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Mit Dürr auf der „sicheren Seite“

24.07.2015

Abluftreinigungsanlage Ecopure RTO

Bietigheim-Bissingen – Mit dem weltweit einheitlichen Safety Integration Level (SIL) soll das Gefährdungsrisiko von Produktionsanlagen für Mensch und Umwelt weiter reduziert werden. Kunden, die die teils aufwendige SIL-Implementierung nicht selbst übernehmen wollen, sollten beim Kauf einer Abluftreinigung am besten einen Lieferanten wählen, der auch gleich die Sicherheitsbetrachtung übernimmt. Individuelle Sicherheitslevel lassen sich so am wirtschaftlichsten umsetzen.

Bereits vor über zehn Jahren hat in der Sicherheitstechnik ein Umbruch weg von nationalen hin zu internationalen Regeln stattgefunden. Während die teils sehr detaillierten neuen Regelwerke in Großkonzernen systematisch und relativ schnell umgesetzt wurden, steht eine konsequente SIL-Umsetzung in Unternehmen ohne einschlägige Fachabteilungen vielfach weiter auf der Tagesordnung. Eine Alternative zur SIL-Durchführung durch spezialisierte Ingenieurbüros oder Berater, die sich oft auf Teilbereiche konzentrieren, können Anlagenhersteller wie Dürr sein. Sie liefern Abluftreinigungsanlagen und SIL als integrierte Lösung. Dazu kombinieren sie grundlegendes Sicherheits-Know-how aus dem Anlagenbau mit entsprechenden Erfahrungen aus vielfältigen Kundenapplikationen. Mit der Lieferung aus einer Hand lässt sich SIL am besten umsetzen.

Hintergrund und Ziele des Safety Integration Level (SIL)
Die Technologie- und anwendungsorientierte Norm IEC/DIN EN 61508 (VDE 0803) sowie die Norm IEC/DIN EN 61511 (VDE 0810) sind seit 2004 gültig. Sie sollen Risiken und Schäden an Anlagen, von denen eine Gefahr für Mensch und Umwelt ausgeht, weltweit einheitlich minimieren. Hintergrund sind u.a. die immer höheren Automatisierungsgrade von Einzelprodukten und Gesamtsystemen, die zu einer Potenzierung von Gefahren führen können. Erfahrungen zeigen, dass der Fokus auf einzelne Produkte und Komponenten innerhalb von Maschinen und Anlagen nicht ausreicht. Für eine konsequente Gefahrenreduzierung ist vielmehr die gesamte Prozesskette zu betrachten.

Besonders relevant für die Prozessindustrie ist die Norm IEC/DIN EN 61511 (VDE 0810) mit ihrem Schwerpunkt beim Sicherheitslebenszyklus“ (Safety Life Cycle). Im Grundsatz stellt DIN 61511 drei grundsätzliche Forderungen: a) systematische Fehler vermeiden, b) die Rate zufälliger Fehler bestimmen, c) entsprechende Anpassungen der Systemarchitektur (siehe Grafik 1).


Grafik 1: Produkt-Lebenszyklusmodell nach IEC 61508

Die DIN EN 61508 setzt auf der Basisnorm für Funktionale Sicherheit IEC 61508 auf. Die wesentlichsten Neuerungen dieser Norm für sicherheitsrelevante Systeme sind neben dem Sicherheitslebenszyklus abgestufte Sicherheitskategorien – die sogenannten Safety Integrity Levels, kurz SIL. Dabei werden über entsprechende Kriterien zunächst Risiken und Eintrittswahrscheinlichkeiten kategorisiert (siehe Grafik 2). Zur Ermittlung des Prozessrisikos stehen zahlreiche Verfahren zur Verfügung, beispielsweise der Risikograph aus DIN V 19250. Je höher das Risiko eines Prozesses, desto höher ist das SIL der Sicherheitsfunktion, die das Risiko abdecken soll.


