kundenzeitschrift der tÃ¼v austria gruppe ausgabe 03 / september 2008

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I N N O V A T I O N & W I S S E N S C H A F T Dipl.-Ing. Friedrich Bittermann, Dipl.-Ing. Dieter Engel Antriebsysteme mit variabler Spannung und Frequenz im Ex-Bereich. In Bereichen mit Explosionsgefahr dürfen nur elektrische Antriebsmaschinen eingesetzt werden, die hierfür konstruiert, gebaut und entsprechend der EU-Richtlinie 94/9 - ATEX-Richtlinie durch einen Notified Body baumustergeprüft wurden. Der nachträglich konzipierte Einsatz von Frequenzumrichtern zur drehzahlgeregelten Anspeisung von Motoren für den Ex- Bereich bringt sicherheitstechnische Probleme mit sich, da diese Motoren stärker beansprucht werden als Motoren, die mit konstanter Drehzahl durch ein 50Hz-Versorgungsnetz gespeist werden. Gesetzliche Basis Im Amtsblatt der Europäischen Kommission werden zur EU-Richtlinie 94/9 harmonisierte Normen für Geräte zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen angeführt. In Österreich wurde der Standard ÖVE/ÖNORM EN 60079-14 „ Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche“ ratifiziert, welcher Festlegungen für den Einsatz von Motoren mit variabler Spannung enthält. Schutzziel Ziel ist es, das aus einem Motor und einem Umrichtergerät bestehende Antriebssystem zu betreiben, ohne dass auch bei Auftreten eines Fehlers oder zweier voneinander unabhängigen Fehler in der Ausrüstung eine Zündung und damit eine Explosion im explosionsgefährdeten Bereich auftritt. Es ist nicht richtig anzunehmen, dass Motoren in der Zündschutzartenausführung „Druckfeste Kapselung“ mit einer Überwachung der Motortemperatur mittels Temperaturfühlern ausreichend explosionssicher sind. Wissenswertes für Planer/Errichter Dem technisch sinnvollen Einsatz drehzahlgeregelter Antriebe in explosionsgefährdeten Bereichen in Industrie und industrienahen Betrieben stehen erhöhte Kosten bei der Planung, Prüfung und Errichtung gegenüber. Frequenzumrichter erzeugen je nach innerem Aufbau am Ausgang, also dem Stromkreis mit dem der Motor gespeist wird, nicht sinusförmige Spannungsformen mit großen Spannungsspitzen. Diese unter Umständen steilen Spannungsflanken und Spannungsspitzen überlasten die Motorkonstruktion dynamisch, die Leiterisolationen, die Anschlussklemmen und Anschlussleitungen. Die Folge sind Erwärmungen, dynamische Kräfte, und möglicherweise unzulässige elektromagnetische Störaussendungen über lange Anschlussleitungen. Da diese Konstruktionsteile nicht für diese Zusatzbelastungen ausgelegt wurden, führt dies im schlimmsten Fall zu Spannungsüberschlägen, also zu Zündungen, oder zu erhöhten Betriebstemperaturen und in der Folge auch zur Zerstörung der Ausrüstung und zu einer Explosion. Um diesen Effekten vorzubeugen kann man z.B. folgend aufgezählte konstruktive Maßnahmen anwenden: Foto: TÜV AUSTRIA Nennleistung des Motors reduzieren, höherwertige innere Luftstrecken, bessere Spannungsfestigkeit der Motorisolation Motorlager elektrisch isolierend aufbauen Motor und Umrichter mit einem isolierten Leiter verbinden Motoranspeiseleitungen mit einem Kabelschirm versehen und beidseitig anschließen Einsatz von elektrischen Filtern am Ausgang des Umrichters Grundsätzliche Möglichkeiten zur Motorauswahl für den Umrichterbetrieb: Einsatz eines ATEX-bescheinigten Systems, bestehend aus Motor und Umrichter Vorteil: geringer Planungsaufwand, sicheres Antriebssystem; Nachteil: noch geringe Verfügbarkeit am Markt Projektierung unter Verwendung einzeln ATEX-bescheinigter Geräte (Umrichter- Motor-Kabel und der Schutzeinrichtung) Vorteil: bessere Verfügbarkeit am Markt, möglicherweise Preisvorteil beim Einkauf der Einzelkomponenten; Nachteil: der Planer/Errichter hat die Verpflichtung, den Konformitätsnachweis gemäß ATEX- Richtlinie zu erbringen und damit auch das Risiko, dass dabei Probleme auftreten Zusammenfassung Die Projektierung und Errichtung eines Antriebsystems mit Umrichterspeisung soll nur durch erfahrene Fachleute ausgeführt werden, deren Verantwortungsbereich auch alle Komponenten dabei umfassen muss. Es sind auch umfangreiche Kenntnisse der Normenserie EN 50014, EN 50018, EN 50019, und IEC 60034, und der EU-Richtlinie ATEX 94/9 erforderlich. p TÜV AUSTRIA Akademie TIPP! TÜV-SEMINARE „EXPLOSIONSSCHUTZ“: Ex-Schutz Grundlagen 15.10.2008 Wien bzw. 11.11.2008 Innsbruck Ex-Schutz Installation von Anlagen 19.11.2008 Wien bzw. 26.11.2008 Graz Staub-Explosionsschutz, 18.09.2008 Graz VEXAT, 23.10.2008 Graz Information und Kontakt: Frau Susanne Kolm 01/6175250-8193 oder kol@tuv.at sowie www.tuv-akademie.at S E I T E 10
