Inbetriebnahme verfahrenstechnischer Anlagen: Praxishandbuch mit Checklisten und Beispielen

660 Pages·2015·18.9 MB·German

by  Klaus H. Weber

VDI-Buch
Klaus H. Weber
Inbetriebnahme verfahrens-
technischer Anlagen
Praxishandbuch mit
Checklisten und Beispielen
4., vollständig bearbeitete und aktualisierte Aufl age
Klaus H. Weber
Dresden, Deutschland
VDI-Buch
ISBN 978-3-662-48161-5 ISBN 978-3-662-48162-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-48162-2
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliogra(cid:191) e; detail-
lierte bibliogra(cid:191) sche Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.
Springer Vieweg
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1997, 2002, 2006, 2016
Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich
vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbeson-
dere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikrover(cid:191) lmungen und die Einspeicherung und
Verarbeitung in elektronischen Systemen.
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt
auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen-
und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.
Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem
Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder
die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler
oder Äußerungen.
Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier
Springer Berlin Heidelberg ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media
(www.springer.com)
Meiner lieben Frau gewidmet
Vorwort zur 4. Auflage
Die 4. Auflage ist eine vollständige Überarbeitung, Aktualisierung und wesentli-
che Erweiterung der vorherigen Auflage, ohne die bewährte Grundstruktur und
den Anspruch einer praktischen Handlungsanleitung aufzugeben.
Wegen der zunehmenden Bedeutung von Gesundheit-Sicherheit-Umweltschutz
(GSU) wurde ein eigenes Kapitel 3 zum Thema „Planen von Sicherheit sowie Ge-
sundheits- und Umweltschutz für die Inbetriebnahme“ neu aufgenommen. Neben
den Inhalten zur GSU-Arbeit in Vorbereitung und Durchführung der Inbetrieb-
nahme werden in diesen Kapitel die wichtigsten inbetriebnahmerelevanten Rechts-
vorschriften der EU und BRD zusammenfassend erläutert.
Weitere Erweiterungen in der vorliegenden Auflage betreffen u.a.:
(cid:16) die umfassende Einordnung der Inbetriebnahme in das Phasenmodell der Anla-
gen-Projektabwicklung,
(cid:16) inbetriebnahmespezifische Leistungen in Pharmaprojekten,
(cid:16) vertiefte Ausführungen zu Gewährleistung und Garantie im Anlagenvertrag,
(cid:16) neue Aspekte der Inbetriebnahmeorganisation, inkl. zu Inbetriebnahmeplanung
und -controlling,
(cid:16) die Ausbildungsmaßnahmen sowie die neuartigen Sicherheitsprüfungen vor In-
betriebnahme,
(cid:16) die durchgängige Beachtung von Qualitätssicherungsmaßnahmen vor und wäh-
rend der Inbetriebnahme, inkl. Qualitätskontrollen, Funktionsprüfungen und
spezieller Audits,
(cid:16) die Vorbereitung ausgewählter Komponenten u.a. Maßnahmen während der
Kalt-Inbetriebnahme,
(cid:16) die erweiterte Beachtung der Dokumentationsaspekte,
(cid:16) neue Checklisten und Templates zu unterschiedlichen Anforderungen.
Ein wesentliches Anliegen der 4. Auflage war es, die Aussagen durch noch
mehr Beispiele und Bilder aus der Praxis zu belegen und deren Umsetzung durch
zusätzliche Checklisten und Dokumentenbeispiele zu unterstützen. Insgesamt
wurde die Anzahl an Abbildungen, Tabellen und Beispielen nahezu verdoppelt.
Allen Fachkollegen, die ich „vor Ort“ bzw. auf Fortbildungsseminaren kennen
lernen konnte, möchte ich für die anregenden Gespräche und Hinweise danken.
