2. Informationsveranstaltung Volle Kraft. Halbe Kosten. sorapol, Shutterstock.com

Transkript

1 2. Informationsveranstaltung Volle Kraft. Halbe Kosten. sorapol, Shutterstock.com Rechtliche Anforderungen an die Betriebssicherheit und die Wartung von elektrischen Antrieben, relevante Normen und Prüfzeichen Robert Kahle, KSB AG - Pumpen, Armaturen, Service Arqum 2015

2 Technik, die Zeichen setzt

3 Rechtliche Anforderungen an die Betriebssicherheit und die Wartung von elektrischen Antrieben und relevante Normen

4 Inhalt 1. Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) Novellierung Explosionsschutz 2. Maßnahmen und Hinweise zur Betriebssicherheit bei Motoren an Pumpen Ex-Anlagen: Betrieb; Wartung; Änderung Prüfpersonal 3. Wissenswertes und Normatives zu Motoren (bei Pumpen) Auszug Normen und Richtlinien Schadensbilder Infothek IHK München Robert Kahle

5 Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) Novellierung gültig seit ohne Übergangsfrist! Die BetrSichV ist die deutsche Umsetzung der Arbeitsmittelrichtlinie 89/655/EWG, später 2009/104/EG und ist quasi das Grundgesetz für den Arbeitsschutz. Ziel ist zudem mehr Rechtssicherheit zu erreichen, fachliche Mängel und Doppelregelungen zu beseitigen. Für den Arbeitgeber, insbesondere für Kleine und Mittlere Unternehmen (KMU), wird die Anwendung der Arbeitsschutzregelungen bei Arbeitsmitteln erleichtert. (Quelle: Bundesministerium für Arbeit und Soziales) Was regelt die BetrSichV? die Bereitstellung von Arbeitsmitteln durch den Arbeitgeber die Benutzung von Arbeitsmitteln durch Beschäftigte den Betrieb von überwachungsbedürftigen Anlagen im Sinne des Arbeitsschutzes 4

6 Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) Novellierung Wichtigste Änderungen! Gefährdungsbeurteilung für überwachungsbedürftige Anlagen Keine Unterscheidung mehr zwischen Änderung und wesentlicher Veränderung bei binnenmarktkonformen Arbeitsmitteln konkrete Prüfvorschriften (Anhänge 2, 3) besonders prüfpflichtige Anlagen sind eigenverantwortlich zu prüfen Doppelregelungen entfallen elektronische Dokumentation Erleichterungen bei Arbeitsmitteln mit geringer Gefährdung Schutzmaßnahmen zum Explosionsschutz werden ausschließlich in der Gefahrstoffverordnung geregelt 5

7 Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) Novellierung Auszug: Explosionsschutz Was ändert sich? die Dokumentation muss an die neue Struktur angepasst werden; Archivierung darf elektronisch erfolgen Gefährlichkeit von Betriebsmedien wird jetzt durch die EG-Verordnung 1272/2008 geregelt Prüffristen und Prüfpersonal ist festgelegt Doppelregelung Ex-Schutz in BetrSichV und GefSoffV beendet Ex-Schutz-Maßnahmen künftig ausschließlich in GefStoffV (dazu Ergänzungen in 2, 6, 11 und Anhang 1 Nr. 1) Explosionsschutzdokument ist nun Bestandteil der Gefährdungsbeurteilung nach GefStoffV. Darin ist der Ex-Schutz gesondert auszuweisen. Quelle: Bundesministerium für Arbeit und Soziales 6

8 Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) Novellierung Weiterführende Informationen und Links Internetpräsenz des Bundesministeriums für Arbeit und Soziales Internetpräsenz von ZÜS z.b. Erklärvideos im Internet z.b. von DEKRA, TÜV 7

9 Inhalt 1. Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) Novellierung Explosionsschutz 2. Maßnahmen und Hinweise zur Betriebssicherheit bei Motoren an Pumpen Ex-Anlagen: Betrieb; Wartung; Änderung Prüfpersonal 3. Wissenswertes und Normatives zu Motoren (bei Pumpen) Auszug Normen und Richtlinien Schadensbilder Infothek 8

