Ex-gekühlt in Zone 2

Reimund Hering, Michael Maage

Für eine Anlage zur Videoüberwachung in Öl- und Gasförderanlagen in Algerien hat Rittal explosionsgeschützte Schaltschränke mit integriertem Kühlgerät entwickelt. Um die umfangreichen Anforderungen des Projekts optimal erfüllen zu können, kommen spezielle Systemschränke aus dem TS 8-Schaltschrankprogramm zum Einsatz. In diesen Schränken können auch Betriebsmittel installiert werden, die keinen Explosionsschutz erfüllen. Trotzdem kann das System dann in Ex-Bereichen eingesetzt werden. Die Systemschränke stehen für den Einsatz in Zone 2 (Gase) zur Verfügung. Entsprechende Lösungen für Zone 22 (Staub) sind in Vorbereitung. Die Eignung des Gesamtsystems für den Ex-Bereich wird gemäß der Normen DIN EN 60079–0 und DIN EN 60079–2 durch ein Überdrucksystem gewährleistet, das in den Schaltschränken installiert ist. Durch einen ständigen Überdruck von 1,5 bis 2 mbar wird sichergestellt, dass während des Betriebs Inertgas nur aus dem Schrank entweichen und auf keinen Fall explosive Gase von außen in den Schrank gelangen können. Neben der Versorgung mit einem Inertgas von außen wird gewährleistet, dass die Leckrate des Schranks einen bestimmten Wert – im Fall des verwendeten TS 8-Schranks 10 l/min – nicht übersteigt. Bei der Inbetriebnahme muss zunächst sichergestellt werden, dass keine explosiven Gase innerhalb des Schranks sind. Dazu wird der Schrank mit einem Überdruck von 20 mbar gespült. Das Überdrucksystem überwacht während des Betriebs den ausreichenden Überdruck im Schrank und schaltet die Komponenten spannungs-frei, falls die Druckversorgung ausfal- len sollte oder die Tür geöffnet wird. Sämtliche Komponenten des Überdrucksystems sind in einer Seitenwand des TS 8-Schranks integriert.

Für die Anwendung gab es aber noch weitere Herausforderungen, die gelöst werden mussten. Steigt die Temperatur im Innern des Schranks aufgrund der Verlustleistung der installierten Geräte oder durch die hohen Außentemperaturen zu stark an, ist eine Kühlung des Schaltschranks notwendig. Diese muss so erfolgen, dass das Überdrucksystem, das den Ex-Schutz gewährleistet, weiterhin funktionstüchtig bleibt. Außerdem muss das Klimagerät ebenfalls so konstruiert sein, dass es die Vorgaben des Explosionsschutzes erfüllt.

Zum Einsatz kommt ein Klimagerät mit einer Kühlleistung von 3,3 kW, das in einem separaten Schrank neben dem eigentlichen Schaltschrank für die Betriebsmittel untergebracht ist. Die konstruktive Herausforderung besteht darin, den äußeren Luftkreislauf mit all seinen Komponenten des Kältekreislaufs so anzuordnen, dass die effektive Kälteleistung zwar erbracht, aber dennoch der Ex-Schutz erfüllt wird. Zunächst muss durch eine entsprechende Verbindung der beiden Schränke sichergestellt werden, dass das Überdrucksystem auch den Schrank mit dem Klimagerät wirkungsvoll versorgt. Dazu sind zwischen den beiden Schränken an der speziellen Trennwand zahlreiche Durchbrüche angebracht, die für einen entsprechend einfachen Gas- und Temperaturaustausch sorgen. Da die Leckrate des Schranks nicht über den vorgegebenen Grenzwert ansteigen darf, muss auch der Schrank mit dem Klimagerät entsprechend abgedichtet sein. So wird zum Beispiel der Verdampfer gasdicht mit der Außenwand verschraubt.

Sämtliche Komponenten des äußeren Luftkreislaufs müssen natürlich wiederum Ex-geschützt sein. So kommen zum Beispiel spezielle Ex-geschützte Lüfter zum Einsatz, bei denen Funkenbildung oder heiße Oberflächen ausgeschlossen sind. Damit die Schränke auch im Außenbereich aufgestellt werden können, gibt es ein für den Schrank passendes Dach zum Schutz gegen direkte Sonneneinstrahlung und Regen. Die Scheiben des Schaltschranks bestehen aus bruchfestem Sicherheitsglas.

Im Rahmen der Zusammenarbeit zwischen Rittal und seinem Kunden wurden auch die Prozesse bei der Fertigung und der Montage optimiert. Die Schränke werden komplett montiert und ausgebaut nach Algerien geliefert, wo sie nur noch angeschlossen werden müssen. Die Bestückung der Schaltschränke mit den entsprechenden Komponenten und die Tests der installierten Systeme werden für diesen Kunden komplett bei Rittal durchgeführt. Besonders wichtig ist dabei, dass auch die einwandfreie Funktion des Ex-Schutz-Systems bereits im Werk getestet und zertifiziert wird. Prinzipiell muss bei einer Änderung an einem System der Ex-Schutz jeweils neu geprüft werden. Hätte man sich entschieden, die Systeme erst vor Ort in Algerien zu montieren, hätte auch die Ex-Schutz-Prüfung dort stattfinden müssen. Dies wäre mit einem deutlich höheren logistischen Aufwand verbunden.

Rittal schafft mit dem modularen Konzept der Schaltschränke ideale Voraussetzungen dafür, dass der Kunde den Ex-Schutz des Gesamtsystems unkompliziert zertifizieren lassen kann. Die Sicherheitslösung für die Betriebsstätten in Algerien wird fristgerecht fertig sein, und der Kunde ist mit dem aktuellen Projektstand sehr zufrieden. Aufgrund der positiven Erfahrungen, die bei dem Projekt gemacht wurden, sind bereits weitere Folgeprojekte in konkreter Vorbereitung.

Online-Info www.cav.de/0809422

Entflammbare Staub-Luft-Gemische und explosive Gase stellen in der chemischen Industrie und in der Lebensmittelindustrie eine große Gefahr dar. Kommen hochkonzentrierte, brennbare Staubwolken in abgeschlossenen, sauerstoffreichen Umgebungen mit einer Zündquelle in Kontakt, können Explosionen entstehen. In solchen Gefahrenzonen dürfen deshalb nur elektrische Betriebsmittel mit entsprechender Atex-Zulassung installiert werden. Dies gilt insbesondere für Kühlgeräte, die zur Klimatisierung von Schaltschränken zum Einsatz kommen. Um auch Kühlgeräte mit Atex-Zulassung im unteren Leistungsbereich anbieten zu können, hat Rittal seine Kühlgerätebaureihe um ein 500-W-Kühlgerät erweitert. Es verfügt über eine Herstellererklärung für den Einsatz in Zone 22 und ermöglicht so die Inbetriebnahme in Staub-Ex-Bereichen. Das Kühlgerät lässt sich sowohl mit Basis- als auch mit Komfortregelung ausstatten. Eine spezielle Lüfterkonstruktion im Außenbereich sowie eine spezielle Dichtung zur Schrankseite erfüllen alle sicherheitstechnischen Anforderungen. Regelung und Einstellmöglichkeiten sind aus Sicherheitsgründen zur Schrankinnenseite verlagert. Optional ist eine Fernüberwachung des Kühlgeräts über eine separate Schnittstelle. Neben den Kühlgeräten mit 500 W Kühlleistung gibt es solche Geräte auch in den Leistungsklassen 1000 und 1500 W.