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7 Tipps für die Konstruktion sicherer Fluidsysteme

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7 Tipps zum Aufbau sicherer industrieller Fluidsysteme

5. November 2018 | Ken Backus, Field Engineer, Nordamerika

In einer Industrieanlage oder in einer Raffinerie gibt es zahlreiche potenzielle Risiken. Als Betriebsleiter besteht eine Ihrer wichtigsten Aufgaben darin, diese Risiken zu reduzieren, um nicht nur die Sicherheit zu gewährleisten, sondern auch die Einnahmen Ihres Unternehmens stabil zu halten.

Ein Hauptaugenmerke sollte hierbei auf den industriellen Fluidsystemen in Ihrer Anlage liegen. Solche Systeme transportieren oft Flüssigkeiten und Gase, die unter starkem Druck stehen und hohe Temperaturen aufweisen. Bei Systemmängeln können somit starke Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltprobleme entstehen. Ein Versagen der Fluidsysteme ist daher keine Option. Glücklicherweise können Ihre Ingenieure und Techniker eine Vielzahl von Maßnehmen umsetzen, um die Sicherheit Ihrer Fluidsysteme, vor allem bei der Entwicklung, zu bewahren.

Nachfolgend haben wir 7 hilfreiche Tipps für ein sicheres System zusammengestellt.

1. Niemals Bauteile unterschiedlicher Hersteller kombinieren

Die Produkte verschiedener Hersteller sind niemals gleich. Das Austauschen und Mischen von Komponenten unterschiedlicher Hersteller kann deshalb zu einer unvorhersehbaren Leistungsdifferenz, der Freisetzung schädlicher Stoffe in die Umwelt, Sicherheitsproblemen und Kostensteigerungen führen. Zum Beispiel haben Verschraubungen mit einem Rohraußendurchmesser von einem halben Zoll von unterschiedlichen Herstellern möglicherweise nicht die gleichen Toleranzen. Wenn Sie zwei unterschiedliche Fittinge miteinander kombinieren, erhöhen Sie das Potenzial für Lecks oder sogar die Gefahr für das Platzen des Rohres.

Um eine dichte Verbindung zu erhalten, die hohen Druck-, Vibrations-, Vakuum- und Temperaturänderungen standhält, sind genaue Toleranzen, eine sorgfältige Qualitätskontrolle und bewährte Konstruktionsprinzipien erforderlich. Am besten wählen Sie einen konsistenten und zuverlässigen  Bauteilezulieferer mit hochqualitativen Produkten, die nach strengsten Standards hergestellt werden. Die Verwendung des gleichen Herstellers für jede Komponente in Ihrem Fluidsystem gewährleistet die Kompatibilität während des gesamten Systembetriebs.

2. Menschliche Fehler reduzieren

Fehler kommen auch in bestens ausgebildeten Teams vor. Um das Risiko menschlicher Fehler zu minimieren, berücksichtigen Sie Konstruktionsprinzipien, bei denen die Sicherheit stets im Vordergrund steht. Eine konsistente Bezeichnung von Bauteilen ist hilfreich. Bringen Sie aussagekräftige Schilder an den Maschinen und Schläuchen an, um anzuzeigen, was in diesem System geschieht. Dadurch können Anwender Anpassungen an Einstellungen mit der notwendigen Vorsicht bzw. Sorgfalt vornehmen. Farbig kodierte Griffe, Rohre und Schläuche in Anlagen sind zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen um Fehler zu reduzieren. Mitarbeiter erkennen sofort, welche Flüssigkeiten oder Gase durch diese Rohre fließen.

Eine weitere nützliche Maßnahme ist die Montage zusätzlicher Bauteile, um das Risiko eines zufälligen Kontakts von beweglichen Teilen oder Menschen zu reduzieren. Eine noch bessere Lösung ist das Hinzufügen einer Sperre auf einem wichtigen Prozessventil, um eine ungeplante Betätigung zu vermeiden und somit Sicherheitsrisiken zu eliminieren.

3. Verwenden der best geeigneten Komponenten

Wenn die Sicherheit von Mensch und Anlage Ihre höhste Priorität ist, lohnt es sich selten, beim Kauf von Fluidsystemkomponenten die Entscheidung alleine über den Preis zu treffen. Einsparungen lohnen sich nicht, wenn das Bauteil später ein kostspieliges Sicherheitsrisiko darstellt.

Vertrauen Sie lieber auf renommierte Marken mit Referenzen, die Ihren Anwendungen entsprechen. Die Auswahl der idealen Bauteile erfordert ein gutes Verständnis der Prozessbedingungen. Wenn Ihr Fluidsystem zum Beispiel elektrische Ladung produziert, sollten Sie einen Schlauch mit einem leitfähigen Metallinnenschlauch oder einem PTFE-Innenschlauch mit Kohlenstoffversatz wählen. Dann kann die elektrostatische Ladung abgeleitet werden kann und wird nicht durch den Innenschlauch des Schlauchs abgeleitet. Diese Werkstoffauswahl hilft dabei, Leckagen in der Zukunft zu vermeiden. Kaufen Sie nur Original Bauteile von bekannten Partnern und autorisierten Vertriebskanälen. Fälschungen und minderwertige Waren sind hohe Risiken für Ihren Systembetrieb und die Sicherheit der Anlage.