10 Betrieb von Pumpen in explosionsgefährdeten Bereichen Verantwortung Mit Eintreffen der Pumpe geht die Verantwortung auf den Arbeitgeber / Betreiber über! Betreibermaßnahmen zur Aufrechterhaltung des ATEX-Zertifikates Der Arbeitgeber / Betreiber hat dafür zu sorgen, dass die Pumpe innerhalb der zulässigen Betriebsgrenzen und gemäß den Festlegungen in der Betriebsanleitung Installiert Betrieben Gewartet und ggf. repariert wird. Neben der BetrSichV ist die RL99/92/EG (ATEX 137) Sicherheit von Personen bei Installation, Betrieb und Wartung explosionsgefährdeter Anlagen von Bedeutung. Sicherstellung von: - Qualifikation des Personals - Schulung des Personals - Unterweisung des Personals - Prüfung und Kontrolle - Dokumentation aller Maßnahmen - Erstellung von Gefährdungsbeurteilungen

11 Wartung und Instandhaltung (Reparatur) Verantwortung für Wartung und Instandhaltung von ATEX-Maschinen liegt beim Betreiber bzw. Arbeitgeber (Geltungsbereich: Zone 1 / Zone 21 und Zone 2 / Zone 22) Entscheidung, wer Reparatur durchführt, intern oder extern Sicherstellung, das die Pumpe nach der Reparatur dem Ursprungszustand entspricht Interne Reparatur erfordert eine befähigte Person aus dem ausführenden Unternehmen Bei externer Reparatur Auswahl des geeigneten Reparateurs; diese können sein: - Hersteller der explosionsgeschützten Maschinen - Von Herstellern zertifizierte Reparaturfirmen in Herstellerverantwortung - Andere, von benannten Stellen zertifizierte Hersteller von EX-Maschinen Eine befähigte Person hat erforderliche Fachkenntnisse zur Prüfung der Arbeitsmittel durch Berufsausbildung, Berufserfahrung und zeitnahe berufliche Tätigkeit I

12 Ablauf von Wartung / Reparatur einer ATEX-Maschine Zertifizierter Hersteller und sein eigenes Produkt Befundaufnahme durch Service und zuständige Fachabteilungen Entscheidung ob Ex-Schutz durch Reparatur beeinflusst wird Nein! Reparatur wie bei einer NICHT-Ex-Maschine Ja! - Instandsetzung wie Originalausführung - Interner Prüfplan über alle Arbeits- u. mech. Prüfschritte - Endprüfung mit Dokumentation (mech. + ggf. elektrisch) - Freigabe nach Übereinstimmung mit den Originaldaten - Kennzeichnung der Maschine: Ident-Nr. Reparateur, Reparaturdatum, Kurzzeichen der befähigten Person - Ausstellung eines Prüfzertifikates P

13 Ablauf von Wartung / Reparatur einer ATEX-Maschine Zertifizierter Hersteller und ein Fremdprodukt Befundaufnahme durch Service und zuständige Fachabteilungen Entscheidung ob Ex-Schutz durch Reparatur beeinflusst wird Nein! Reparatur wie bei einer NICHT-Ex-Maschine Ja! - Instandsetzung wie Originalausführung - Interner Prüfplan über alle Arbeits- u. mech. Prüfschritte - Endprüfung mit Dokumentation (mech. + ggf. elektrisch) - Freigabe nach Übereinstimmung mit den Originaldaten durch befähigte Person nach 14 Abs. 6 BetrSichV - Kennzeichnung der Maschine: Ident-Nr. Reparateur, Reparaturdatum, Kurzzeichen der befähigten Person - Ausstellung eines Prüfzertifikates P

14 Änderungen an einer ATEX-Maschine (Hersteller oder Fremdprodukt) Betreiber stellt Änderungsnotwendigkeit und Umfang fest Entscheidung ob Ex-Schutz durch Reparatur beeinflusst wird darf nur durch befähigte Person oder Hersteller vorgenommen werden Nein! Änderung wird wie normale Reparatur betrachtet Ja! Zündgefahrenbewertung Stand der Technik einhalten Konformitätsbewertungsverfahren nach RL 94/9/EG Hinterlegung der Dokumentation an benannte Stelle!!Der Ausführende der Änderung gilt als Hersteller!!

