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Verfahrenstechnik 3/2019

Verfahrenstechnik 3/2019

HANNOVER MESSE I SPECIAL

HANNOVER MESSE I SPECIAL Ziele einhalten Funktionale Sicherheit von Maschinen in verfahrenstechnischen Anlagen Maschinen in verfahrenstechnischen Anlagen genügen in der Regel eigenständig einem bestimmten Verwendungszweck und sind durch Druckgeräte (Druckbehälter und Rohrleitungen) voneinander getrennt. Druckgeräte als wesentliche Bestandteile der Anlagen sind von der Maschinenrichtlinie aber ausgenommen, sofern sie nicht Bestandteil einer Maschine sind. Damit stellt sich dem Anwender generell die Frage, welche Rolle die Maschinenrichtlinie für seine Anlage überhaupt spielt. In der chemisch-pharmazeutischen Industrie werden EG-Richtlinien und Normen benötigt, um die verfahrenstechnische Anlage mit den gewünschten Funktionen betreiben oder gemäß CE-Konformitätsverfahren in Verkehr bringen zu können. Das Hauptziel ist dabei, alle Gefährdungen zu ermitteln und keine zu übersehen. Bei verfahrenstechnischen Anlagen handelt es sich insbesondere um chemische Produktionsprozesse oder thermische Trennprozesse. Dabei gehen von der Anlage oder der Maschine während des Gesamt-Lebenszyklus von Planung, Konstruktion, Installation, Inbetriebnahme und Betrieb bis hin zur Wartung Gefahren für Mensch, Maschine und Umwelt aus. Um die Risiken auf ein vernünftiges Maß zu begrenzen, werden Stell- und Sperreinrichtungen, Pumpen zur Förderung von Stoffen Autor: Hasan Sülük, Functional Safety Manager, Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim und Komponenten zum Temperieren oder Mischen von Stoffen eingesetzt. Die klassischen Fragen, die bei der Planung bzw. Einstufung der Anlage oder Maschine häufig gestellt werden, sind folgende: n Welche Normen sind relevant für die Maschinenrichtlinie (MRL) und/oder die verfahrenstechnische Anlage? n Wie sind die Teile der verfahrenstechnischen Anlage im Sinne der Maschinenrichtlinie einzuordnen? (Stichwort Anwendungsbereich der MRL) n Was bedeutet „Gesamtheit von Maschinen“? n Was bedeutet „unvollständige Maschine“? n Was bedeutet laut DIN EN 61508-4 die Gesamtsicherheit der Maschine oder Anlage? Relevante Richtlinien und Normen Aufgrund der gestiegenen Komplexität von Maschinen und Anlagen war es notwendig, einen Standardisierungsgrad zu erreichen. Hierzu wurde die Sicherheits-Grundnorm DIN EN 61508 aufgestellt, die die „Funktionale Sicherheit“ sicherheitsbezogener elektrischer/elektronischer und programmierbarer elektronischer Systeme grundsätzlich festgelegt. Die Richtlinie 2006/42/ EG wird allgemein als „Maschinenrichtlinie“ bezeichnet und deckt folgende Anwendungsbereiche ab: Maschinen Dabei ist eine Maschine eine mit einem anderen Antriebssystem als der unmittelbar eingesetzten menschlichen oder tierischen Kraft ausgestattete oder dafür vorgesehene Gesamtheit miteinander verbundener Teile, von denen mindestens eines beweglich ist und die für eine bestimmte Anwendung zusammengefügt sind: n der lediglich Teile fehlen, die sie mit ihrem Einsatzort oder mit ihren Energieund Antriebsquellen verbinden, n und die erst nach Anbringung auf einem Beförderungsmittel oder Installation in einem Gebäude oder Bauwerk funktionsfertig ist. Gesamtheit von Maschinen Dies be deutet eine Gesamtheit von Maschinen, die – damit sie zusammenwirken – so angeordnet sind und betätigt werden, dass sie als Gesamtheit funktionieren. Unvollständige Maschinen Dieser Terminus bezeichnet eine Gesamtheit, die fast eine Maschine bildet, für sich genommen aber keine bestimmte Funktion erfüllen kann. Ein Antriebssystem stellt eine unvollständige Maschine dar. Eine unvoll- 22 VERFAHRENSTECHNIK 3/2019

