Vorreiter in Sachen Sicherheit

SIL-zertifizierten Grenzdrehzahlschalter eingesetzt – ThyssenKrupp Steel Europe sind die Ersten

 

In Kürze

  • Ziel: Maximale Sicherheit für Mensch und Maschine bei definierten Betriebszuständen wie „Sicherer Stillstand“, „Sichere Schleichfahrt“ und „Wartungsarbeiten bei eingeschalteter Spannung“
  • Umsetzung: Einsatz des SIL-/PL-zertifizierten elektronischen Grenzdrehzahlschalters EGS(H)® 41 mit integriertem Sensor (Drehzahlerfassung), Logik (Drehzahlauswertung) und Aktor (Drehzahlschalter)
  • Ergebnis: Durch die sichere Drehzahlüberwachung müssen die elektrischen Hauptantriebe während des Walzenwechsels oder bei Störungsbeseitigungen nicht spannungsfrei geschaltet werden. Dadurch werden Sicherheitsrisiken für das Personal reduziert und damit Zeit und Geld gespart
Während der Störungsbeseitigung sichert der EGS(H)® 41 in Kombination mit dem Absolutwert-Drehgeber ASPAH 60 von Johannes Hübner Giessen die Betriebsarten „Sichere Schleichfahrt“ und „Drehzahl Null“ risikoarm und schnell ab.Während der Störungsbeseitigung sichert der EGS(H)® 41 in Kombination mit dem Absolutwert-Drehgeber ASPAH 60 von Johannes Hübner Giessen die Betriebsarten „Sichere Schleichfahrt“ und „Drehzahl Null“ risikoarm und schnell ab.  
Die Coilbox im Warmbandwerk von ThyssenKrupp Steel Europe AGDie Coilbox im Warmbandwerk von ThyssenKrupp Steel Europe AG  
Das Warmbandwerk II der ThyssenKrupp Steel Europe AG in Duisburg.Das Warmbandwerk II der ThyssenKrupp Steel Europe AG in Duisburg.  
 

In kritischen Betriebszuständen gelten für Anlagenbetreiber erhöhte Sicherheitsvorschriften. Die ThyssenKrupp Steel Europe AG setzt als Vorreiter den Grenzdrehzahlschalter EGS(H)® 41 von Johannes Hübner Giessen ein. Er ist weltweit der einzige, der bis Sicherheits-Integritätslevel 2 sowie bis Performance Level d zertifiziert ist und damit ein Höchstmaß an Sicherheit bietet.

Für Mensch und Maschine herrschen gerade in der Schwerindustrie extreme Bedingungen vor. Orientiert an den hohen Sicherheitsvorschriften für groß-industrielle Anlagen ergreifen die Betreiber Schutzmaßnahmen im Rahmen der „Funktionalen Sicherheit“. Diese umfasst die Gesamtanlagensicherheit, die von der korrekten Funktion sicherheitsbezogener Systeme zur Risikoreduzierung abhängt. Nach Normen wie der internationalen IEC 61508 oder der DIN EN ISO 13849 müssen die Anlagensysteme ihre Funktionen unter definierten Fehlerbedingungen und mit definierter hoher Wahrscheinlichkeit ausführen. Funktionen, die gerade bei Betriebszuständen wie „Sicherer Stillstand“, „Sichere Schleichfahrt“ und „Wartungsarbeiten bei eingeschalteter Spannung“ fehlerfrei erfüllt werden müssen.

Um besonders bei diesen Betriebszuständen die Sicherheit an den Gerüsten der Vorstraße im Warmbandwerk II maximal zu gewährleisten, setzt die ThyssenKrupp Steel Europe AG einen von der Drehzahlregelung unabhängigen elektronischen Grenzdrehzahlschalter ein. Das Duisburger Unternehmen ist das erste in Deutschland, bei dem der EGS(H)® 41 der Johannes Hübner - Fabrik elektrischer Maschinen GmbH für noch mehr Anlagensicherheit sorgt. Das Gerät funktioniert als System mit integriertem Sensor (Drehzahlerfassung), Logik (Drehzahlauswertung) und Aktor (Drehzahlschalter). In dieser Kombination ist es weltweit das einzige auf dem Markt, das nach der internationalen Norm IEC 61508 bis Sicherheits-Integritätslevel (SIL) 2 zertifiziert ist sowie bis Performance Level (PL) d nach DIN EN ISO 13849. „Funktionale Sicherheit heißt Schutz von Leib und Leben bei sicheren Systemen unserer Anlagen. Mit der Weltneuheit von Johannes Hübner Giessen haben wir auf die gestiegenen Anforderungen an den Personenschutz reagiert und werden den Ansprüchen funktionaler Sicherheit mehr als gerecht“, erklärt Svetlana Regner, Projektverantwortliche im Bereich Energie/Anlagenwirtschaft (EA) bei der ThyssenKrupp Steel Europe AG. 

