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Heizen, aber sicher!

Bei vielen industriellen Prozessen, wie bei der Heißdampferzeugung, müssen Sicherheitselemente verwendet werden, um die mit Überhitzern ausgestatteten Kesselanlagen zu überwachen – genau das richtige Einsatzgebiet für Sicherheitstemperaturbegrenzer (Bild: stock.adobe.com_nikkytok)

Bei vielen industriellen Prozessen, wie bei der Heißdampferzeugung, müssen Sicherheitselemente verwendet werden, um die mit Überhitzern ausgestatteten Kesselanlagen zu überwachen – genau das richtige Einsatzgebiet für Sicherheitstemperaturbegrenzer (Bild: stock.adobe.com_nikkytok)

01 Der Sicherheitstemperaturbegrenzer Safety-TL4896 bietet eine große Leuchtanzeige mit Klartextinfos und optischer Signalisierung

01 Der Sicherheitstemperaturbegrenzer Safety-TL4896 bietet eine große Leuchtanzeige mit Klartextinfos und optischer Signalisierung

Heizen kann schnell gefährlich werden! Immer dann, wenn die installierte Heizleistung weit über dem eigentlich typischen Bedarf am Arbeitspunkt einer wärmetechnischen Anlage ausgelegt werden muss, wirken sich beim ungeregelten Störfall, bei Geräteausfall oder einem ungewollten „Durchgehen“ der Heizung die dann überschießenden Temperaturen schädigend auf die Anlage selbst und auf das damit erstellte Produktionsgut aus. Gerade in industriellen Anwendungsfällen zur Temperierung, Trocknung und Wärmebehandlung sind weitreichende Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, um die Auswirkungen zu hoher Temperaturen zuverlässig zu unterbinden. Mit dem Sicherheitstemperaturbegrenzer für den Fronttafeleinbau hat man die wichtigsten Werte gleich im Blick.
Bei vielen industriellen Anwendungen gefährden die Einflüsse auf die Heizungsumgebung nicht nur Produktqualitäten, sondern können auch meist irreparabel die Installationseinrichtungen beschädigen. So werden neben Dampfkesseln und Warmwasserheizungen auch Härtekessel und Autoklaven in vielen Branchen in unterschiedlichen Baugrößen und Applikationen eingesetzt. Beispielsweise entsteht durch Dampfhärtung Gips, Beton- und Faserwerkstoffe oder in Imprägnierkesseln wird Holz vergütet. Bei Verbundsicherheitsgläsern steht die Temperaturhomogenität an oberster Stelle. Auch der Vulkanisationsprozess bei der Vernetzung von Gummi und Kunststoffprodukten sowie die thermische Behandlung von Verbundwerkstoffen für die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt, erfolgen in entsprechenden Öfen und Autoklaven und müssen höchsten Qualitätsansprüchen sowie der zuverlässigen Reproduzierbarkeit genügen.
Das bedeutet: Neben den Installationen mit Sensoren und Aktoren für die Steuerung und Regelung einer Heizungsanlage muss zusätzlich auch ein Sicherheitskonzept aus unabhängigen Sensoren (für Temperaturen, Drücke, Füllstände etc.) und ausfallsicherer Auswertetechnik eingebaut werden, das als Sicherheitskette selbsttätig die weitere Wärmeenergiezufuhr im Alarmfall zuverlässig unterbricht. Das gilt nicht nur für große wärmetechnische Anlagen, sondern auch für jede Anwendung, bei der durch ungebremste Wärmemengenzufuhr gefährliche Zustände für Umwelt, Leib und Leben erreicht werden.
Mit Sicherheit die Temperatur begrenzen