15 Anerkennung von befähigten Personen nach 14 Abs. 6 BetrSichV durch den TÜV Voraussetzungen für die Anerkennung: ISO 9001 Gültiges Zertifikat eines akkreditierten Zertifizierers liegt vor Beschreibungen der Reparatur- und Prüfverfahren sind vorhanden Erforderliche Fertigungs- und Prüfeinrichtungen sind vorhanden Personal ist nachweislich für Reparatur und Prüfung qualifiziert Mit einem Audit, einer praktischen und theoretischen Prüfung durch den Zertifizierer und durch Vorlage eines polizeilichen Führungszeugnisses wird die Eignung der Person überprüft Bei positivem Auditergebnis Anerkennung für 5 Jahre Anerkannte Person ist weisungsfrei bzgl. dieser Aufgaben Durch jährliche Schulungen der anerkannten Personen wird die Kontinuität der Ausführungsqualität gewährleistet

16 Zusammenfassung Verantwortung für die Ausführung und Zertifizierung von Ex-Maschinen liegt beim Hersteller Verantwortung für den Betrieb und den Erhalt des ATEX-Zertifikates liegt beim Betreiber Geltungsbereich: Zone 1 / Zone 21 und Zone 2 / Zone 22 Verantwortung für Wartung, Instandhaltung und Entscheidung ob interne oder externe Reparatur erfolgt, liegt beim Betreiber Pumpe muss nach der Reparatur dem Ursprungszustand entsprechen. Dies muss mit der Prüfung durch befähigte Person oder Hersteller dokumentiert sein Änderungen mit Einfluss auf den Ex-Schutz, erfordern eine Risikobewertung und Durchlauf des Konformitätsverfahrens nach RL 94/9/EG durch Hersteller (auch Dienstleister) und Hinterlegung an eine benannte Stelle

17 KSB Servicecenter mit staatlich anerkannten, befähigten Personen Staatlich anerkannte, befähigte Personen nach BetrSichV 14.6 Dazu ca. 70 unterwiesene Mitarbeiter aus allen Standorten

18 KSB Inspektionsservice Staatlich anerkannte, befähigte Personen nach BetrSichV 14.6

19 Personalqualifizierung im Explosionsschutz

20 Checkliste für Prüfungen

21 Prüfbericht

22 Elektrische Überprüfung

23 Maßprotokoll EX-Spalte

24 Inhalt 1. Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) Novellierung Explosionsschutz 2. Maßnahmen und Hinweise zur Betriebssicherheit bei Motoren an Pumpen Ex-Anlagen: Betrieb; Wartung; Änderung Prüfpersonal 3. Wissenswertes und Normatives zu Motoren (bei Pumpen) Auszug Normen und Richtlinien Schadensbilder Infothek 23

25 Elektromotor Schutzgrad IP Schutzartkennzeichnung / Fremdkörper u. Wasserschutz Kennbuchstaben Erste Kennziffer : Zweite Kennziffer : 0 Kein Schutz 0 Kein Schutz 1 Schutz gegen große Fremdkörper 1 Schutz gegen fallende Wassertropfen 2 mittlere Fremdkörper >12 mm 2 fallendes Tropfwasser 15 3 mittlere Fremdkörper >2,5 mm 3 Sprühwasser 60 4 kernförmige Fremdkörper >1 mm 4 Spritzwasser aus allen Richtungen 5 Schutz gegen Staubablagerung 5 Strahlwasser aus einer Düse Staub darf nicht in solchen Mengen eindringen, dass die Arbeitsweise der Maschine beeinträchtigt wird 6 vollständiger Schutz gegen Staub 6 Schutz bei kurzfristiger Überflutung 7 Schutz beim Eintauchen Zeit/Druck 8 Schutz beim Untertauchen 24

