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Gasdetektoren nach SIL Standard

Der Statox 505, ein 4-20 mA Transmitter für toxische Gase und Sauerstoff in der Umgebungsluft ergänzt seit Frühjahr 2010 das Compur Monitors Portfolio der stationären Gaswarnsysteme. Nötig wurde die Entwicklung dieser  Familie von Messköpfen, da vor allem aus dem Bereich Chemie/Petrochemie der Ruf nach Detektoren mit SIL-Standard unüberhörbar wurde.


Wozu SIL?

 

In der Prozessmesstechnik gewinnt das Verhalten einzelner Anlagenkomponenten im Falle eines Fehlers zunehmend an Bedeutung. Die DIN EN 61508 sowie die Produktnorm für Gaswarngeräte, DIN EN 50402 geben dem Betreiber letztendlich u. a. eine Information, mit welcher Wahrscheinlichkeit seine Gaswarnanlage gerade dann ausfällt wenn sie gebraucht würde. Der Statox 505 ist nach den Anforderungen der oben genannten Normen ausgelegt. Damit hat der Anlagenbetreiber zuverlässige Daten an der Hand, mit deren Hilfe er den Sicherheitsstandard der Anlage quantifizieren kann. Voraussetzung dafür ist allerdings der in der Norm geforderte „Prooftest“ zur Aufdeckung gefährlicher Fehler. Der Prooftest ist nichts anderes als die Überprüfung des Transmitters vor Ort unter Arbeitsbedingungen. Auch die schönste Statistik kann einen solchen Test nicht ersetzen.

 

Was bringt SIL?

 

Anlagenkomponenten mit SIL Fähigkeit  erledigen nicht nur ihre eigentliche Aufgabe, im Falle einer Gaswarnanlage also „Messen der Gaskonzentration in Luft“, sondern überwachen und überprüfen ständig alle für die Funktion wichtigen Parameter. Beim Statox 505 sind dies z. B. Sensor „Heartbeat“, Signalausgang, Nullpunkt, Betriebstemperatur, Sensormemory, Verstärker, CPU und Energieversorgung. Im Falle eines Fehlers wird Alarm ausgelöst. Mit hoher Wahrscheinlichkeit kann also das System nicht unbemerkt ausfallen. Von außen signalisiert eine grüne LED den Zustand des Systems. Die funktionale Sicherheit erhöht nicht wirklich die Verfügbarkeit eines Systems, aber sie trägt dazu bei, dass ein Ausfall  eines Systems gerade dann, wenn es gebraucht wird, statistisch kalkulierbar unwahrscheinlich wird.

 

Wer sagt eigentlich welches Produkt SIL fähig ist?

 

Die nach der Norm geforderten Daten können sowohl vom Hersteller selbst als auch von einer unabhängigen Institution ermittelt werden. Wer sich nun aber öffentlich anerkannt mit dem Etikett SIL schmücken darf, prüft ein Unternehmen namens EXIDA. Dieses Kunstwort steht für „Excellence In Dependable Automation“. Diese Organisation hat sich auf die Fahne geschrieben, die für die funktionale Sicherheit relevanten Daten von Anlagen oder Produkten zu sichten und auf Plausibilität zu prüfen. Wer mit seriös ermittelten Daten aufwarten kann, wird in die sogenannte „EXIDA-Liste“ aufgenommen. Diese nach Fachgruppen sortierte Liste ist für die Mehrzahl der Anlagenbauer und Anwender das Einkaufskriterium, wenn Produkte mit SIL gefragt sind. Selbstverständlich ist auch der Statox 505 von EXIDA gelistet.

Im Sinne der übergeordneten Fach-Grundnorm, der DIN EN 61508 wird der Statox 505 als „komplexes System“ betrachtet. Unter Anwendung der Regeln dieser Norm wird der Statox 505 als „Typ B-Gerät“ angesehen. Darunter versteht man ein „komplexes System“. Nach den Kriterien dieser Norm genügt dafür der Einsatz eines Mikroprozessors. Der Statox 505 würde dann bei einem jährlichen Prooftest - Intervall als SIL 1 eingestuft. Als amerikanische Institution wendet EXIDA stets die Regeln der Grundnorm an.

Wendet man die Kriterien der eigentlich relevanten Produktnorm für Gaswarngeräte DIN EN 50402 an, erfüllt er die Kriterien für SIL 2 Standard bei einem halbjährlichen Prooftest - Intervall. Dies liegt daran, dass diese Norm Gaswarngeräte mit digitaler Datenverarbeitung als einfache Module annimmt, sofern folgend Kriterien erfüllt sind:

- Die Hardware der Module wird auf Basis der Betriebsbewährtheit ausgewählt.

