Achtmal Erdungsschutz in einem System

Pulver können sich in pneumatischen Fördersystemen, Sieben und Filtern, Mischern, Wirbelschichttrocknern etc. elektrostatisch aufladen. Eine einfache Berechnung zeigt, dass sich ein Metallfass mit einer elektrischen Kapazität von 100 pF, in das 25 kg eines elektrisch aufgeladenen Pulvers geschüttet werden, bis zu einer Spannung von 25 000 V aufladen kann. Der kleinste Funke kann dann zu einer Entzündung der explosionsgefährdeten Atmosphäre führen. Um die Gefahr einer Explosion zu reduzieren, sind alle entsprechenden Geräte- und Anlagenteile zu erden. Diese Erdungssysteme werden von Ingenieuren überprüft, um sicherzustellen, dass der Widerstandswert unter den Werten liegt, die in den einschlägigen Normen wie NFPA 70 „National Electrical Code“ und EN 62305 „Blitzschutz“ gefordert werden.

Wenn Geräte und Anlagen regelmäßig zu Reinigungs- und/oder Wartungszwecken demontiert werden, kann es dazu kommen, dass die Potenzialausgleichsverbindungen beim Wiedereinbau vergessen oder falsch wiederhergestellt werden. Vibrationen und Korrosion können sich ebenfalls negativ auf die Qualität der Montageverbindungen auswirken. Das effektivste Verfahren, um sicherzustellen, dass sich die bei der Pulververarbeitung verwendeten Anlagen, Geräte und Behälter nicht elektrisch aufladen können, besteht in der Bereitstellung einer entsprechenden Erdungslösung, die die Erdverbindung der gefährdeten Komponenten überwacht und das Personal warnt, wenn eine dieser Komponenten den Erdschluss verliert. Besonders wichtig ist dies, wenn der Erdanschlusspunkt an den Geräten und Anlagen nicht direkt sichtbar oder nur schwer zugänglich ist.

Die meisten Erdungslösungen bieten Erdungsschutz für eigenständige Geräte, Anlagen, Behälter und Fahrzeuge, bei denen die Gefahr einer elektrostatischen Aufladung besteht. Wenn beispielsweise ein Tanklastzug Erdungsschutz benötigt, dann wird an der Ladebühne ein einzelnes Erdungssystem mit Erdungsstatusanzeigen und Verriegelungskontakten für das Pumpsystem installiert. Kommt es während des Befüllens des Tanklastzugs zu einer Unterbrechung der Erdverbindung, so erkennt das Erdungssystem dies, schaltet die Pumpe ab oder schließt das Ventil, über das der Tanklastzug befüllt wird.

Geräte und Anlagen zur Pulververarbeitung stellen jedoch eine größere Herausforderung dar, da sie zahlreiche Metallteile enthalten, die wiederum größere Baugruppen bilden können, die elektrisch voneinander isoliert sind. So können beispielsweise Schwingungsdämpfer zur Vermeidung von mechanischen Beschädigungen ein integraler Bestandteil der Konstruktion sein, was wiederum dazu führt, dass es innerhalb der Anlage Teile gibt, die von vornherein elektrisch voneinander isoliert sind. In anderen Fällen kann die elektrische Isolierung die ungewollte Folge bestimmter mechanischer Konstruktionen sein, bei denen die Zündgefahren durch elektrostatische Ladungen nicht oder nur unzureichend in Betracht gezogen wurden.

Es muss daher unbedingt gewährleistet werden, dass auch mehrere Komponenten, die mit aufgeladenen Pulverstoffen in Kontakt kommen, auf ihren Erdungsschutz überwacht werden. Das Erdungssystem Earth-Rite Multipoint von Newson Gale umfasst acht eigenständige Erdungssysteme in einem Gesamtpaket. Es bietet Erdungsschutz sowie Erdungsüberwachung für mehrere Einzelkomponenten von Pulververarbeitungsanlagen über eine an der Wand montierte Überwachungseinheit mit acht einzelnen Erdungsanzeigen. Darüber hinaus prüft das Earth-Rite-Multipoint-System ständig, ob alle Komponenten mit einem Bezugserdungspunkt verbunden sind. So wird sichergestellt, dass der Widerstandswert der Erdleitung zwischen den Anlageteilen und der Bezugserde zu keinem Zeitpunkt über 10 Ohm liegt.