26 Grenzwerte für Motor und Pumpe Bei der max. Schalthäufigkeit orientiert man sich an der Größe von Motor und Pumpe. Kleine Pumpen Mittlere Pumpen Große Pumpen (Motorleistung bis 3 kw) 15 bis 30 Schaltungen pro Std. (Motorleistung bis 45kW) 8 bis 12 Schaltungen pro Std. (Motorleistung ab 55kW) 6 bis 8 Schaltungen pro Std. Die Umgebungstemperatur beträgt für einen Normmotor max. T = 40 C Der gleiche Wert gilt auch für Schaltgeräte im Schaltschrank! INenn = Ist der maximale Strom, den der Motor aufnehmen darf. Dieser steht auf dem Motorleistungsschild. Sind auf diesem Schild 2 Wickelspannungen angegeben, bitte die richtige Schaltung vornehmen. 25

27 Richtlinie BGV A3 Instandsetzung von Geräten: Nach dem Instandsetzen bzw. nach der Änderung darf bei bestimmungsgemäßen Gebrauch keine Gefahr für den Benutzer des Gerätes bestehen! Prüfungen: Gerät allgemein, besonders Isolierung u. Isolierteile Sichtprüfung Anschlussleitung Zugentlastung Schutzleiter Widerstand des Schutzleiters darf den Wert 0,3 Ohm nicht übersteigen Auf Nebenschluss achten ( z.b. Rohrleitung ) Ausgangsgleichspannung zur Prüfung, muss bei einem Belastungswiderstand von 0,5 Ohm mindestens 500 V betragen Min. Isolationswiderstand der Schutzklasse I..(mit PE Leiter ) ,0 MΩ Min. Isolationswiderstand der Schutzklasse II.(schutzisol. Gehäuse)..2,0 MΩ Ist die Sicherheit des Motors nicht gegeben, so muss dies dem Kunden schriftlich mitgeteilt werden. 26

28 VDE- Richtlinien Beim Anschluss von Kabeln an ortsveränderlichen, elektrischen Geräten ist auf die Biegeschutztüllen zu achten und diese zu prüfen. Bei flexiblen Drähten müssen Aderendhülsen verwendet werden. Lötzinn darf nicht mehr verwendet werden, da das Lot unter Druck fließen kann und somit kein niederohmiger Übergang sichergestellt ist. Zum Anbringen von Kabelschuhen kommt das Löten noch zum Einsatz. Beim Anschluss von Versorgungsleitungen z.b. an Steckern, ist darauf zu achten, dass die Ader des Schutzleiters PE stets am längsten gelassen wird, damit bei hohem Zug aufs Kabel der Schutzleiter erst als letzte Ader abreißt. An elektrischen Betriebsmitteln müssen stets: Spannung, Strom, Frequenz, IP Grad und Hersteller des Geräts angeben sein. 27

29 VDE- Richtlinien Wie in der nebenstehenden Darstellung ist der SL an zuklemmen Position 1 zeigt einen Perilexstecker Position 2 zeigt einen CEE stecker in Wechselstromaus-führung Der Pilotkontakt (Steckermitte) ist kürzer wie die anderen Kontaktstifte. Beim ziehen des Steckers (63A Ausführung) fällt zuerst der Haupt schütz der angeschlossenen Apparatur. CEE Stecker sind rot für Drehstrom u. blau für Wechselstrom. Der Steckstift für den SL Leiter hat einen größeren Durchmesser. Bei 4 und 5 poliger Ausführung 400 V / 50Hz liegt der SL auf 6 Uhr Auf Wunsch gibt es auch einen Phasenwender 28

