Am Puls der Messung

Sichere Messstellenbewertung von Durchflussmessgeräten
Der Bedarf an nachweisbaren Überprüfungsmöglichkeiten von Messgeräten wächst. Prozesse, Hilfskreisläufe und Schutzeinrichtungen müssen permanent überprüft werden. Hier bietet die Heartbeat-Technologie neue Möglichkeiten für die Wiederholprüfung von Durchflussmessgeräten in Schutzeinrichtungen. Höchste Fehleraufdeckung und dokumentierte Ergebnisse ermöglichen deutlich verlängerte Zyklen.

Die Vorgaben zu den Wiederholprüfungen von SIL-Schutzeinrichtungen sind in der IEC61508 bzw. IEC615011 und in den Regelwerken VDI/VDE2180 sowie der NAMUR-Empfehlung NE79 verankert. Als Zweck von Wiederholprüfungen definieren diese Normen und Regelwerke im Wesentlichen zwei Punkte: (a) die Aufdeckung von gefährlichen, unerkannten Fehlern, die zum Ausfall der Schutzeinrichtung führen könnten und (b) den regelmäßigen Nachweis der einwandfreien Funktion einer Schutzeinrichtung. Weiterhin finden sich Angaben zu Prüfintervallen/-methoden und Dokumentation der Wiederholprüfungen. Die Prüfintervalle sind abhängig von SIL-Kennwerten, der Prüftiefe und weiteren sicherheitstechnischen Kenngrößen wie Anforderungsrate, Redundanz und Fehlertoleranz. Als bewährte Praxis für die Prüfintervalle gibt die VDI/VDE2180 z.B. ein Jahr an. Alle relevanten Normen lassen aber ausdrücklich eine Flexibilisierung der Prüfintervalle zu. Hierzu schreibt die VDI/VDE2180: \“Eine Flexibilisierung der Intervalle ist u.a. bei vorhandener Diagnoseabdeckung und Betriebserfahrung möglich\“. Auch die NAMUR NE 79 dokumentiert: \“Es ist anzustreben, dass durch verbesserte automatische Diagnoseverfahren mit einem größeren Abdeckungsgrad eine Verlängerung der Prüfzeiten erreicht wird\“. Nach den heute gültigen Normen zur Funktionalen Sicherheit ist es im Rahmen von Wiederholprüfungen zulässig, die Prüfintervalle durch geeignete Diagnosefunktionalitäten zu optimieren. Den Normen entsprechend können bei Durchflussmessgeräten damit die Prüfintervalle für aufwendige Re-Kalibrierungen verlängert werden.

Das Heartbeat-Konzept

Der Wunsch nach zuverlässiger und einfacher Überprüfung ohne Anlagenstillstand ist groß. Genau das bietet die Heartbeat-Technologie für alle neuen Proline-Durchflussmessgeräte. Die Technologie gewährleistet eine vollumfängliche, permanente Geräteüberprüfung direkt in der Rohrleitung, d.h. ohne Ausbau. Dank der hohen Gesamtprüftiefe von 95 Prozent steigt die mittlere Versagenswahrscheinlichkeit (PFDavg) deutlich geringer an. Dadurch verlängert sich die mögliche Betriebsdauer: Betreiber von Schutzeinrichtungen können so Art und Umfang der Wiederholungsprüfungen optimieren. Die Technologie ist in der neuen Proline-Durchflussmessgerätelinie implementiert und über alle Bedien- und Systemintegrationsschnittstellen verfügbar. Sie bietet Diagnosefunktionalität durch kontinuierliche Selbstüberwachung (Heartbeat Diagnostics), die In-situ-Verifikation von Durchflussmessgeräten in der Anwendung (Heartbeat Verification) sowie die Ausgabe zusätzlicher Messgrößen an ein externes Condition-Monitoring-System (Heartbeat Monitoring). Der Diagnostics-Modus überwacht und prüft permanent die Diagnoseparameter gegenüber festgelegten Grenzwerten. Der Verification-Modus bietet die \’Verifikation auf Knopfdruck\‘, also die dokumentierte Geräteprüfung auf Anforderung zur Bestätigung der Messgerätefunktionalität. Beim \’Monitoring\‘ ist die Ausgabe ausgewählter Diagnoseparameter zur Bewertung und Aufzeichnung im Rahmen von Condition Monitoring möglich.

Sichere Messstellenbewertung

Die Verifikation dient der Bestätigung der Messgerätefunktionalität. Sie wird auf Anforderung durchgeführt und überprüft zugleich die Einhaltung der Werksspezifikation. In den Tests einbezogen sind der Messaufnehmer und die Elektronikmodule. Die Überprüfungsergebnisse werden als Datensatz im Messgerät abgelegt und bei Bedarf als Verifikationsbericht dokumentiert. Die Anforderung kann mittels Systemintegrationsschnittstelle von einem übergeordneten System erfolgen. An dieses kann auch das Gesamtergebnis der Funktionsprüfung (Pass/Fail) signalisiert werden. Das Resultat der Verifikation ist eine Aussage über den Messgerätezustand: bestanden/nicht bestanden heißt, eine Interpretation der Daten durch den Anwender ist nicht erforderlich. Ziel der Heartbeat Verification ist es, die gleichbleibende Qualität der Messung im Lebenszyklus des Produkts zu bestätigen. Erreicht wird dies durch periodische Überprüfung der Gerätefunktionalität und Erstellung einer rückführbaren Dokumentation des Gerätezustands.

Vorteile in der Anwendung

Die Funktionalität ist im Messgerät eingebaut und damit über alle Bedien- und Systemintegrationsschnittstellen verfügbar. Ein Zugang zum Messgerät im Feld zur Nutzung der Funktionalität ist nicht erforderlich. Die Prüfdokumentation kann als Nachweis von Qualitätsmaßnahmen genutzt werden. Im Rahmen der Wiederholungsprüfung in SIL-Schutzkreisen ermöglicht es die Technologie, andere, aufwendige Prüfmethoden zu ersetzen (Re-Kalibrierung; Anfahren des Auslösepunktes) oder deren Prüfintervalle zu verlängern. Das einheitliche Prüfkonzept für SIL2/3-Zweileitertechnologien erhöht zudem die Anlagenverfügbarkeit und Prozesssicherheit:

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Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG.
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