Wenn die Überwachungseinheit des Systems erkennt, dass eines der Anlagenteile nicht geerdet ist, wird ein Signal an die Steuerung gesendet und es kann der Prozess gestoppt und somit die potenzielle Aufladung des ungeerdeten Anlagenteils unterbunden werden. In einer solchen Situation erkennt der Anlagentechniker sehr schnell, welcher Anschluss überprüft werden muss. Dazu genügt ein Blick auf die Erdungsanzeige der Überwachungs-einheit, die genau anzeigt, welcher Kanal einer Überprüfung bedarf. Sobald die Erdung des Anlagenteils wiederhergestellt ist, erteilt die Earth-Rite-Multipoint-Steuerung eine Freigabe für die Wiederaufnahme des Prozesses.

Flexibilität bei der Montage ist einer der Schlüsselvorteile des Earth-Rite-Multipoint-Systems. Die Überwachungseinheit, die jeweils acht grüne und acht rote Anzeige-LEDs umfasst und in einem Edelstahlgehäuse untergebracht ist, kann an einem Ort positioniert werden, von dem aus die weitere Verkabelung problemlos möglich ist. So kann leicht geprüft werden, ob die an den jeweiligen Überwachungspunkten angeschlossenen LEDs grün oder rot leuchten. Wenn eine der roten LEDs anzeigt, dass der elektrische Durchgang zum zugehörigen Anlagenteil unterbrochen ist, kann der Techniker die entsprechende Stelle inspizieren, um festzustellen, ob das Anlagenteil eventuell nicht korrekt angeschlossen wurde oder ob das Überwachungskabel fehlerhaft ist.

Die Verbindungen zu den Anlagenteilen lassen sich entweder dauerhaft oder temporär auslegen. Dauerhaft ausgelegte Verbindungen sind für Situationen geeignet, in denen die Anlagenteile für relativ lange Zeiträume an Ort und Stelle verbleiben. In der Regel erfolgt der Anschluss über ein zweiadriges Kabel, das über Anschlussösen an beiden Adern mit dem zu erdenden Anlagenteil verbunden wird. So wird gewährleistet, dass das Anlagenteil über einen Erdungsanschluss mit einem Widerstandswert von maximal 10 Ohm verfügt, der über eine Rückschleife mit der Überwachungseinheit verbunden ist. Bei temporär ausgelegten Anschlüssen, z. B. bei Anwendungsfällen im Zusammenhang mit mobilen Säcken, Beuteln und Fässern, können zweipolige Erdungsklammern zum Einsatz kommen.

Die am weitesten verbreitete Anwendung, bezogen auf die Verriegelungsoption, ist die, dass der gesamte Prozess über einen einzigen Relaisausgang der Earth-Rite-Multipoint-Steuerung gestoppt wird, damit das elektrisch isolierte Anlagenteil identifiziert und repariert werden kann. Wenn die Anlagenerdung jedoch nicht zu 100 % während der gesamten Zeit erforderlich ist, kann die Anzahl der verwendeten Relais je nach Art des Prozesses erhöht werden. In dem in der Grafik gezeigten Beispiel könnten die Kanäle 1 bis 7 mit einem gemeinsamen Relais und Kanal 8 mit einem eigenen Relais verbunden werden. Erst wenn für den Behälter eine Erdung erforderlich ist, müsste für Kanal 8 eine Freigabe erteilt werden, sodass über das zugehörige Relais ein Ventil geöffnet wird, durch das der mobile Behälter mit Pulver befüllt wird. Die Relais, die über die Kanäle 1 bis 7 laufen, können mit dem Startstromkreis oder der SPS-Steuerung verbunden werden, die das Fördersystem oder die Pulvertrocknungsanlage steuert.

Auch wenn insgesamt acht Überwachungskanäle verfügbar sind, werden möglicherweise nicht alle benötigt. Wenn z. B. nur fünf Prozessanlagenteile überwacht werden müssen, sind dafür auch nur fünf Kanäle erforderlich. Die restlichen drei Kanäle können zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden, wenn aufgrund von Prozessänderungen zusätzliche Anlagenteile oder Geräte integriert werden müssen. Darüber hinaus kann das System so angeschlossen werden, dass über einzelne Kanäle mehrere, untereinander verbundene Anlagenkomponenten überwacht werden, sofern die Anlage über einen entsprechenden Anschluss an die Bezugserde verfügt und innerhalb der überwachten Konstruktion keine zufälligen Erdverbindungen vorliegen. Eine hilfreiche Anschlussoption bei diesem Verfahren ist ein einadriger Steckverbinder, über den die Anlagentechniker die Kabelverbindungen zu den zu überwachenden Anlagenteilen schnell herstellen und unterbrechen können. Zur Bestimmung des am besten geeigneten Installationsverfahrens ist die Beratung durch Fachleute unerlässlich.

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Leiter Produktmarketing, Newson Gale