30 Schadensbilder von Drehstrommotoren Schadensbild: völlig verbrannte Wicklungen Fehlerursache: Motor wurde überlastet, Schutzschalter zu hoch eingestellt / PTC Fühler nicht angeschlossen 29

31 Schadensbilder von Drehstrommotoren Schadensbild: 2 Wicklungssträng sind verbrannt Fehlerursache: 2 Phasenlauf eines Motor der im Stern geschaltet war. Defekt an der Y-Δ Kombination, Ausfall einer Phase bei der Einspeisung 30

32 Schadensbilder von Drehstrommotoren Schadensbild: 1 Wicklungsstrang ist verbrannt Fehlerursache: 2 Phasenlauf eines Motor der im Stern geschaltet war. Defekt an der Y-Δ Kombination, Ausfall einer Phase bei der Einspeisung 31

33 Schadensbilder von Drehstrommotoren Schadensbild: gesamter Stator verbrannt, Isolationsfolie geschmolzen, Reste hiervon auf der Stirnseite des Rotors Fehlerursache: Roter wurde durch Berührung mit dem Stator oder durch eine defekte, angekuppelte Arbeitsmaschine blockiert. 32

34 Schadensbilder von Drehstrommotoren Fehlerursache: Lagerströme können die Lebensdauer der Motorlager signifikant verkürzen Schadensbild: defektes Motorlager; verbranntes Lagerfett Achten Sie bei Einsatz von Drehzahlregelsytemen auf EMV-gerechte Installation und ggf. den Einsatz von isolierten Lagern 33

35 100 Energiebedarf elektrischer Antriebe Energieeffizienzklassen IE4 IE3 IE2/Eff1 IE1/Eff2 0, Effizienzklassen Standard IE2/IE3 in IEC Vorschlag für IE4 in IEC/CD Ed.2.0: Vorgabe der Effizienz am Nennpunkt Verordnung EG 640/2009 IE2: seit 16. Juni 2011 IE3: ab 2015 > 7,5kW IE3: ab 2017 > 0,75kW IE4: ab??? Bild: Effizienzklassen nach IEC und IE4 nach IEC Ed.2.0:

36 Elektromotoren ErP Richtlinien Maßeinheiten der Energieeffizienz 16. Juni Januar Januar 2017 IE2 IE3 oder IE2 mit Frequenzumrichter P = 7,5 kw 375 kw IE3 oder IE2 mit Frequenzumrichter P = 0,75 kw 375 kw Seit Juni 2011 von 0,75 kw bis 375 kw Wirkungsgrad mindestens IE2 Seit Jan 2015 von 7,5 kw bis 375 kw Wirkungsgrad mindestens IE3 oder IE2 + Drehzahlregelung Ab Jan 2017 von 0,75 kw bis 375 kw Wirkungsgrad mindestens IE3 oder IE2 + Drehzahlregelung 35

37 Kanada / OEE IE2 seit ca USA / NEMA IE2 seit ca IE3 seit 2011 Mexiko IE2 seit ca Europa / EG640 IE2 ab Juni 2011 IE3 ab 2015/2017 Schweiz / BFE IE2 seit ca China / CNIS IE2 seit 2011 Korea / MKE IE2 seit 2008/2010 Internationale Richtlinien Quelle: Chile / SEC IE2 seit 2010 Brasilien / Inmetro IE2 seit 2010 Südafrika / SABS IE2 in Vorbereitung Australien / ER IE2 seit 2006 IE3 in Vorbereitung 36

38 Lastprofil Empfehlung h Q Dauerhafter Betrieb am Optimum Keine Optimierung erforderlich Hocheffiziente Antriebe Die Wahl der besten Technik hängt vom Lastprofil ab. h Q Schwankender Förderstrombedarf Wirtschaftlichkeit einer Drehzahlregelung prüfen h Q Hohe Betriebsstundenzahl bei Teillast Wirtschaftlichkeit einer Drehzahlregelung prüfen h Q Dimensionierung der Pumpe prüfen. Evtl. kleinere Pumpe einsetzen Wirtschaftlichkeit einer Drehzahlregelung prüfen h Q Dauerhafte Überlastung von Pumpe und Motor Optimierungsmaßnahme: Laufraddurchmesser reduzieren 37 I T-AUT15 I 2012 I Daniel Gontermann

