Sensorik im Aufzug am Beispiel einer Geschwindigkeits- und Beschleunigungsüber- wachungseinheit h i Dipl. Ing. H. Bohnenstengel Wittur K+S GmbH, Schwelm, 15.06.2009
Inhalt THEMENÜBERSICHT Sensorik / PESSRAL / SIL Normative Grundlagen für PESSRAL Anwendungsgebiete bei Systemen und Komponenten Auswirkung von PESSRAL auf Wartung und Betrieb Chancen und Nutzen elektronischer Sicherheitssysteme Anwendung PESSRAL bei
Sensorik Sensorik bezeichnet in der Technik die Wissenschaft und die Anwendung von Sensoren zur Messung und Kontrolle von Veränderungen von technischen, biologischen und umgebenden Systemen. Gemeinsam ist der technischen Sensorik, dass sie, technische Produkte behandelt, die in der Regel nichtelektrische Messgrößen in elektrische Signale wandeln.
PESSRAL / SIL PESSRAL: SIL: Programmable Electronic Safety Systems in Safety Related Applications for Lifts Programmierbare elektronische Sicherheitssysteme in sicherheitsrelevanten Aufzugsanwendungen Safety Integrity Level
Normenlage Bis 2005 Ab 2006 RICHTLINIE 95/16/EG RICHTLINIE 95/16/EG HARMONISIERTE NORMEN EN81-1:19981:1998 EN81-2:1998 HARMONISIERTE NORMEN EN81-1:1998 1:1998 / A1: 2005 EN81-2:1998 / A1: 2005 SICHERHEITSSCHALTUNG nach Kapitel 14.1.2 SICHERHEITSSCHALTUNG nach Kapitel 14.1.2 1 P E S S R A L inkl. SIL nach Kapitel 14.1.2.6
Designvorgaben für PESSRAL ZUORDNUNG SIL SAFETY INTEGRITY LEVEL Auflistung der elektrischen Sicherheitseinrichtungen in den Tabellen A.1 und A.2 im Anhang A Jeder Sicherheitseinrichtung wird separat ein eigener SIL zugeordnet (Im Aufzugsbau von SIL 1 bis max. SIL 3)
Designvorgaben für PESSRAL BAUMUSTERPRÜFUNG PESSRAL = SICHERHEITSBAUTEIL! => Baumusterprüfung nach neuem Anhang F.6 erforderlich Dokumentation der getroffenen Maßnahmen im Bereich Entwurf und Implementierung Beschreibung Software-Architektur und Wechselwirkung Software/Hardware Validierung Software-Entwurf und Codierung S ft dh d Püf d h Software- und Hardware-Prüfung durch Verifizierung der ausgewählten Maßnahmen z.b. über Fehlersimulation (Grundlage: IEC 61508-2 und IEC
Einsatzbereiche bei Systemen und Komponenten SYSTEMEBENE Einsatz bei Aufzugssteuerung oder beim Sicherheitskreis Komplexe Verknüpfung und Auswertung von Signalen mehrerer elektrischer Sicherheitseinrichtungen nur über PESSRAL sinnvoll und effizient realisierbar Im Fehlerfall Unterscheidung möglich, welche Art von Fehler aufgetreten ist => Maßnahmen zur Herstellung des sicheren Zustandes in Abhängigkeit der Art bzw. der Schwere des Fehlers Wegfall bzw. kleinere Bauweise von Komponenten
Einsatzbereiche bei Systemen und Komponenten KOMPONENTENEBENE - Beispiele Notendschalter Geschwindigkeitsbegrenzer Schachtkopf: Pufferhubverzögerungsschaltung (ETS) Schachttür- verriegelung Fahrkorbtürverriegelung Schlaffseilschalter Schachtgrube: g Pufferhubverzögerungsschaltung (ETS)
Einsatzbereiche bei Systemen und Komponenten KOMPONENTEN - Geschwindigkeitsbegrenzer Begrenzer mit Sperrklinke benötigen größere Rollendurchmesser bei steigenden Geschw. => einheitliche Baugröße nur für sehr begrenzte Bereiche möglich Trägheit der mechanischen Messung führt bei hohen Beschleunigungen (z.b. Freifall) teilweise zum drastischen Ansteigen der Auslösegeschwindigkeit => >kiti kritischer Zustand, wenn max. zulässiger Wert für Fangvorrichtung überschritten wird!
