VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.v. (VDMA)

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1 VDMA-Einheitsblatt September 2015 VDMA ICS ; Turbomaschinen und Generatoren Anwendung der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit Teil 2: Bestandsanlagen Turbomachinery and generators Application of the principles of functional safety Part 2: Existing Plants Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.v. (VDMA) Fortsetzung Seite 2 bis 36 Das VDMA-Einheitsblatt ist urheberrechtlich geschützt und bleibt ausschließliches Eigentum des VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.v., Frankfurt/Main. Eine Änderung, Ergänzung, Bearbeitung, Einarbeitung, Übersetzung, Vervielfältigung und/oder Verbreitung bedarf der ausdrücklichen vorherigen schriftlichen Zustimmung des VDMA. Alleinverkauf der VDMA-Einheitsblätter durch Beuth Verlag GmbH, Berlin. Preisgr. 15

2 Seite 2 Inhalt Seite Vorwort... 3 Einleitung Anwendungsbereich Normative Verweisungen Begriffe Änderung an Bestandsanlagen Bewertung der Änderungen Verantwortlichkeit Bedeutung der Normen zur Funktionalen Sicherheit Vorgehensweise beim Umbau von Bestandsmaschinen Allgemeines Anwendungsumfang der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit bei Bestandsmaschinen Gleichwertigkeit Sicherheitsbauteil als Ersatzteile Umbau auf neue Technologie Austausch kompletter Schutzkreis Einbau einer neuen Schutzfunktion SIL Anforderung an einen Schutzkreis Risikobeurteilung Bewertungsumfang eines Schutzkreises Anwendung der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit bei Reparatur / Instandhaltung Wesentliche (erhebliche) Veränderungen Fallbeispiele (Beispiele für Umbauvorgaben) Generische Fallbeispiele Praktische Beispiele zu Umbaumaßnahmen Verwendete Symbolik und Begriffe Darstellung von Veränderungen und zugeordnete Symbolik Fallbeispiele... 24

3 Vorwort Seite 3 Die Nutzungsdauer von Turbomaschinen beträgt mehrere Jahrzehnte. Bestandsanlagen sind deshalb zwangsläufig nicht nach neuester Technologie und nach heutigem Stand der Technik ausgelegt wie dies bei Neuanlagen der Fall ist. Viele Bestandsanlagen wurden vor dem Inkrafttreten der Europäischen Maschinenrichtlinie in Verkehr gebracht und erfüllen somit nicht die formalen Anforderungen an die Nachweisdokumentation. An die Sicherheit von Turbomaschinen werden hohe Anforderungen gestellt. Einen wesentlichen Aspekt bei der Sicherheit von Turbomaschinen stellt die Auswahl und Realisierung der Schutzfunktionen dar. Während bei den Bestandsanlagen für Schutzfunktionen über Jahrzehnte bewährte mechanische, hydraulische, pneumatische und elektromechanische Komponenten eingesetzt wurden, werden bei Neuanlagen elektrische, elektronische und elektronisch programmierbare Komponenten eingesetzt. Bei Modernisierungen und Umbauen von Bestandsanlagen werden auch die Regel- und Schutzfunktionen häufig ebenfalls auf die neuesten Technologien umgerüstet. Bedingt durch die Charakteristik der neuen Komponenten wurden in den letzten Jahren unter dem Begriff Funktionale Sicherheit neue Standards für Schutzfunktionen entwickelt. Aus dem allgemeinen Standard (IEC 61508) wurden branchenspezifische Standards für Maschinen (IEC und ISO 13849) und die Prozessindustrie (IEC 61511) abgeleitet. Obwohl Turbomaschinen sicher sind und keinerlei Anlass besteht das gegenwärtige hohe Sicherheitsniveau in Frage zu stellen, muss dieser neue Standard der Technik bei Neuanlagen berücksichtigt werden. Die Einheitsblattreihe VDMA 4315 gibt Empfehlungen, wie die neuen Anforderungen für Turbomaschinen und Generatoren umzusetzen sind. Die Einheitsblattreihe wurde von den im VDMA organisierten Herstellern erstellt. Detaillierte Erläuterungen und Hintergrundinformationen zu Risikobeurteilungen können dem VDMA Einheitsblatt 4315 Turbomaschinen und Generatoren Anwendung der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit Teil 1: Verfahren zur Ermittlung der notwendigen Risikoreduktion entnommen werden. Die produktbezogenen Risikobeurteilungen können den Teilen 5 bis 8 entnommen werden, die in Kooperation mit dem VGB herausgegeben werden. Während VDMA 4315 sich prinzipiell mit den Verfahren zur Ermittlung der erforderlichen Risikoreduktion befasst und die Anforderungen an die Schutzkreise (notwendige Risikoreduktionsfaktoren bzw. SIL Level) ermittelt, ohne auf die konkrete Umsetzung einzugehen, beantwortet Teil 2 die Fragestellung, wie bei einem Umbau bei Altanlagen vorzugehen ist und gibt klare Anwendungshinweise. In dem vorliegenden Teil 2 der Einheitsblattreihe werden zunächst grundlegende Fragestellungen, die sich beim Umbau einer Bestandsanlage mit Sicht auf Maschinenrichtlinie und Anwendung der Normen zur Funktionalen Sicherheit ergeben, behandelt. Mit den Festlegungen werden dann im Detail typische Umbauvorhaben beschrieben, mit Beispielen unterlegt und die notwendigen Maßnahmen für Schutzfunktionen (Bewertung bzgl. SIL) aufgelistet. Die Umbauvorhaben können dabei in 3 Teilbereiche unterschieden werden: 1. Reiner Umbau oder Erneuerung einer oder mehrerer Schutzfunktionen zwecks Modernisierung bzw. Ersatz von Komponenten 2. Retrofit (z.b. Lieferung neuer Teilmaschine zwecks Leistungserhöhung, Leittechnikumbau) 3. Änderung des Einsatzbereiches der Turbomaschine (Änderung bzw. Erweiterung von Prozessfunktionen) Sofern im Rahmen des Umbaus die gesamte oder Teile der modifizierten Schutzfunktion einer SIL Bewertung zu unterziehen ist, so sind die entsprechenden Anforderungen (SIL) an die Schutzfunktionen den Risikobeurteilungen der jeweiligen Produkten zu entnehmen (produktbezogenen Teile der VDMA 4315 Reihe) Entscheidend für die Beurteilung des Umbaus ist die Beantwortung der Frage, ob es zu einer "Wesentlichen Veränderung" der Gesamtanlage kommt. Dies folgt aus dem Leitfaden der EU für die Umsetzung der nach dem neuen Konzept verfassten Richtlinien. Darin wird unter 2.1 vermerkt: "Produkte, an denen erhebliche Veränderungen (Anm.: auch "Wesentliche Veränderung") vorgenommen wurde, können als neue Produkte angesehen werden. Sie müssen den Bestimmungen der anwendbaren Richtlinien entsprechen."