Grafik 2: SIL Kriterien angelehnt an http://www.beldick.com/Was_ist.../299/SIL.html

Verantwortliche Betreiber können das benötigte SIL aus dem Restrisiko des Betriebs errechnen. Ökonomisch anzustreben ist ein möglichst niedriger SIL-Wert, da dieser das größte Sparpotenzial aufweist. Dabei dürfen aber auf keinen Fall gerichtsfeste Nachweispflichten vernachlässigt werden, deren Erfüllung im Schadensfall belegt sein muss.

Voraussetzungen für wirtschaftlichere SIL-Lösungen
Dürr-Abluftreinigungsanlagen reinigen Abluftströme, die unterschiedlichste Schadstoffe und Zusammensetzungen aufweisen – oft handelt es sich bei den Schadstoffen um Lösemittel bzw. VOC’s in Konzentrationen, die zu Explosionen führen können. Vielfach ist die Abluftreinigung Bestandteil von Produktionsprozessen. Sie müssen bei Ausfall der Abluftreinigungsanlage gestoppt werden, wenn Grenzwerte überschritten sind. Bei Kombination mit einer Anlage zur Wärmerückgewinnung beeinträchtigt ein Ausfall die Energieversorgung der Gesamtproduktion. Deshalb müssen Fehler- und Gefahrenquellen sowohl bei der Abluftreinigung als auch bei der angrenzenden Produktion systematisch analysiert und ausgeschlossen werden.

Mit mehr als 5.000 realisierten Abgas- und Abluftreinigungsanlagen zur effizienten Emissionsreduzierung verfügt Dürr über jahrzehntelangelanges Know-how und umfassende Erfahrungen (siehe Bild 1). Das Unternehmen liefert seine Anlagen auf Wunsch einschließlich der Sicherheitsuntersuchungen. Um für individuelle Anwendungen passende SIL‘s mit maximaler Sicherheit zu möglichst geringen Kosten zu entwickeln, ist neben dem Blick auf einzelne Produkte, Komponenten oder Prozesse eine Betrachtung des Gesamtprozesses unabdingbar. Dazu gehören Anlagen und Steuerungen zur Abluftreinigung und Wärmerückgewinnung sowie emissionsverursachende Produktionsprozesse. 

Mit seinem erfahrenen Team erarbeitet und dokumentiert Dürr gemeinsam mit dem Kunden das optimale Sicherheitskonzept mit der erforderlichen Risikobetrachtung für einen ungefährlichen und effizienten Anlagenbetrieb. Hierzu gehören neben der Erarbeitung der Sicherheitsspezifikation auch die Organisation der Hazop (Hazard an operability/ Risiko- und Gefahrenanalyse) und die Festlegung des benötigten SIL’s.

Anschließend wird die Sicherheitsfunktion spezifiziert. Neben dem Schutzziel werden konkrete Maßnahmen bei Planung und Auslegung, Implementierung, Inbetriebnahmen, Betriebsverhalten, Wartung und Vorgehen definiert. Dies ist die Basis für die Auswahl des erforderlichen Equipments. Beispielsweise muss für eine Konzentrationsüberwachung festgelegt werden, welches Analysengerät oder welcher Sensor zum Einsatz kommt. Beispielsweise welche Aktoren wie Klappen, Ventile, Antriebe etc. erforderlich sind und wie diese signaltechnisch einzubinden und räumlich anzuordnen sind.


Grafik 3: Passive und Aktive Sicherheitsmaßnahmen

Sowohl aktive als auch passive Maßnahmen sind möglich (siehe Grafik 3). So können mit aktiven Maßnahmen Abluftmengen so eingestellt oder Prozesse so verzögert werden, dass keine Gefährdung mehr möglich ist. Allerdings kann dies zu unwirtschaftlichen Betriebsweisen führen, wenn etwa der Energiegehalt der Abluft zu gering ist, um die Abluftreinigung noch energieeffizient durchzuführen oder eine Wärmerückgewinnung zu betreiben. Bei höheren Schadstoffkonzentrationen ist dies zwar möglich, jedoch um den Preis eines höheren Explosionsrisikos. Mittel der Wahl ist hier ein SIS (Safety Instrumented System). Dabei werden z.B. eine Konzentrationsüberwachung im Abgas und ein Absperrventil mit der in der Dürr- Abluftreinigungsanlage standardmäßig vorhandenen fehlersicheren Steuerung kombiniert.