Besonderer Dank gilt meiner Ehefrau, Dipl.-Ing. Brigitte Weber für die Gestal-
tung zahlreicher Abbildungen und für die Durchsicht des Manuskripts.
Dem Springer-Verlag sei für die angenehme Zusammenarbeit gedankt.
Dresden, Juni 2015 Klaus H. Weber
Vorwort zur 1. Auflage
Die Inbetriebnahme einer Anlage beinhaltet allgemein ihre Überführung aus dem
Ruhezustand in den Dauerbetriebszustand. In Abhängigkeit von ihrer zeitlichen
Einordnung in den Lebenszyklus der Anlage wird zwischen der Erstinbetrieb-
nahme nach dem Montageende bis zur Anlagenübergabe/-nahme und der Wieder-
inbetriebnahme während des Betriebszeitraumes unterschieden.
Das vorliegende Buch betrachtet schwerpunktmäßig die Erstinbetriebnahme in
Verbindung mit der vorausgegangenen Anlagenplanung und -montage. Dabei
wird vereinbarungsgemäß der Begriff Inbetriebnahme auch dann benutzt, wenn
streng genommen eine Erstinbetriebnahme gemeint ist.
Obwohl der Inbetriebnahmezeitraum im „Leben“ einer verfahrenstechnischen
Anlage nur 1bis3 Prozent ausmacht, so kommt ihm doch eine Schlüsselrolle zu.
Mit der Inbetriebnahme beginnt die „Stunde der Wahrheit“ für alle Beteiligten.
Sie müssen insgesamt und speziell während des Garantieversuches nachweisen,
dass die in den Vorphasen erbrachten Leistungen solide und erfolgreich waren.
Zusammenfassend lässt sich sagen:
Die Inbetriebnahme ist zugleich die letzte Phase der Projektabwicklung,
wie auch die erste Phase des Betreibens der Anlage. Sie ist eben die Über-
gangsphase vom stationären Zustand nach dem Montageende in den stati-
onären Zustand des Dauerbetriebes.
Genau darin liegt ihre Spezifik und Schwierigkeit.
Die Kosten für die Inbetriebnahme neu errichteter verfahrenstechnischer Anla-
gen betragen 5 bis 20 Prozent der Gesamtinvestitionskosten.
Nicht wenige Führungskräfte und Spezialisten, die mit der Vorbereitung und
Abwicklung von Anlageninvestitionen nicht unmittelbar befasst sind, überrascht
dieser hohe Anteil. Aber auch dem beteiligten Projektingenieur sind die erhebli-
chen Inbetriebnahmekosten mitunter nicht voll bewusst.
Im Vergleich zur Anlagenplanung und -montage, bei denen die Fragen der
Kostenminimierung, z. B. durch Anwendung komplizierter mathematischer Mo-
delle und Rechenprogramme bzw. durch Nutzung effizienter Montagetechnolo-
gien, im Mittelpunkt stehen, werden die Probleme und Kosten bei der Anlagenin-
betriebnahme häufig unterschätzt. Nicht selten werden somit Finanzmittel, die
während der Planung und Montage mühsam gespart wurden, durch Störungen o-
der Verzögerungen bei der Inbetriebnahme wieder aufgebraucht.
Obwohl nahezu jede verfahrenstechnische Anlage ein Unikat darstellt und so-
mit verfahrens- und anlagentechnische Merkmale aufweist, sind ein Großteil der
Aufgaben und Erfahrungen bei der Inbetriebnahme allgemein gültig. In dieser Be-
ziehung unterscheidet sich die Inbetriebnahme nicht grundsätzlich von der Pla-
X Vorwort
nung oder Montage, die im Unterschied zur Inbetriebnahme aber wesentlich um-
fassender in der Fachliteratur abgehandelt wurden. Das vorliegende Buch will hel-
fen, diese Lücke zu schließen.
