Grundlagen. explosionsschutz. R. STAHL Explosionsschutz

Transkript

1 Grundlagen explosionsschutz

2

3 vorwort In der chemischen und petrochemischen Industrie, bei der Erdöl- und Erdgasförderung, im Bergbau und in vielen anderen Industriezweigen entweichen bei Herstellung, Verarbeitung, Transport und Lagerung brennbarer Stoffe Gase, Dämpfe oder Nebel. Bei vielen Prozessen vor allem in der Nahrungsmittelindustrie entstehen auch brennbare Stäube. Diese brennbaren Gase, Dämpfe, Nebel und Stäube bilden vermischt mit dem Sauerstoff der Luft eine explosionsfähige Atmosphäre. Bei einer Entzündung dieser Atmosphäre treten Explosionen auf, die schwerwiegende Personen- und Sachschäden zur Folge haben können. Zur Vermeidung von Explosionsgefahren sind in den meisten Staaten Schutzvorschriften in Form von Gesetzen, Verordnungen und Normen entwickelt worden, die ein hohes Sicherheitsniveau gewährleisten sollen. Aufgrund zunehmender internationaler wirtschaftlicher Verflechtungen wurden große Fortschritte in der Vereinheitlichung der Vorschriften für den Explosionsschutz erzielt. Die Voraussetzungen für eine vollständige Vereinheitlichung sind in der Europäischen Union durch die Richtlinien 94/9/EG und 99/92/EG geschaffen. Es gibt Bestrebungen durch das IECEx-Scheme weltweit eine Vereinheitlichung zu erreichen. Diese Broschüre soll Fachleuten und interessierten Laien einen Überblick über das Gebiet des Explosionsschutzes im Zusammenhang mit elektrischen Betriebsmitteln und Anlagen geben; sie ersetzt nicht das Studium der jeweiligen Rechts- und Normengrundlagen. Im Bergbau waren seit Anbeginn Bergleute von»schlagenden Wettern«bedroht. Hier liegen die Anfänge des Explosionsschutzes, der sich bis heute in den Industrieländern zu einem hohen Sicherheitsniveau entwickelt hat.

4 inhalt 1 Vorwort 2 2 Physikalische Grundlagen und Definitionen Rechtsgrundlagen und Normen 3.1 Weltweit Allgemein Geräte Errichtung und Betrieb IECEx 3.2 Europäische Richtlinien Richtlinien Normen Errichtung und Betrieb Auswahl Geräte 3.3 Nordamerika Allgemein Errichtung und Betrieb Auswahl Geräte 3.4 Russland Allgemein Errichtung und Betrieb Auswahl Geräte Technische Grundlagen Zoneneinteilung 4.2 Kategorien und Schutzniveau EPL Allgemein

5 4.2.2 Gerätekategorien Geräteschutzniveau (EPL) Gruppen Allgemein Einstufung 4.4 Zündtemperatur und Temperaturklassen Allgemein Explosionsfähige Gase Brennbare Stäube 4.5 Zündschutzarten Anwendung der Zündschutzart Eigensicherheit Anwendungen der Zündschutzart c Anwendung und Kombination der Zündschutzarten d und e 4.6 Kennzeichnung Errichtung und Betrieb elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen Pflichten der Errichter, Hersteller und Betreiber 5.2 Klassifizerung der Bereiche und Auswahl der Betriebsmittel 5.3 Installationstechniken 5.4 Instandhaltung und Wartung Anhang 6.1 Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Dämpfe 6.2 Baubestimmungen für explosionsgeschützte elektrische Geräte für Gas-Atmosphären 6.3 Schutzarten von Gehäusen nach IEC IPXX 6.4 Schutzarten von Gehäusen nach NEMA Standards Literaturhinweis

6 Grundlagen 2. physikalische grundlagen und definitionen 6 2. Physikalische Grundlagen und Definitionen Unter einer Explosion versteht man die schlagartig verlaufende chemische Reaktion eines brennbaren Stoffes mit Sauerstoff unter Freisetzung hoher Energie. Brennbare Stoffe können in Form von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben vorliegen. Eine Explosion kann nur ablaufen, wenn drei Faktoren gleichzeitig auftreten (Bild 1): 1. Brennbarer Stoff (in entsprechender Verteilung und Konzentration) 2. Sauerstoff (aus der Luft) 3. Zündquelle Für sicherheitstechnische Betrachtungen sind bestimmte Kenngrößen dieser Stoffe zu beachten. Der Flammpunkt gibt für brennbare Flüssigkeiten die niedrigste Temperatur an, bei der sich über dem Flüssigkeitsspiegel ein durch Fremdentzündung entflammbares Dampf-Luft-Gemisch bildet (bei normalem Luftdruck). Liegt der Flammpunkt einer brennbaren Flüssigkeit deutlich über den maximal auftretenden Temperaturen, kann sich keine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Der Flammpunkt einer Mischung verschiedener Flüssigkeiten kann tiefer liegen als der der einzelnen Komponenten. In der Gefahrstoffverordnung bzw. Betriebssicherheitsverordnung dient der Flammpunkt einer Flüssigkeit neben ihrem Siede- Bild 1: Eine Explosion kann nur ablaufen, wenn diese drei Faktoren zusammenkommen punkt der Klassifikation von Flüssigkeiten in hochentzündliche, leicht entzündliche und entzündliche Flüssigkeiten (Tabelle 1). Um eine explosionsfähige Atmosphäre zu bilden, muss der brennbare Stoff in einem bestimmten Konzentrationsbereich vorliegen (Bild 2). Bei zu hoher Konzentration (fettes Gemisch) und bei zu geringer Konzentration (mageres Gemisch) findet keine Explosion, sondern nur eine stationäre oder keine Verbrennungsreaktion statt. Nur im Bereich zwischen der oberen und der unteren Explosionsgrenze reagiert das Gemisch bei Zündung explosionsartig. Die Explosionsgrenzen hängen vom Umgebungsdruck und vom Sauerstoffanteil der Luft ab (Tabelle 2). Tabelle 1: Klassifikation von brennbaren Flüssigkeiten Bezeichnung der brennbaren Flüssigkeit bei Flammpunkt und Siedepunkt C hochentzündlich Flammpunkt < 0 C und Siedepunkt < 35 C leichtentzündlich Flammpunkt < 21 C und Siedepunkt > 35 C entzündlich 21 C < Flammpunkt < 55 C

