TÜV-zugelassene SIL-2-Analysenmessstelle für die pH-Messung

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Für Profis: FMEDA des Sensorelementes

Besondere Aufmerksamkeit muss bei der Berechnung der gesamten Messstelle auf die pH-Glaselektrode gelegt werden. Diese ist nicht nur im physikalischen (Druck, Temperatur, etc.), sondern auch im chemischen Kontakt mit dem Medium. Sie entzieht sich somit der direkten Analyse durch die FMEDA aufgrund fehlender quantitativer Ausfallinformationen. Im Gegensatz zu den elektronischen und auch mechanischen Bauteilen gibt es keine Datenbank über diese Ausfallraten von pH-Elektroden mit Glasmembran, z.B. die Siemens-Norm 29500.

Aus diesem Grund wird eine Methode angewandt, die mithilfe von Referenzprozessen aus dem Einsatzbereich von pH-Glaselektroden und definierten Versuchs-Durchführungen zu quantitativen Ausfallraten führt. Diese Ausfallraten ermöglichen es dann, eine quantitative FMEDA für den kompletten pH-Sensor durchzuführen und damit Ausfallraten für die gesamte pH-Messstelle anzugeben.

In der Tabelle (siehe Bildergalerie) erkennt man die Berechnung der PFD-Werte für den exemplarischen Prozess „Trinkwasser“, die als Beispiel-Anwendungen nachgerechnet wurden. Bei Trinkwasser ergibt sich ein Gesamt-PFD-Wert von 7,3 E-4 und einen SFF von 94% für den gesamten Orbisint CPS11D-Sensor inklusive Sensor-Element.

Sicherheits-Handbücher und Wiederholungsprüfungen

Für die notwendigen Berechnungen für die gesamte Schutzfunktion der Anlage werden die einzelnen durch die IEC 61508/61511 geforderten errechneten Größen in den Sicherheits-Handbüchern der einzelnen Teile der Messstelle ausführlich angegeben. Sie müssen nur in die Berechnungen für die gesamte Sicherheitsfunktion der Anlage eingesetzt werden. Beispielsweise findet man in den Handbüchern jeweils die PFD-Werte (für „Low-Demand-Anwendungen“ nach IEC 61508), SFF-Werte, Ausfallraten (gefährlich, ungefährlich, etc.), die MTBF für die unentdeckten gefährlichen Ausfälle und weitere.

Die Sicherheits-Handbücher enthalten auch alle sicherheitsrelevanten Informationen zum Betrieb, zur Wartung und zur Durchführung der Wiederholungsprüfungen der Messstelle. Dabei gibt es für den Sensor keine Wiederholungsprüfung, d.h. der Sensor muss nach Ablauf der erlaubten Lebensdauer durch einen neuen ersetzt werden. Das Kabel kann ohne Probleme beispielsweise vier Jahre, der Transmitter zwei Jahre in einer SIL-2 Anwendung ohne Wiederholungsprüfung genutzt werden.

Die TÜV-zugelassene SIL-2-Analysenmessstelle ist also genauso einfach und komfortabel zu bedienen, wie eine herkömmliche Messstelle mit Memosens-Technologie. Selbstverständlich können die Anwender sowohl von den Vorteilen der robusten Steckverbindung mit induktiver Signalübertragung als auch des digitalen Protokolls und des intelligenten Sensorkopfes in einer SIL-2-Anwendung profitieren. Einzige Voraussetzung für bequemes und sicheres Vorkalibrieren im Labor ist, dass auch dort mit einem SIL-2-System gearbeitet wird.

Die Realisierung des SIL-Konzeptes fand in enger Abstimmung mit Industriepartnern statt – auf diese Weise entstand eine kundenorientierte sowie zukunftssichere Lösung.

* J. Nentwich ist Produktmanagerin Transmitter bei Endress+Hauser in Gerlingen; Dr. P. Biechele ist Geschäftsführer der Intaris GmbH in Freiburg.

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