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Unterstützung bei der Auslegung der Feldgeräte nach WHG

Bild 1. Professionelle Berechnung und Auslegung der Feldgeräte nach WHG

Bild 2. Berechnung der zulässigen Ansprechhöhe

Bild 3. Speziell zum Thema „Komplettlösung Überfüllsicherung – Alles aus einer Hand“ gibt es aktuell eine neue Broschüre

An Behältern für wassergefährdende Flüssigkeiten werden gemäß dem Wasserhaushaltsgesetz Überfüllsicherungen vorgeschrieben. Sie überwachen den Füllstand und lösen rechtzeitig vor Erreichen des zulässigen Füllgrads Alarm aus. Das Wasserhaushaltsgesetz stellt somit eines der wesentlichen Gesetze zum Schutz der Umwelt dar. Dessen Anwendung und Einhaltung wird von Einrichtungen, wie dem TÜV, überwacht. Endress+Hauser unterstützt den gesamten Kreislauf rund um das Thema Wasserhaus-haltsgesetz, von der Messtechnik über die Auslegung und Inbetriebnahme der Feldgeräte bis zur Lieferung des Schaltschranks.

Unter dem Begriff „wassergefährdende Stoffe“ sind solche zusammengefasst, deren Eigenschaften das Oberflächen- oder Grundwasser nachteilig verändern können. Mineralöle und -produkte, wie Benzin und Diesel, gehören genauso dazu wie verschiedene Öle, Fette, Salze, technische Alkohole, Batterieflüssigkeit, Farben, Lösemittel usw. Diese Produkte werden in vielfältigen Gewerben eingesetzt; vor allem dort, wo Stoffe produziert, abgefüllt, befördert, umgeschlagen oder gelagert werden. Zum Schutz der Umwelt fordert das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) an Behältern für wassergefährdende Flüssigkeiten Überfüllsicherungen. Die Anforderungen an diese als Überwachungseinrichtung sind in Deutschland so geregelt, dass sowohl der Hersteller einer Überfüllsicherung als auch der Betreiber einer Anlage zum Lagern wassergefährdender Flüssigkeiten besondere Pflichten zu erfüllen hat.
So muss der Betreiber seiner Pflicht nachkommen, seine Sicherheitseinrichtung ständig zu überwachen. Er ist verpflichtet, sich vor einer Befüllung des Behälters vom ordnungsgemäßen Zustand seiner Überwachungseinrichtung (Überfüllsicherung) zu überzeugen. Regelmäßig, das heißt mindestens einmal jährlich, gilt es, die Überfüllsicherung auf ihre Funktionsfähigkeit zu überprüfen. So sollen mögliche Funktionsfehler aufgedeckt werden. Die Prüfung ist zu dokumentieren, um gegenüber den Überwachungsbehörden einen Nachweis erbringen zu können. Diese Prüfung darf nur durch einen zertifizierten Fachbetrieb durchgeführt werden.

Die gesetzlichen Rahmenbedingungen
Die Überfüllsicherung besteht aus zulassungspflichtigen und nicht zulassungspflichtigen Anlagenteilen, wobei der Standaufnehmer und der zugehörige Messumformer immer zugelassen sein müssen. Die Ansprechhöhe der Überfüllsicherung ist nach Anhang 1 der Zulassungsgrundsätze bzw. „TRbF 20“ zu berechnen. Voraussetzung ist die Kenntnis der Füllhöhe, die dem zulässigen Füllungsgrad entspricht, und auch die Füllhöhenänderung, die sich aus der zu erwartenden Nachlaufmenge errechnet. Der maximale Volumenstrom der Förderpumpe muss daher bekannt sein bzw. fundiert berechnet werden können. Ebenfalls müssen die Schaltzeiten, die Schließverzögerungszeiten oder gegebenenfalls das Rohrleitungsvolumen, das nach Unterbrechung des Befüllvorganges in den Behälter nachläuft, bekannt sein. Die Nachlaufmenge wird abgezogen und aus der so ermittelten Differenz wird die Ansprechhöhe der Überfüllsicherung ermittelt. Diese komplexe Berechnung muss durch einen zertifizierten Fachbetrieb durchgeführt werden. In § 3 des VAwS vom 31. März 2010 ist die Pflicht zum Einsatz eines Fachbetriebs beschrieben: Nach § 62, Absatz 1 des Wasserhaushaltsgesetzes dürfen Anlagen nur von Fachbetrieben eingebaut, aufgestellt, instand gehalten und gesetzt sowie gereinigt werden.
Endress+Hauser bietet zur professionellen Berechnung und Auslegung der Feldgeräte nach WHG ein in 2011 aktualisiertes Berechnungs-Tool an (Bild 1). Softwaregestützt kann somit beispielsweise die Nachlaufmenge, die Einbauhöhe sowie die Einbaulänge für die eingesetzte Messtechnik berechnet werden (Bild 2).