Ein Hauptanliegen dieses Buches ist es, die wiederkehrenden Tätigkeiten in
Vorbereitung und Durchführung von Inbetriebnahmen methodisch und inhaltlich
zu systematisieren und zu diskutieren. Dabei wird die Inbetriebnahme nicht losge-
löst sondern eingebettet in den Gesamtprozess der Anlagenplanung und
-realisierung verstanden. Im Einzelnen soll nachgewiesen werden, dass der
Schlüssel für eine erfolgreiche Inbetriebnahme bereits in ihrer Beachtung bzw.
Vorbereitung während der Entwicklung, Planung und Montage liegt.
Mit Hilfe zahlreicher Checklisten und Praxisbeispielen werden Erfahrungen
vermittelt und praktische Hinweise gegeben. Dem Verfasser geht es dabei stets um
die beispielhafte Erläuterung seiner Aussagen. Ein Anspruch auf Allgemeingül-
tigkeit und Vollständigkeit kann und soll nicht erhoben werden.
Nicht zuletzt werden mit dem vorliegenden Buch auch Anregungen zur An-
wendung moderner Arbeitsmittel, beispielsweise von Experten- bzw. Beratungs-
systemen, in Verbindung mit Inbetriebnahmen gegeben. Dies trifft gleichfalls auf
die gezielte Nutzung der Inbetriebnahme für den Know-how-Gewinn zu.
Die beigeführten Begriffsdefinitionen sollen mithelfen, das noch anzutreffende
uneinheitliche Begriffsverständnis auf dem behandelten Fachgebiet einzugrenzen
und somit das Sprachverständnis zwischen den beteiligten Fachleuten zu verbes-
sern.
Das Manuskript dieses Buches ist aus meinen Vorträgen im Seminar „Inbe-
triebnahme verfahrenstechnischer Anlagen“ des VDI-Bildungswerkes sowie in
meiner Vorlesung „Montage und Inbetriebnahme von Anlagen“ an der Martin-
Luther-Universität Halle-Wittenberg entstanden. Für die zahlreichen Anregungen
bin ich den Fachkollegen, insbesondere Herrn Dr.-Ing. B. Drechsel, aber auch den
Studenten dankbar.
Mein Dank gilt gleichfalls Fräulein Dipl.-Ing. K. Kohnke, Frau Dipl.-Ing.
S. Hüttich, Herrn Dipl.-Ing. J. Butzkies und Herrn Dipl.-Ing. F. Schatz für die Un-
terstützung bei der redaktionellen Fertigstellung sowie meinem langjährigen Kol-
legen Herrn Dipl.-Ing. W.-D. Stockmann für die kritische Durchsicht des Manu-
skriptes.
Beim Verlag bedanke ich mich für die angenehme Zusammenarbeit.

Bad Dürrenberg, Januar 1996 Klaus H. Weber
Inhalt
1 Aufgaben, Schnittstellen und Spezifik der Inbetriebnahme . . . . . . . . 1
1.1 Begriffsdefinitionen zur Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Aufgaben und Zielstellungen der Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3 Einordnung der Inbetriebnahme in den Lebenszyklus der Anlage . . . . . 12
1.4 Abschnitte, Meilensteine und Schnittstellen der Inbetriebnahme . . . . . . 13
1.4.1 Abschnitte und Meilensteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.2 Charakterisierung wesentlicher Schnittstellen . . . . . . . . . . . . 19
1.4.3 Besonderheiten bei Investitionen in bestehenden Anlagen . . . 26
1.4.4 Zusätzliche inbetriebnahmespezifische Leistungen in
Pharmaprojekten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.4.4.1 Vorbemerkungen und Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.4.4.2 Maßnahmen der Qualifizierung und Validierung. . . . . . . . . . . 32
1.4.4.3 Zusätzliche Anforderungen an die Dokumentation . . . . . . . . . 37
1.5 Spezifika der Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2 Beachtung der Inbetriebnahme bei der Entwicklung und Planung . 45
2.1 Phasenmodell der Anlagen-Projektabwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.2 Beachtung der Inbetriebnahme bei der Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.3 Beachtung der Inbetriebnahme beim Engineering . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2.3.1 Beachtung standort- und kundenspezifischer Bedingungen . . . 60