7 7 Je nach Geschwindigkeit der abgelaufenen Verbrennung spricht man von Deflagration, Explosion oder Detonation. Eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre liegt vor, wenn bei einer Zündung Gefahr für Menschen oder Sachgüter gegeben ist. Eine explosionsfähige Atmosphäre von wenigen Litern kann in einem geschlossenen Raum schon gefährlich sein. Zündquelle Eine Zündung explosionsfähiger Atmosphäre kann durch unterschiedliche Zündquellen erfolgen: > Heiße Oberflächen > Flammen und heiße Gase > Mechanisch erzeugte Funken > Elektrische Anlagen > Elektrische Ausgleichsströme, kathodischer Korrosionsschutz > Statische Elektrizität > Blitzschlag > Elektromagnetische Wellen (Hochfrequenz) > Optische Strahlung > Ionisierende Strahlung > Ultraschall > Adiabatische Kompression und Stoßwellen > Exotherme Reaktionen Tabelle 2: Explosionsgrenzen ausgewählter Gase und Dämpfe Stoffbezeichnung untere Explosionsgrenze [Vol. %] obere Explosionsgrenze [Vol. %] Acetylen 2,3 100 (Selbstzerfall!) Ethylen 2,4 32,6 Benzin ~ 0,6 ~8 Benzol 1,2 8 Heizöl/Diesel ~0,6 ~6,5 Methan 4,4 17 Propan 1,7 10,8 Schwefelkohlenstoff 0,6 60,0 Wasserstoff 4,0 77,0 Auszug aus den Tabellenwerken»Sicherheitstechnische Kenngrößen, Band 1: Brennbare Flüssigkeiten und Gase«von E. Brandes und W. Möller sowie von K. Nabert und G. Schön (6. Nachtrag) Bild 2: Explosionsgrenzen

8 Grundlagen 2. physikalische grundlagen und definitionen 8 Vermeidung von explosionsfähiger Atmosphäre (Primärer Explosionsschutz) Unter primärem Explosionsschutz versteht man alle Maßnahmen, die verhindern, dass eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre entsteht. Dies kann erfolgen durch: > Vermeidung brennbarer Stoffe (Ersatztechnologien) > Inertisierung (Zugabe von Stickstoff, Kohlendioxid usw.) > Begrenzung der Konzentration durch natürliche oder technische Belüftung > Druckfeste oder druckstoßfeste Bauweise > Druckentlastungs- und Druckausgleichseinrichtungen > Explosionsunterdrückung durch Löscheinrichtung Das Prinzip des integrierten Explosionsschutzes fordert, dass die Explosionsschutzmaßnahmen in einer bestimmten Reihenfolge zu treffen sind. Verhinderung der Zündung explosionsfähiger Atmosphären Wenn Explosionsgefahren durch Maßnahmen zum Verbindern der Bildung explosionsfähiger Atmosphären gar nicht oder nur unvollständig auszuschließen sind, müssen Maßnahmen ergriffen werden, die eine Zündung explosionsfähiger Atmosphäre verhindern. Bild 3: Explosionsschutzmaßnahmen Das erforderliche Sicherheitsniveau dieser Maßnahmen ist abhängig vom möglichen Gefährdungspotential am Einsatzort. Explosionsgefährdete Bereiche werden deshalb nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in Gefahrenzonen eingeteilt (siehe Abschnitt 3.2.2). Beschränkung der Explosionsauswirkung (Konstruktiver Explosionsschutz) Kann das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre nicht sicher vermieden werden, und ist auch deren Zündung nicht auszuschließen, sind Maßnahmen vorzusehen, die die Auswirkungen einer Explosion auf ein ungefährliches Maß einschränken z.b. durch:

9 3. rechtsgrundlagen und normen Weltweit Allgemein Für die weltweiten Normen auf dem Gebiet der Elektrotechnik ist die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) zuständig. IEC-Publikationen, die sich mit dem Explosionsschutz elektrischer Geräte und Anlagen befassen, werden vom Technischen Komitee TC31 erarbeitet und sind mit Empfehlungen gleichzustellen, an denen sich weitgehend alle Normen orientieren. Bis vor wenigen Jahren wurden Anforderungen für gasexplosionsgefährdete Bereiche in der Normenreihe und für Bereiche mit brennbarem Staub in der Reihe festgelegt. Da viele Anforderungen für beide Bereiche gleich sind werden beide Normenreihen unter der Reihe IEC zusammengefasst. Für einige Normen ist dieser Schritt bereits vollzogen, andere werden folgen. Nationale Vorschriften können jedoch von diesen Normen abweichen. Aus diesem Grund muss geprüft werden, in welchem Umfang die IEC-Normen in den einzelnen Ländern angewendet werden können Geräte Die verschiedenen Methoden den Zündschutz bei Geräten zu gewährleisten werden als Zündschutzarten bezeichnet. Diese sind in den verschiedenen Teilen der IEC-Reihen bzw beschrieben. Es handelt sich um Bauvorschriften, die in vielen Ländern anerkannt sind (siehe Tabelle 3) Errichtung und Betrieb Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen müssen nach ihrem Gefährdungsgrad hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre in Zonen eingeteilt werden (siehe 4.1). Dazu hat die IEC zwei Normen erarbeitet. IEC : Einteilung der Bereiche Gasexplosionsgefährdete Bereiche IEC Einteilung von staubexplosionsgefährdeten Bereichen Für die Errichtung und den Betrieb elektrischer Anlagen stehen weitere Normen zur Verfügung: IEC : Projektierung, Auswahl und Errichtung elektrischer Anlagen IEC : Prüfung und Instandhaltung elektrischer Anlagen IEC : Gerätereparatur, Überholung und Regenerierung

10 Grundlagen 3. rechtsgrundlagen und normen 10 Tabelle 3: Elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen IEC EN Geräte Allgemeine Anforderungen IEC EN Geräteschutz durch druckfeste Kapselung»d«IEC EN Einteilung der Bereiche gasexplosionsgefährdete Bereiche IEC EN Einteilung der Bereiche staubexplosionsgefährdete Bereiche IEC EN Geräteschutz durch Eigensicherheit»i«IEC EN Schutz vor Einrichtungen durch einen überdruckgekapselten Raum»p«IEC EN Projektierung, Auswahl und Errichtung elektrischer Anlagen IEC EN Elektrische Betriebsmittel der Zündschutzart»n«IEC EN Prüfung und Instandhaltung elektrischer Anlagen IEC EN Geräteschutz durch Vergusskapselung»m«IEC EN Gerätereparatur, Überholung und Regenerierung IEC EN Geräteschutz durch Überdruckkapselung»p«IEC EN Eigensichere Systeme IEC EN Betriebsmittel mit Geräteschutzniveau (EPL) Ga IEC EN Konzept für eigensichere Feldbussysteme (FISCO) IEC EN Schutz vor Einrichtungen und Übertragungssysteme, die mit optischer Strahlung arbeiten IEC EN Gasmessgeräte Anforderungen an das Betriebsverhalten von Geräten für die Messung brennbarer Gase IEC EN Gasmessgeräte Auswahl, Installation, Einstz und Wartung von Geräten für die Messung brennbarer Gase und IEC EN Sauerstoff Gasmessgeräte Geräte mit offener Messstrecke: Allgemeine Anforderungen und IEC EN Prüfverfahren Elektrische Widerstands-Begleitheizungen Allgemeine Anforderungen und Prüfanforderungen IEC EN Elektrische Widerstands-Begleitheizungen Anwendungsleitfaden für Entwurf, Installation und Instandhaltung IEC EN Geräte-Staubexplosionsschutz durch Gehäuse»t«IEC EN Geräteschutz durch Sandkapselung»q«IEC EN Geräteschutz durch Ölkapselung»o«IEC EN Geräteschutz durch erhöhte Sicherheit»e«IEC EN Schutz durch Eigensicherheit»iD«IEC EN Zündschutzart»pD«IEC EN Künstliche Belüftung zum Schutz von Analyseräumen IEC/TR Untersuchungsverfahren: Mindestzündtemperatur IEC EN Untersuchungsverfahren: Widerstand von Staubschüttungen IEC EN Untersuchungsverfahren: Mindestzündenergie (IEC Entwurf) IEC Sicherheitseinrichtungen für den sicheren Betrieb von Geräten im Hinblick auf Explosionsgefahren EN 50495

