Sicherheit Warum sich der Blick über den Tellerrand im Ex-Bereich lohnt

Autor / Redakteur: Johannes Buhn* / Dipl.-Medienwirt (FH) Matthias Back

Ziel der ATEX-Richtlinien ist es, in Europa ein einheitliches Sicherheits- und Gesundheitssystem für Beschäftigte in Ex-Bereichen zu schaffen und die Sicherheitsanforderungen für die Geräte zu harmonisieren. Kein einfaches Feld, denn wichtige Faktoren müssen dabei beachtet werden. Ein Überblick.

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Insbesondere bei elektrischen Begleitheizungssystemen für den Einsatz in Ex-Bereichen werden die festgelegten Ex-Parameter entscheidend durch die Systemkonfiguration bestimmt.
Insbesondere bei elektrischen Begleitheizungssystemen für den Einsatz in Ex-Bereichen werden die festgelegten Ex-Parameter entscheidend durch die Systemkonfiguration bestimmt.
(Bild: Bartec)

Mit den ATEX-Richtlinien wurde in Europa eine rechtliche Basis geschaffen, welche die Verantwortlichkeiten auf Seiten der Hersteller und Betreiber regelt und ein weites Feld des Explosionsschutzes abdeckt.

Die Richtlinie 94/9/EG definiert grundlegende Anforderungen an den Bau, die Konzeption und das Inverkehrbringen von Geräten zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Die Richtlinie 1999/92/EG bildet die rechtliche Grundlage für die Auswahl der Geräte und die Betriebssicherheit in Ex-Anlagen.

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Hersteller und Betreiber sind somit in gemeinsamer Pflicht, nicht nur ihre jeweiligen Verantwortlichkeiten zu erfüllen, sondern diese auch in fachgerechter Verknüpfung umzusetzen. Marktakteure sind neben Herstellern und Betreibern auch Planungsunternehmen, Errichter von Anlagen oder Systemintegratoren. Sie kombinieren und installieren elektrische Geräte zu neuen Grätekombinationen und agieren somit auch als Hersteller bzw. Inverkehrbringer.

In Ex-Anlagen sind wichtige Fragen zu beantworten

An dieser Stelle entstehen oft Fragen: Was muss bei der Auswahl, beim Zusammenbau und der Installation zertifizierter Gerätekombinationen und Systeme berücksichtigt werden? Wer muss die Bedingungen für den sicheren Betrieb bestimmen und wer muss sie wie einhalten? Wer darf Installationen überhaupt durchführen oder Änderungen und Reparaturen vornehmen?

Unternehmen wie Bartec, die als Lösungsanbieter mit Geräten, Systemen und fabrikfertigen Gerätekombinationen einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen, können mit ihrem Wissen und ihren Erfahrungen unterstützen und mit Know-how-Transfer und der Informationsvermittlung Brücken schlagen.

Komplexe Geräte und Systeme

In der Sprache der Richtlinie 94/9/EG sind elektrische Geräte eindeutig definiert. Sie können stationär und mobil sein und verfügen, aufgrund ihrer Funktion, über eigene potentielle Zündquellen. Diese Definition klingt simpel. Die Komplexität beginnt dann, wenn mehrere Geräte unterschiedlicher Funktionen, Zündschutzarten und Ex-Parameter kombiniert werden sollen und dabei, aufgrund der Wechselwirkungen, der Explosionsschutz insgesamt beeinflusst wird. Oder wenn die Abhängigkeit der Ex-Geräteparameter (Temperaturklasse, Explosionsgruppe) beispielsweise von der Projektierung und Installation abhängt.

Abhängig von der angestrebten Gerätekategorie (1 oder 2) muss beim Konformitätsbewertungsverfahren elektrischer Geräte zudem eine benannte Stelle involviert werden. Ausgangspunkt ist eine sorgfältige sicherheitstechnische Beurteilung durch den Hersteller, bei der ein Blick über den Tellerrand, in den Anwendungsbereich, hilfreich und notwendig ist. Für die sicherheitsgerechte Auswahl und Installation explosionsgeschützter Geräte und Systeme müssen die relevanten Ex-Parameter wie Zonen, Ex-Kennzahlen und Umgebungsbedingungen bekannt sein und fachgerecht umgesetzt werden. Ein hilfreicher Ratgeber ist die Installationsnorm EN 60079-14.

Sichere und anwenderfreundliche Steuerungen und Motoren

Die Kombination der Zündschutzarten „Erhöhte Sicherheit (Ex e)“ und „Druckfeste Kapselung (Ex d)“ ermöglichen eine Vielzahl elektrotechnischer Lösungen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen und bilden sehr oft die Basis für komplexe Ex-Anwendungen. Steuerungen mit einem hohen Bedienkomfort können beispielsweise auf Basis modularer Ex de-Bausteine einfach generiert werden.

Sind Standard-Industrie-Komponenten ohne Ex- Zulassung notwendig, ist der Einbau in ein Standardgehäuse der Zündschutzart „Druckfeste Kapselung (Ex d)“ erforderlich. Die Grenzwerte für die Verlustleistung bzw. die Temperaturklasse der Geräte müssen entsprechend der Zertifizierung eingehalten werden. Änderungen und Ergänzungen, z.B. der Einbau zusätzlicher Bausteine, Klemmen oder Kabeleinführungen, können nur in Abstimmung mit dem Hersteller erfolgen.

