Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Der sichere Betrieb des Asynchronmotors

Anforderungen

Grundlegende Anforderung an die Schutzsysteme für Betriebsmittel in der Zone 1 ist minimal die Einhaltung des Sicherheits-Integritätslevels (SIL) 1 im gesamten vom Hersteller spezifiziertem Betriebsparameterbereich gemäß EN 61508 Teil 2-7. Ein wichtiger Punkt ist auch die Einhaltung der gültigen Normen zur elektromagnetischen Verträglichkeit. Auf den Hersteller des Überwachungsgerätes fallen vor der Zertifizierung die folgenden Aufgaben und Arbeitsschritte:

• Planung und Betrachtung aller Phasen des geplanten Sicherheitslebenszyklus (Konzept, Risikoanalyse, festlegen der Sicherheitsanforderungen, Inbetriebnahme, Sicherheitsvalidierung, Modifikationen und Außerbetriebnahme)
• eine FME(D)A der Konstruktion und der Fertigung
• eine funktionale Sicherheitsbetrachtung und Bewertung nach EN 61508 Teil 1 bis 7 (mindestens SIL1 für explosionsgeschützte Motoren in der Zone 1) bzw. nach EN 50495 oder eine Sicherheitsbetrachtung, je nach Ausführung des Motorschutzgerätes nach EN 62061. Für sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen muss die EN 13849 (Mindestens Kategorie 2) berücksichtigt werden. Für die Berechnung des Diagnosedeckungsgrads und des Anteils ungefährlicher Ausfälle benötigt der Hersteller die Normen SN 29500 und/ oder IEC TR 62380 und/oder MIL-217F.

Spezifizierung der Sicherheitsfunktionen

Ein wichtiger Schritt während der Entwicklung eines Überwachungsgerätes oder einer sicherheitsgerichteten Steuerung ist eine genaue Spezifizierung der von dem Gerät zu erfüllenden Sicherheitsfunktionen und deren geforderten Zuverlässigkeiten, um für das gesamte Gerätekonzept den geforderten SIL-Level auch zu erreichen. Eine genaue Spezifikation und Dokumentation ist auch für die spätere Prüfung und Zertifizierung des Gerätes unabdingbar. Im folgenden werden einige Beispiele für die zu berücksichtigenden Punkte aufgezählt:

• Beschreibung der Sicherheitsfunktionen
• Benötigter SIL-Level
• Definition sicherer Zustände (eingeschaltet, ausgeschaltet etc.)
• Maximale Reaktionszeit auf ein gefahrdrohendes Ereignis
• Voraussehbare Bedienfehler
• Voraussehbare äußere Umgebungsbedingungen
• Anforderungen für Anlauf und Abschaltung etc.
• Schnittstellen für die Bedienung und Parametrierung
• Systemarchitektur
• Fehlermöglichkeiten und Berechnung der Ausfallwahrscheinlichkeiten [FME(D)A]
• Erkennen vorhersehbarer, gefährlicher Fehler, z.B. stellt das "Verkleben" eines Relais einen vorhersehbaren Ausfall dar. Muss das Relais zum Abschalten des Motors geöffnet werden, können zum Abfangen dieses Fehlers zwei Relais in Reihe geschaltet werden. Die Funktion beider Relais muss dabei über Hilfskontakte überwacht werden, um den Ausfall eines Relais zu entdecken und durch Abschalten des zweiten Relais einen sicheren Zustand herbeizuführen (ab SIL 2 oder abhängig vom Anwendungsfall).
  Bei einem Kaltleiterauswertegerät stellt der Kurzschluss der Leitung zu den Kaltleitern in der Maschine einen weiteren wahrscheinlichen Fehler dar. Durch eine Schleifenwiderstandsmessung müssen derartige Störungen erkannt werden.

Motorschutzgeräte

Ansätze für den Motorschutz

Für überstromzeitabhängige Schutzgeräte ist die Einhaltung der Auslösekennlinie auch an den Grenzen des Umgebungstemperaturbereiches ein wichtiges Prüfkriterium. Hierzu wird das Prüfmuster im Klimaschrank betrieben und mit verschiedenen Prüfströmen beaufschlagt. Das folgende Bild zeigt beispielhaft eine Auslösekennlinie.

Der Kunde erhält nach bestandener Zertifizierung eine EG-Baumusterprüfbescheinigung und nach Auditierung eine Mitteilung über die Anerkennung der Qualitätssicherung "Produktion" oder "Produkt". Diese Mitteilung gilt für drei Jahre. Nach ca. 1 ½   Jahre wird ein Überwachungsaudit an dem Fertigungsstandort des Herstellers durchgeführt. Auf den Motorschutzgeräten müssen  Name und Anschrift des Herstellers, CE-Kennzeichnung mit der Kennummer der benannten Stelle (zum Beispiel für die PTB: 0102), Bezeichnung des Typs, gegebenenfalls die Seriennummer, das Baujahr, das   -Kennzeichen, Gerätegruppe und –Kategorie, Gefahrenart G: = Gas und D: = Staub, die EG-Baumusterprüfbescheinigungsnummer der benannten Stelle und wenn erforderlich notwendige Sicherheitshinweise angebracht werden.

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