26.03.2019

Zertifizierungen, Redundanz, funktionale Sicherheit

Unter Strom

In der Prozessindustrie sind die Anforderungen an die Anlagenverfügbarkeit und -sicherheit oft höher als in anderen Branchen. Mit einer neuen Plusvariante der Stromversorgungen aus der Baureihe Quint Power erhöhen neue Funktionen, die Anlagenverfügbarkeit und Betriebssicherheit noch weiter.


Im Bereich der Prozessindustrie spielen dauerhafte Anlagenverfügbarkeit und hohe Betriebssicherheit eine übergeordnete Rolle. Überall, wo der Ausfall von Anlagen zu hohen Kosten oder gar zu Störfällen führt, die Mensch und Umwelt gefährden, sind die Anforderungen in Bezug auf die Versorgungssicherheit besonders hoch. Sowohl bei Förderung, Transport oder Verarbeitung von Öl und Gas als auch bei Produktionsanlagen oder Package Units im Chemie- und Pharmasektor müssen hochkomplexe Prozessanlagen auch unter extremen Bedingungen den steigenden Anforderungen an die Anlagensicherheit standhalten. Da zum Beispiel der Ausfall einer Steuerung, etwa in einer Raffinerie, großen Schaden anrichten kann, müssen Geräte hier besonders sicher sein. Die neue Plusvariante der Quint-Power-Stromversorgungen verfügt über 20A Nennausgangsstrom und ist so für den Einsatz in der Prozessindustrie geeignet. Mit integriertem Entkopplungs-Mosfet ermöglicht sie im redundanten Aufbau eine sichere Versorgung. Und mit ihrer doppelt ausgeführten Schutzschaltung gegen Überspannungen - der sogenannten Overvoltage Protection (OVP) schaltet die Plusvariante den Ausgang zum Schutz des Verbrauchers ab. Eine Schutzlackierung und eine SIL3-Zulassung erhöhen die Betriebssicherheit zusätzlich.

Höhere Anlagenverfügbarkeit

Wo Versorgungssicherheit großgeschrieben wird, kommen redundante Stromversorgungskonzepte zum Einsatz. Klassische Einsatzgebiete redundanter Stromversorgungssysteme sind beispielsweise die Bereiche Öl und Gas sowie die chemische Industrie. Doch auch in anderen Bereichen der Industrie kann der Ausfall der Versorgungsspannung schnell den Verlust einer kompletten Charge bedeuten - wie etwa in der Glasherstellung. Weitere Einsatzgebiete einer redundanten Spannungsversorgung sind Kraftwerke und industrielle Produktionsanlagen, wo jede Minute Stillstand hohe Kosten verursacht. Für die Redundanz der 24V-Versorgung werden üblicherweise zwei Stromversorgungen parallel geschaltet und mithilfe von externen Redundanzmodulen voneinander entkoppelt. Wenn eine Stromversorgung ausfällt, übernimmt die andere. Je nach Anforderung der Applikation kommen unterschiedliche Redundanzkonzepte zum Einsatz - von der einfachen Entkopplung mit passiven Diodenmodulen bis hin zur intelligenten Lösung mit aktiven Redundanzmodulen. Bisher ist der Einsatz von externen Redundanzmodulen marktüblich, in unterschiedlichen Applikationen werden Stromversorgungen dadurch entkoppelt. Die Quint-Power-Plusvariante mit 20A Nennausgangsstrom verfügt über eine integrierte Entkopplungsfunktion, die den Einsatz externer Module nicht mehr erfordert. Im Parallelbetrieb sind die Stromversorgungen vollständig voneinander entkoppelt. Kommt es bei einem Gerät zu einem Defekt oder Ausfall, übernimmt das zweite Gerät automatisch die gesamte Versorgung und verhindert einen ungewollten Anlagenstillstand. Gegenüber anderen marktgängigen Standard-Stromversorgungen mit integrierter Entkopplungsfunktion bietet nur Quint Power eine präventive Funktionsüberwachung. Mit individuell einstellbaren Meldeschwellen des Ausgangsstroms wird eine asymmetrische Lastverteilung oder auch eine Überlast im Fehlerfall erkannt und signalisiert. So kann der Anwender die Redundanz frühzeitig wiederherstellen. Im Hinblick auf eine dauerhaft hohe Anlagenverfügbarkeit spielt die Beherrschung und Signalisierung der Fehlerbilder in der Prozessindustrie eine wichtige Rolle.

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Mehr Betriebssicherheit durch doppelte OVP

Zur sicheren Versorgung der Anlage ist eine stabile Regelung der 24V-Versorgung notwendig. Störeinflüsse auf die Regelung können durch interne oder äußere Einwirkungen verursachte Fehler sein. Dabei kann es sich um das Eindringen von Verunreinigungen handeln, wie Metallspäne oder leitfähiger Staub. Dadurch kann es zu deinem Spannungseinbruch oder -anstieg kommen. Ein Spannungseinbruch am Verbraucher wird durch ein redundantes System vermieden. Steigt die Spannung hingegen unerwünscht an, führt dies zu einer Überspannung am Verbraucher und gefährdet die Anlagensicherheit. Anlagen können dann beschädigt werden oder ganz ausfallen. Um Verbraucher gegen derartige Überspannungen zu schützen, werden normalerweise externe Überspannungsmodule eingesetzt, z.B. vor Sicherheitssteuerungen in der Prozessindustrie. Die Plusvariante schützt den Verbraucher eigenständig vor einem Spannungsanstieg, eine nachgeschaltete externe Spannungsbegrenzung ist nicht erforderlich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen schaltet die Plusvariante durch eine doppelte OVP beim Ausfall der Spannungsregelung den Ausgang zum Schutz der Verbraucher ab. Die TÜV-zertifizierte doppelte OVP vermindert das Risiko eines Anlagenstillstands erheblich. Sie erfüllt die Anforderungen nach funktionaler Sicherheit (SIL) auf Basis von IEC61508 und IEC61511, der Sicherheitsnorm für die Prozessindustrie. Mit einem Sicherheitsintegritätslevel SIL3 und einer Hardware-Fehlertoleranz HFT=1 erhöht sie die Betriebssicherheit. Bei der-Plusvariante wird bei einem Fehler der Spannungsregelung die Ausgangsspannung der Stromversorgung auf höchstens 30V DC begrenzt, bevor die Stromversorgung zum Schutz der Verbraucher abschaltet. Im Redundanzbetrieb werden die Lasten somit weiterhin stabil, sicher und zuverlässig versorgt.

Einsatz bei jeder Witterung

Nicht selten herrschen in der Prozessindustrie extreme Bedingungen, denen Anlagen und Geräte standhalten müssen. Denn nicht nur in der chemischen und petrochemischen Industrie ist Explosionsschutz ein Thema. Auch in vielen anderen Bereichen kommen brennbare und explosionsfähige Stoffe in Form von Gasen und Stäuben vor. Mit einer Schutzlackierung und der ATEX-/IECEx-Zulassung nach den Normen IEC60079-0, IEC60079-7, IEC60079-11 und IEC60079-15 versorgt die neue Plusvariante auch innerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs die Anlage sicher. Eine konforme Lackierung der Leiterplatte schützt vor Stäuben und Gasen sowie bei 100 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit. Begünstigt wird der Einsatz unter extremen Bedingungen auch durch den zugelassenen Temperaturweitbereich von -40 bis einschließlich +75°C.

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