Druckfeste Elektromotoren in der Kombination mit einem Ex e-Anschlusskasten können, im Gegensatz zu reinen Ex e-Motoren, ohne technische Hürden mit einem Frequenzumrichter betrieben werden. Der Planer und Errichter kann die Bedingungen für die Temperaturüberwachung eigenständig umsetzen. Der Zusammenbau mit Pumpen ist einfach möglich. Für die Instandsetzung eines Ex d-Gehäuses oder Motors benötigt der Anwender oder die Reparaturwerkstatt allerdings detaillierte gerätetechnische Angaben vom Hersteller, z.B. Spaltabmessungen des Ex d-Motorghäuses, um die Reparatur fachgerecht durchzuführen und den bescheinigten Explosionsschutz zu erhalten.

Projektierung und Installation bestimmen die Sicherheit von Systemen

Insbesondere bei elektrischen Begleitheizungssystemen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen werden die festgelegten Ex-Parameter entscheidend durch die Systemkonfiguration bestimmt. Vor allem die Begrenzung der maximalen Oberflächentemperatur (Temperaturklasse) ergibt sich durch die Auslegung und die ordnungsgemäße Installation des Systems. Die Bedingungen hierfür sind je nach Bauart des Systems Bestandteil der Systemzulassung und in der Betriebsanleitung des Herstellers eindeutig beschrieben.

Zur Temperaturbegrenzung kann für die stabilisierende Bauart entweder die Gerätezertifzierung mit selbstbegrenzenden Heizbändern oder die Systemzertifizierung mit festgelegten Systemparametern angewendet werden. In kontrollierter Bauart erfordern die Systeme zur Überwachung der Temperaturklasse eine Sicherheitseinrichtung aus einem Temperaturbegrenzer und -sensor. Ausschlaggebend für die Sicherheit sind die fachgerechte Festlegung des Hot-spots und die ordnungsmäße Positionierung des Temperatursensors entsprechend der Betriebsanleitung.

Remote I/O-Systeme dienen dazu, Sensor- und Aktor-Signale prozessnah zu verarbeiten und über einen Feldbus an übergeordnete Systeme zu übertragen. Mit einer Systemzulassung ausgestattet, werden diese Automatisierungssysteme feldnah im Ex-Bereich (Zone 1/21) installiert. Der bestimmungsgemäße Einbau in ein entsprechendes Gehäuse oder einen vorhandenen Schaltschrank ist in der Betriebsanleitung beschrieben und ohne weitere Prüfung durch eine benannte Stelle möglich.

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Für die komplette sicherheitstechnische Systembetrachtung ist der Nachweis der Eigensicherheit notwendig. Die Explosionsgruppe des Ex i-Systems ist abhängig von der Zusammenschaltung der zugehörigen Systemausgänge mit eigensicheren Sensoren und Aktoren und der Einhaltung entsprechender eigensicherer Kennwerte der Leitungen. Diese Aufgabe obliegt dem Errichter des Systems und ergibt aus der Norm EN 60079-14 Installation elektrischer Anlagen in Ex-Bereichen und der Betriebsanleitung des Herstellers.

Sicherheit im Paket

Der Zusammenbau mehrerer zertifizierter Geräte zu einer funktionalen Einheit wird als neues Gerät angesehen und entsprechend zertifiziert. Physical Property Analyzers dienen der automatischen prozessbegleitenden Analyse der Eigenschaften flüssiger petrochemischer Produkte. Hinsichtlich der Analyseverfahren und der Apparatur erfüllen sie ASTM-Normen. Als explosionsgeschützte Geräte (II 2G) ist die genau definierte Konfiguration mit einer CE-Kennzeichnung ausgestattet und verfügt über eine EG-Baumusterprüfbescheinigung bei elektrischen Geräten, Betriebsanleitung und EG-Konformitätserklärung. Änderungen der Baugruppe oder der Austausch von Geräten sind nur in Abstimmung mit dem Hersteller möglich.

Das Rezept für den sicheren Betrieb

Der Blick über den Tellerrand erhöht die Sicherheit und klärt die Eigenverantwortung. In allen Fällen werden vom Hersteller in der mitgelieferten Betriebsanleitung die speziellen Rahmenbedingungen für den sicheren Betrieb eines ATEX-konformen Gerätes oder Systems festgelegt - von der Projektierung über die Installation bis zur Reparatur und dem Umbau.

Die Betriebsanleitung ist somit ein wichtiges Bindeglied. Sie verbindet die produkttechnische Welt des Herstellers mit der anwendungstechnischen Welt des Betreibers und muss sicher aufbewahrt werden.

Zur Eigenverantwortung gehört neben der Pflicht auch die Fähigkeit, das eigene Handeln zu verantworten. Daher müssen die für die Installation und den Betrieb verantwortlichen und handelnden Personen über ausreichende Kenntnisse im Explosionsschutz und über die gerätetechnischen Besonderheiten wie Zündschutzarten und Technologie verfügen.

SPS IPC Drives: Bartec, Halle 4A, Stand 325

Der Beitrag erschien zuerst auf dem Portal unserer Schwestermarke elektrotechnik.

* Johannes Buhn, Bartec, Bad Mergentheim

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