Sichere Abläufe im Wartungsbetrieb

Für den Einsatz von SIL-Komponenten gibt es bisher nur für Neuanlagen eine verbindliche Vorgabe. Bei Modernisierungen von Anlagen wie im Warmbandwerk II der ThyssenKrupp Steel Europe AG ist es nicht zwingend erforderlich, diese umzusetzen. Der Duisburger Konzern hat sich dennoch dazu entschlossen, den SIL-zertifizierten EGS(H)® 41 einzubauen. Der elektronische Grenzdrehzahlschalter unterstützt das Wartungspersonal dabei, die Störungen an der Anlage wesentlich schneller zu beseitigen. „Wir haben ein neues Sicherheitskonzept zusammen mit der Berufsgenossenschaft eingeführt. Aufgrund dieses Sicherheitskonzepts ist es notwendig, die exakte Überwachung der Anlage mit dem Hübner-Gerät durchzuführen“, so Regner. 

„Wenn die Drehzahl an der Anlage mithilfe des Drehgebers überwacht wird, müssen die elektrischen Hauptantriebe während eines Walzenwechsels nicht spannungsfrei geschaltet werden. Diese Maßnahme schützt die elektrischen Komponenten, da wir die Anlage an den Kontakten nicht hin und her schalten müssen“, erklärt Regner die Vorgehensweise. Würde die elektrische Freischaltung ständig vorgenommen, dann müssten auch die Leistungskomponenten ständig hin und her geschaltet werden. Durch das seltenere Schalten der elektrischen Komponenten sind positive Auswirkungen auf den Kontaktverschleiß zu erwarten. „Seit Installation des Grenzdrehzahlschalters zeigt sich, dass die elektronischen Komponenten nicht so oft gewechselt werden. Das spart Zeit und Kosten“, ergänzt die Projektverantwortliche. Mit dem EGS(H)® 41 kann der Anlagenführer nun die Betriebsarten „Sichere Schleichfahrt“ und „Drehzahl Null“ während der Störungsbeseitigung risikoarm und schnell absichern.

Neuer Drehgeber und Grenzdrehzahlschalter vereint

Angebaut wurde der Grenzdrehzahlschalter an den ebenfalls neuen Absolutwert-Drehgeber ASPAH 60 von Johannes Hübner Giessen. Diesen entwickelte das Gießener Unternehmen speziell für die Bedürfnisse an Anlagen in der Schwerindustrie. Der ASPAH 60 korrespondiert ideal mit dem EGS(H)® 41, da der Drehgeber eine Parallelschnittstelle für den Absolutwert (Klemmkasten 1) und zusätzlich zwei galvanisch getrennte Inkrementalwert-Ausgänge (Klemmkasten 2) aufweist. Der Grenzdrehzahlschalter besitzt vier programmierbare Schaltausgänge bei ebenfalls zwei Klemmkästen. Der Drehgeber verfügt zudem über ein robustes Gehäuse, an das Geräte wie der SIL-zertifizierte Grenzdrehzahlschalter problemlos angebaut werden können. 

Seit seiner Gründung 1934 hat der Spezialist im Bereich der Messwert-, Drehgeber- und Antriebstechnik mehrere tausend Anwendungen in der Schwerindustrie installiert. Das hessische Unternehmen bietet weltweit vom Erfassen der Anbausituation vor Ort bis zur Montage der kompletten Drehgebersysteme einen Rundum-Service für Stahl- und Walzwerke wie auch Containerkräne, Wasserkraftwerke, Windanlagen, Energiesysteme und Anlagen im Bergbau und in der Bahntechnik. 