11 IECEx Die physikalisch chemischen Gesetzmäßigkeiten für die Entstehung von Explosionen, sind wie technische und organisatorische Verfahren und Maßnahmen, die zur Vermeidung von jenen genutzt werden können, trotz leichter Unterschiede, weltweit gleichermaßen gültig. Daher lag es nahe, auch die Zulassungsbedingungen für elektrische Geräte einer weltweiten Regelung zu unterstellen und dadurch über länder- oder regionsneutrale Zertifikate den freien globalen Warenverkehr zu ermöglichen. Im Zuge dessen hat die IEC ein Verfahren eingerichtet, dass genau diese Vereinheitlichung als Ziel hat: Das IEC-Ex-Schema. Weltweit gibt es bislang 35 anerkannte IECEx-Zertifizierungsstellen (ExCB = Certification Body) und 36 anerkannte IECEx-Testloboratorien (ExTLs), die nach hohen einheitlichen Maßstäben akkreditiert und regelmäßig überwacht werden. Bei IECEx gilt, dass ein Zertifikat erst dann erteilt wird, wenn sowohl die Typprüfungen an Prüfmustern bestanden als auch das Vorhandensein eines wirksamen Qualitätsmanagementsystems durch ein Audit nachgewiesen wurde. Zur Zeit gibt es jedoch überall auf der Welt weiterhin eigene regionale und nationale Zulassungsverfahren, wie beispielsweise die ATEX Richtlinie im Gebiet der Europäischen Union oder nationale Zulassungen in den USA (UL, FM). Nachdem man das IECEx Scheme zur Prüfung und Zertifizierung von Neuprodukten aufgebaut hatte, wurde ein weiteres wichtiges Gebiet des Explosionsschutzes mit einem geeigneten Zertifizierungsschema abgedeckt: die Wartung und Reparatur von explosionsgeschützten Geräten. Diese Zertifizierungsverfahren wurde auf den Namen»IECEx Certified Service Facilities Program«getauft. Abhängig von den Wartungs- und Reparaturarbeiten, wird während eines Audits durch erfahrene Assessoren festgestellt, ob die erforderlichen persönlichen Kompetenzen bezüglich der Funktion des betreffenden Produktes und der verwendeten Zündschutzarten vorhanden sind, ob die richtigen Prüfeinrichtungen ausreichend zur Verfügung stehen, ob Identifikations- und Rückverfolgbarkeitsmaßnahmen festgelegt sind und so auch ausgeführt werden wie Unterauftragnehmer geschult und überwacht werden. Die Basis für diese Bewertung legen die Normen»IEC : Equipment repair, overhaul and reclamation«, das»operational Document OD 013: IECEx Operations Manual Assessment and Certification of Ex Repair and Overhaul Service Facilities«sowie das»od 014: IECEx Operational Document: Quality System Requirements for IECEx Service Facilities involved in Repair, Overhaul and Modification of Ex Equipment«fest. In eine ähnliche Richtung zielt die dritte Komponente des IECEx Schemes, bei der es um die Zertifizierung der persönlichen Kompetenzen von Fachleuten geht, die in explosionsgefährdeten Bereichen tätig sind. Ebenso soll damit weltweit tätigen Betreibern eine Sicherheit gegeben werden, dass das eingesetzte Personal über die erforderliche Qualifikation und Erfahrung verfügt, um die verschiedenen, teilweise sehr komplexen Arbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen richtig aus führen zu können.

12 Grundlagen 3. rechtsgrundlagen und normen Europäische Union Richtlinien Der Rat der Europäischen Gemeinschaft hat bereits 1976 mit der»richtlinie zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten betreffend elektrischer Betriebsmittel zur Verwendung in explosionsfähiger Atmosphäre (76/117/EWG)«die Grundlage für den freien Warenverkehr für explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel in der Europäischen Union geschaffen. Diese Richtlinie ist seither durch Einzel- und Ergänzungsrichtlinien stets an den Stand der Technik angepasst worden, die jedoch nur elektrische Betriebsmittel betraf. Eine vollständige Harmonisierung und Erweiterung auf alle Arten von Geräten, sowohl elektrische wie auch nicht-elektrische, erfolgte im Jahre 1994 durch die neue Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95). Dieser folgte 1999 die Richtlinie 99/92/EG (ATEX 137), die den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen regelt und Maßnahmen zur Sicherheit der dort Beschäftigten festlegt Normen 1978, mit der Herausgabe der europäischen Normen für elektrische Betriebsmittel EN EN 50020, wurden die bis dahin gültigen nationalen Normen für diese Geräte durch europaweit gültige Normen ersetzt. Neben den Normen für elektrische Betriebsmittel, veröffentlicht durch CENELEC, wurden in der Zwischenzeit durch CEN entsprechende Normen für nicht-elektrische explosionsgeschützte Geräte erarbeitet. Aufgrund einer Vereinbarung zwischen der europäischen Normenorganisation CENELEC und der internationalen Normenorganisation IEC werden die europäischen Normen für elektrische Betriebsmittel seit einigen Jahren in der Regel ohne Abweichungen von der IEC übernommen. Die Reihe EN ff, die die Anforderungen an die Geräte für gasexplosionsgefährdete Bereiche festlegt, wurde in Schritten durch die Reihe EN ersetzt. In Deutschland sind diese Normen als VDE 0170 erschienen. Die Anforderungen an die Zündschutzarten für Bereiche mit brennbarem Staub sind in der Normenreihe IEC hinterlegt. In Europa lösen diese Normen als EN die alte Reihe EN ab. Da viele Anforderungen jedoch gleich sind mit denen aus den Normen für gasexplosionsgefährdete Bereiche, werden beide Normenreihen in Zukunft unter der Reihe IEC bzw. EN zusammengefasst (siehe Tabelle 3). Nach Erscheinen der Richtlinie 94/9/EG wurden in Europa durch die Normenreihe EN auch Bauvorschriften für nicht-elektrische Geräte festgelegt (siehe Tabelle 4). Einige Schutzprinzipien für elektrische Geräte wurden übernommen. Dabei gab es jedoch Anpassungen, um den speziellen Anforderungen an die nicht-elektrischen Geräte Rechnung zu tragen. Tabelle 4: Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen EN Grundlagen und Anforderungen EN Schutz durch schwadenhemmende Kapselung»fr«EN Schutz durch druckfeste Kapselung»d«EN Schutz durch Konstruktive Sicherheit»c«EN Schutz durch Zündquellenüberwachung»b«EN Schutz durch Flüssigkeitskapselung»k«EN

