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Explosionsschutz Eigensicherer Explosionsschutz jetzt auch für Komponenten mit hoher Leistungsaufnahme

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing./MBA Andreas Hennecke / Dr. Jörg Kempf

In der konventionellen Eigensicherheit werden Spannungen und Ströme so begrenzt, dass keine Funken entstehen und so ein Fehler im explosionsgefährdeten Bereich nicht zu einer Explosion führen kann. Allerdings war der Leistungsbedarf von Mess- und Regelgeräten bisher eine limitierender Faktor. Dank einer neuartigen Technologie kann die im explosionsgefährdeten Bereich verfügbare Leistung jetzt um den Faktor 10 bis 20 erhöht werden.

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DART-PowerHub zur Versorgung von vier eigensicheren Feldbussegmenten mit redundanten Netzteilen und Diagnose
DART-PowerHub zur Versorgung von vier eigensicheren Feldbussegmenten mit redundanten Netzteilen und Diagnose
( Bild: Pepperl+Fuchs )

In der Prozessindustrie können im Fehlerfall aus Anlagenteilen explosionsfähige Gase austreten, die durch elektrische Funken z.B. von Betriebsmitteln der Mess- und Regeltechnik, gezündet werden können. Da solche Explosionen häufig katastrophale Folgen haben, schreiben die europäische Richtlinie Atex 137 und die korrespondierende deutsche Betriebssicherheitsverordnung eine angemessene Risikoanalyse und geeignete Maßnahmen für den Explosionsschutz vor.

Ein historisch in Deutschland und England entwickeltes Verfahren ist der „Explosionsschutz durch Eigensicherheit“. Hierbei wird die zur Verfügung stehende Leistung in jedem eigensicheren Stromkreis durch eine fehlersichere Begrenzung von Strom und Spannung stets so klein gehalten, dass kein zündfähiger Funke entstehen kann. Aufgrund der Fehlersicherheit, der vollständigen Zugänglichkeit der Geräte im Betrieb und der Verschleißfreiheit der Explosionsschutzkomponenten gilt der eigensichere Explosionsschutz heute als technisch beste Lösung. Allerdings können Mess- und Regelgeräte, deren Leistungsbedarf größer als zwei Watt ist, nicht in der Explosionsschutzart Eigensicherheit ausgeführt werden. Die Alternativen sind teuer, platzraubend und schränken die Handhabbarkeit der Geräte deutlich ein. Häufig reduzieren Verschleißteile und mögliche Installationsfehler die angestrebten Schutzziele.

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Mit Dynamic Arc Recognition and Termination (kurz DART) steht heute eine innovative, von Pepperl+Fuchs in Zusammenarbeit mit der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) entwickelte Technologie zur Verfügung, die es erlaubt, die Leistung in eigensicheren Stromkreisen deutlich zu erhöhen (<50 Watt) und trotzdem alle Vorteile der eigensicheren Installation beizubehalten. Mit DART können Systeme in eigensicherer Technik ausgeführt werden, die bisher nur z.B. in erhöhter Sicherheit oder druckfester Kapselung möglich waren. Das führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Geräte, der Installation, der Handhabbarkeit, der Wartung, des Platzbedarfs und des Nachweises der Eigensicherheit. Die eigensichere Verdrahtung ist pro verlegtem Meter Kabel nur etwa halb so teuer, wie die entsprechende Verdrahtung in erhöhter Sicherheit. Das Gehäuse eines eigensicheren Gerätes ist sowohl in der Konstruktion und Zulassung als auch in der Herstellung um den Faktor zwei bis drei preiswerter als ein entsprechend druckgekapseltes Gehäuse.

Paradigmenwechsel des eigensicheren Explosionsschutzes

Die technologische Kreativität besteht in einem vollständigen Paradigmenwechsel des eigensicheren Explosionsschutzes. Während Jahrzehnte hindurch versucht wurde, Leistungen auf Werte unterhalb der Zündgrenzen zu begrenzen und die Bildung eines zündfähigen Funkens auszuschließen, erkennt die DART-Technologie einen Funken in den ersten Mikrosekunden seiner Entstehung und „löscht“ ihn, bevor er zu einer Zündung führen kann, durch eine schnelle Abschaltung des Stromkreises. So können in eigensicheren Stromkreisen, die bisher auf Leistungen von maximal zwei Watt beschränkt waren, erstmalig bis zu 50 Watt Leistung sicher beherrscht werden.

Die ersten Gerätefamilien, welche die DART-Technologie einsetzen, sind Stromversorgungen „PowerHub“ und Feldverteiler „Segment Protector“ für Feldbusinstallationen, die jetzt ohne Leistungseinschränkung vollständig eigensicher ausgeführt werden können, ohne dabei die bisher geforderte elektrische Leistung zu reduzieren. Erstmals ist auch eine eigensichere und gleichzeitig redundante Stromversorgung möglich. Das Explosionsschutzkonzept einer Feldbusinstallation vereinfacht sich deutlich.

Des weiteren ermöglicht die DART-Technologie neue Konzepte für die eigensichere Ausführung z.B. für High-Power-Ventile und Aktuatoren, Notbeleuchtungen, mobiles Messequipment, Laptops, Analysegeräte, Geräte in 4-Leitertechnik oder Anzeige- und Bedienterminals, die zukünftig alle eigensicher über ein einfaches 2-adriges Kabel versorgt werden können.

Da Pepperl+Fuchs diese Möglichkeiten nicht alle selbst erschließen kann, ist geplant die DART-Technologie zu einem späteren Zeitpunkt offenzulegen und einem möglichst großen Kreis von Industrieunternehmen Zugang zu dieser Innovation zu verschaffen.

Auf einen Blick: Das zeichnet DART aus

Deutlich erhöhte Versorgungsleistung, ohne auf die Vorteile der Eigensicherheit verzichten zu müssen.

Einfaches Installationskonzept.

Verwendung von am Markt verfügbaren Feldgeräten ist möglich.

Die eigensichere Feldbus-Infrastruktur und die verfügbare Leistung unterscheiden sich praktisch nicht mehr von Installationen im sicheren Bereich.

Aufgrund des Einsatzes einer redundanten Versorgung ergibt sich eine hohe Systemverfügbarkeit.

Aufwändige Verkabelung in erhöhter Sicherheit ist nicht erforderlich.

Der Autor ist Produkt Marketing Manager für Feldbus Technologie bei der Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim.

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