Zündschutzarten richtig kombinieren

Das Know-how-Netzwerk für applikationsspezifische Lösungen von Pepperl+Fuchs basiert auf sieben Solution Engineering Centers (SEC), von denen sich drei in Europa befinden und die übrigen in wichtigen Industrieregionen auf der ganzen Welt – in China, Indien, Australien und Amerika. Weitere Center sind derzeit im Aufbau begriffen. Jedes SEC verfügt über ein Team von erfahrenen Projektingenieuren, die über spezielles Expertenwissen zum Explosionsschutz sowie über die in der jeweiligen Region gültigen Sicherheitsvorschriften verfügen. Dazu kommt eine eingespielte Fertigungsmannschaft, die nach den hohen Qualitätsstandards der Pepperl+Fuchs-Gruppe geschult ist und sich mit den Besonderheiten der Montage von explosionsgeschützten Apparaten bestens auskennt.

Die Experten in den SECs beherrschen die Vielfalt der Zündschutzarten und finden die für die jeweilige Anwendung optimale Lösung. International ist der Explosionsschutz in dem Normenwerk IEC 60079 geregelt. Für Europa ergibt sich daraus die Richtlinie 2014/34/EU (Atex), für viele andere Länder kommt das Konformitätsbewertungssystem IECEx zur Anwendung. Daneben gibt es noch viele nationale Richtlinien und Konformitätsverfahren, als Beispiel seien die US-amerikanischen NEC500 und 505 sowie die Eurasian Conformity (EAC) der Zollunion Russland/Belarus/Kasachstan erwähnt. In diesen Normenwerken werden unter anderem die Zündschutzarten, die Zonen-Einstufung gefährdeter Bereiche sowie Anforderungen an Installation, Betrieb, Instandhaltung und Reparatur dargestellt.

Die meisten definierten Zündschutzarten erfordern besondere konstruktive Maßnahmen an Geräten und Betriebsmitteln für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen. Hierzu gehören die erhöhte Sicherheit Ex e (IEC 60079-7) und die Eigensicherheit Ex i (IEC 60079-11). Soll jedoch Instrumentierung eingesetzt werden, die konstruktiv nicht für Ex-Bereiche geeignet ist, bieten sich beispielsweise die Zündschutzarten Überdruckkapselung Ex p (IEC 60079-2) und druckfeste Kapselung Ex d (IEC 60079-1) an. Zum Schutz gegen Staubexplosionen ist der Schutz durch Gehäuse Ex t (IEC 60079-31) zu erwähnen.

Pepperl+Fuchs bietet als Hersteller Komponenten und Lösungen in allen genannten Zündschutzarten. Eigensicherheit Ex i zeichnet sich dadurch aus, dass Feldgeräte sowie Komponenten zur Übertragung der Mess- und Steuersignale im laufenden Betrieb gewartet und ausgetauscht werden können. Dies wird erreicht durch die Begrenzung der Energie im Stromkreis auf einen Wert unterhalb der Zündenergie des umgebenen Gasgemisches. Damit steht allerdings nur wenig Leistung für den Betrieb von schleifengespeisten Geräten zur Verfügung. Zur Übertragung der Signale können Feldbustechnologie, Remote-I/O-Systeme oder konventionelle Ex-i-Barrieren eingesetzt werden.

Erhöhte Sicherheit Ex e wird zur Übertragung höherer Energie eingesetzt, zum Beispiel in Beleuchtungs- oder Versorgungsstromkreisen. Für Arbeiten an diesen muss ein Erlaubnisschein vorliegen, sodass solche im laufenden Betrieb typischerweise nicht möglich sind.

