Sicherheitskette einer Wasserkraftanlage - unabhängig von der Turbinensteuerung
Sichere Abschaltung, wenn die Turbinensteuerung selbst nicht mehr zuverlässig arbeitet
Genau hier setzt die Sicherheitskette von Bilgram Wasserkraft an: Wesentliche Schutzfunktionen werden nicht ausschließlich durch den Programmcode der Turbinensteuerung gewährleistet, sondern durch eine eigenständige, hardwarebasierte Sicherheitskette.
Kurz erklärt
Die Sicherheitskette von Bilgram Wasserkraft arbeitet hardwarebasiert und unabhängig vom Programmcode der Turbinensteuerung.
Netzüberwachung
Not-Aus-Schlagtaster
zwei Hydraulik-Minimaldruckschalter
Überdrehzahlüberwachung
Überwachung der 24-Volt-Absicherung
Watchdog der Turbinensteuerung
Generatorschutz
Diese Komponenten können eine gesicherte Abschaltung auslösen. Die Turbinensteuerung erhält parallel die einzelnen Statussignale. Sie kann deshalb anzeigen, welches Glied der Sicherheitskette angesprochen hat. Die sichere Abschaltung hängt jedoch nicht allein von der Steuerung ab.
Kurz gesagt: Die Turbinensteuerung weiß, warum abgeschaltet wird – die hardwarebasierte Sicherheitskette kann unabhängig handeln.
Die hardwarebasierte Sicherheitskette von Bilgram Wasserkraft arbeitet unabhängig vom Programmcode der Turbinensteuerung. Die Turbinensteuerung erhält parallel die Statussignale der einzelnen Überwachungen.
Welche Komponenten gehören zur Sicherheitskette?
Netzüberwachung
Die Netzüberwachung kontrolliert den Zustand der elektrischen Versorgung. Erkennt sie einen unzulässigen Netzzustand, kann die Sicherheitskette entsprechend reagieren.
Not-Aus-Schlagtaster
Im Gefahrenfall lässt sich die Sicherheitskette unmittelbar von Hand auslösen. Der Not-Aus-Schlagtaster ist nicht lediglich ein Eingangssignal der Turbinensteuerung, sondern Bestandteil der hardwarebasierten Schutzstruktur.
Zwei Minimaldruckschalter der Turbinenhydraulik
Zwei Druckschalter überwachen den notwendigen Hydraulikdruck der Turbine. Fällt der Druck unter den vorgesehenen Grenzwert, wird dieser kritische Zustand erkannt.
Durch die Verwendung von zwei Minimaldruckschaltern stehen zwei getrennte Überwachungssignale zur Verfügung.
Überdrehzahlüberwachung
Eine unabhängige Drehzahlüberwachung erkennt, wenn die Turbine den zulässigen Drehzahlgrenzwert überschreitet. Das Signal wird in der Sicherheitskette berücksichtigt und zusätzlich an die Turbinensteuerung übermittelt.
Überwachung der 24-Volt-Versorgung
Auch Fehler in den abgesicherten 24-Volt-Stromkreisen werden überwacht. Dadurch bleibt der Ausfall einer Sicherung oder eines Stromkreises nicht unbemerkt.
Watchdog der Turbinensteuerung
Der Watchdog kontrolliert, ob die Turbinensteuerung ordnungsgemäß arbeitet. Reagiert die Steuerung nicht mehr wie vorgesehen, stellt der Watchdog diesen Zustand der Sicherheitskette zur Verfügung.
Generatorschutz
Der Generatorschutz überwacht kritische elektrische Zustände des Generators. Erkennt er eine unzulässige Situation, kann auch dieses Signal zur gesicherten Abschaltung der Anlage beitragen.
Warum eine eigenständige Sicherheitskette?
Eine moderne Turbinensteuerung regelt den Betrieb, verarbeitet Messwerte, überwacht Betriebszustände und informiert den Betreiber.
Doch was passiert, wenn gerade diese Steuerung oder ihr Programm nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet?
Eine sicherheitsrelevante Abschaltung sollte nicht ausschließlich davon abhängen, dass ein Softwareprogramm einen Fehler erkennt, bewertet und anschließend den richtigen Abschaltbefehl ausführt.
Bei unserem Konzept existiert deshalb eine separate, hardwarebasierte Sicherheitskette. Erkennt eines der vorgesehenen Überwachungsglieder einen kritischen Zustand, kann die Kette unterbrochen und die Wasserkraftanlage in den vorgesehenen sicheren Zustand gebracht werden.
Welche Komponenten gehören zur Sicherheitskette?
Netzüberwachung
Die Netzüberwachung kontrolliert den Zustand der elektrischen Versorgung. Erkennt sie einen unzulässigen Netzzustand, kann die Sicherheitskette entsprechend reagieren.
