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Ventillauftests

Automatisierte Ventilanlauftests erhöhen die Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Klaus-Peter Heer, Dipl.-Ing. (FH) Volker Hirsch / Anke Geipel-Kern

Mit dem Partial Stroke Test (PST) kann der Anlagenbetreiber Sicherheitsabsperrventile prüfen, ohne den kontinuierlichen Anlagenbetrieb zu beeinträchtigen. Die Integration der Testfunktion in die Prozessleittechnik kann das Verfahren noch einmal vereinfachen, sicherer und wirtschaftlicher machen. Der Beitrag beschreibt eine praxisgetestete Lösung.

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Ineos Paraform war Pilotanwender für die im Sicherheitssystem Simatic S7-400F/FH integrierte PST-Lösung von Siemens. Das Bild links zeigt den Aufbau der Sicherheitseinrichtung in einem Hexalösungstank (kleines Bild oben: Detailsicht mit Schnellentlüfter).
Ineos Paraform war Pilotanwender für die im Sicherheitssystem Simatic S7-400F/FH integrierte PST-Lösung von Siemens. Das Bild links zeigt den Aufbau der Sicherheitseinrichtung in einem Hexalösungstank (kleines Bild oben: Detailsicht mit Schnellentlüfter).
( Bild: Siemens )

Sicherheitsabsperrventile gelten als die schwächsten Glieder in einer sicherheitsgerichteten Steuerungs- und Schutzeinrichtung (= Safety Instrumented System SIS), die aus Steuerung, I/O-Modulen, Sensoren und Aktoren zusammengesetzt ist. Die Zuverlässigkeit der Schutzeinrichtung wird durch zwei Kennzahlen nachgewiesen: die Hardware-Fehlertoleranz (HFT) und die PFD-Werte (Probability-of-Failure-on-Demand): Beide erlauben eine Aussage darüber, wie wahrscheinlich ein Ausfall der Schutzeinrichtung im Anforderungsfall ist. Die PFD-Werte basieren auf der Ausfallrate der Geräte und deren Prüfintervalle.

Sicherheitsabsperrventile müssen in der Regel einmal im Jahr manuell vor Ort (Full Stroke Test) geprüft werden, teilweise erfolgt sogar der Ausbau des Ventils, damit es in der Werkstatt überprüft werden kann. Im kontinuierlichen Anlagenbetrieb ist dies nicht ohne Weiteres möglich. Man muss also entweder die Ventilfunktionstests mit den Prozessunterbrechungen in Revisionszeiten koordinieren oder für die erforderlichen Bypässe sorgen.

Im laufenden Betrieb

Die Lösung des Problems ist eine Prüfung der Funktion bei laufendem Betrieb. Der Partial Stroke Test (PST) genannte Ventilanlauftest erlaubt die Online-Diagnose der Ventile ohne deren Ausbau aus der Anlage. Beim PST-Verfahren wird das jeweilige Ventil bei laufender Anlage typischerweise um etwa 5 bis 15 Prozent bewegt. Dieser Vorgang beeinträchtigt den laufenden Betrieb nicht, beweist aber die Beweglichkeit des Ventils und schließt damit die häufigsten passiven Fehler aus. Auf diese Weise lässt sich der PFD-Wert verbessern, was die Möglichkeit bietet, die Prüfintervalle zu verlängern und gleichzeitig den Sicherheitslevel beizubehalten. Dadurch reduzieren sich Aufwand und Kosten durch geringeren Wartungsaufwand und weniger Stillstandszeiten.

Verschiedene Lösungen

Siemens hat für den Partial Stroke Test mehrere Anwendungslösungen entwickelt, die eine Integration des Ventiltestverfahrens in die leittechnische Installation ermöglichen und damit die verschiedenen Anforderungen der Anwender erfüllen.

Der Anwender kann für einen einfachen Test (ohne erweiterte Diagnosemöglichkeiten) eine Schaltbox verwenden, die an das Stellglied montiert wird. Dabei wird über ein Binärsignal der Stromkreis zum Magnetventil unterbrochen und nach dem ausgeführten Testhub automatisch wieder geschlossen. Ein zu großer Testhub wird redundant und rein elektromechanisch (ohne elektronische Hilfsmittel) sicher verhindert, sodass ein Shut Down der Anlage durch den Test augeschlossen werden kann.

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