Signalkreis betroffen. Das Modul des betroffenen Kanals kann getauscht werden, ohne dass sich Rückwirkungen auf andere MSR-Kreise ergeben. Fotos: Pepperl+Fuchs, Fotolia Halle 7A, Stand 330 www.pepperl-fuchs.com VERFAHRENSTECHNIK 11/2017 27

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