- Die Module erlauben lediglich die Einstellung prozessbezogener Parameter wie z. B. Messbereich oder Ausfallrichtung.

- Die Module sind durch Passwort, Jumper o. ä. geschützt, so dass die Einstellung nur durch qualifiziertes und berechtigtes Personal erfolgen kann.

Sind alle diese Kriterien erfüllt, darf die minimale Hardware-Fehlertoleranz um eins gemindert werden (EN 61511-1). Dies ergibt für den Statox 505 eine Hardware-Fehlertoleranz von „0“. Bei einer „Safe Failure Fraction“ zwischen 60% und 90% für dieses Gerät SIL 2 Fähigkeit. Die entsprechenden Kennzahlen wurden durch EXIDA in einem FMEDA-Hardware Assessment nachgewiesen.

Die genauen Ausfallraten und Safe Failure Fractions sind sensorspezifisch. Compur Monitors stellt dem Anwender die jeweiligen Daten auf Anfrage zur Verfügung.

Typisch für Compur Monitors wurden nicht Feld-, Wald- und Wiesensensoren als Referenz für die Ermittlung  der Ausfallraten und Fehlermodelle ausgewählt, sondern Sensoren für schwierig zu detektierende Gase: Phosgen und Blausäure. Das Argument der Ingenieure: „Wenn es gelingt, für diese Gase vernünftige Werte zu ermitteln, geht es für die anderen Gase allemal“. Viel Feind, viel Ehr, könnte man sagen.

 

Funktionale Sicherheit ist wichtig -  Bedienkomfort auch

 

Um die Bedienung möglichst komfortabel zu gestalten, sind die Sensoren der neuen Generation in Plug- and Play Technologie ausgeführt. Sie sind mit einem F-RAM ausgestattet, in dem alle für den Betrieb wichtigen Parameter gespeichert sind. In diesem RAM ist aber nicht nur die Identität des Sensors mit Gasart, Messbereich etc. sondern auch die Kalibrier- und Belastungshistorie abgelegt. Bei der Anmeldung teilt der Sensor dem Messkopf mit, wann er mit welchem Ergebnis das letzte Mal kalibriert wurde und  ob er schon  Alarmüberschreitungen aushalten musste. Auf diese Art und Weise wird ein eventuell in naher Zukunft fälliger Sensorwechsel absehbar. Dies erhöht die Verfügbarkeit des Systems zusätzlich.

Im Feld wird nur der Prooftest durchgeführt

 

Da die Sensoren alle wichtigen Daten gespeichert haben, bietet es sich an, auf eine Kalibrierung vor Ort ganz zu verzichten. Die Sensoren erhalten ihre Kalibrierung in der Werkstatt, und werden an Ort und Stelle nur noch eingesteckt. Dazu benötigt man wie gesagt nicht einmal Werkzeug. Während also der Sensor in der Werkstatt seine  neuen Kalibrierdaten erhält, verbleibt die Sensorhülse aus Edelstahl am Messkopf und schützt ihn so vor Witterungseinflüssen. Die Anzeige und die Bedienelemente sind gut geschützt im Inneren des Messkopfes untergebracht, also stets sauber und funktionstüchtig. Der Anwender muss lediglich für den von der Norm geforderten Prooftest im Feld noch mit Prüfgas arbeiten. Selbst diese Prozedur unterstützt die Software des Statox 505 vorbildlich: Das Menu „Prooftest“ reduziert den dafür nötigen Aufwand auf ein Minimum.

 

 

Alles vom Feinsten

 

Basierend auf bewährter Sensortechnologie bietet Compur Monitors mit dem Statox 505 ein System an, das alles bietet was eine moderne Gaswarnanlage braucht: Modernste Hard- und Software, Smart Sensor Technologie, Heart-Beat Sensorüberwachung, lückenlose Diagnose des Gesamtsystems und vieles mehr.

Kurz gesagt ein Mehr an Sicherheit bei verringertem Wartungsaufwand.

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    Der Name Compur steht seit weit über einem Jahrhundert für High – Tech. Ursprünglich gegründet im Jahre 1898, war Compur in jeder Ära der Technik einer der führenden Innovatoren. Feinmechanik bis in die 60er Jahre, Elektronik und Optik bis in die 90er Jahre, Sensorik ab den 70er Jahren. Der ... mehr

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