SPECIAL I HANNOVER MESSE lich der Folgekosten, die durch Unfälle entstehen können. In der Praxis kommt es dabei zu Schwierigkeiten, da sich die chemisch-pharmazeutische Industrie von den Maschinenherstellern unterscheidet. Mit den Risiken umgehen Bewertungsschema: Gesamtheit von Maschinen – eine Gesamtheit von Maschinen wird häufig auch als verkettete Anlage bezeichnet ständige Maschine ist nur dazu bestimmt, in andere Maschinen oder in andere unvollständige Maschinen oder Ausrüstungen eingebaut oder mit ihnen zusammengefügt zu werden, um zusammen mit ihnen eine Maschine im Sinne der Maschinenrichtlinie zu bilden. Auswechselbare Ausrüstungen, Sicherheitsbauteile, Lastaufnahmemittel, Ketten, Seile und Gurte sowie abnehmbare Gelenkwellen gehören auch zu den Anwendungsbereichen der Maschinenrichtlinie. Gemäß Artikel 1 der Maschinenrichtlinie gibt es einige Ausnahmen. Dazu zählen Maschinen, deren einzige Kraftquelle die unmittelbar angewandte menschliche Arbeitskraft ist (wobei hiervon wiederum Maschinen ausgenommen sind, die zum Heben von Lasten verwendet werden), sowie Elektromotoren. Weiterhin ausgenommen sind Maschinen für medizinische Zwecke, die in direktem Kontakt mit den Patienten verwendet werden, feststehende und verfahrbare Jahrmarktgeräte, Dampfkessel und Druckbehälter und Waffen. Die DIN EN 61508-4 betrachtet die funktionale Sicherheit als einen Teil der Gesamtsicherheit einer Maschine oder Anlage. Sie umfasst die Sicherheit, die von der korrekten Funktion risikomindernder Systeme abhängt. Zu diesen Systemen zählen elek trische, elektronische sowie programmierbare elektronische Systeme. Sie führen Sicherheitsfunktionen aus und müssen in definierten Fehlerfällen mit einer bestimmten Zuverlässigkeit agieren. Ziel der funktionalen Sicherheit ist einerseits die Minimierung der Gefährdungen, die von einer Anlage ausgehen, andererseits muss jedoch die Funktion der Anlage durchgehend gewährleistet werden. Dies gilt auch außerhalb der normalen Betriebszustände – bspw. in Störfällen, in denen die Maschine ihre Funktion bis zu einem gewissen Maß ausüben kann. CE-Kennzeichnung Zur Frage, ob eine verfahrenstechnische Anlage eine Maschine ist, gibt das CE- Konformitäts verfahren Auskunft. Der Maschinenbauer muss die oben genannten Punkte bewerten, um eine CE-Kennzeichnung für seine Anlage machen zu können. Dabei ist es sehr wichtig, die einzelnen Maschinen (M1, M2, M3 …) die bereits miteinander verkettet sind, als Gesamtheit zu betrachten – Stichwort „verkettete Anlage“. Spätestens da, wo eine chemische Umformung stattfindet, werden Maschinenbauer erkennen, dass die Anlage nicht als „Gesamtheit von Maschinen“ eingestuft werden kann. Bei näherer Betrachtung wird man feststellen, dass einzelne Maschinen vor, während und nach der chemischen Umformung benötigt werden. Die einzelnen Maschinen wie z. B. Pumpen und Rührbehälter (Mischer) werden jedoch von der Maschinenrichtlinie erfasst, daher müssen dieser mit einer CE- Kennzeichnung gemäß MRL 2006/42/EG versehen werden. Zusammengefasst: Es ist nicht möglich, für eine verfahrenstechnische Anlage in ihrer Gesamtheit eine CE- Kennzeichnung im Sinne der Maschinenrichtlinie anzubringen. Die verfahrenstechnische Anlage in ihrer Gesamtheit stellt keine Maschine dar. Teile der Anlage können jedoch unter den Anwendungsbereich der Maschinenrichtlinie oder andere Richtlinien fallen, sodass für diese eine Konformitätsbewertung bzw. eine CE- Kennzeichnung gemäß der jeweiligen Richtlinie notwendig ist. Die Ziele aus Sicht eines Anlagenbetreibers, die Produktivität und Sicherheit seiner Anlage zu erhöhen und zu gewährleisten, werden durch die funktionale Sicherheit erreicht und minimieren das Risiko hinsicht- Das Gesamtrisiko der verfahrenstechnische Anlage muss immer vom Betreiber im Rahmen der Gesamt-Sicherheitsbetrachtung bewertet werden. Dabei müssen die Bestandteile wie die einzelnen Maschinen oder Teile, die Anforderungen der relevanten Normen und/ oder Richtlinien erfüllen. Beispiel: Maschinen in verfahrenstechnischen Anlagen: n 1. Schritt: Die Grenzen der einzelnen Maschinen, die in einer verfahrenstechnischen Anlage eingesetzt werden, müssen definiert und die bestimmungsgemäße Verwendung muss bekannt sein. n 2. Schritt: Die einzelnen Maschinen werden gemäß ISO 12100 bewertet (Risikobewertung). Dabei müssen die Abhängigkeiten zwischen den Maschinen, aber auch die Abhängigkeiten des Anlagenumfelds betrachtet werden. n 3. Schritt: Je nach relevanter Norm müssen die richtigen Risikobewertungsverfahren Sobald feststeht, unter welche Richtlinien die Anlage oder Teile davon fallen, kann das Inverkehrbringen unter Einhaltung der Sicherheitsziele erfolgreich durchgeführt werden. Hasan Sülük angewendet werden, um die Anforderungen bzgl. ISO 13849-1 „PL“ und/oder IEC 62061 „SIL“ zu erfüllen. n 4. Schritt: Die einzelnen Maschinen werden gemäß der relevanten Normen EN ISO 13849-1/EN 62061/… gestaltet. n 5. Schritt: Verfahrenstechnische Risiken, die nicht durch angewendete Normen und Richtlinien abgedeckt werden, müssen durch weitere sicherheitstechnische Einrichtungen gemindert werden. Diese können dann z. B. gemäß IEC 61511 oder VDI/ VDE 2180 realisiert werden. Der Hersteller (in diesem Fall: Maschinenbauer) bzw. der Betreiber (Verfahrenstechnik) muss daher die geltenden Richtlinien sorgfältig aussuchen und auf die Anwendbarkeit prüfen. Halle 9, Stand D76 Fotos: Pepperl+Fuchs, Fotolia (#60845971, Industrieblick) www.pepperl-fuchs.com VERFAHRENSTECHNIK 3/2019 23

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