13 Errichtung und Betrieb EG-Richtlinie 1999/92/EG (ATEX 137) Die Richtlinie 1999/92/EG»Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden können«betrifft den Betrieb explosionsgefährdeter Anlagen, richtet sich somit an den Betreiber (Arbeitgeber). Dieser hat gemäß dieser Richtlinie 1999/92/EG die Explosionsgefahr der Anlage zu beurteilen, die Anlage in Gefahrzonen einzuteilen und im Explosionsschutzdokument alle Maßnahmen zum Schutz der Beschäftigten zu dokumentieren: Beurteilung der Explosionsrisiken Bei der Beurteilung der Explosionsrisiken ist zu berücksichtigen > Wahrscheinlichkeit und Dauer des Auftretens explosionsfähiger Atmosphäre > Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins, der Aktivierung und des Wirksamwerdens von Zündquellen > Die verwendeten Stoffe, Verfahren und deren mögliche Wechselwirkung > Das Ausmaß der zu erwartenden Auswirkung von Explosionen Zoneneinteilung Der Betreiber hat die Bereiche, in denen explosionsfähige Atmosphäre vorhanden sein kann, in Zonen einzuteilen und die Einhaltung, der in der Richtlinie geforderten Mindestvorschriften organisatorischer und technischer Art, zu gewährleisten (siehe 4.1). Explosionsschutzdokument Es ist ein Explosionsschutzdokument zu erstellen, das mindestens Angaben enthält zu > der Gefährdungsbeurteilung > den getroffenen Schutzmaßnahmen > der Zoneneinteilung > der Einhaltung der Mindestvorschriften: Diese teilen sich in organisatorische (z.b. Unterweisung der Arbeitnehmer) und technische Maßnahmen (Explosionsschutzmaßnahmen) auf Diese Richtlinie enthält ausnahmslos Mindestvorschriften die bei der Umsetzung ins nationale Recht von den einzelnen Staaten frei erweitert werden dürfen, als Beispiel sei Deutschland genannt: Hier wurde die Umsetzung dieser Richtlinie, zusammen mit weiteren europäischen Vorschriften des Arbeitsschutzes, durch die»verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation des betrieblichen Arbeitsschutzes«(kurz: Betriebssicherheitsverordnung / BetrSichV) realisiert. Sie schafft ein einheitliches betriebliches Anlagenrecht mit klarer Trennung von Beschaffenheit der Arbeitsmittel und Betrieb derselben. Zudem ordnet sie den Bereich der überwachungsbedürftigen Anlagen neu und regelt auch das Verhältnis zwischen staatlichem Arbeitsmittelrecht und berufsgenossenschaftlichen Vorschriften. Ebenso wird ein umfassendes Schutzkonzept gegen alle Gefährdungen gefordert, die von Arbeitsmitteln ausgehen (auch außerhalb des Explosionsschutzes). Zu diesem Zweck wurde ein Ausschuss für Betriebssicherheit gebildet. Dieser hat u.a. die Aufgabe Technische Regeln zu erstellen, die aufzeigen, wie die Anforderungen der Betriebssicherheitsverordnung erfüllt werden können (TRBS, Technische Regeln für Betriebssicherheit).

14 Grundlagen 3. rechtsgrundlagen und normen 14 Tabelle 5: Übersicht Technische Regeln für Betriebssicherheit (Explosionsfahr) TRBS 1112 Teil 1 Explosionsgefährdungen bei und durch Instandhaltungsarbeiten - Beurteilung und Schutzmaßnahmen TRBS 1123 Änderungen und wesentliche Veränderungen von Anlagen nach 1 Abs. 2 Satz 1 Nr. 3 BetrSichV Ermittlung der Prüfnotwendigkeit gemäß 14 Abs. 1 und 2 BetrSichV TRBS 1201 Prüfungen von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen TRBS 1201 Teil 1 Prüfung von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen und Überprüfung von Arbeitsplätzen in explosionsgefährdeten Bereichen TRBS 1201 Teil 3 Instandsetzung an Geräten, Schutzsystemen, Sicherheits-/Kontroll- und Regelvorrichtungen im Sinne der RL 94/9/EG Ermittlung der Prüfnotwendigkeit gemäß 14 Abs. 6 BetrSichV TRBS 1201 Teil 5 TRBS 1203 TRBS 2152 TRBS 2152 Teil 1 TRBS 2152 Teil 2 Prüfung von Lageranlagen, Füllstellen, Tankstellen und Flugfeldbetankungsanlagen, soweit entzündliche, leichtentzündliche oder hochentzündliche Flüssigkeiten gelagert oder abgefüllt werden, hinsichtlich Gefährdungen durch Brand und Explosion Befähigte Personen Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre Allgemeines Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre Beurteilung der Explosionsgefährdung Vermeidung oder Einschränkung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre TRBS 2152 Teil 3 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre TRBS 2152 Teil 4 TRBS 2153 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre Maßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes, welche die Auswirkung einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen Auswahl Geräte EG-Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95) Zur weiteren Vereinheitlichung des Explosionsschutzes in der EU und zur Anpassung an ein neues Richtlinienkonzept wurde 1994 die EG-Richtlinie 94/9/EG»zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen«erlassen. Sie regelt die Anforderungen an die Beschaffenheit explosionsgeschützter Geräte und Schutzsysteme (z.b. durch Festlegungen zur Bauart, Zertifizierung, Herstellung und Qualitätssicherung, Kennzeichnung, Betriebsanleitung und die Konformitätserklärung) indem sie grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen (GSGA) vorschreibt die vom Hersteller bzw. dem Importeur einzuhalten sind. Die Richtlinie stellt den freien Warenverkehr innerhalb der Europäischen Union sicher, wie es im Artikel 95 (früher 100 a) des EG-Vertrages zwischen den Mitgliedsstaaten vereinbart ist. Daher kommt auch die in Fachkreisen übliche Bezeichnung ATEX 95 bzw. 100 a (ATEX als Abkürzung der französischen Bezeichnung für explosionsfähige Atmosphären:»atmosphères explosibles«) vor. Diese Richtlinie musste ohne Abweichung ins nationale Recht übernommen werden. In Deutschland erfolgte dies beispielsweise durch den Erlass der Explosionsschutzverordnung (ExVO) als 11. Verordnung des Geräte- und Produktsicherheitsgesetzes. Sie gilt für alle industriellen explosionsgefährdeten Bereiche einschließlich Bergbau, ebenso wird auch der Staubexplosionsschutz mit einbezogen.