Fachbetriebe müssen zertifiziert sein
Um als Fachbetrieb nach WHG anerkannt zu werden, muss ein Betrieb verschiedene Voraussetzungen erfüllen. So ist es erforderlich, dass sachkundige Personen mit der Qualifikation als Ingenieur oder Meister über ausreichende Berufserfahrung und Ausbildung verfügen. Regelmäßige Weiterbildungen müssen absolviert werden und das Unternehmen muss über eine ausreichende technische Ausstattung verfügen. Zudem ist der Abschluss eines Überwachungsvertrags mit einer technischen Überwachungsorganisation, zum Beispiel dem TÜV, notwendig. Durch Vorstellung einer Referenzanlage muss der Betrieb nachweisen, dass er die gestellten Anforderungen praktisch umsetzen kann.
Endress+Hauser ist zertifizierter Fachbetrieb nach WHG mit knapp 15 Jahren Erfahrungen auf diesem Arbeitsgebiet und befugt zum Einbauen, Aufstellen, Instandhalten und Instandsetzen von Leckageanzeigegeräten, Überfüllsicherungen und sonstigen MSR-Einrichtungen (Bild 3). Die WHG-Fachbetriebsprüfung wird im jährlichen Turnus wiederholt.

Gängige Prüfpraxis
Eine installierte Überfüllsicherung muss entsprechend den Prüfmethoden der Zulassungsgrundsätze für Überfüllsicherungen (ZG-ÜS) mindestens einmal im Jahr geprüft werden. Die wiederkehrende Prüfung ist ohne einen gewissen Aufwand nicht durchführbar, aber lässt sich dieser minimieren. Die Durchführung stellt sich heute in der gängigen Praxis wie folgt dar:
Anfahren bis zur Ansprechhöhe: Das „Nass-Anfahren“ der Überfüllsicherung bis zur Ansprechhöhe im Rahmen einer Befüllung ist die zu bevorzugende Methode, allerdings in der Praxis nicht immer mit vertretbarem Aufwand möglich.
Geeignete Simulation des Füllstands oder des physikalischen Messeffekts: Bei dieser in der Praxis häufig angewandten Ersatzprüfung wird entweder die Sonde ausgebaut und durch Eintauchen in einen mit Lagermedium oder mit Ersatzmedium gefüllten Prüftopf zum Ansprechen gebracht oder der Prüftopf wird mithilfe einer Vorrichtung in den Tank zur eingebauten Sonde geführt. Diese Prüfmethode erfordert unter Umständen einen hohen zeitlichen, materiellen und personellen Aufwand und kann mit einem großen Gefährdungspotenzial für die beteiligten Personen verbunden sein.
Simulation des Ausgangssignals, zum Beispiel durch Unterbrechung der Sensorzuleitung: Ist die Funktionsfähigkeit des Stand-/Messaufnehmers anderweitig erkennbar (Ausschluss funktionshemmender Fehler), kann die Prüfung als Ersatzprüfung auch durch Simulieren des entsprechenden Ausgangssignals durchgeführt werden (vgl. ZG-ÜS). Bei einer Ersatzprüfung durch Unterbrechung bzw. Kurzschluss der Verbindungsleitung zwischen Standaufnehmer und Messumformer, wofür häufig eine integrierte Prüftaste verwendet wird, ist zu überprüfen, ob die Prüftaste durch die „Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung“ des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) offiziell als wiederkehrende Prüfung zugelassen ist. Ist dies nicht der Fall, trägt der Betreiber das Risiko und die Verantwortung der anderweitigen Erkennung der Funktionsfähigkeit bzw. des Ausschlusses funktionshemmender Fehler.

