Siche­re Abschal­tung von Anlagen

Das Sicher­heits­re­lais SCS 24V DC SIL3 aus dem Unter­neh­men Weid­mül­ler, ein Modul der SAFESERIES, dient der funk­tio­nal siche­ren, not­fall­mä­ßi­gen Abschal­tung (Emer­gen­cy Shut­down) von Anla­gen und Anla­gen­tei­le in der Pro­zess­in­dus­trie. Die Anfor­de­run­gen aus der Norm für die funk­tio­na­le Sicher­heit EN/IEC 61508 wer­den erfüllt. Zum Schutz der emp­find­li­chen Elek­tro­nik wird mit­tels eines spe­zi­el­len Sprüh­ver­fah­rens ein Schutz¬lack auf­ge­bracht, so dass kor­ro­si­ve Stof­fe wie Säu­ren, Sal­ze oder Feuch­tig­keit kei­ne Chan­ce haben. Um die­sen Nach­weis zu erbrin­gen, hat das unter­neh­mens­ei­ge­ne Labor das Sicher­heits­re­lais einen Monat lang unun­ter­bro­chen strö­men­den Schad­ga­sen aus­ge­setzt. Die Schad­gas­kon­zen­tra­ti­on wur­de dem ISA (Instru­men­ta­ti­on Socie­ty of Ame­ri­ca ISA S71.04–1985), Level G3, ange­passt und war somit wesent­lich höher, als die Norm EN 60068 für den 4‑Kom­po­nen­ten-Schad­gas­test eigent­lich for­dert. Ein signi­fi­kan­ter Mehr­wert für Appli­ka­tio­nen wie Off­shore- oder Chemieanlagen.

Ob Anla­gen und Anla­gen­tei­le in der Pro­zess­in­dus­trie, Off­shore-Anla­gen wie Wind¬räder oder Ölplatt­for­men – sie eint ein rau­es, wid­ri­ges Umfeld. So sprüht sal­zi­ge Gischt bestän­dig gegen Wind­rä­der oder Ölplatt­for­men, aber auch in der che­mi­schen Indus­trie befin­den sich in ein­zel­nen Berei­chen Spu­ren von Chlor­ga­sen oder Schwe­fel­was­ser­stoff in der Luft. Der­ar­ti­ge Atmo­sphä­ren sind Gift für metal­li­sche Werk­stof­fe, denn sie bewir­ken Kor­ro­si­ons­schä­den mit kon­se­ku­ti­vem früh­zei­ti­gem Pro­dukt­ver­schleiß. Dies betrifft längst nicht nur Kom­po­nen­ten, die frei im Feld instal¬liert sind, auch der Schalt­schrank bie­tet nicht immer Schutz vor äuße­ren Ein­flüs­sen. Sofern kei­ne wei­te­ren Schutz­maß­nah­men vor­ge­se­hen sind, wie etwa eine Druck¬belüftung des Schalt­schranks, dringt poten­zi­ell Luft ins Schalt­schran­kin­ne­re – sie schleust kor­ro­siv wir­ken­de Stof­fe wie Säu­re, Salz oder Feuch­tig­keit mit ein.

Wenn Kor­ro­si­on die Ver­füg­bar­keit der ein­ge­setz­ten Pro­duk­te redu­ziert, stellt dies ins­be­son­de­re in Sicher­heits­sys­te­men eine ernst­zu­neh­men­de Gefahr dar: Eine Pro¬duktbeschädigung senkt das gefor­der­te Sicher­heits-Inte­gri­täts­le­vel (SIL) ab, dies kann bis zum kom­plet­ten Schutz­aus­fall rei­chen – oft­mals schlei­chend und unbe¬merkt. Das Unter­neh­men hat sei­ne Sicher­heits­re­lais der SAFESERIES des­halb produkt¬seitig auf hohe Funk­tio­na­li­tät und Schutz hin ent­wi­ckelt und sie – vor dem Feldein¬satz – inten­si­ven Tests unter­zo­gen, die über das gefor­der­te Maß hinausgingen.

Ein­sät­ze in G3-Umge­bung vor­be­halt­los möglich

Zum Schutz der emp­find­li­chen Elek­tro­nik wird bei jedem Sicher­heits­re­lais mit­tels ei¬nes spe­zi­el­len Sprüh­ver­fah­rens ein Schutz­lack in defi­nier­ter und stets glei­cher Stär­ke auf­ge­bracht, der kor­ro­si­ven Stof­fe wie Säu­ren, Sal­ze oder Feuch­tig­keit nach­hal­tig widersteht.