15 15 Begriffsbestimmungen > Als Geräte gelten Maschinen, Betriebsmittel, stationäre oder ortsbewegliche Vorrichtungen, Steuerungs- und Ausrüstungsteile sowie Warn und Vorbeugungssysteme, die einzeln oder kombiniert zur Erzeugung, Übertragung, Speicherung, Messung, Regelung und Umwandlung von Energien und zur Verarbeitung von Werkstoffen bestimmt sind, die eigene Zündquellen aufweisen und dadurch eine Explosion verursachen können. > Als Schutzsysteme werden alle Vorrichtungen bezeichnet, die anlaufende Explosionen umgehend stoppen und/oder den von einer Explosion betroffenen Bereich begrenzen sollen und als autonome Systeme gesondert in den Verkehr gebracht werden. > Als Komponenten werden solche Bauteile bezeichnet, die für den sicheren Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforderlich sind, ohne jedoch selbst eine autonome Funktion zu erfüllen. > Eine explosionsfähige Atmosphäre ist ein Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben unter atmosphärischen Bedingungen, in dem sich der Verbrennungsvorgang nach erfolgter Zündung auf das gesamte unverbrannte Gemisch überträgt. > Ein explosionsgefährdeter Bereich ist ein Bereich, in dem die Atmosphäre aufgrund der örtlichen und betrieblichen Verhältnisse explosionsfähig werden kann. Anwendungsbereich Diese Richtlinie betrifft Geräte, Komponenten und Schutzsysteme für die Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. Sie gilt auch für Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen außerhalb des gefährdeten Bereiches, wenn diese hinsichtlich der Explosionsgefahren für den sicheren Betrieb von Geräten im gefährdeten Bereich erforderlich sind. Die Richtlinie nimmt keinen Bezug auf festgelegte Normen, sondern legt grundlegende Sicherheitsanforderungen fest, die als verbindliche Beschaffenheitsanforderungen gelten. Auch der Schutz vor sonstigen Gefahren (z.b. elektrischer Schlag), die von diesen Geräten ausgehen, muss berücksichtigt werden. Gerätekategorien Der Hersteller von Geräten, die eine potentielle Zündquelle aufweisen und die dadurch eine Explosion verursachen können, muss diese einer Zündgefahrenbewertung unterziehen und Maßnahmen entsprechend den grundlegenden Sicherheitsanforderungen vorsehen, um eine Zündgefahr durch diese Geräte auszuschließen. In der Richtlinie werden Geräte der Gruppe II in drei Kategorien eingeteilt mit unterschiedlich hohem Sicherheitsniveau (für den Untertage Bereich Gruppe I zwei Kategorien). Die erforderlichen Schutzmaßnahmen sind dem jeweiligen erforderlichen Sicherheitsniveau angepasst (siehe 4.2.2). Zertifizierung Geräte zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen dürfen erst dann in Verkehr gebracht werden, wenn sie dem von der Richtlinie vorgegebenem Konformitätsbewertungsverfahren unterzogen wurden. Für Geräte der Kategorie 1 und M1 ist eine EG-Baumusterprüfung und Zertifizierung durch eine benannte Prüfstelle durchzuführen. Gleiches gilt für elektrische Betriebsmittel und Verbrennungsmotoren der Kategorie 2 und M2. Für sonstige nichtelektrische Betriebsmittel dieser Kategorie wie auch für die der Kategorie 3 kann der Hersteller die Konformität mit den Anforderungen der Richtlinie feststellen und dokumentieren. Prüfbescheinigungen einer benannten europäischen Prüfstelle werden innerhalb der gesamten EU anerkannt.

16 Grundlagen 3. rechtsgrundlagen und normen 16 Kennzeichnung Zusätzlich zu den üblichen Daten (Hersteller, Typ, Serien-Nr., elektrische Daten) sind die den Explosionsschutz betreffenden Daten in die Kennzeichnung aufzunehmen (siehe auch 4.6). Die CE-Kennzeichnung des Gerätes bestätigt die Einhaltung aller für das Gerät geltenden EU-Richtlinien. Beispielsweise muss eine mit CE gekennzeichnete explosionsgeschützte Leuchte sowohl der Richtlinie ATEX 95 als auch der EMV-Richtlinie entsprechen. Betriebsanleitung Die Betriebsanleitung des Herstellers muss den bestimmungsgemäßen Gebrauch des Gerätesdurch den Betreiber klar definieren. Mindestanforderungen an die Betriebsanleitung sind u.a.: Angaben zur sicheren > Inbetriebnahme > Verwendung > Montage und Demontage > Instandhaltung (Wartung und Störungsbeseitigung) > Rüsten Falls erforderlich sind besondere Bedingungen für die sichere Verwendung, einschließlich der Hinweise auf sachwidrige Nutzung, die erfahrungsgemäß vorkommen kann, zu geben. EG-Konformitätserklärung des Herstellers Geräte und Systeme dürfen nur in Verkehr gebracht werden, wenn diese mit dem CE-Zeichen gekennzeichnet sind und eine Betriebsanleitung und EG-Konformitätserklärung des Herstellers beigefügt ist. Die CE-Kennzeichnung sowie die schriftliche EG-Konformitätserklärung bestätigen die Übereinstimmung des Produktes mit allen Anforderungen und dem Bewertungsverfahren, die in den EG-Richtlinien festgelegt sind Nordamerika Allgemein Die Grundprinzipien des Explosionsschutzes sind auf der ganzen Welt gleich. Dennoch haben sich in Nordamerika auf dem Gebiet des Explosionsschutzes elektrischer Geräte und Anlagen Techniken und Systeme entwickelt, die wesentlich von der IEC- Technik abweichen. Die Unterschiede liegen dabei u.a. in der Einteilung der explosionsgefährdeten Bereiche, der Konstruktion der Betriebsmittel und der Installation der elektrischen Anlagen Errichtung und Betrieb Für elektrische Betriebsmittel und Anlagen, die in explosionsgefährdeten Betriebsstätten zum Einsatz kommen, gilt in den USA der National Electrical Code (NEC) bzw. in Kanada der Canadian Electrical Code (CEC). Diese haben den Charakter von Errichtungsbestimmungen für elektrische Anlagen in allen Bereichen und verweisen auf eine Reihe weiterer Standards anderer Institutionen, die die Bestimmungen für die Installation und den Bau geeigneter Betriebsmittel enthalten. Explosionsgefährdete Bereiche fallen in Nordamerika unter den Begriff»hazardous (classified) locations«und werden in den USA in Abschnitt 500 und 505 des National Electrical Code (NEC) und in Kanada in Abschnitt 18 und Anhang J des Canadian Electrical Code (CEC) definiert. Sie umfassen Bereiche, in denen brennbare Gase, Dämpfe oder Nebel (Class I), Stäube (Class II) oder Fasern und Flusen (Class III) in gefahrdrohender Menge auftreten können.