Hohe Schaltgenauigkeit gibt Sicherheit 

Auf die zuverlässigen und langlebigen Produkte von Johannes Hübner Giessen verlässt sich ThyssenKrupp seit mehr als 40 Jahren und setzt die Drehgebertechnik aus Gießen in vielen Anlagen und Werken weltweit ein. Auf den EGS(H)® 41 sind die Duisburger im Rahmen einer technischen Beratung aufmerksam geworden. „Als wir den Markt nach einer neuen Geberlösung sondiert haben, war Hübner der einzige Entwickler, der ein Gerät für den Einsatz in der Schwerindustrie wie in unserem Warmwalzwerk anbot. In der nachfolgenden Projektlaufzeit hat die Firma Hübner enormen Entwicklungsaufwand getrieben, um die speziellen Anforderungen wie Wellendurchmesser oder SIL 2 für den geplanten Einsatz zu erreichen.“

Das Sicherheitsgerät verfügt über zwei separate, galvanisch getrennte Schalter zur Drehzahlüberwachung, die unabhängig voneinander auf Über- und Unterdrehzahl ab 0,5 min-1 programmierbar sind. Durch die galvanische Trennung liegen zwei vollständige Schalter vor. Bei mechanischen Fliehkraftschaltern würde man für die gleiche Funktion zwei Geräte benötigen. Das Wartungspersonal kann dank der Einstellung „drehrichtungsunabhängig“ für jeden Schaltpunkt verschiedene Schaltdrehzahlen hinterlegen. Damit die Sicherheitsfunktionen im Gerät auch lückenlos überwacht werden können, besitzt der EGS(H)® 41 Funktionen zur integrierten Stillstands- und Schlupfüberwachung sowie einen Diagnoseschalter. 

Die interne Diagnose ist eine Voraussetzung für die SIL 2-Zertifizierung. Der Diagnoseschalter steht insgesamt drei Mal zur Verfügung: Zwei Schalter sind in Reihe zu den beiden Hauptschaltern eingebaut. Ein weiterer Schalter ist separat ausgeführt, um eventuell notwendige Freigaben in der Kundensteuerung zu ermöglichen. Die integrierte Überstromerkennung und Zustandsüberwachung der Schaltkontakte überprüft den Schaltkontaktstrom in beide Stromrichtungen. „Die schnelle Überstromerkennung schützt den Schalter und die vorgeschaltete Schmelzsicherung vor Schädigung, wenn versehentlich durch falschen Anschluss ein zu hoher Strom über die Schaltkontakte fließt“, bestätigt Bernhard Herbst, Projektingenieur bei Johannes Hübner Giessen.

Exakt für den Bedarf des Kunden

Bei ThyssenKrupp Steel Europe ist der Grenzdrehzahlschalter mit SIL 2-Zertifizierung als B5-Variante im Einsatz und an das Hohlwellengerät ASPAH 60 angeflanscht. Das Gerät ist als Variante B5 (Flansch) und B35 (Flansch und Fuß) und als Hohlwelle erhältlich. Die Hübner-Kunden können zudem zwischen einer Versorgungsspannung von 12 bis 30 V DC oder 100 bis 240 V AC wählen und zwischen den Varianten mit Schaltspannung 0 bis 30 V DC oder 30 bis 230 V AC/DC. 

Weitere Optionen produziert Johannes Hübner Giessen auf den Bedarf der Kunden zugeschnitten. „In unserem Portfolio finden sich verschiedene Drehgeber-Lösungen für die Schwerindustrie, die alle individuell an den Kunden angepasst werden“, so Projektingenieur Bernhard Herbst. „Für beste Signalqualität und hohe Lebensdauer ist neben der Geräteauswahl auch der optimale mechanische Anbau der Geräte an die Anlage vor Ort wichtig.“ Im Warmbandwerk von ThyssenKrupp wurde mit der Kombination aus Drehgeber und Grenzdrehzahlschalter diese Anforderung erreicht.

Ohne den EGS(H)® 41 müsste das Personal immer wieder mit Sicherheitsrisiken wie dem plötzlichen Losfahren der Anlage oder der unvermittelten Erhöhung der Drehzahl bei Wartungs- und Einrichtarbeiten rechnen. Die hohe Schaltgenauigkeit des Geräts minimiert diese Risiken. Der erste Grenzdrehzahlschalter mit SIL-Zertifizierung aus dem Hause Johannes Hübner Giessen erfüllt demnach ein wichtiges Ziel: Anlagen und Maschinen sicher zu betreiben.

 

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