2.3.2 Erarbeiten einer effizienten Inbetriebnahmetechnologie . . . . . . 65
2.3.3 Beachtung besonderer Fahrweisen vor und während der
Inbetriebnahme bei der Auslegung und Konstruktion . . . . . . . 68
2.3.4 Berücksichtigung besonderer Inbetriebnahmeeinheiten sowie
zusätzlicher Stoffe und Energien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2.3.5 Bedienungs- und instandhaltungsgerechte Anlagengestaltung.. 79
2.3.6 Gewährleisten einer inbetriebnahmefreundlichen
Prozessleittechnik (PLT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
2.4 Dokumentation und Inbetriebnahmedokumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2.4.1 Lebenszyklus und Begriffsdefinitionen zur Dokumentation . . . 91
2.4.2 Wichtige inbetriebnahmerelevante Phasendokumentationen . . 94
XII Inhalt
2.4.3 Inbetriebnahmedokumentation und AS BUILT-Dokumentation 102
2.4.3.1 Anlagendokumentation inkl. Herstellerdokumente . . . . . . . . . 103
2.4.3.2 Betriebsdokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
2.4.3.3 AS BUILT-Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
3 Planen von Sicherheit sowie Gesundheits- und Umweltschutz
für die Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.1 Vorbemerkungen und Begriffsdefinitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
3.2 Einbindung der Inbetriebnahme in die Projekt-Sicherheitsarbeit . . . . . . 119
3.3 Inbetriebnahmerelevante Rechtsvorschriften der EU und der BRD . . . . 124
3.3.1 Relevante Rechtsvorschriften der EU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.3.1.1 Übersicht zum fachspezifischen Recht der EU . . . . . . . . . . . . 124
3.3.1.2 EU-Rechtsvorschriften für Anlagenkomponenten bzw. Stoffe . 125
3.3.1.3 EU-Rechtsvorschriften für verfahrenstechnische Anlagen . . . . 144
3.3.2 Relevante Gesetze und Verordnungen der BRD . . . . . . . . . . . 150
3.3.2.1 Übersicht zum Recht der BRD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
3.3.2.2 Genehmigungsrecht und Umweltrecht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
3.3.2.3 Produktsicherheitsrecht und Anlagensicherheitsrecht . . . . . . . 162
3.3.2.4 Arbeitssicherheitsrecht und Gesundheitsschutzrecht . . . . . . . . 169
3.4 Beachtung der Inbetriebnahme bei Genehmigung und Umweltschutz . . 175
3.4.1 Übersicht zu Genehmigungsverfahren für verfahrens-
technische Anlagen in der BRD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
3.4.2 Umweltverträglichkeitsprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
3.4.3 Beachtung der Inbetriebnahme im Genehmigungsverfahren
nach BImSchG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
3.4.4 Umweltschutz in Vorbereitung und Durchführung der
Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
3.5 Gewährleisten von Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der
Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
3.5.1 Grundsätze für sicherheitsgerechtes Verhalten . . . . . . . . . . . . 196
3.5.2 Maßnahmen für Sicherheit und Gesundheitsschutz . . . . . . . . . 198
3.5.2.1 Risikobeurteilung vor Inverkehrbringen . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
3.5.2.2 Betriebsanleitungen und Inbetriebnahmeanleitung . . . . . . . . . 203
3.5.2.3 Konformitätserklärungen vor Inverkehrbringen . . . . . . . . . . . 206
3.5.2.4 Gefährdungsbeurteilungen und Betriebsanweisungen inkl.
Inbetriebnahmeanweisungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
3.5.3 Arbeitsfreigabe während der Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . 220
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225