Explosionsschutz und Eigensicherheit - Pepperl+Fuchs

Ausgabe 220716 06/2012
Technologie
Zündschutzmethoden
Um das Risiko einer Explosion zu verringern, muss mindestens
eine Komponente des Explosionsdreiecks ausgeschlossen
werden, siehe Abschnitt „Explosionsdreieck“ auf Seite
42. Es gibt drei grundlegende Zündschutzmethoden:
• Verhindern der Explosionsübertragung:
Dies ist die einzige Methode, bei der das Stattfinden von
Explosionen zugelassen wird. Die Auswirkungen dieser
Explosionen werden hierbei auf genau festgelegte Bereiche
eingeschränkt, um ihre Ausbreitung in die umgebende
Atmosphäre zu verhindern. Die Zündschutzart
„druckfeste Kapselung“ beruht auf dieser Methode.
• Räumliche Trennung zwischen Zündquelle und explosionsfähiger
Atmosphäre:
Bei dieser Methode wird versucht, mögliche Zündquellen
(elektrische Komponenten und heiße Oberflächen)
räumlich vom explosionsfähigen Gemisch zu trennen. Die
Zündschutzarten Überdruckkapselung, Sandkapselung
und Vergusskapselung beruhen auf dieser Methode.
• Verhindern einer wirksamen Zündquelle:
Bei dieser Methode werden thermische Effekte wie z. B.
heiße Oberflächen begrenzt, und elektrische Funken
entweder generell verhindert (erhöhte Sicherheit) oder,
wie im Fall der Zündschutzart „Eigensicherheit“, die elektrische
Energie eines Funkens – auch unter bestimmten
Fehlerbedingungen – auf ein sicheres Niveau begrenzt.
Auswahl einer Schutzmethode
Zunächst sollte das Betriebsmittel bei ordnungsgemäßem
Betrieb überprüft werden. Anschließend muss eine eventuelle
Fehlfunktion des Betriebsmittels aufgrund fehlerhafter
Komponenten in Betracht gezogen werden. Zum Schluss
sollten alle Bedingungen ausgewertet werden, die zufällig
eintreten können, wie beispielsweise Kurzschlüsse,
offene Stromkreise oder fehlerhafte Verdrahtungen und
Erdungsfehler bei Verbindungskabeln.
Die Wahl einer bestimmten Schutzmethode ist von der
Sicherheitsklasse abhängig, die für die jeweils betrachtete
Art des explosionsgefährdeten Bereichs erforderlich
ist. Sie sollte so gestaltet sein, dass die geringstmögliche
Wahrscheinlichkeit für das gleichzeitige Vorhandensein einer
ausreichenden Energiequelle und eines Luft-/Gasgemischs
in gefährlicher Konzentration besteht.
Keine Schutzmethode kann mit absoluter Sicherheit vor einer
Explosion schützen. Statistisch ist die Wahrscheinlichkeit
jedoch so gering, dass bisher kein einziger Explosionsvorfall
bestätigt wurde, der sich trotz einer ordnungsgemäßen
Montage und Wartung mit einer standardisierten
Schutzmethode ereignete.
Die erste Schutzmaßnahme ist die Vermeidung des
Einsatzes elektrischer Betriebsmittel in explosionsgefährdeten
Bereichen. Dieser Gesichtspunkt sollte bei der Planung
einer Anlage oder Fabrik berücksichtigt werden. Ein solcher
Einsatz sollte nur gestattet werden, wenn keine Alternative
dazu besteht.
Explosionsschutz und Eigensicherheit
Weitere zu berücksichtigende Gesichtspunkte sind beispielsweise
die Größe des zu schützenden Betriebsmittels, die
Flexibilität des Systems, die Wartungsmöglichkeiten und
die Montagekosten. Hinsichtlich der genannten Faktoren
bietet die Eigensicherheit viele Vorteile, die am besten zu
verstehen sind, wenn sie mit den Einschränkungen anderer
Schutzmethoden verglichen werden.
In diesem Abschnitt werden die unterschiedlichen
Schutzmethoden kurz erläutert. In Europa werden
Schutzmethoden der Normen CENELEC und IEC mit
Symbolen gekennzeichnet, beispielsweise Ex d für die
druckfeste Kapselung. Diese Symbole werden in den USA
und Kanada für nach Divisionen eingestufte Geräte nicht
verwendet.
Durch die Kurzbezeichnungen und die damit verbundene
Kennzeichnung der jeweiligen Betriebsmittel kann sofort
erkannt werden, welche Schutzmethode verwendet wird.
Das gleiche gilt für Nordamerika und Kanada, falls NEC 505
(amerikanische Umsetzung der IEC-Empfehlungen für Gase
und Dämpfe) angewendet wird.
Anhand der Symbole und Kennzeichnungen der jeweiligen
Betriebsmittel kann leicht festgestellt werden, welche
Schutzmethode verwendet wird. Das gleiche gilt für
Nordamerika und Kanada, falls NEC 505 (amerikanische
Umsetzung der IEC-Empfehlungen für Gase und Dämpfe)
angewendet wird.
Ölkapselung Ex o
Sandkapselung Ex q
Vergusskapselung Ex m
Überdruckkapselung Ex p
Erhöhte Sicherheit Ex e
Druckfeste Kapselung Ex d
Eigensicherheit Ex i
Zündschutzart n Ex n
Eigensichere Systeme Ex i
Betriebsmittel mit optischer Strahlung Ex op
Tabelle 8 Kurzbezeichnungen der Schutzmethoden für
gasexplosionsgefährdete Bereiche nach IEC 60079-X und
NEC 505
Die selben Zündschutzarten sind gemäß Angaben in den
einschlägigen Normen der IEC 60079-X-Reihe auch in den
nordamerikanischen Zonen-Einteilungen vorhanden.
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