Gas- und Flammenmelder 4.0

Anlagenbereichsüberwachung für Gase und Flammen

Anlagenbau
Chemie
Pharma
Ausrüster
Planer
Betreiber
Einkäufer
Manager

28.04.2015 Neue Technik, neue Probleme: Im digitalen Zeitalter der Produktionskontrolle und -überwachung ist das Eindringen fremder zerstörerischer Software eine reale Gefahr. Dieses Thema wird im Rahmen der weiteren Digitalisierung der Produktion, bekannt unter dem Begriff „Industrie 4.0“, noch relevanter. Es umfasst die Zulieferer, die Fertigung, die Produkte selbst, den Service und schlussendlich die Entsorgung.

Anzeige

Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Produktionsanlagen stellen den entscheidenden Wert einer Firma dar. Daher stellt sich die Frage nach einem umfangreichen Gefahrenabwehrmanagement in diesen Bereichen.
  • Verschiedene Gefahren können die Produktion stilllegen oder im schlimmsten Fall zerstören. Das können ungewünschte Verfahrenszustände sein, aber auch Hacker-Angriffe.
  • Zuverlässige Warnanlagen sind deshalb, insbesondere durch die Bereitstellung einer zusätzlichen, unabhängigen Sicherheitsüber-
  • wachung, wichtige Faktoren in diesem Prozess.

Unabhängige Schutzsysteme
Die chemische Industrie ist bisher weniger von der individuellen Produktüberwachung betroffen als andere Industrien wie etwa die Fertigung von Konsumgüterelektronik, wo Hersteller den Produkt­aufbau über verschiedene Fertigungsstufen mit einer digitalen Markierung am Produkt (RFID) in Echtzeit überwachen und jederzeit individuelle Statusreports möglich sind. Eine solche digitale Markierung für chemische Produkte ist schwierig, aber nicht unmöglich; etwa durch die indirekte Information der Prozessgrößen in einem Fertigungsabschnitt. Moderne digitale Prozessleittechnik für verfahrenstechnische Anlagen überwacht und steuert schon heute industrielle Anlagen, damit diese sicher arbeiten. Die Digitalisierung geht hier also ihren eigenen Weg. Momentan werden Messmethoden für Temperatur, Druck usw. als häufigste Parameter noch analog übertragen. Der Trend geht allerdings dahin, dass die Übergabe von immer mehr Werten digital über busfähige Sensoren an digitale, feldbusfähige Zentralen erfolgt – und die durch Hackerangriffe gefährdet sind. Neben der klassischen, rein digitalen Gefahrenabwehr durch Firewalls und Zugangsbeschränkungen können Betreiber hier auch auf ein unabhängiges und begrenzt vernetztes Gefahrenabwehr-Managementsystem zurückgreifen.

Autarke Systeme aufbauen
Gaswarnanlagen stellen unabhängige Gefahrenabwehrsysteme für den Gasausbruch dar. Je nach Größe und Anforderung bestehen sie aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Transmittern mit Sensoren für verschiedene Gase und Dämpfe, die beispielsweise in einer Produktionsanlage an sensiblen Stellen montiert sind. Häufig können sie sogar über die Relais sowie analoge und/oder digitale Ausgänge Aktionen auslösen; etwa Ventilatoren starten, Türen schließen oder Maschinen abschalten. Immer häufiger erhalten Gaswarnzentralen Standard-4…20-mA- oder Bus-Eingänge für weitere Mess-Sensoren, sodass diese Systeme in die Rolle eines umfangreichen und unabhängigen Gefahrenabwehrsystems hineinwachsen.

Gase auch inline messen
Mit verschiedenen Sensortechniken ist es möglich, über 450 verschiedene Gase und Dämpfe zu detektieren. Entweder mit elektrochemischen Sensoren im ppm-Bereich zum Überwachen der Arbeitsplatzgrenzwerte für toxische Gase, im Vol%-Bereich zur Warnung vor Unter- oder Überschreitung von Sauerstoffkonzentrationen oder mit Infrarotdetektoren beziehungsweise katalytischen Sensoren zum Überwachen von explosiven Gasen und Dämpfen im UEG-Bereich (Vol%). Neben der Überwachung möglicher Leckagen gibt es auch Inline-Versionen, die die Gasmessungen im Prozess ermöglichen. Die Sensoren werden in Transmittern integriert, die das Sensorsignal elektronisch umwandeln. Entweder in das bekannte analoge 4…20-mA-Signal oder in digitale Bus-Systeme (Hart-, Profibus u.a.). Für viele dieser Sensoren und Transmitter sind messtechnische Gutachten bestimmter Gase vorhanden und nach SIL-Anforderungen entwickelt.

