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Explosionsunterdrückung

Intelligenter Explosionsschutz beginnt bei der Prävention

| Redakteur: Sabine Mühlenkamp

Betreiber von Schüttgut-Anlagen können eine ganze Bandbreite von Maßnahmen ergreifen, um das Risiko und die Auswirkungen von Explosionen zu minimieren – von präventiven Maßnahmen, wie Funkendetektion über passive Maßnahmen, wie beispielsweise Berstscheiben bis hin zu aktiven Systemen, wie Explosionsunterdrückung. Entscheidend ist, dass die Lösungen im Rahmen eines maßgeschneiderten Konzepts im Verbund zusammenwirken und als intelligente Systeme miteinander kommunizieren.

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Das neue System funktioniert ohne Pyrotechnik oder Gasgeneratoren. Es basiert auf einer elektrischen Lösung, die von einem Magneten gesteuert wird.
Das neue System funktioniert ohne Pyrotechnik oder Gasgeneratoren. Es basiert auf einer elektrischen Lösung, die von einem Magneten gesteuert wird.
(Bild: IEP; © Okea - stock.adobe.com; [M] Alban)

Funkenerkennung ist eine komplexe Methode, um Brände und Explosionen zu vermeiden. Das Prinzip setzt direkt bei den Zündquellen an – noch bevor ein Brand oder eine Explosion entstanden sind. Innerhalb einer Millisekunde erkennt der Funkendetektor von IEP Technologies Funken und setzt automatisch eine Prozesskette in Gang: Eine Löscheinheit löscht Funken und Glut mit einer geringen Wassermenge. Dieser Vorgang wird durch den Signalrouter geregelt und überwacht. Derweil kontrolliert das Steuergerät das gesamte System und löst bei Bedarf akustische und optische Signale aus. Eine Druckerhöhungsanlage stellt sicher, dass das Löschwasser frei von Luft ist und den richtigen Druck aufweist. Wenige Sekunden nach Beseitigung der Gefahr wird der Löschvorgang schließlich automatisch gestoppt und das System ist sofort wieder einsatzbereit.

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Smarte Sensorik

Die Funkendetektion bildet als vorbeugende Maßnahme das Bindeglied zum konstruktiven Explosionsschutz. Hier spielt das Detektionssystem Smart DS zur frühzeitigen Erkennung von anlaufenden Explosionen eine zentrale Rolle: Seine Funktionsweise beruht auf dem charakteristischen zeitlichen Verlauf des Druckanstiegs im Zusammenhang mit räumlich begrenzten Explosionsereignissen. Das System besteht aus einem dynamischen Drucksensor mit zwei Keramikzellen und einer Auswerteeinheit. Dynamische Messzellen im Detektor erkennen Druckveränderungen. Sobald die voreingestellten Druckwerte überschritten werden, reagiert der Detektor innerhalb von Millisekunden und löst Alarm aus.

Bei dem System handelt es sich um den einzigen Detektor mit einer Algorithmus-basierten Ausgabe und einer Entscheidungslogik auf Grundlage von Explosionstests, Fachwissen und Erfahrung. Diese Ausgabe- und Entscheidungslogik ermittelt den Unterschied zwischen einem Druckanstieg durch eine Explosion und den normalen Druckschwankungen im Prozess. Daraus folgt höchste Erkennungssicherheit und Immunität gegen Fehlalarme. Zudem speichert die integrierte Auswerteeinheit FAB 4 sämtliche Ereignisse und ermöglicht die Aufzeichnung aller Prozessdrücke. Dies hilft bei der Ursachenforschung von Explosionen sowie der Frage, wie Explosionsgefahren künftig minimiert werden können.

Die Steuergeräte des Unternehmens basieren auf einem Mikroprozessor und verfügen über Steuer- und Überprüfungsfunktionen. Alle Signale, die von den Sensoren für Explosionsdruck und Flammen ausgehen, werden vom Steuergerät aufgezeichnet, geprüft und ausgewertet. Im Falle einer anlaufenden Explosion folgt eine selektive Aktivierung der Schutzorgane. Die Überwachungs- und Aktivierungsleitungen werden ständig auf Unterbrechung, Erdschluss und Kurzschluss kon­trolliert. Darüber hinaus überprüft ein automatisches Selbsttestsystem alle wichtigen Funktionen des Steuergeräts elektronisch. Diese verfügen sowohl über Störungsrelaiskontakte für die Prozessverriegelung als auch über Alarmrelaiskontakte für Meldungen bei einer Systemauslösung.

Event-Tipp der Redaktion Funktionale Sicherheit ist in der Prozessindustrie von entscheidender Bedeutung. PROCESS widmet diesem Thema daher am 12. September 2019 erstmals in Form des SIL-Forum eine eigene Plattform. Im Fokus stehen Lösungsansätze und Experten-Tipps für den beruflichen Alltag sowie der Erfahrungsaustausch, begleitet von einer Fachausstellung sowie vier Exklusiv-Workshops zu ausgewählten Themen.

Mit der Entwicklung des E-Suppressors lässt sich der Kreis vom Unterdrückungsbehälter über die Steuerungseinheit, die Auswerteeinheit und die Detektion auf intelligente Weise schließen. Der Unterdrückungsbehälter funktioniert ohne Pyrotechnik oder Gasgeneratoren. Stattdessen basiert dieser auf einer elektrischen Lösung, die von einem Magneten gesteuert wird – ein unschätzbarer Vorteil gegenüber herkömmlichen Auslösern, die Pyrotechnik oder Gasgeneratoren nutzen. Hier kann die elektrische Verbindung überprüft werden. Allerdings lässt sich nicht überprüfen, ob tatsächlich Gas im Gasgenerator vorhanden ist und dieser somit im Ernstfall auslösen würde.

Das Szenario ist unwahrscheinlich, aber möglich. Nur das Zünden würde die Funktionalität bestätigen – vergleichbar mit einem Streichholz. Es ist erst dann sicher, dass es tatsächlich brennt, sobald es entzündet wird. Der E-Suppressor kann jedoch die Funktionalität des Auslösemechanismus permanent überwachen.

Zudem besitzt der Unterdrückungsbehälter einen integrierten Safety Lockout für den sicheren Zugang zum Prozessbehälter. Er ist wiederinstandsetzbar und eignet sich für alle Bereiche, in denen IEP Technologies bereits erfolgreich die Explosionsunterdrückung einsetzt – von der Kohlevermahlung bis hin zu Industrien mit extrem hohen Hygieneanforderungen. In beiden Bereichen musste das Personal zur Reinigung bisher in die Behälter steigen.

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