4. Komplexität soweit wie möglich reduzieren

Die Reduzierung der Fluidsystemkomplexität hilft Ihnen dabei, potenzielle Komplikationen zu reduzieren. Die Vereinfachung der Systeme ermöglicht außerdem die Wartungseffizienz, weil Techniker Probleme schneller erkennen können , weil weniger Bauteile zu analysieren sind. Ein Beispiel ist das Ändern der Gewinderohre (Piping) auf biegbare Rohre, um potenzielle Leckagepunkte:zu reduzieren.

Das oben abgebildete Rohrsystem hat sieben Fittinge und 17 potenzielle Leckagepunkte.
Im Vergleich dazu, hat das Rohr unten nur zwei Fittinge und vier potenzielle Leackagepunkte.

Darüber hinaus können Sie die Komplexität Ihres Systems vereinfachen, indem Sie einen Lieferanten wählen, der Fluidsysteme nach Wunsch für Sie baut. Egal ob ein System mit einigen wenigen Bauteilen oder einem kompletten Panel oder Gehäuse konstruiert wurde, besteht die Gefahr von Fehlerquellen beim Zusammenbau der Teile. Bei Lieferanten, die auf Qualität achten und zudem eine Garantie auf Ihre konstruierten Systeme geben, können Sie darauf vertrauen, dass Ihr System zuverlässig arbeitet und sicher ist.

5. Anweisungen des Herstellers befolgen

Das Einhalten der Sicherheitshinweise zur Erst- und Wiedermontage einer Rohrverschraubung wird oft nicht so wichtig erachtet. Dies kann jedoch schwerwiegende Folgen haben. Halten Sie sich immer an die Montageanleitung des Herstellers, um häufige Fehler zu vermeiden: 

  • Verschraubungen sind nicht fest genug angezogen, dadurch können Leckagen entstehen oder Rohre ausreißen. 
  • Vor dem Festziehen wird nicht darauf geachtet, dass die Rohrleitung fest auf der Schulter des Rohrverschraubungskörpers aufsitzt.
  • Das Rohr wird nicht auf Verformungen, Defekte, oder Kratzer geprüft, die sich negativ auf die Dichtung auswirken können. 
  • Extreme Wandstärken werden nicht anhand der vom Hersteller empfohlenen Beschränkungen für Verschraubungen überprüft.
  • Es wird nicht die korrekte Prüflehre genutzt, um ein ausreichendes Anziehen der Verschraubung zu garantieren.

6. Vibration und Bewegung im System einplanen

Bei der Montage eines noch nicht aktiven Fluidsystems kann leicht die Auswirkungen von Maschinenvibrationen vergessen werden. Diesen Faktor gilt es bereits beim Design des Systems zu berücksichtigen, um Schäden an den Rohren oder Verschraubungen zu vermeiden und die Gefahr von Leckagen auszuschließen. Bringen Sie immer angemessene Halterungen an, um sicherzustellen, dass Rohre und Verschraubungen bei Hochdruckanwendungen nicht ermüden. Bei beweglichen Bauteile ist es wichtig ausreichend Bewegungsspielräume einzuplanen, da Komponenten und Verbindungspunkte durch Bewegungen zusätzlich belasten werden können.

Bei starken Vibrationen ist es empfehlenswert auf einen Schlauch zu wechseln, der Vibrationen besser absorbiert als ein Rohr. Bei der Verwendung eines Schlauchs in einer beweglichen Anwendung, sollte die Bewegung über eine ausreichende Länge verteilt werden. Dadurch werden Biegungen vermieden, die kleiner sind als der Mindestbiegeradius des Schlauchs. Wenn die Biegung zu eng ist, kann das zu einem vorzeitigen Versagen des Schlauchs führen. Schläuche müssen im Laufe der Zeit ersetzt werden. Stellen Sie daher sicher, dass die Lebensdauer der Komponenten auch bei der Planung berücksichtigt wird.

7. Berücksichtigen der Rohrhärte und Werkstoffverträglichkeit

Um eine leckagedichte Verbindung der Verschraubung zu gewährleisten, ist es wichtig, dass die Materialien miteinander kompatibel sind und auch die entsprechende Härte aufweisen, um miteinander verbunden zu bleiben. Metallrohre sollten weicher sein als die Verschraubungskomponenten, damit sie das Rohr gut greifen können. Vermeiden Sie die Kombination von Messing-Verschraubungen mit Edelstahlrohren, da der Verschraubungs-Werkstoff zu weich ist, um einen ausreichenden Halt auf dem Rohr zu gewährleisten.

Die aufgeführten Tipps erscheinen simpel, werden jedoch in vielen Anlagen oft nicht berücksichtigt. Durch geeignete Vorsichtsmaßnahmen und das Einhalten der entscheidenden Designprinzipien, können Sie kostspielige Fehler vermeiden. Gut ausgebildete und geschulte Mitarbeiter sind in der Lage die besten Design- bzw. Montageverfahren anzuwenden, um somit einen reibungslosen Betrieb zu ermöglichen. Bieten Sie kontinuierlich Schulungsmöglichkeiten und Auffrischungskurse an, damit das Wissen Ihrer Fachkräfte stets auf dem neuesten Stand ist.

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