17 17 Nach der Häufigkeit oder der Dauer des Auftretens dieser Stoffe werden die explosionsgefährdeten Bereiche traditionell in Division 1 und Division 2 unterteilt wurde in den USA für Class I zusätzlich zu diesem bestehenden System das nach IEC übliche Klassifizierungssystem in Zonen eingeführt. Diese Änderung erfolgte durch Artikel 505 des NEC, womit dem Anwender die Möglichkeit geboten wird, dass für ihn technisch und wirtschaftlich optimale System zu wählen wurden die Zonen 20, 21 und 22 für Bereiche mit brennbarem Staub mit dem Artikel 506 eingeführt. Im traditionellen nordamerikanischen Klassifizierungssystem werden explosionsfähige Gase, Dämpfe und Nebel der Class I in die Gasgruppen (Groups) A, B, C und D eingeteilt und brennbare Stäube der Class II in die Gruppen E, F und G. Hier bezeichnet der Buchstabe A die gefährlichste Gasgruppe, während nach IEC und nach der neuen Einteilung gemäß Artikel 505 Gruppe IIC die gefährlichste Gasgruppe ist. In Kanada ist es möglich, bei der Zonenklassifizierung beide Gasgruppensysteme zu verwenden. Auch in Kanada wurde das IEC-Zonenkonzept für Class I eingeführt (CEC Ausgabe 1998), nachdem seither alle neu errichteten Anlagen nach diesem Konzept klassifiziert werden müssen. Tabelle 6a: Klassifizierung explosionsgefährdeter Bereiche in Nordamerika Gase, Dämpf oder Nebel Klassifizierung Class I NEC 500 CEC J18 Division 1 Bereiche, in denen gefährliche Konzentrationen von zündfähigen Gasen oder Dämpfen - unter normalen Betriebsbedingungen vorhanden sein können - bei Reparatur- und Wartungsarbeiten häufig auftreten können - bei Betriebsstörungen oder unter Fehlerbedingungen auftreten können und zur gleichen Zeit Störungen an den elektrischen Geräten auftreten, die zu einer Zündquelle führen. Stäube Klassifizierung Class II NEC 500 CEC 18 Division 1 Bereiche in denen gefährliche Konzentrationen von explosionsfähigen Staubatmosphären - unter normalen Betriebsbedingungen vorhanden sein können - bei Betriebsstörungen oder unter Fehlerbedingungen auftreten können und zur gleichen Zeit Störungen an den elektrischen Geräten auftreten, die zu einer Zündquelle führen sowie Bereiche mit gefährlicher Menge an leitendem Staub (Gruppe E), Fasern und Flusen Klassifizierung Class III NEC 500 CEC 18 Division 1 Bereiche in denen brennbare Fasern und Flusen entstehen oder verarbeitet werden. Division 2 Bereiche in denen gefährliche Konzentrationen von zündfähigen Gasen oder Dämpfen in geschlossenen Behältern oder Systemen gehalten werden und die nur unter Fehlerbedingungen freigesetzt werden können. Division 2 Bereiche in denen gefährliche Konzentrationen von explosionsfähigen Staubatmosphären nur unter Fehlerbedingungen freigesetzt werden können. Division 2 Bereiche in denen brennbare Fasern gelagert oder anders als im Fertigungsprozess gehandhabt werden

18 Grundlagen 3. rechtsgrundlagen und normen 18 Die Festlegung der maximalen Oberflächentemperatur nach Artikel 505 im NEC erfolgt in Übereinstimmung mit IEC in sechs Temperaturklassen T1 bis T6, mit einer zusätzlichen Unterteilung in Temperaturunterklassen im Division-System. Nach dem CEC 1998 wurde das bestehende System der Temperaturklassen nicht geändert. Die Installationsmethoden für das Zonenkonzept nach dem NEC 505 entsprechen weitgehend dem des traditionellen Class/Division-Systems. Neu im NEC ist neben der Verwendung von starren Rohrleitungen und mineralisolierten Kabeln Typ MI in Class I, Division 1 bzw. Zone 1, auch der Einsatz von zugelassenen metallummantelten Kabeln Typ MC. Ein bedeutender Vorteil des CEC ist die verstärkte Anwendungsmöglichkeit von Kabeln und Leitungen. Kanada hat im Gegensatz zu den USA auch die Verwendung von speziellen Kabeln, die den stahldrahtarmierten Kabeln im IEC-Bereich ähnlich sind, schon seit einiger Zeit erlaubt. Weitergehend gibt es auch für den Bau und die Prüfung von explosionsgeschützten elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln in Nordamerika verschiedene Normen und Bestimmungen. In den USA sind dies vorwiegend die Standards der International Society for Measurement and Control (ISA), bzw. von Underwriters Laboratories Inc. (UL) oder Factory Mutual Research Corporation (FM). In Kanada hingegen, die der Canadian Standards Association (CSA). Tabelle 6c: Temperaturklassen Zündtemperatur der Gase und Dämpfe in C Temperaturklasse Maximale Oberflächentemperatur am Betriebsmittel in C > 450 T1 450 > 300 bis 450 T2 300 > 280 bis 300 T2A 280 > 260 bis 280 T2B 260 > 230 bis 260 T2C 230 > 215 bis 230 T2D 215 > 200 bis 300 T3 200 > 180 bis 200 T3A 180 > 165 bis 180 T3B 165 > 160 bis 165 T3C 160 > 135 bis 200 T4 135 > 120 bis 135 T4A 120 > 100 bis 135 T5 100 > 85 bis 100 T6 85 Tabelle 6b: Gruppen Gas A (Acethylen) B (Wasserstoff) C (Ethylen) D (Propan) Staub E (Metall) F (Kohle) G (Getreide)