Feldgeräte bei Endress+Hauser
Bei der jährlich wiederkehrenden Prüfung einer Überfüllsicherung bieten gerade der Liquiphant M und Liquiphant S Failsafe Einsparpotenziale. Beim Vibrationsgrenzschalter Liquiphant M, in der PFM-Ausführung (Puls-Frequenz-Modulation mit einem dynamischen Ausgangssignal) und entsprechendem PFM-Messumformer, kann die jährlich wiederkehrende -Prüfung der Überfüllsicherung als Ersatzprüfung vereinfacht mit einem Prüftaster am Messumformer aus der Warte heraus durchgeführt werden. Dies wird ausdrücklich in der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung des DIBt bescheinigt. Bei Betätigung der Prüftaste startet ein Testoszillator in der Sensorelektronik, der den Standaufnehmer tiefgehend prüft. Dabei werden nach einer Spannungsunterbrechung von der Sensorelektronik drei Frequenzen generiert. Die Elektronik prüft den Sensor auf unbedeckt, bedeckt oder Sensorfehler, zum Beispiel durch Korrosion oder Ansatz. Durch die Betätigung des Prüftasters werden somit die Schwinggabel, der PFM-Elektronikeinsatz, der PFM-Messumformer sowie nachgeschaltete Anlagenteile geprüft.

Sicherheit im Prozess
Aufbauend auf der PFM-Technologie des Liquiphant M sind im Liquiphant S Failsafe gleich zwei Testoszillatoren verbaut. Zur Funktionsüberwachung wechselt hierbei die redundante Sensorelektronik periodisch im Sekundentakt die ebenfalls redundante Ansteuerung der Schwinggabel. Durch diese anspruchsvolle Technik, die den Sicherheitsansprüchen SIL3 nach DIN EN 61508 (VDE 0803) bzw. AK5 nach DIN 19250 [7] entspricht, kann aufgrund der permanenten Selbstüberwachung auch vollständig auf eine wiederkehrende Ersatzprüfung des Sensors und des Messumformers verzichtet werden. Nachgeschaltete Anlagenteile der Überfüllsicherung müssen dennoch weiterhin wiederkehrend geprüft werden. Zur Vereinfachung ist hierfür ebenfalls ein Prüftaster am PFM-Messumformer zur Ersatzprüfung vorhanden.
Neben einer Zeit- und Kosteneinsparung erhöht sich auch die Sicherheit der Überfüllsicherung, gerade bei toxischen bzw. aggressiven Medien oder bei schwer zugänglichen Einbausituationen.

Alles aus einer Hand
Der Einsatzbereich von Überfüllsicherungen und die Zulassungspflicht solcher Anlagen sind gesetzlich verankert. Endress+Hauser liefert als Komplettlösungsanbieter neben der Messtechnik Unterstützung bei der korrekten Auslegung und Inbetriebnahme der Feldgeräte, der Lieferung des passenden Schaltschranks inklusive Alarmeinrichtung und dem Schaltplan. Dabei ist die komplette Dokumentation im Lieferumfang enthalten. Somit wird die geforderte Sicherheit bereitgestellt und der Betreiber ist bei einer Abnahme durch ein Überwachungsunternehmen auf der sicheren Seite.

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Autor: Barbara Hütter-Gerst ist Marketingmanagerin Prozessautomatisierung bei der Endress+Hauser Messtechnik GmbH + Co. KG in Weil.

Autor: Markus Schmid ist Produktmanager Füllstandmesstechnik bei der Endress+Hauser Messtechnik GmbH & Co. KG in Weil.