S E R V I C E Dipl.–Ing. Ernst Schadenhofer Pipelineprojekt WAG Plus 600 Loop Kirchberg – Lichtenau. Im Zuge eines mehrstufigen Ausbauvorhabens der OMV Gas GmbH zur Erhöhung der Transportkapazität wurde entlang der bestehenden West Austria Gasleitung (WAG I) ein ca. 40,7 km langer paralleler Leitungsstrang (Loop) zwischen Kirchberg amWagram und Lichtenau imWaldviertel errichtet. Dazu kam der Einbau von zwei Molch- und einer Schieberstation für Wartungsarbeiten. Die WAG I (Dimension 32“, DN 800, ausgelegt für MOP 70 bar) führt von der Gasstation Baumgarten an der March nahe der slowakischen Grenze bis zur Übergabestation Oberkappel im Mühlviertel an der deutschen Grenze. Um die Kapazitäten der Pipeline auszubauen, wurde die neue Erdgashochdruckleitung WAG II in Angriff genommen. Sie verfügt über einen Durchmesser von 48“ DN 1200 und einen Auslegungsdruck (MOP) von 90 bar. Nach positivem Abschluss eines langwierigen UVP-Verfahrens konnte Mitte September 2007 mit den Rohrbauarbeiten und dem Bau der Stationen begonnen werden. Die Parallelleitung beginnt am Ausgang der neu errichteten Verdichterstation Kirchberg am Wagram und endet in der Molchstation Lichtenau im Waldviertel und wurde in Kirchberg und in Lichtenau in die bestehende WAG I eingebunden. Es wurden längsnahtgeschweißte Rohre DN 1200 aus speziellem Feinkornbaustahl mit einer Länge von ca. 18 m eingesetzt. Prüfung von mehr als 2.500 Schweißnähten Von der deutschen Rohrbaufirma wurden die Rundschweißnähte im Vorbau komplett mit Automaten hergestellt. Es wurden 5 Schweißkabinen mit je 2 MAG-Automaten eingesetzt, die Verbindungsschweißungen zwischen den vorgefertigten Rohrsträngen wurden traditionell mit E-Handschweißung und Zelluloseelektroden ausgeführt. Insgesamt wurden ca. 2.360 Schweißnähte an der Leitung DN 1200 und ca. 290 Schweißnähte bei den Stationen hergestellt. Alle Schweißnähte wurden von Experten des TÜV AUSTRIA geprüft. Alle hochrangigen Straßen und zwei Eisenbahnen mussten mit Produktrohrpressungen gequert werden. Die Querung des Flusses Kamp wurde mit einem betonummantelten Düker ausgeführt. Nach Abschluss der Schweißarbeiten und Durchführung der zerstörungsfreien Prüfungen wurden abschnittsweise die Druckund Dichtheitsprüfungen durchgeführt. Die einzelnen Druckprobenabschnitte wurden nach Entleerung mit Garantienähten verbunden und die Schweißnähte geprüft (100 % RT, 100 % UT und 100 % MT bzw. PT). Anschließend wurde eine Kalibermolchung der gesamten Leitung durchgeführt. In Betrieb Nach Abschluss aller Prüfungen und Feststellung der Mängelfreiheit wurde die WAG II Loop Kirchberg – Lichtenau samt den Stationen Ende März 2008 in Betrieb genommen. Infolge der kurzen Bauzeit und der großen Rohrdimension (Rohrgewicht ca. 10 t) wurden hohe Anforderungen an Rohrbau- und Baufirma im Hinblick auf Personal und technische Ausrüstung gestellt. Für Rohrtransport, Rohrverlegung, Herstellung des Rohrgrabens, Herstellung und Einbringung des Dükers und Produktrohrpressungen mussten geeignete Spezialmaschinen eingesetzt werden. Fotos:TÜV AUSTRIA Der TÜV AUSTRIA war während der gesamten Bauzeit im Auftrag der Bauherren vor Ort. Vom TÜV AUSTRIA wurden folgende Tätigkeiten durchgeführt: Bauüberwachung Abnahme der Leitung und der Stationen (Bauprüfungen, Druck- und Dichtheitsprüfungen, Beurteilung Kalibermolchung, Beurteilung Trocknung, Beurteilung Isolationsprüfungen) Durchführung und Beurteilung der zerstörungsfreien Prüfungen (RT, UT, MT, PT) Abnahme der elektrotechnischen Einrichtungen Ausstellung der Abnahmedokumente Die WAG-Erweiterung wurde nach höchsten Umwelt- und Sicherheitsstandards errichtet und wird in Zukunft genauso betrieben. In weiteren Ausbaustufen soll die WAG II parallel zur WAG I von Baumgarten bis Oberkappel durchgehend fertiggebaut werden. p S E I T E 11
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