Sicherheit rechnet sich

Dipl.-Ing. (FH) Erich Wüstner

In den EU-Mitgliedsstaaten findet die Atex ihre Anwendung, aber auch Planer und Betreiber von Gaswarnanlagen in unseren Nachbarstaaten und der Schweiz orientieren sich bereits an den europäischen Vorgaben. MSA Auer bietet ein breites Programm an Sensoren und Auswertesystemen, die den verschiedensten Anforderungen gerecht werden. Damit ist die Überwachung von Leckagen im ppm-Bereich ebenso möglich wie die Arbeitsplatzüberwachung, der Emissionsschutz und der Explosionsschutz bei der Anwesenheit von explosiven Gasen und Dämpfen.

Zur Überwachung toxischer Gase und Dämpfe sowie Sauerstoff im Bereich bis ca. 1000 ppm bzw. 25 Vol.% (Sauerstoff) lassen sich elektrochemische Messzellen (EC) einsetzen. Hier ist keine Atex-Funktionsprüfung notwendig. Das Messprinzip ist einem galvanischen Element mit zwei oder drei Elektroden ähnlich. Der Elektrolyt verbraucht sich allmählich mit steigender Lebensdauer. Die Lebensdauer einer EC-Messzelle beträgt je nach Typ mehrere Monate bis Jahre. Elektrochemische Messzellen sind u. a. in den Produktreihen Ultima X und DF-9500 integriert.

Halbleiter-Messzellen (HL) bestehen aus gesinterten Metalloxiden, die bei der Adsorption brennbarer und toxischer Gase und Dämpfe deren elektrischen Innenwiderstand verändern. In erster Linie werden diese Sensoren, beispielsweise der DF-8603, als Warngeräte im unteren ppm-Bereich eingesetzt.

Bei der Überwachung von ganzen Produktionsbereichen auf toxische Gase wie NH3, H2S oder Aromatengemische bietet die UV-Open-Path-Langstreckenüberwachung mit dem SafEye Xenon 700 zusätzliche Sicherheit zu üblicherweise einzusetzenden Punktsensoren. Dabei können Strecken bis zu 60 m im ppm x m-Bereich überwacht werden.

Die IR-Open-Path-Langstreckenüberwachung auf brennbare Gase ermöglicht eine Streckenüberwachung bis zu 140 m. Die Überwachung erfolgt im UEG x m-Bereich mit dem SafEye Xenon 700.

Wenn auch Funktionsprüfungen für diese Anwendungen erst seit einiger Zeit vorliegen, so werden sie doch schon in großer Zahl als Ergänzung zu herkömmlichen Punktsensoren, beispielsweise bei Verladestationen, Pumpenanlagen und vor allem im Offshore-Bereich eingesetzt.

Wärmetönungssensoren (katalytische Verbrennung) sind nach wie vor die Ex-Sensoren schlechthin. Erhältlich sind verschiedene Versionen bezüglich der eingesetzten Gehäuse in Temperaturbereichen bis ca. 160 °C, vergiftungsresistent und korrosionsbeständig ausgeführt, z. B. die Ausführungen D-7001 und D-7010 oder die 47K-Serie. Nach Diffusion durch eine Sintermetallscheibe trifft das brennbare Gas auf geheizte Pelement-Wendeln. Solche Pellistoren können sowohl aktiv (Transmitter-Technik), als auch passiv (mit nachfolgender Auswerte-Einheit in Wheatstonscher Brücke verschaltet) betrieben werden. Als untere Grenzwerte können z. B. 3 % UEG mit hochempfindlichen HSP (High Sensitivity Pelements)-Sensoren erreicht und bei Sensoren mit einem Messbereich von 100 % UEG normalerweise 10% UEG als unterste Alarmschwelle eingestellt werden. Beispiele sind hier die Sensoren D-7100, D-7010, DF-7100, DF-7010 bzw. Ultima XE.

Infrarot-Punktsensoren sind unempfindlich gegen Katalysatorgifte und zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer aus. Bei der Ausführung GD10 sprechen die fünfjährige Funktionsgarantie und der wartungsfreie, selbstüberwachende Betrieb für sich. Die Messung erfolgt durch elektronisch modulierte Strahlungsquellen mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen. Typische Messaufgaben sind die Ex-Überwachung von Ethylen, Methan, Propan und anderen Kohlenwasserstoffen in der petrochemischen Industrie, aber auch verschiedenen Kohlendioxid-Anwendungen.

Für die Überwachung von toxischen Gasen, Sauerstoffmangel und Leckagen ist eine Atex-Funktionsprüfung nicht zwingend erforderlich. Es können daher Standard-Gaswarnzentralen eingesetzt werden. Einfachste Bedienung und die Ausführung in Kompaktwandgehäusen mit ein bis acht Messstellen bieten das GasGard 1, GasGard 8 und Explosilarm 2. Auf Analogausgänge und RS485-Schnittstellen zur Signalweiterleitung braucht auch bei diesen Standardgeräten heute nicht mehr verzichtet zu werden. So kann die Verzögerung eines Alarmes serienmäßig eingestellt werden.

Beim Auftreten von Explosionsgefahren ist ein Steuersystem gemäß Atex 94/9/EG einzusetzen. Bei MSA Auer sind beispielsweise Kompakt-Wandgehäuse mit ein und zwei Eingangskanälen vom Typ 9010 und 9020 erhältlich. Im 19“-Baugruppenträger finden dagegen bis zu zehn Einschübe Platz, weitere Ausführungen im 19“/2– und 19“/5-Format können zusammen mit Kunststoffwandgehäusen fast alle praktischen Anforderungen erfüllen. Auch druckfest gekapselte Gehäuse für den Einsatz der Auswerteeinheit im Ex-Bereich sind erhältlich. Die serielle Schnittstelle RS 485 und ein Analogausgang sind neben potenzialfreien Ausgangsrelais Standard.

Sollen mehr als zehn Steuerkarten eingesetzt werden bzw. sind aufwändige Alarmverknüpfungen oder andere SPS-Funktionen gewünscht, lohnt sich allemal der Schritt zum modularen Steuersystem Suprema für bis zu 256 Eingänge und bis zu 512 Schaltausgänge: Alle Gassensoren, Flammen- und Rauchmelder, Füllstand und Windrichtungsanzeiger, Taster und andere (Atex-zertifizierte) Messwertgeber können problemlos aufgeschaltet werden. Eine Kopplung mit bestehenden Prozessleitsystemen über (redundante) Gateways ist optional möglich. Redundante potenzialfreie Relais und/oder Open-Collector-Ausgänge zur Ansteuerung von LED-Panels sind den Messwertgeber-Eingängen frei zuordenbar. Gerade im Hinblick auf den Umbau und die Erweiterung bestehender Gaswarnanlagen bieten sich mit Suprema sehr praktikable und kostengünstige Möglichkeiten der vollentwickelten Vernetzung. Zusätzliche Prozessrechner bzw. Steuerungen, die einzelne Steuerkarten vernetzten und damit erst komplexe Alarmverknüpfungen erlaubten, erübrigen sich durch den Einsatz einer Suprema.

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