Einsatzbereiche bei Systemen und Komponenten KOMPONENTEN - Geschwindigkeitsbegrenzer Aktuelle Konzepte überwachen praktisch nur definierte Geschwindigkeitsschwellwerte => mit PESSRAL können sehr einfach auch Wege und Beschleunigungen erfasst bzw. überwacht werden. Häufig verwendete Zusatzfunktionen (Fernauslösung, Absinkschutz, Inkrementalgeber) bei konventionellen Produkten teilweise i nur mit aufwendigen Anbauten umsetzbar
Auswirkung auf Wartung und Betrieb RECHTLICHE GRUNDLAGEN BetrSichV BETRIEBSSICHERHEITSVERORDNUNG überwachungsbedürftige Anlagen müssen nach dem STAND DER TECHNIK montiert, installiert und betrieben werden Umsetzung Stand der Technik durch Anwendung von TRBS-REGELWERKREGELWERK Technische Regeln für BetriebsSicherheiticherheit z.b. TRBS 1111 TRBS 1201 HARMONSIERTE NORM EN 13015 Instandhaltung von Aufzügen und Fahrtreppen VDI-RICHTLINIEN z.b. VDI 3810 (Betreiben und Instandhaltenn von gebäudetechnischen Anlagen Aufzüge)
Auswirkung auf Wartung und Betrieb BETROFFENE PERONENKREISE Umfassenden Überblick samt Definitionen gibt EN 13015 Beispiele für beeinflusste Personenkreise: - Instandhaltungsunternehmen - kompetente Instandhaltungsperson - Hersteller - Montagebetrieb - Betreiber einer Anlage - Benutzer einer Anlage -ZÜS (Zugelassene Überwachungsstelle)
Auswirkung auf Wartung und Betrieb BETROFFENE AKTIVITÄTEN Neben EN 13015 beschreiben auch TRBS 1111, TRBS 1201 und VDI 3810 eine Vielzahl von Tätigkeiten, die durch den Einsatz von PESSRAL eine Änderung erfahren werden Beispiele Aktivitäten nach TRBS 1111 bzw. 1201: Vorschrift Abschnitt Aktivitäten TRBS 1111 Kapitel 3 Gefährdungsbeurteilung Kapitel 4 Sicherheitstechnische Beurteilung überwachungsbedürftiger Anlagen TRBS 1201 Ermittlung und Festlegung erforderlicher Kapitel 3 Prüfungen
Auswirkung auf Wartung und Betrieb BETROFFENE AKTIVITÄTEN Beispiele Aktivitäten nach EN 13015: Vorschrift Abschnitt Aktivitäten EN 13015 Kapitel 4. Kapitel 5. Kapitel 6. Anhang A.1 Anhang A.2 Erstellung von Instandhaltungsanweisungen Risikobeurteilung Personenbefreiung Geschwindigkeitsbegrenzer und Spannrolle: - Prüfung der Funktionsfähigkeit, - Prüfung des Schalters Elektrische Sicherheitseinrichtungen: - Prüfung der Funktionsfähigkeit; Prüfung der Sicherheitskette; - Prüfung auf Einbau der richtigen Sicherungen Fahrkorbtür: - Prüfung des Türschließkontakts oder -verriegelung Schachtzugänge: - Prüfung der Funktion der Schachttürverriegelung Notendschalter: - Prüfung der Funktionsfähigkeit Haltestellen: - Prüfung der Anhaltegenauigkeit in der Haltestelle Rohrbruchsicherung/Durchflussbegrenzer: - Prüfung der Funktionsfähigkeit
Chancen und Nutzen VORTEILE FÜR AKTIVITÄTEN Elektronische Sicherheitssysteme können Aufwand für die laufende Wartung reduzieren Vorteile von Fernwartungssystemen werden erst durch PESSRAL voll ausgeschöpft werden können Wartungszentrale kann meist nur das Auftreten einer Störung detektieren, aber nicht die Art der Störung oder die zugehörige Ursache Die direkte Kommunikation mit programmierbaren Systemen wird wesentliche Fortschritte für die immer stärker angestrebte, bedarfsorientierte Wartung bringen
Chancen und Nutzen VORTEILE FÜR AKTIVITÄTEN Systeme und Komponenten mit PESSRAL werden die Möglichkeiten der Fehlerdiagnose vor Ort, und vor allem die der Ferndiagnose deutlich verbessern Die Fehleranalyse wird schneller und eindeutiger als bisher durchgeführt werden können Zeiträume, in denen Aufzüge wegen Störung außer Betrieb sind, werden sich verkürzen Aktive, zustandsorientierte Kommunikation mit programmierbaren Systemen erleichtert die Früh- erkennung von verschlissenen Bauteilen, und sorgt für zeitgerechten Austausch
Chancen und Nutzen VORTEILE FÜR PERSONENKREISE Hauptmotivation für verstärkten Einsatz elektronischer Sicherheitssysteme steme ist die Erhöhung der Sicherheit Benutzer von Aufzugsanlagen werden von der gesteigerten Sicherheit profitieren, aber auch die Betreiber, e da Unfälle und deren e Folgen praktisch immer auch auf diese zurückfallen (Haftung!) Traditionelle Sicherheitseinrichtungen werden nur im Zuge der wiederkehrenden Prüfungen untersucht. => PESSRAL hingegen müssen bedingt durch die zugeordneten Vorschriften und Maßnahmen, praktisch eine permanente Selbstüberwachung
