Sicher schalten bis -60 °C

Wenn man die Umgebungsbedingungen auf einer Ölbohrplattform mit einem Wort beschreiben soll, ist wohl „extrem“ der passendste Begriff. Starker Wind und Wellengang sind für Mensch und Maschine belastend, die salzhaltige Luft fördert die Korrosion. In vielen Explorationsbereichen (z. B. vor Norwegen und an der Nordostküste des Pazifik) herrschen Tiefsttemperaturen bis -60 °C, in anderen Förderregionen sind die Temperaturunterschiede extrem. Und da die Plattformen energiereiche Medien fördern, muss das Risiko von Gasexplosionen berücksichtigt werden.

Unter diesen Bedingungen kann man nur Schaltgeräte einsetzen, die eigens für diese Widrigkeiten entwickelt wurden. Deshalb hat der Steute-Geschäftsbereich „Extreme“ – aufbauend auf den Schaltgeräten für explosionsgefährdete Bereiche – ein eigenes Programm für Offshore- und Onshore-Anwendungen aufgelegt, das sich unter anderem durch die Verwendung von besonderen Oberflächenbeschichtungen und korrosionsfesten Werkstoffen sowie durch hohe Schutzarten (IP 66, IP 69K) auszeichnet.

Darüber hinaus haben sowohl die Endkunden als auch Offshore-Ausrüster und Vertriebspartner den Wunsch nach Schaltgeräten und insbesondere Positionsschaltern mit erweitertem Temperaturbereich geäußert. Dieser Wunsch wurde nun in die Tat umgesetzt, wobei es durchaus anspruchsvoll ist, Ex-Schaltgeräte für extreme Minusgrade zu ertüchtigen. Denn in diesem Fall müssen Gehäusekonstruktion und -abdichtung besondere Anforderungen erfüllen. Im Rahmen der Tauglichkeitsprüfungen für den Explosionsschutz sowie der Schutzartprüfungen ist ein 7-J-Stoßtest erforderlich. Bei der Abdichtung unter Minustemperaturen müssen besondere Maßnahmen getroffen werden.

Das Gehäuse der Positionsschalterbaureihe Ex 97 wird aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) gefertigt, und die Abdichtung des Gehäusedeckels ist ganzflächig einvulkanisiert, was die Stabilität des Deckels bei Schlagbelastungen erhöht. Der Einsatz von GFK hat u. a. zur Folge, dass man auf die bei Metallgehäusen in Ex-Bereichen erforderliche Erdung verzichten kann. Das vereinfacht die Installation. Außerdem besteht kein Risiko der Kontaktkorrosion und die Geräte sind robust und leicht. Mit diesem Eigenschaftsprofil sind die Ex-Positionsschaltgeräte für Tieftemperaturen bestens geeignet.

Bei der Abdichtung des Schaltstößels haben die Entwickler ein redundantes Dichtsystem realisiert, das aus einer außen liegenden tieftemperaturtauglichen Dichtmanschette und einem innen liegenden Teflon-Dichtring besteht. Die Dichtungsmaterialien sind von den Herstellern bis -95 °C freigegeben und die Schmierstoffe bis -75 °C. Somit besteht ein ausreichender Sicherheitsabstand zur Zulassungstemperatur von -60 °C. Das gibt den Anwendern in der Öl- und Gasindustrie die Gewissheit, dass die Positionsschalter auch unter echten Extrembedingungen zuverlässig arbeiten.

Aufgrund des umfangreichen Betätigerprogramms (Stößel, Rollenhebel, Drehhebel, Tastfeder) und der kompakten Abmessungen lassen sich die Ex-Positionsschalter, die mit Sprung- und Schleichschaltung verfügbar sind, vielseitig einsetzen und gut in die Umgebungskonstruktion integrieren. Dazu tragen auch die kompakten Abmessungen und die Norm-Befestigungsmaße nach DIN EN 50047 bei.

Die Schaltgeräte der Ex-97-Baureihe sind gemäß Atex und IECEx für den Einsatz in den Gas-Ex-Zonen 1 und 2 sowie den Staub-Ex-Zonen 21 und 22 geprüft und zugelassen. Mit ihrem Eigenschaftsprofil eignen sie sich – vor allem wegen des großen Temperaturbereichs – zur Abfrage der Position von Klappen, Ventilen, Deckeln und anderen beweglichen Komponenten on- und offshore. Andere Anwendungsbereiche sind Handling-Systeme auf Ölbohrplattformen und die Positionsabfrage an den Auslegern von (Schiffs-)Kranen. Auch sicherheitsgerichtete Einsätze z. B. an Wartungsklappen sind möglich.

Für Anwender, die Extreme-Positionsschalter mit Metallgehäuse bevorzugen, gibt es die Ex-98-Baureihe, die ebenfalls extrem robust und für den Einsatz in Ex-Bereichen zertifiziert ist. Neu ist hier eine Ausführung mit Analogausgang. Beim Ex HS 98 überwacht ein integrierter Sensor die exakte Position des Schaltstößels und wandelt sie in ein Standard-Analogsignal um (0…20, 4…20 mA oder 0…10 V). Das erlaubt zum Beispiel die Abfrage der Position von Ventilen und Klappen in Anlagen der Öl- und Gasexploration. Es stehen verschiedene Betätiger zur Wahl, die um 4 x 90° versetzt montiert werden können. Der Positionsgeber kann werksseitig programmiert und somit an die individuellen Anforderungen angepasst werden. Darüber hinaus wird es noch im Laufe des Jahres 2016 eine weitere Baureihe im Programm der Ex-Positionsschalter für Öl- und Gasanwendungen geben.

Gerade in Bereichen mit hoher mechanischer Beanspruchung oder in Tieftemperaturanwendungen, in denen ein Festfrieren von mechanischen Betätigern vermieden werden soll, kann der Einsatz von berührungslos wirkenden Ex-Schaltgeräten sinnvoll sein. Hier stehen unter anderem Magnetsensoren für die Gas-Ex-Zonen 1 und 21 zur Auswahl, ebenso Induktivsensoren. Das Wireless-Ex-Programm wird kontinuierlich weiter ausgebaut, zu den aktuellen Geräten gehören u. a. der Funk-Positionsschalter Ex RF 96 in schlanker Rechteckbauform sowie die Funk-Induktivsensoren der Serie Ex RF IS in Zylinderbauform. Sie werden in Kombination mit dem Universalsender Ex RF 96 ST funkfähig und über die Sendeeinheit auch mit Energie versorgt.

Ähnliches gilt für Befehlsgeräte. Ihre Montage wird deutlich einfacher, wenn der Anwender sie einfach mechanisch befestigt und keine Leitungen installieren und anschließen muss. Diesen Vorteil kann man auch und gerade in den Extrembereichen der Öl- und Gasindustrie nutzen. Denn die Wireless-Ex-Befehlsgeräte der Serie Ex RF BF 80 nutzen das Prinzip des „Energy Harvesting“, das Steute für explosionsgefährdete Bereiche ertüchtigt und zertifiziert hat. Das bedeutet: Diese energieautarken Schaltgeräte und Bediensysteme kommen ohne Signalleitungen, Stromzuführung und auch ohne Batterie aus. Das vereinfacht gerade in explosionsgefährdeten Bereichen die Installation und den Service.

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Produktmanager Geschäftsbereich Extreme, Steute Schaltgeräte