4 Seite 4 Da der Umbau von Bestandsanlagen nicht in jedem Fall durch die europäische Maschinenrichtlinie erfasst wird, sondern primär durch europäische und lokale Arbeitsbenutzungsvorschriften, wurde der vorliegende Teil 2 in gemeinsamen Sitzungen von Herstellern (VDMA) und Betreibern (VGB) einer einheitlichen Interpretation zugeführt, so dass die vorliegende Einschätzung die gemeinsame Sicht von Herstellern und Betreibern wiedergibt. Bei den beschriebenen Umbaumaßnahmen handelt es sich nur um eine exemplarische Beschreibung auf der Basis der breiten Erfahrung der mitarbeitenden Experten. Die hier dargestellten Schritte und Ergebnisse sind als praxisnahe Ausgangsbasis für eine spezifische Beurteilung zu verstehen. Das Dokument erhebt weder Anspruch auf Vollständigkeit noch auf die exakte Auslegung der bestehenden Rechtsvorschriften. Es darf nicht das Studium der relevanten Richtlinien, Gesetze und Verordnungen zum Umbau von Anlagen ersetzen. Einleitung Dieses VDMA-Einheitsblatt ist Teil einer Einheitsblattreihe mit den folgenden Teilen: Teil 1 Teil 2 Teil 3 Teil 4 Teil 5 Teil 6 Teil 7 Teil 8 Verfahren zur Ermittlung der notwendigen Risikoreduktion Bestandsanlagen nicht belegt nicht belegt Risikobeurteilung Dampfturbinen Risikobeurteilung Gasturbinen Risikobeurteilung Verdichterstränge Risikobeurteilung Kraftwerksgeneratoren An der Projektarbeit Anwendung der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit bei Bestandsanlagen waren folgende Unternehmen beteiligt: Atlas Copco Energas MAN Diesel & Turbo sowie die Fachverbände VDMA und VGB Power. Das vorliegende VDMA-Einheitsblatt wurde von den folgenden Experten erarbeitet: Bernhard Hoffmann Patrick Knopp Peter Richter Hartmut Strangfeld Jörn Wesche Dr. Wilfried Blotenberg Dr. Claus Eifert Thomas Haag Marcel Kern Frank Maeckle Dr. Thomas Müller Bernhard Wüst Zeynep Yiğit-Rohde Matthias Zelinger VGB PowerTech MAN Diesel & Turbo Atlas Copco Energas VDMA Power Systems Das VDMA-Einheitsblatt wird veröffentlicht in Kooperation mit dem VGB PowerTech, Essen.

5 Seite 5 1 Anwendungsbereich Der Teil 2 der Reihe VDMA 4315, befasst sich mit dem Umbau von bereits in Verkehr gebrachten Turbomaschinen (Verdichter, Dampfturbinen, Gasturbinen, Kraftwerksgeneratoren) für Kraftwerksanlagen und industrielle Anwendungen in allen Leistungsgrößen. Dieser Teil befasst sich mit der Anwendung des Managements der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit bei Umbau, Austausch und Erweiterung der vorhandenen Schutzfunktionen. Anhand von konkreten Umbauvorhaben wird beschrieben, unter welchen Voraussetzungen der Eingriff in bestehenden Schutzfunktionen bzw. in das sicherheitstechnische Gesamtsystem nicht zu einer "Wesentlichen Veränderung" der Maschine führt.