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Ex-Schutz/Sicherheitstechnik

Damit der Funke nicht zündet

08.02.2007 | Autor / Redakteur: Redaktion PROCESS /

Seit die Hersteller die Atex-Richtlinie 94/9/EG umgesetzt haben, kann der Maschinen- und Anlagenbau auf ein breites Spektrum an zertifizierter Messtechnik für Temperatur, Druck und Feuchte zurückgreifen. Der Beitrag präsentiert neuere Entwicklungen.

Seit die Hersteller die Atex-Richtlinie 94/9/EG umgesetzt haben, kann der Maschinen- und Anlagenbau auf ein breites Spektrum an zertifizierter Messtechnik für Temperatur, Druck und Feuchte zurückgreifen. Der Beitrag präsentiert neuere Entwicklungen.

In einer explosionsfähigen Atmosphäre sind Widerstandsthermometer wichtige Bauteile. Gerade beim Zusammenschalten von Widerstandsthermometern mit anderen Betriebsmitteln (i.d.R. Temperaturmessumformer) ist große Sorgfalt geboten. Um dem verantwortlichen Anwender die Arbeit zu erleichtern, ist Jumo dazu übergegangen, auch bei Widerstandsthermometern eine Baumusterprüfung nach der Atex-Richtlinie durchführen zu lassen. Über die dadurch mitgelieferten Daten sind alle erforderlichen Berechnungen möglich.

Eigenerwärmung im Griff

Die Einstufung eines Widerstandsthermometers in eine Temperaturklasse hängt von dem Eigenerwärmungsverhalten (Schutzrohrkonstante SK) und der im Fehlerfall maximal abgegebenen Leistung P0 der angeschlossenen Elektronik ab.

Wird ein Widerstandsthermometer beispielsweise an einen Messumformer angeschlossen, so erzeugt der Messstrom des Umformers im ungestörten Betrieb nur eine vernachlässigbare geringe Eigenerwärmung des Sensors. Im Fehlerfall (gestörter Betrieb) kann die Eigenerwärmung des Widerstandsthermometers durch einen hohen Stromfluss stark ansteigen. Ein Nichtbeachten dieser Eigenerwärmung kann eine folgenreiche Explosion auslösen, falls der Grenzwert der Temperaturklasse überschritten wird.

Jumo hat für die unterschiedlichen Thermometerausführungen die jeweiligen Schutzrohrkonstanten durch Messungen ermittelt und im Datenblatt angegeben. Der Errichter oder Betreiber einer Anlage kann damit bei der Zusammenschaltung des Thermometers mit weiteren Betriebsmitteln die maximal zulässige Messtemperatur an der Spitze des Thermometers rechnerisch ermitteln. Den Zusammenhang zwischen der maximalen Messtemperatur, Schutzrohrkonstante und der Oberflächentemperatur ergibt sich aus der Beziehung:

  • Ts Höchste zulässige Messtemperatur an der Fühlerspitze [°C]
  • Tk Höchste zulässige Oberflächentemperatur, je nach Temperaturklasse [°C]
  • P0 Leistung des eigensicheren Stromkreises [W]
  • SK Schutzrohrkonstante [K/W]

Staub-Ex-Zulassung

In der Vergangenheit ist es häufiger zu Staub- als zu Gasexplosionen gekommen, da man zündfähige Staub-Luft-Gemische unterschätzt hat. Staubgefährdete Bereiche findet man unter anderem bei Mehl- und Getreidesilos, in der Futtermittel- und Holzindustrie sowie zum Teil in der metallverarbeitenden Industrie.

Nachdem die Atex-Richtlinie dies aufgegriffen hat, sind die Ex-fähigen Thermometer und Druckmessumformer von Jumo auch in dieser Hinsicht geprüft und zugelassen worden. Sie können in allen Staub-Zonen 20/21/22 eingesetzt werden.

Viele Varianten für viele Fälle

Der Aufbau der Thermometer ist heute in Prozessanschluss, Schutzrohrmaterial, Maßen und Messkreis variabel und kann somit an viele Anlagen angepasst werden.

Die Thermometer von Jumo verfügen über die Atex-Kennzeichnung EEx II 1 G/D EEx ia IIC T6. Ihr Einsatz ist somit in eigensicheren Stromkreisen und in allen Ex-Zonen möglich (außer schlagwettergefährdeten Grubenbauten). Die Zulassung schließt alle in der Industrie gängigen Anschlussköpfe sowie die gebräuchlichen Prozessanschlüsse wie Gewinde, Flansch und Einschweißhülsen ein. Schutzarmaturen aus Edelstahl, Titan, Tantal, Inconel oder Hastelloy bzw. diverse Beschichtungen bieten auch bei aggressiven Medien optimale Standzeiten. Im Bereich -200 bis +600 °C erfassen Platin-Sensoren Pt100 (Keramik oder Dünnschicht) die Temperatur. Als jüngste Neuerung bietet Jumo neben Einschraub- und Einsteck-Widerstandsthermometern jetzt auch nach Atex zugelassene Ausführungen mit Anschlussleitung an. Neben konventionell aufgebauten Ausführungen gibt es auch Mantel-Widerstandsthermometer, die dank ihrer flexiblen Mantelleitung die Temperaturerfassung auch an schwer zugänglichen Stellen ermöglichen.

Druckmessung erweitert

Neben der Temperatur wird am häufigsten der Druck gemessen. Außer Relativ-, Absolut- und Differenzdruck werden damit auch Füllstand und Durchfluss erfasst. Druckmessumformer bilden heute stets eine Einheit aus Sensor und Messumformer. Viele Details für den explosionssicheren Einsatz sind daher bereits in der Konstruktion eingeplant. Der Anwender muss für die eigensicheren Druckmessumformer praktisch nur noch einen geeigneten Speisetrenner auswählen. Mit der neuen Atex-Zulassung wurde das Einsatzgebiet für Druckmessumformer auch auf Staub-Ex-Bereiche erweitert. Daneben wurden erstmals hygienische Druckanschlüsse für den Ex-Bereich zugelassen. Damit sind einige Messaufgaben bei Nahrungsmittel-, Chemie- und Pharma-Anwendungen preiswerter oder überhaupt erst möglich geworden. Die hygienischen Druckanschlüsse sind auch in einer explosionssicheren Hochtemperaturausführung für Mediumstemperaturen bis 200 °C verfügbar. Für die Niveaumessung in explosionsgefährdeter Umgebung gibt es nun auch Ex-geschützte Pegelsonden mit Schutzart IP 68. Einsatzgebiete sind beispielsweise Bohrlöcher, Abwasseranlagen, Behälter und Tanks, in denen explosionsfähige Atmosphären auftreten können. Unterschiedliche elektrische Anschlüsse wie M-12-Stecker, Leitungsdose oder Anschlusskopf runden die vielfältigen Auswahlmöglichkeiten ab.

Feuchtemessung ohne Risiko

Für die risikofreie Feuchteüberwachung wurde das Lieferprogramm um neue Messgeräte mit eigensicherer Elektronik erweitert, die für den Einsatz in Zone 0 konzipiert sind. Die verschiedenen, austauschbaren Sonden sind robust und damit für ganz unterschiedliche Anwendungen z.B. in der Petrochemie oder der Lebensmittelherstellung geeignet. Zur Einhaltung der Messsicherheit können die Messsonden ohne Nachkalibrierung einfach abgenommen und gegen kalibrierte Ersatzsonden ausgetauscht werden.

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