Zudem hat das Weid­mül­ler Labor die Sicher­heits­re­lais einen Monat lang, ohne Un¬terbrechung, diver­sen Schad­ga­sen aus­ge­setzt. Durch­ge­führt wur­de eine Mischgas¬prüfung in Anleh­nung an die Norm EN 60068 – dem soge­nann­ten 4‑Kom­po­nen­ten-Schad­gas­test. Die Schad­gas­kon­zen­tra­ti­on wur­de dem ISA (Instru­men­ta­ti­on Socie­ty of Ame­ri­ca ISA S71.04–1985), Level G3, ange­passt und war somit wesent­lich höher, als die Norm für den 4‑Kom­po­nen­ten-Schad­gas­test eigent­lich vor­schreibt. Dies si-muliert die Umwelt­be­din­gun­gen in der Pra­xis weit­aus rea­lis­ti­scher. Denn ers­tens über­schrei­tet eine Test­dau­er von 30 Tagen den höchs­ten in der Norm vorgegebe¬nen Zeit­wert, zwei­tens waren die Prüf­lin­ge wäh­rend die­ser Zeit unun­ter­bro­chen in Betrieb. Ver­schie­de­ne Funk­ti­ons­prü­fun­gen stell­ten drit­tens sicher, dass der Schutz­lack auf der Lei­ter­plat­te die Schad­ga­se tat­säch­lich zuver­läs­sig abhält. Ab-schlie­ßen­de mikro­sko­pi­sche Unter­su­chun­gen wie­sen den ein­wand­frei­en Zustand der Sicher­heits­re­lais nach: Die Schad­ga­se hat­ten das Mate­ri­al trotz der har­ten Prüf¬bedingungen nicht ange­grif­fen. Mit ande­ren Wor­ten – Kun­den kön­nen SIL3-Pro¬dukte des Unter­neh­mens beden­ken­los auch in kor­ro­si­ven Umge­bun­gen ein­set­zen, die mit dem Level G3 beschrie­ben sind. Eine Her­stel­ler­er­klä­rung zur Qua­li­täts­si­che­rung für das Sicher­heits­re­lais SCS 24V DC SIL3 weist die erfolg­reich absol­vier­ten Schad­gas­prü­fun­gen nach, sie ist auf der Unter­neh­mens-Home­page zu finden.

Pra­xis­ein­sät­ze erfolg­reich bestanden

Das Sicher­heits­re­lais SCS 24V DC SIL3 hat sich zwi­schen­zeit­lich in diver­sen Appli¬kationen bes­tens bewährt. Ein gutes Bei­spiel ist die Erschlie­ßung von fos­si­len Lager­stät­ten im mitt­le­ren Osten. Dort wird heu­te an rund 20 För­der­stel­len im Meer so¬genanntes Sauer­gas geför­dert. Sauer­gas bezeich­net Erd­gas, wel­ches Antei­le von Schwe­fel­was­ser­stoff H2S ent­hält. Die För­der­an­la­ge stellt ins­be­son­de­re an die dort nöti­gen Sicher­heits­kom­po­nen­ten höchs­te Anfor­de­run­gen. Die mit Schutz­lack um¬mantelte Elek­tro­nik der Sicher­heits­re­lais der SAFESERIES hat sich in die­ser G3-Umge­bung als äußerst wider­stands­fä­hig erwie­sen und wird ihrem Ein­satz zur funk­tio­nal siche­ren Ab¬schaltung gemäß EN 61508, SIL3, mehr als gerecht.

