VDMA 4315-2 Turbomaschinen und Generatoren – Anwendung der

VDMA-Einheitsblatt
September 2015
VDMA 4315-2
ICS 27.040; 29.160.20
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
Fortsetzung Seite 2 bis 36
Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA)
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VDMA 4315-2:2015-09
Preisgr. 15
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VDMA 4315-2:2015-09
Inhalt
Seite
Vorwort ............................................................................................................................................................. 3
Einleitung ......................................................................................................................................................... 4
1
Anwendungsbereich ............................................................................................................................. 5
2
Normative Verweisungen ..................................................................................................................... 5
3
Begriffe ................................................................................................................................................... 5
4
Änderung an Bestandsanlagen ........................................................................................................... 6
4.1
Bewertung der Änderungen ................................................................................................................. 6
4.1.1 Verantwortlichkeit ................................................................................................................................. 6
4.1.2 Bedeutung der Normen zur Funktionalen Sicherheit ........................................................................ 6
4.2
Vorgehensweise beim Umbau von Bestandsmaschinen .................................................................. 7
4.2.1 Allgemeines ........................................................................................................................................... 7
4.2.2 Anwendungsumfang der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit bei Bestandsmaschinen ......... 7
4.2.3 Gleichwertigkeit ..................................................................................................................................... 9
4.2.4 Sicherheitsbauteil als Ersatzteile ...................................................................................................... 10
4.2.5 Umbau auf neue Technologie ............................................................................................................ 10
4.2.6 Austausch kompletter Schutzkreis ................................................................................................... 10
4.2.7 Einbau einer neuen Schutzfunktion .................................................................................................. 10
4.2.8 SIL Anforderung an einen Schutzkreis – Risikobeurteilung .......................................................... 11
4.2.9 Bewertungsumfang eines Schutzkreises ......................................................................................... 11
4.2.10 Anwendung der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit bei Reparatur / Instandhaltung ........... 12
5
Wesentliche (erhebliche) Veränderungen ........................................................................................ 12
6
Fallbeispiele (Beispiele für Umbauvorgaben) .................................................................................. 14
6.1
Generische Fallbeispiele .................................................................................................................... 15
6.2
Praktische Beispiele zu Umbaumaßnahmen .................................................................................... 21
6.2.1 Verwendete Symbolik und Begriffe ................................................................................................... 21
6.2.2 Darstellung von Veränderungen und zugeordnete Symbolik ........................................................ 22
6.2.3 Fallbeispiele ......................................................................................................................................... 24
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VDMA 4315-2:2015-09
Vorwort
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 62061 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."
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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:
RWE Power
E.ON
Alstom Power
Atlas Copco Energas
MAN Diesel & Turbo
Siemens AG
sowie die Fachverbände VDMA und VGB Power.
Das vorliegende VDMA-Einheitsblatt 4315-2 wurde von den folgenden Experten erarbeitet:
Bernhard Hoffmann
Patrick Knopp
Peter Richter
Hartmut Strangfeld
Jörn Wesche
RWE Power
E.ON
VGB PowerTech
RWE Power
E.ON
Dr. Wilfried Blotenberg
Dr. Claus Eifert
Thomas Haag
Marcel Kern
Frank Maeckle
Dr. Thomas Müller
Bernhard Wüst
Zeynep Yiğit-Rohde
Matthias Zelinger
MAN Diesel & Turbo
Alstom Power
Atlas Copco Energas
Alstom Power
Alstom Power
Siemens AG
Alstom Power
Siemens AG
VDMA Power Systems
Das VDMA-Einheitsblatt wird veröffentlicht in Kooperation mit dem VGB PowerTech, Essen.
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VDMA 4315-2:2015-09
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.

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