19 Auswahl Geräte Schutzarten von Gehäusen Ebenso wie nach IEC die IP-Schutzarten für Gehäuse festgelegt wurden, gibt es in den USA u.a. den Standard Publ. No. 250 der NEMA (National Electrical Manufacturing Association), welcher die Schutzart von Gehäusen behandelt. Diese Schutzarten können nicht direkt mit denen nach IEC verglichen werden, da zusätzliche Umgebungseinflüsse (z.b. Kühlflüssigkeiten, Schneidöle, Korrosion, Vereisung, Hagel) behandelt werden. Zertifizierung und Kennzeichnung In den USA und Kanada sind elektrische Ausrüstungen und Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Betriebsstätten in der Regel zulassungspflichtig. Ausnahmen bilden solche elektrische Betriebsmittel, die aufgrund ihrer Konstruktion und Eigenart die explosionsfähige Atmosphäre, in der sie eingesetzt sind, nicht zünden können. Über die Zulassungspflicht entscheidet die zuständige Behörde. Geräte, die für explosionsgefährdete Bereiche entwickelt und gefertigt werden, werden in den USA und Kanada durch national anerkannte Prüfstellen geprüft und zugelassen. Zusätzlich zu den Daten, wie z.b. Hersteller, Typ, Serien-Nr. und elektrische Daten, sind die den Explosionsschutz betreffenden Daten in die Kennzeichnung des Betriebsmittels aufzunehmen. Die Vorgaben dazu sind im NEC, dem CEC sowie in den entsprechenden Baubestimmungen der Prüfstellen vorgegeben (siehe 4.6). 3.4 Russland Allgemein Voraussetzung für die Anwendung von explosionsgeschützten elektrischen Betriebsmitteln in russischen Betrieben ist das Vorhandensein einer Zulassung durch eine anerkannte Prüf- und Zertifizierungsstelle der Russischen Föderation, die die Übereinstimmung mit den Anforderungen der russischen Normen bestätigt. Seit dem gilt in Russland eine neue Reihe von Normen, die die Anforderungen an den Bau explosionsgeschützter elektrischer Betriebsmittel, die Einteilung der explosionsgefährdeten Bereiche und die Anwendung von explosionsgeschützten Betriebsmitteln verschiedener Schutzniveaus in explosionsgefährdeten Bereichen regelt. Eine der Hauptaufgaben bei der Erstellung dieser Standards war die Harmonisierung mit den internationalen Standards der Reihe IEC Allerdings existieren bei den meisten russischen Normen nationale Abweichungen zu den internationalen Standards.

20 Grundlagen 3. rechtsgrundlagen und normen Errichtung und Betrieb Explosionsgefährdete Bereiche Alle explosionsgefährdeten Bereiche, in denen explosionsgefährliche Gemische aus Gasen, Dämpfen mit Luft oder brennbaren Stäuben oder Fasern in Luft vorkommen können, werden bezüglich ihrer Gefährlichkeit unter zwei Gesichtspunkten beurteilt: > Wahrscheinlichkeit des Vorkommens einer explosionsfähigen Atmosphäre im jeweiligen Bereich. > Sicherheitstechnische Kennzahlen der verwendeten Stoffe, Gase, Dämpfe oder Stäube, wie auch die der vorkommenden Zündquellen. Bei der Beurteilung der Verwendungsmöglichkeit explosionsgeschützter Betriebsmittel in einer Anlage müssen die sicherheitstechnischen Parameter des Explosionsschutzes der Geräte und die Parameter der möglichen explosionsfähigen Atmosphäre in diesem Anlagenbereich in Einklang sein. In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, die Einteilung des explosionsgefährdeten Bereichs in Zonen nach der Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre vorzunehmen. Zurzeit sind in Russland zwei Einteilungsmöglichkeiten parallel gültig: die neue Klassifizierung nach GOST R und die alte Klassifizierung nach den alten Errichtungsvorschriften für elektrische Anlagen. Der Grund ist die langjährige Verwendung der Einteilung der Ex-Zonen nach der bisher gültigen Norm. So gilt diese Einteilung nicht nur in vielen derzeitig bestehenden Betrieben, sondern auch für im Umbau befindliche Anlagen Auswahl Geräte Explosionsschutzniveau Elektrische Geräte werden nach ihrem Explosionsschutzniveau eingeteilt. Der Begriff Explosionsschutzniveau entspricht im Grundsatz der Festlegung bezüglich der Gerätekategorie in der Europäischen Richtlinie 94/9/EG bzw. dem Geräteschutzniveau nach IEC , jedoch mit abweichender Nummerierung, einer anderen Zuordnung der Zündschutzarten und einer anderen Abstufung im Untertagebereich. Auch die direkte Zuordnung Schutzgrad 0, 1, 2 zu Zone 0, 1, 2 ist so nicht gegeben. Welche Zündschutzart in welcher Zone verwendet werden darf, ist in der Errichtungsbestimmung GOST R festgelegt und entspricht der Festlegung in IEC Schutzniveau 2 Elektrische Betriebsmittel mit einem Normalmaß an Explosionssicherheit (bei der Explosionsschutzkennzeichnung wird die Ziffer 2 für Betriebsmittel der Gruppe II und die kyrillische Buchstabenkombination ΡΒ für die Gruppe I hinzugefügt). Dabei handelt es sich um explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel, bei denen der Explosionsschutz unter normalen Betriebsbedingungen gewährleistet ist. Dieses Explosionsschutzniveau kann durch folgende Zündschutzarten gewährleistet werden: ia, ib, ic, px, pz, q, e, m, d, o, s

21 21 Schutzniveau 1 Explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel mit einem hohen Maß an Explosionsschutzsicherheit (bei der Explosionsschutzkennzeichnung wird die Ziffer 1 für elektrische Betriebsmittel der Gruppe II und die kyrillische Buchstabenkombination ΡΠ für die Gruppe I hinzugefügt). Dabei handelt es sich um explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel, bei denen der Explosionsschutz, sowohl im normalen Betrieb, als auch bei Gerätestörungen oder Fehlerzuständen, die üblicherweise zu erwarten sind, gewährleistet wird. Dieses Explosionsschutzniveau kann von folgenden Zündschutzarten gewährleistet werden: ia, ib, px, d, s Kennzeichnung Die Vorgaben zur Kennzeichnung sind dem Standard GOST R sowie den Standards für die einzelnen Zündschutzarten zu entnehmen (siehe 4.6). Schutzniveau 0 Besondere explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel mit einem sehr hohen Maß an Explosionssicherheit (bei der Explosionsschutzkennzeichnung wird die Ziffer 0 für elektrische Betriebsmittel der Gruppe II und die kyrillische Buchstabenkombination ΡΟ für die Gruppe I angegeben). Dabei handelt es sich um explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel, bei denen im Rahmen einer genormten Zündschutzart zusätzliche Schutzmaßnahmen getroffen sind. Dieses Explosionsschutzniveau kann bei folgenden Zündschutzarten gewährleistet werden: ia, s