Funk­tio­na­le Sicher­heit ist nach der Norm EN/IEC 61508 dann gege­ben, wenn das Risi­ko durch Sicher­heits­sys­te­me und orga­ni­sa­to­ri­sche Maß­nah­men auf ein tole­rier­ba­res Maß mini­miert wird. In die­sem Fall kom­men SIL-3-Relais zur Not­fall­ab­schal­tung (Emer­gen­cy Shut­down) zum Ein­satz. Einen sol­chen Vor­gang gilt es nicht dau­er­haft, son­dern ledig­lich in Not­fall­si­tua­tio­nen anzu­steu­ern – höchs­tens ein­mal pro Jahr. Ent­spre­chend genügt hier der Betrieb mit nied­ri­ger Anfor­de­rungs­ra­te (Low-Demand-Mode). Aber auch die Betriebs­art High-Demand-Mode, also mit hoher An-for­de­rungs­ra­te, spielt eine zen­tra­le Rol­le bei der Her­stel­lung von funk­tio­na­ler Sicher¬heit. Ein Bei­spiel hier­für sind Über­füll­si­che­run­gen von Tank­an­la­gen, deren Steu¬erung ein per­ma­nen­ter Pro­zess ist. Anfor­de­run­gen die­ser Art ent­spricht das Unter­neh­men eben­falls mit sei­nem Sicher­heits­re­lais SCS 24V DC SIL3.

Über­zeu­gen­de tech­ni­sche Mitgift

Das Sicher­heits­re­lais SCS 24V DC SIL3 über­zeugt mit bewähr­ter Tech­nik und aus¬gereiften Fea­tures. Es ist vom TÜV NORD ge¬mäß EN 61508 für die Sicherheitsan¬forderungsstufe SIL3 zer­ti­fi­ziert. Mit dem Sicher­heits-Inte­gri­täts­le­vel las­sen sich ent¬sprechende Gerä­te hin¬sichtlich ihrer Zuver­läs­sig­keit von Sicher­heits­funk­tio­nen klas¬sifizieren bzw. es gilt sicher­heits­ge­rich­te­te Kon­struk­ti­ons­prin­zi­pi­en ein­zu­hal­ten, um Fehl­funk­ti­ons­ri­si­ken zu mini­mie­ren. So besitzt das Modul SCS 24V DC SIL3 einen Sicher­heits- und einen zusätz­li­chen Über­wa­chungs­kreis (Moni¬torkreis). Im Sicher¬heitskreis sind drei Relais in Rei­he geschal­tet, das ge¬währleistet stets eine zu¬ver¬lässige Tren­nung im Aus­gangs­kreis. Die typi­sche Aus­schalt­zeit beträgt 14 ms und die Einschalt¬zeit 7 ms. Den Kurzschluss¬schutz im „SIL-Kreis“ über­nimmt eine in¬terne 5 A Siche­rung. Eine Spezial¬schaltung im Ein­gangs­kreis macht das Modul im¬mun gegen Test­im­pul­se, die in Schal­tun­gen die­ser Art übli­cher­wei­se vor­ge­nom­men wer­den. Der zusätz­li­che Über­wa­chungs­kreis (Moni­tor­kreis) ist als Weitspannungs¬eingang aus¬gelegt. Die typi­sche Ein­schalt­zeit im Über­wa­chungs­kreis beträgt 21 ms. In einem Gerät wer­den so neben der sicher­heits­ge­rich­te­ten Abschal­tung (SIL3) auch Feld­si­gna­le im Bereich von 24 bis 230 V AC/DC gal­va­nisch iso­liert und an die über­ge­ord­ne­te Steue­rung gemel­det. Damit erlaubt das Relais den in¬dividuellen Ein­satz, wie etwa in Back­up-Sys­te­men mit hohen DC-Span­nun­gen oder Über­füll­si­che­run­gen von Tank­an­la­gen. Je eine gel­be LED im Sicher­heits- und Über¬wachungs¬kreis befin­den sich an der Gerä­te­front und erleich­tern die Funk­ti­ons-/ Feh­ler­ana­ly­se des Relais. Die von außen zugäng­li­che Siche­rung gestat­tet Anwen­dern den schnel­len Aus­tausch vor Ort. Mit 113,6 mm x 22,5 mm x 117,2 mm (Länge/ Breite/ Höhe) ist das Sicherheitsre¬lais kom­pakt gebaut, benö­tigt also nur wenig Platz auf DIN Trag­schie­ne TS35 im Schalt-schrank. Lei­ter im Quer­schnitts­be­reich von 0,14 bis 2,5 mm² las­sen sich via Schraub­an­schluss rüt-tel­si­cher anschlie­ßen. Das Sicher­heits­re­lais ist im wei­ten Tem­pe­ra­tur­be­reich von ‑25 °C bis +50 °C unein­ge­schränkt betriebsfähig.