Passive Maßnahmen können z.B. eine Berstscheibe oder ein Flammenfilter sein. Sie reduzieren die Auswirkungen von Explosionen oder Rückzündungen auf ein Minimum, wenn diese trotz anderer Maßnahmen doch nicht zu verhindern waren.

Neben der Auswahl passender Anlagenkomponenten nutzt Dürr entsprechende Software – und zwar bei der Analyse von Fehlermöglichkeiten in allen Stufen des Gesamtprozesses wie auch bei der Steuerung der Abluft- und Wärmerückgewinnungssysteme. Wesentlich sind nicht nur die richtige Spezifikation und Auswahl des erforderlichen Geräts, sondern auch dessen korrekte und ordnungsgemäße Installation, eine fachgerechte Inbetriebnahme und die spätere Wartung (siehe Tabelle 1).

Fehler- und Gefahrenanalyse von Komponenten und Gesamtprozessen

Anlagen und Steuerungen der Produktionsprozesse, Abluftreinigung und Wärmerückgewinnung

Risikobetrachtung und Sicherheitskonzept

Sicherheitsspezifikation, HAZOP Durchführung und Festlegung SIL-Level in Abstimmung mit dem Kunden

Realisierung

Auswahl Equipment und Software, aktive und passive Maßnahmen, Installation, Inbetriebnahme, Wartung

Tabelle 1: Dürr Leistungen für die SIL-Umsetzung

Fazit: Die Entscheidung für eine konsequente SIL-Implementierung basiert auf einer grundsätzlichen Risiko- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, die jedes Unternehmen für sich treffen muss. Die Argumente hohe Kosten und hoher Aufwand einer SIL-Umsetzung relativieren sich schnell, wenn a) mit einem erfahrenen Partner Lösungen findet, die maximale Sicherheit zu vertretbarem Aufwand bieten, und b) potenzielle Kosten für Produktionsausfälle oder gar schwere Unfälle betrachtet werden.  

Der Dürr-Konzern zählt zu den weltweit führenden Maschinen- und Anlagenbauern. Produkte, Systeme und Services von Dürr ermöglichen hocheffiziente Fertigungsprozesse in unterschiedlichen Industrien. Rund 65% des Umsatzes entfallen auf das Geschäft mit Automobilherstellern und -zulieferern. Weitere Abnehmerbranchen sind zum Beispiel der Maschinenbau, die Chemie- und Pharmaindustrie und – seit der Übernahme der HOMAG Group AG im Oktober 2014 – die holzbearbeitende Industrie. Dürr verfügt über 92 Standorte in 28 Ländern. Im Jahr 2015 strebt der Konzern mit 14.200 Mitarbeitern einen Umsatz von 3,4 bis 3,5 Mrd. € an. Der Konzern agiert mit fünf Divisions am Markt:

• Paint and Final Assembly Systems: Lackierereien und Endmontagewerke für die Automobilindustrie

• Application Technology: Robotertechnologien für den automatischen Auftrag von Lack sowie Dicht- und Klebstoffen

• Measuring and Process Systems: Auswucht- und Reinigungsanlagen sowie Prüf- und Befülltechnik

• Clean Technology Systems: Abluftreinigungsanlagen und Energieeffizienztechnik

• Woodworking Machinery and Systems: Maschinen und Anlagen für die holzbearbeitende Industrie

 

Kontakt:
Dürr Systems GmbH
Clean Technology Systems
Markus Dertinger
Sales EMEA
Tel +49 7142 78 – 1647
Fax +49 7142 78 - 551647
E-Mail: markus.dertinger(at)durr.com


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