Not-Aus-Schlagtaster
Im Gefahrenfall lässt sich die Sicherheitskette unmittelbar von Hand auslösen. Der Not-Aus-Schlagtaster ist nicht lediglich ein Eingangssignal der Turbinensteuerung, sondern Bestandteil der hardwarebasierten Schutzstruktur.
Zwei Minimaldruckschalter der Turbinenhydraulik
Zwei Druckschalter überwachen den notwendigen Hydraulikdruck der Turbine. Fällt der Druck unter den vorgesehenen Grenzwert, wird dieser kritische Zustand erkannt.
Durch die Verwendung von zwei Minimaldruckschaltern stehen zwei getrennte Überwachungssignale zur Verfügung.
Überdrehzahlüberwachung
Eine unabhängige Drehzahlüberwachung erkennt, wenn die Turbine den zulässigen Drehzahlgrenzwert überschreitet. Das Signal wird in der Sicherheitskette berücksichtigt und zusätzlich an die Turbinensteuerung übermittelt.
Überwachung der 24-Volt-Versorgung
Auch Fehler in den abgesicherten 24-Volt-Stromkreisen werden überwacht. Dadurch bleibt der Ausfall einer Sicherung oder eines Stromkreises nicht unbemerkt.
Watchdog der Turbinensteuerung
Der Watchdog kontrolliert, ob die Turbinensteuerung ordnungsgemäß arbeitet. Reagiert die Steuerung nicht mehr wie vorgesehen, stellt der Watchdog diesen Zustand der Sicherheitskette zur Verfügung.
Generatorschutz
Der Generatorschutz überwacht kritische elektrische Zustände des Generators. Erkennt er eine unzulässige Situation, kann auch dieses Signal zur gesicherten Abschaltung der Anlage beitragen.
Warum erhält die Turbinensteuerung jedes Signal einzeln?
Die Unabhängigkeit der Sicherheitskette bedeutet nicht, dass die Turbinensteuerung außen vor bleibt.
Die Steuerung erhält die Zustände der einzelnen Überwachungsmodule. Dadurch kann sie beispielsweise erkennen, ob
der Not-Aus-Schlagtaster betätigt wurde,
der Hydraulikdruck fehlt,
eine 24-Volt-Sicherung ausgelöst hat,
eine Überdrehzahl erkannt wurde,
der Watchdog angesprochen hat,
ein Netzfehler vorliegt oder
der Generatorschutz ausgelöst hat.
Diese Informationen können für die Visualisierung, Diagnose, Protokollierung und weitere Prozesssteuerung verwendet werden.
Für den Betreiber macht es einen erheblichen Unterschied, ob auf dem Display lediglich „Sicherheitskette ausgelöst“ erscheint oder ob die konkrete Ursache angezeigt wird.
Die Einzelmeldungen erleichtern die Fehlersuche, verkürzen Stillstandszeiten und machen Betriebszustände nachvollziehbar. Die eigentliche Schutzfunktion bleibt dabei von der Informationsverarbeitung getrennt.
Was passiert bei einer Auslösung?
Spricht ein Element der Sicherheitskette an, wird die entsprechende Hardwarekette unterbrochen.
Das nachgeschaltete Sicherheits- beziehungsweise Not-Aus-Relais übernimmt dabei eine zentrale Funktion. Die Abschaltung wird somit nicht ausschließlich durch einen Softwarebefehl der Turbinensteuerung ausgelöst.
Software steuert den Prozess. Hardware sichert die Abschaltung ab.
Sicherheit ist mehr als ein Not-Aus-Taster
Von außen sieht man häufig nur den roten Not-Aus-Schlagtaster. Die Sicherheitsfunktion einer Wasserkraftanlage entsteht jedoch aus dem Zusammenspiel verschiedener Überwachungs- und Schutzfunktionen.
Netzzustand, Hydraulikdruck, Turbinendrehzahl, 24-Volt-Versorgung, Steuerungsfunktion und Generatorzustand müssen gemeinsam betrachtet werden.
Genau deshalb sprechen wir bei Bilgram Wasserkraft von einer Sicherheitskette. Jedes relevante Glied trägt dazu bei, einen kritischen Betriebszustand zu erkennen und die Anlage in den vorgesehenen sicheren Zustand zu bringen.
Sicherheitskette und Turbinensteuerung: zwei Aufgaben, ein Ziel
Die Turbinensteuerung soll die Wasserkraftanlage zuverlässig, effizient und komfortabel betreiben.
Die Sicherheitskette soll im entscheidenden Moment zuverlässig reagieren. Deshalb ist die klare Trennung der Aufgaben wichtig.
Die Turbinensteuerung erhält alle notwendigen Informationen und kann auf den jeweiligen Zustand reagieren. Die Verantwortung für die gesicherte Abschaltung liegt jedoch nicht allein bei der Steuerung und ihrem Programmcode.
Die Turbinensteuerung steuert die Anlage. Unsere Sicherheitskette schützt sie.
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