Industrie 4.0 in der Grenzstand-Erkennung

Die digitale Transformation der Prozess- und Fertigungsindustrie benötigt nicht nur tragfähige Konzepte, sondern auch eine Sensorik, die qualitativ aussagekräftige Daten zur Verfügung stellt und Schnittstellen oder Tools zu einer intelligenten Analyse mitbringt. Die systematische Datenerfassung und Auswertung können dann als Basis für angepasste Maßnahmen in komplexen Prozessen dienen. Wesentliche Ziele sind zum einen eine möglichst hohe Prozesssicherheit durch zuverlässige und hochverfügbare Messgeräte, andererseits eine hohe Anlagensicherheit, die eine Gefährdung von Mensch, Umwelt und wertvollen Anlagenkomponenten so weit wie möglich ausschließt.

Mechanisch und elektronisch rückwärtskompatibel

In einer umfassenden Weiterentwicklung hat Endress+Hauser seine bewährten Liquiphant-Grenzstandschalter für Flüssigkeiten mit neuer Hard- und Software versehen. In den Bereichen Selbstdiagnose, Verifizierung, Wiederholungsprüfung, Datenverfügbarkeit und Bedienerfreundlichkeit hat die Weiterentwicklung den Sprung Richtung Industrie 4.0 geschafft. Das zeigt sich besonders in der Kommunikationsfähigkeit der Geräte, die in Prozessleitsysteme eingebunden werden und parallel via Bluetooth ansprechbar sind.

Gleichzeitig ist die neue Generation aufgrund der vollständigen Entwicklung nach IEC61508 für den Einsatz in SIL2- und SIL3-Anwendungen konzipiert. Die Piezo-Antriebe der Vibronik-Sensoren blieben unverändert, genau wie die Geometrie der bewährten Schwinggabeln. Mechanisch und elektronisch sind sie kompatibel zu ihren Vorgängermodellen, so dass ein 1:1 Tausch durch die neue Generation unkompliziert möglich ist.

Transparente Diagnose- und Monitoringdaten

Als Vibronik-Grenzschalter ist das Messgerät prinzipbedingt universell einsetzbar und unabhängig von wechselnden Medieneigenschaften. Auch bei Schaumbildung oder Turbulenzen sind die Detektionsergebnisse in der Funktion als Überfüllsicherung oder Trockenlaufschutz zuverlässig. Außerdem unterstützt das Gerät beim Aufdecken systematischer Fehler wie Korrosion oder Anhaftungen an den Schwinggabeln. Die in der gesamten Produktfamilie integrierte Endress+Hauser Heartbeat Technology liefert hierzu Diagnose- und Monitoringdaten, beispielsweise die Frequenzhistorie.

Diese Monitoringwerte können dabei helfen, Trends zu erkennen und dadurch eine vorausschauende Wartung der Grenzschalter zu betreiben – das alles ohne die oft schwer zugänglichen Geräte auszubauen und dabei zwangsläufig den Produktionsprozess zu unterbrechen. Auch die kontinuierliche Selbstdiagnose mit standardisierten Diagnosemeldungen und eine geführte Geräteverifikation mit automatisch generierten Prüfprotokollen reduzieren den Betriebs- und Instandhaltungsaufwand erheblich. Zugänglich sind alle diese Funktionen per Bluetooth über die Smart-Blue-App des Herstellers. Technisches Personal kann mit üblichen Handheld-Geräten wie Tablets oder Smartphones mobil auf die Messgeräte zugreifen und erhält bei Wartungsbedarf klare Handlungsanweisungen. Die App kann außerdem im laufenden Betrieb eine Geräteverifikation anstoßen.

Regelmäßige und vorgeschriebene Wiederholungsprüfungen, wie sie in SIL-Anwendungen oder bei WHG-Messstellen gefordert sind, werden wesentlich weniger aufwendig. Prüfzyklen können durch das neue Sicherheitskonzept bei maximaler Anlagensicherheit ausgedehnt werden. Das reduziert den Ressourcenaufwand und steigert die Anlagenverfügbarkeit erheblich. So kann z.B. eine wiederkehrende Prüfung nach SIL oder WHG via Simulation bei den Liquiphant-Grenzstandschaltern bei bedeckter Schwinggabel durchgeführt werden – ein sehr großes Plus, wenn die Geräte als Trockenlaufschutz eingesetzt werden, da kein Medium abgelassen werden muss.