Zur Überwachung der Temperatur werden deshalb neben Reglern (mechanische Thermostate, elektronische Temperaturregler oder Softwareregler), Messumformern und Steuerungen mit Sicherheitstemperaturwächterfunktionen (Grenzwertüberwachungen, Limit-Comperatoren) auch davon unabhängig arbeitende Sicherheitstemperaturbegrenzer (STB) eingesetzt. Diese sollen die Anlage im Falle einer Überhitzung – durch Erreichen der festgelegten Grenztemperatur – nach DIN EN 12828 in einen betriebssicheren Zustand zuschalten. Tritt dieser Störfall ein, ist ein manuelles Entriegeln des STB notwendig. Damit soll gewährleistet werden, dass die Anlage überprüft und gegebenenfalls die Störquelle beseitigt wird, bevor die Anlage wieder in den Normalbetrieb zurückgeschaltet werden kann.
Diese Schaltcharakteristik für Sicherheitstemperaturbegrenzer wird in der DIN EN 14597 für den Einsatz von sicherheitstechnischen Einrichtungen bei wärmetechnischen Anlagen vorgeschrieben.
Durch die in der DIN EN 61508 geforderte autarke Gerätetechnik mit Überwachung der eigenen Funktionstüchtigkeit, also unabhängig von SPS-, Regel- und Scada-Systemen, werden bei industriellen Wärmeerzeugern nur STB eingesetzt, die nach DIN EN 14597 und der Sicherheitsanforderungsstufe der Funktionalen Sicherheit nach SIL2 zugelassen sind.
Neue Lösungswege durch Fronttafeleinbaugerät
Bisher wurden Sicherheitstemperaturbegrenzer oft als Hutschienengeräte im Schaltschrank montiert. Mit dem Safety-TL4896 (Bild 1) bietet Martens, ein Mitglied der GHM Group, nun ein Gerät für die Fronttafelmontage an. Auf dem großen Display lassen sich die Ist- und Grenzwerte bequem ablesen und der Reset-Vorgang nach der Fehler-Ursachenbehebung erfolgt wie alle anderen Bedienvorgänge an der Anlagenfrontplatte. Damit entfallen separate Geräte und deren Verdrahtung, da deren Funktionen bereits eingebaut sind: Anzeiger und Reset-Taste. Durch den eingebauten einstellbaren Voralarm wird kein zusätzlicher Begrenzer benötigt und eine Redundanz zur Automatisierungseinheit ist gegeben, um damit unabhängig das Regel- und Steuergerät vor unzulässig hohen Istwerten zu warnen.
Bevor die Zwangsabschaltung aktiviert wird, können so zusätzliche Alarmmeldungen ausgegeben und entsprechende Funktionsabläufe initiiert werden, um einen sicheren Standby-Zustand zu erreichen, den Fehler zu beheben und das zeit- und kostenaufwendige komplette Herunter- und wieder Hochfahren einer wärmetechnischen Anlage zu vermeiden. Durch den Analogausgang entfallen eine zweite Messkette und damit auch die Montage eines zusätzlichen Sensors. Ohne ein Programmiergerät wird der Safety-TL4896 über die Fronttasten konfiguriert und somit auf die Anwendung individuell zugeschnitten.
Auf den Punkt gebracht
Gerade bei kompakten wärmetechnischen Anlagen, deren komplette Automatisierungselektronik in einem Bediengerät untergebracht ist (z. B. bei dem Einsatz des Multifunktionsgeräts GHM-ONE oder eines kompakten Industrie-PC/SPS-Systems), gibt es nicht mehr den zentralen, großen und herkömmlich klassischen Schaltschrank. Der Safety-TL4896 ermöglicht als autarkes Fronttafelgerät im schlanken DIN-Format 48 mm × 96 mm das durchgängige kompakte Design von modernen Anlagen, verringert den Verdrahtungsaufwand und erleichtert eine ergonomische Bedienung bei der Überwachung und Einhaltung der Sicherheitsanforderungen. Zeit- und Kostenvorteile bietet der Safety-TL4896 bei der Verdrahtung und der Montage. Mit der leichten Bedienung von der Frontseite erfüllt er die geforderten Sicherheitsfunktionen und ermöglicht die ergonomische Bedienung von Sicherheitstemperaturbegrenzern. (no)

Sebastian Schäfer ist Produktmanager Industrieelektronik des Kompetenz-Center Martens bei der GHM Group in Barsbüttel. s.schaefer@ghm-messtechnik.de