39 38 I T-AUT15 I 2012 I Daniel Gontermann

40 Elektrische Antriebe Gleichstromantriebe Drehstromantriebe Asynchronmaschine Synchronmaschine Standard (IE2/IE3) Kupferläufer- Technologie (IE3/IE4) PM erregter Synchronantrieb Synchron - Reluktanzantrieb Bild: Euro-Group Bild: Kienle & Spiess Bild: TU Kaiserslautern KSB SuPremE FU-Betrieb 39 I T-AUT15 I 2012 I Daniel Gontermann

41 Synchron-Reluktanzmotor KSB SuPremE 70 % Energieeinsparung möglich Bis zu 30 % Einsparung durch den Motor, bis zu 60 % Einsparung zusätzlich durch die Drehzahlregelung Kompatibel Identische Anschlussmaße zu IE2- Asynchronmotoren Geräuscharme Rotorgeometrie Patentierter Schnitt der Rotorblechpakete für eine besonders niedrige Drehmomentwelligkeit Langlebig und robust Verwendung unkritischer Materialien, Verzicht auf Sensoren, kühlerer Rotor Nachhaltiges Prinzip Verzicht auf Magnetwerkstoffe 40 I T-AUT15 I 2012 I Daniel Gontermann

42 Bauformen B3, B6, B7, B8, V5, V6 V15, (V1), (V3), V35, (B5), B35 IE4 gem. IEC/CD Ed. 2 KSB SuPremE Standard bei KSB 0,55 45 kw Angabe der Teillastwirkungsgrade gem. EG640/ und 3000 Min Min -1 regelbar 40 C Umgebungstemperatur 1,8 Nm 286,5 Nm Made in Germany (>4kW) 41 I T-AUT15 I 2012 I Daniel Gontermann

43 Permanentmagnetmotor UMA-S 150E 6 -Synchronmotor Benötigt keinen Strom im Läufer und weist deshalb keine Stromwärmeverluste auf Energieeinsparung von mind. 8 % Hohe Leistungsdichte Einfach nachrüstbar Leicht wiederwickelbar

44 Permanentmagnetmotor Calio Direkt verbauter Elektromotor mit integrierter Drehzahlregelung Neue Betriebsart Eco-Mode Integrierte stufenlose Drehzahlregelung Manuell einstellbare Motordrehzahl Hohes Einsparpotenzial

45 Amarex KRT mit Tauchmotor IE3*-Effizienzklasse Energiesparend Optimal an Abwasserpumpen angepasst Ohne Explosionsschutz einsetzbar * Norm IEC für Tauchmotoren nicht verbindlich vorgeschrieben Berechnung / Ermittlung der Wirkungsgrade analog der in IEC beschriebenen Messmethode Kennzeichnung für Tauchmotoren angewandt, die vergleichbare Wirkungsgrade wie Normmotoren nach Norm IEC erreichen.

46 IE4 Asynchronmotor Kann unter Berücksichtigung einer längeren Amortisationszeit höhere Einsparungen erzielen. Insbesondere bei Pumpen, die als Dauerläufer im Einsatz sind.

47 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Wir geben all unsere Energie. Damit Sie Energie sparen.

48 Kontakt und Copyright KSB Aktiengesellschaft Robert Kahle Johann-Klein-Straße Frankenthal Tel robert.kahle@ksb.com Herausgeber KSB Aktiengesellschaft vertreten durch den Vorstand: Dr. Wolfgang Schmitt, Dr.-Ing. Peter Buthmann, Werner Stegmüller Copyright 2014 KSB Aktiengesellschaft 47