Chancen und Nutzen VORTEILE FÜR PERSONENKREISE Elektronische Sicherheitssysteme können Risikozustände stände teilweise eise schon im Vorhinein erkennen, und Bedrohung für den Benutzer durch vorzeitige Stillsetzung vermeiden e PESSRAL ermöglichen bei Störungen eine selektive e e Stillsetzung des Aufzuges, uges, wodurch die Anzahl der Fälle mit eingeschlossenen Personen sicher deutlich reduziert werden kann Instandhaltungsunternehmen werden mit weniger Aufwand eine höhere Verfügbarkeit gewährleisten können (Schlagwort bedarfsorientierte t Wartung )
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS GRUNDKONZEPTION VON EOS Wittur hat 2009 den neuen Begrenzer EOS (Electronic OverSpeed-governor) auf den Markt gebracht EOS verwendet zur Messung und Auswertung der Geschwindigkeit ein elektronisches Sicherheitssystem entsprechend Anforderungen für SIL 3 Patentiertes ti t Konzept, basierend auf Kombination von elektronischer Geschwindigkeitsmessung mit bewährter Mechanik zur Erzeugung der Einrückkraft
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS GRUNDKONZEPTION VON EOS Abnahme der Geschwindigkeit von Welle der Umlenkrolle Auswertung über 2-kanalige Sicherheitselektronik Sicherheitselektronik h it ik gibt Signal zum Öffnen des Sicherheitskreises bzw. zum Auslösen des Bremsmechanismus Drehende Welle Sensoren µp 1 µp 2 Elektrische Vorabschaltung Öffnen n des icherheits skreises S s sung hanismus Auslös remsmec Br Zugkraft im Begrenzerseil Mechanische Auslösung
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS EINSATZBEREICH und OPTIONEN Leistungsdaten für Basiskriterien: Parameter Fahrtrichtung für mech. Auslösung: Nenngeschwindigkeit: Auslösegeschwindigkeit: Seildurchmesser: Maximale Förderhöhe: Bremskraft am Seil: Verfügbare Optionen: Einsatzgrenzen Abwärts oder beide Fahrtrichtungen 0,30 3,50 m/s 0,42 4,38 m/s 6 / 6,5 / 8 mm 120 m 800 N - Fernauslösung - Vorabschaltung mit 2 Öffnerkontakten - Absinkschutz gegen unkontrollierte Fahrkorbbewegung -Temporär reduzierte e Auslösegeschwindigkeit g e (Inspektion) - Überwachung der Beschleunigung - Ausgangssignal für Positionierung
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS VORTEILE EOS Einheitliche itli h Baugröße Durchmesser Umlenkrolle [mm] 300 + Weniger Platzbedarf + Gleichbleibende Außenabmessungen + Einfache Planung durch reduzierte Variantenanzahl 250 200 Verlorener Raum! EOS Verlorener Raum! Diagramm gültig für Seildurchm. 6 und 6,5mm 1,0 2,0 3,0 Nenngeschwindigkeit [m/s]
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS VORTEILE EOS Wegfall der mech. Trägheit Konventioneller EOS Begrenzer Normale Beschleunigung bis zur Auslösegeschw. Fahrt! Erhöhte Beschleunigung Bremsung Detektion der erhöhten Beschleunigung Auslösung der Fangvorrichtung Stillstand Fahrkorb Auslösung der Fangvorrichtung Stillstand Fahrkorb Erhöhte Sicherheit! Detektion von erhöhter Beschleunigung für frühzeitige Auslösung!
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS VORTEILE EOS Selbstüberwachung EOS Drehende Welle Sensoren µp 1 s ises ffnen des rheitskrei smus uslösung mechanis Zugkraft im µp 2 Begrenzerseil Öf Sicher Au Bremsm Redundante Sensoren 2-Kanalstruktur für gegenseitige Überwachung Watchdog für Bereitschafts-Check der Prozessoren
Anwendung PESSRAL bei Begrenzer EOS VORTEILE EOS Absinkschutz inkl. Wegmessung Begrenzer m. Sperrklinke Umlenkrolle nur bei den Rasten für die Sperrklinke blockierbar Normale Fahrt! Unkontrollierte Fahrkorbbewegung Bremsung EOS Exakte Messung der Fahrkorbbewegung und unmittelbare Bremsung der Umlenkrolle Auslösung der Fangvorrichtung Stillstand Fahrkorb Auslösung der Fangvorrichtung Erhöhte Sicherheit! Umlenkrolle kann jeder Stelle des Umfangs!! abgebremst werden Stillstand Fahrkorb
Zusammenfassung und Ausblick Elektronische Sicherheitssysteme tragen in anderen Branchen schon seit geraumer Zeit nachweisbar zur Erhöhung der Sicherheit bei, und werden daher in Zukunft auch bei Aufzügen verstärkt zum Einsatz kommen Das Sicherheitsniveau bei Aufzügen wird durch PESSRAL noch deutlich gesteigert werden können, wobei vor allem die Selbstüberwachung der elektronischen Systeme einen wesentlichen Fortschritt darstellt Wittur hat durch Entwicklung des Begrenzers EOS bereits grundlegendes Know-how in diesem Bereich aufgebaut, und wird auch in Zukunft in diese Technologie investieren, um weiterhin als
VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!