In explosionsgefährdeten Bereichen können elektrische Komponenten auch dann eingesetzt werden, wenn sie hierfür konstruktiv nicht geeignet sind, also nicht gemäß Ex e, Ex i oder einer anderen Schutzart das Entstehen von Zündfunken verhindern. Hierfür gibt es zwei Lösungsansätze. Durch Überdruckkapselung Ex p wird erreicht, dass in der Umgebung der Zündquellen kein zündfähiges Gasgemisch vorhanden ist. Durch entsprechende Steuerung und Überwachung muss der kontinuierliche Zustrom eines inerten Gases in das Gehäuse sichergestellt sein, zur Aufrechterhaltung des Überdrucks. Alternativ kann durch druckfeste Kapselung Ex d eine Reduzierung der schädlichen Auswirkungen auf ein erträgliches Maß angestrebt werden. In diesem Fall sind keine aktiven Komponenten notwendig, die als potenzielle Zündquellen wirkenden elektrischen Komponenten werden in ein robustes Gehäuse eingebaut, das einer möglichen Explosion im Innenraum standhält. Durch entsprechend konstruierte zünddurchschlagssichere Spalten wird ein Austreten der Flamme verhindert. Weiterhin darf die Gehäuseaußenseite zu keinem Zeitpunkt die Zündtemperatur des umgebenden Gasgemisches erreichen.

Die Einhaltung der Anforderungen an die jeweiligen Lösungen, sei es Ex p oder Ex d, werden von den Projektingenieuren in den SECs sichergestellt. Vorgaben an den Betreiber zur Prüfung, Inbetriebnahme und Instandhaltung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Zonen sind in den Abschnitten IEC 60079-14 und -17 niedergelegt. So ist bei Ex d besondere Sorgfalt bei Arbeiten am Gehäuse und beim Schließen des Gehäusedeckels notwendig. Um ein häufiges Öffnen des druckfesten Gehäuses zu vermeiden, empfiehlt sich die Kombination mit einem Anschlussraum gemäß Zündschutzart Ex e. Die beiden Gehäuse werden durch einen Flansch mechanisch verbunden, die Einführung der Leitungen in den Ex-d-Raum erfolgt mit speziellen Leitungsdurchführungen. Bei den entsprechenden Lösungen von Pepperl+Fuchs sind das Ex-e-Gehäuse sowie der verbindende Flansch aus hochwertigem Edelstahl gefertigt. Letzterer garantiert den Schutz des Ex-e-Gehäuses und verhindert, dass sich Schmutz ablagert oder Feuchtigkeit eindringt. Neben einer großen Auswahl an Kabelverschraubungen und Anschlussklemmen in erhöhter Sicherheit können auch entsprechend zertifizierte Bedienelemente aus der Steuerkasten-Baureihe FXLSCS eingebaut werden. Damit steht eine Vielzahl an Kontrollfunktionen zur Verfügung, die auch zu einem späteren Zeitpunkt nach der Inbetriebnahme leicht erweitert und modifiziert werden können. Für die druckfeste Kapselung stehen Gehäuse in Edelstahl, Aluminium und Gusseisen zur Auswahl, für unterschiedliche Gasgruppen und in vielen Größen. In enger Kooperation entscheiden Anwender und Projektingenieur, welche Gehäusekombination für die jeweilige Anwendung die effizienteste Lösung bietet. Eine geschickte Zuordnung von Funktionen zu Zündschutzarten sowie eine geeignete Anordnung der Komponenten im Ex-d-Bereich optimieren die Raumausnutzung und damit den Investitionsaufwand.

Durch den Einbau in Ex-d- oder Ex-p-Gehäuse können auch Komponenten zur eigensicheren Signalübertragung nahe am Prozess installiert werden, zusammen mit Schaltgeräten bis hin zu kompletten Steuerungen. Somit stehen dem Anwender die Vorteile aller Zündschutzarten in jeweils optimal auf seine Anwendung zugeschnittenen Lösungen zur Verfügung. Hohe Qualität, umfassende Zertifizierung, detaillierte Dokumentation sowie weitergehende Beratung durch das SEC bilden die Basis für einen effizienten Anlagenbetrieb.

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