Sicher unter extremen Bedingungen

Neben der intensiven Nutzung der Sensor- und Diagnosedaten für Prozessoptimierungen spielt die Anlagensicherheit in vielen Branchen eine wachsende Rolle. Die regulatorischen Anforderungen sind inzwischen hoch, aber Unternehmen setzen auch im eigenen Interesse auf höhere Sicherheit. Die Basis für eine maximale Anlagensicherheit in der Prozessindustrie ist eine SIL-qualifizierte und -zertifizierte Sensorik, die Sicherheitsrisiken systematisch verringert. Die neue Liquiphant-Generation ist durchgehend nach IEC 61508 entwickelt. Alle Geräte können direkt in SIL-Kreisen eingesetzt werden. Sie erfüllen die Voraussetzungen für SIL2-Kreise, in homogener Redundanz sind sie für SIL3-Kreise geeignet. Damit leisten sie als Überfüllsicherung oder Trockenlaufschutz einen wesentlichen Beitrag dazu, sicherheitsrelevante Fehler zu eliminieren.

Neben den Standardausführungen mit einer Schwinggabel aus Edelstahl oder Hastelloy sind die Grenzstandschalter der neuen Generation Liquiphant jetzt auch mit verschiedenen Beschichtungen verfügbar, die sie auch unter harschen Bedingungen einsatzfähig machen: Der Grenzstandschalter Liquiphant FTL62 kann über die bewährten Beschichtungen ECTFE, PFA oder Email für den Einsatz in aggressiven Medien angepasst werden. Liquiphant FTL64 ist mit der Beschichtung PFA für Anwendungen in aggressiven Flüssigkeiten bei hoher Temperatur vorbereitet.

ECTFE schützt sehr effizient gegen chemische Angriffe und ist resistent gegen erhöhte Temperaturen; gleichzeitig ist dieses Polymer ausgesprochen abriebfest. ECTFE ist außerdem hochgradig druckfest. Bei hoch korrosiven Medien und gleichzeitig hohen Prozesstemperaturen spielt die Beschichtung mit PFA beim neuen Liquiphant ihre Stärken aus. In Verbindung mit dem FTL64 kann sie bei Temperaturen bis 230°C eingesetzt werden. Diese Beschichtung zeichnet sich außerdem durch eine äußerst geringe Anhaftung aus. Erhöhten Verschleißwiderstand und besondere Resistenz gegen saure Medien bietet auch die Beschichtung mit technischem Email. Damit ausgerüstete Liquiphant-Grenzstandschalter eignen sich besonders für Anwendungen in der chemischen Industrie.

Je nach gewählter Beschichtung verschieben sich die Einsatzbedingungen für die Geräte deutlich. Ein maximaler Prozessdruck von 100 bar und eine Prozesstemperatur von bis zu 280 °C sind hervorragende Werte. Einem Einsatz in Anlagen und Prozessen mit besonderen Anforderungen steht also nichts im Wege.

Beschichtungen schützen beispielsweise vor Korrosion, allerdings muss auch ihre Integrität sichergestellt sein. Auch hier kann die Heartbeat Technology unterstützen, indem beispielsweise eine Korrosion, die durch eine beschädigte Beschichtung hervorgerufen wurde, über ein verändertes Schwingungsverhalten rechtzeitig erkannt werden kann. Bei Überschreiten einer Frequenzschwelle wird eine Warnung ausgelöst. Das funktioniert unabhängig davon, ob die Beschichtung durch normalen Verschleiß oder durch einen Montagefehler beschädigt wurde. Gerade bei harschen Bedingungen kann dies zu einem relativ schnellen Ausfall des Gerätes und somit zu einem Anlagenstillstand führen.