Individuelle Matrix erstellen
Für das Überwachen toxischer Konzentrationen, die durch Lecks in Kältemittelanlagen  entstehen können, kommen ebenfalls neuartige Infrarotdetektoren zum Einsatz. Für den Fall, dass der Anwender größere Strecken auf Leckagen von H2S, NH3 und Aromatischen Kohlenwasserstoffen überwachen muss, bietet sich alternativ zu einer großen Anzahl von Punktdetektoren auch ein Open-Path-Gas-Detektor – bestehend aus Sender und Empfänger – an, der eine Distanz von maximal 80 m überwacht und eine Abdeckung von niedrigen toxischen Konzentrationen von 0 bis 500 ppm/m ermöglicht. Die Transmitter und Open-Path-Systeme sind mit einer Gaswarnzentrale verbunden, die diese  elektrisch versorgt und die Signale der Transmitter aufnimmt. Die Gaswarnzentrale ist dabei manipulationssicher für Daten aus Messtransmittern vorbereitet und lässt sich individuell pro Eingangskanal auf unterschiedliche Messparameter einstellen (Gasart, Messbereich usw.). Diese Signale kann der Anwender einzeln oder als Gesamtübersicht anzeigen und in einer individuellen Alarmmatrix verarbeiten lassen. Es ist allerdings nicht nur möglich, Gas-Transmitter anzuschließen, sondern auch andere Messwertgeber mit der Standardschnittstelle 4…20 mA anzubinden. Gaswarnzentralen gibt es von 1-Kanalanlagen bis zu einigen hundert Messpunkten in den Schaltschrankvarianten. Häufig ergänzen Rauchmelder diese Gaswarnanlagen noch einmal, um im Falle eines Feuers rechtzeitig zu alarmieren.

Gefahrenerkennung via Smartphone
Außenbereiche sind unter Umständen ebenfalls Gefahrenbereiche, weshalb auch hier häufig Gaswarnanlagen vorhanden sind. Rauchmelder reichen aufgrund ihrer Funktionsweise nicht aus. Eine sinnvolle Ergänzung der Anlage kann hier der Einsatz von Flammendetektoren sein. Diese können direkt oder indirekt (VDS- Anforderungen beachten) an die Gaswarnzentralen angeschlossen werden, sodass ein umfangreiches Gefahrenabwehrmanagementsystem entsteht. Wenn gewünscht, kann der Anwender über eine gesicherte (One-Way-) Internetverbindung jederzeit eine Gesamtsicht des Status der Sensoren (Gaskonzentration, Alarme) in der Anlage auf seinem Smartphone betrachten.

Jeder Anlage ihre Lösung
So vielfältig die Gase in verschiedenen Anwendungen sind, so vielfältig können die Flammen in Abhängigkeit von dem Brandmaterial sein. Entsprechend unterschiedlich sind auch die flammenspezifischen optischen Emissionskurven. Klassische Einsatzfelder von Flammenmeldern sind also beispielsweise On- oder Offshore-Öl- und Gas-Installationen, chemische oder petrochemische Betriebe, Tanklager oder Kraftwerke. Dabei muss jede Anlage individuell geplant sein, da auch die Produktionsanlagen bei Kunden und deren Applikationen unterschiedlich sind. Umfangreiche Beratung, Planung und Serviceleistung sind daher notwendig.

Hier finden Sie einen Link zum Unternehmen.

Auf unserem Portal finden Sie weitere Beiträge zur Anlagensicherheit.

Heftausgabe: Mai 2015

Über den Autor

Norbert Wangrin, Vertriebsleiter für Gaswarnanlagen in Deutschland, Dräger
Loader-Icon