22 Grundlagen 4. technische grundlagen Zoneneinteilung Explosionsgefährdete Bereiche werden in Zonen unterteilt, um die Auswahl zweckentsprechender Geräte sowie die Gestaltung von sachgerechten elektrischen Installationen zu erleichtern. Die Zoneneinteilung spiegelt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre wieder (siehe Tabelle 7). Informationen und Vorgaben für die Zoneneinteilung finden sich in IEC für gasexplosionsgefährdete Bereiche bzw. in IEC für Bereiche mit brennbarem Staub und in nationalen Regeln, wie in Deutschland der ExRL»Explosionsschutz-Regeln Regeln für das Vermeiden der Gefahren durch explosionsfähige Atmosphäre mit Beispielsammlung«(BRG 104) oder den Technischen Regeln Betriebssicherheitsverordnung TRBS In der EU sind die Zonen in der EG-Richtlinie 1999/92/EU bzw. in den nationalen Umsetzungen dieser Richtlinie (in Deutschland die Betriebssicherheitsverordnung BetrSichV, in Österreich die VEXAT) definiert. Bei der Einteilung explosionsgefährdeter Bereiche in Zonen und der Festlegung der notwendigen Schutzmaßnahmen ist jeweils das höchstmögliche Gefahrenpotential zu berücksichtigen. Steht im Unternehmen keine sachkundige Person zur Beurteilung der Explosionsgefahr und der Festlegung der notwendigen Maßnahmen zu Verfügung, empfiehlt sich, eine fachkundige Stelle einzuschalten. Die in der festgelegten Gefahrenzone eingesetzten Geräte müssen die Anforderungen der entsprechenden zugeordneten Gerätekategorie bzw. Geräteschutzniveau erfüllen. Einen Überblick über Zoneneinteilung und die Zuordnung von Geräten entsprechend ihrer Kategorie ist in der Tabelle 8 dargestellt. Tabelle 7: Zoneneinteilung Gas Zone 0* Zone 1* Zone 2* ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann. ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährlich explosionsfähigen Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt. Zone 20* ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Staub Zone 21* Zone 22* ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub bilden kann. ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt. * Definitionen aus Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)

23 23 Tabelle 8: Zoneneinteilung und Zuordnung von Geräten entsprechend ihrer Kategorie bzw. ihrem Schutzniveau EPL Zone Dauer des Vorhandenseins explosionsfähiger Atmosphäre Gerätekategorie Geräteschutzniveau EPL 0 ständig, langzeitig, dauernd 1G Ga Gase, Dämpe, Nebel 1 gelegentlich 2G Gb 2 selten 3G Gc 20 ständig, langzeitig, dauernd 1D Da Stäube 21 gelegentlich 2D Db 22 selten 3D Dc 4.2 Kategorien und Schutzniveau EPL Allgemein Je nach Wahrscheinlichkeit des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre werden unterschiedliche Sicherheitsanforderungen an die verwendeten Geräte gestellt. Das Sicherheitsniveau der Geräte ist auf das Gefahrenpotential in den unterschiedlichen Zonen abgestimmt. Durch die EG-Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95) werden in Europa explosionsgeschützte Geräte in Kategorien eingestuft. Auf internationaler Ebene wird durch die IEC von 2007 das Schutzniveau EPL (Equipment Protection Level) eingeführt. Betriebsmittel sind je nach Kategorie oder Schutzniveau EPL mit Explosionsschutzmaßnahmen von unterschiedlich hohem Schutzniveau (Schutzgrad) auszulegen Gerätekategorien Für Geräte zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen außer schlagwettergefährdeten Grubenbauen sind drei Kategorien vorgesehen: Kategorie 1: Sehr hohes Maß an Sicherheit. Sicher selbst bei seltenen Gerätestörungen. Zwei unabhängige Explosionsschutzmaßnahmen bzw. auch dann sicher, wenn zwei Fehler unabhängig voneinander auftreten. Kategorie 2: Hohes Maß an Sicherheit. Sicher selbst bei häufig auftretenden und üblicherweise zu erwartenden Gerätestörungen. Auch dann sicher, wenn ein Fehler auftritt. Kategorie 3: Normalmaß an Sicherheit. Sicher bei normalem Betrieb. Durch den Zusatzbuchstaben»G«oder»D«wird auf die Verwendung des Gerätes für gasexplosionsgefährdete Bereiche (G) oder für Bereiche mit brennbarem Staub (D, dust) hingewiesen.

24 Grundlagen 4. technische grundlagen 24 Bei Geräten zum Einsatz in schlagwettergefährdeten Grubenbauen werden zwei Kategorien unterschieden: Kategorie M1: Sehr hohes Maß an Sicherheit. Sicher selbst bei seltenen Gerätestörungen. Geräte dürfen bei auftretender explosionsfähiger Atmosphäre weiterbetrieben werden. Kategorie M2: Hohes Maß an Sicherheit. Sicher bei normalem Betrieb, auch unter erschwerten Betriebsbedingungen. Geräte müssen beim Auftreten explosionsfähiger Atmosphäre abgeschaltet werden Geräteschutzniveau EPL Nach IEC (2007) werden Geräte für explosionsgefährdete Bereiche in drei Schutzniveaus eingestuft: EPL Ga oder Da: Gerät mit»sehr hohem«schutzniveau zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen, bei denen bei Normalbetrieb, vorhersehbaren oder seltenen Fehlern/Fehlfunktionen keine Zündgefahr besteht. EPL Gb oder Db: Gerät mit»hohem«schutzniveau zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen, bei denen bei Normalbetrieb oder vorhersehbaren Fehlern/Fehlfunktionen keine Zündgefahr besteht EPL Gc oder Dc: Gerät mit»erweitertem«schutzniveau zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen, bei denen während des normalen Betriebes keine Zündgefahr besteht und die einige zusätzliche Schutzmaßnahmen aufweisen, die gewährleisten, dass bei üblicherweise vorhersehbaren Störungen des Gerätes keine Zündgefahr besteht Die Buchstaben»G«und»D«legen fest, ob das Gerät für gasexplosionsgefährdete Bereiche (G) oder für Bereiche mit brennbarem Staub (D, dust) geeignet sind. Für Geräte in schlagwettergefährdeten Grubenbauen sind zwei Schutzniveaus festgelegt: EPL Ma: Gerät mit»sehr hohem«schutzniveau zum Einbau in schlagwettergefährdete Grubenbauen, das das erforderliche Maß an Sicherheit gewährleistet, dass bei Normalbetrieb, vorhersehbaren oder seltenen Fehlern/Fehlfunktionen keine Zündgefahr besteht, selbst wenn das Gerät während eines Gasaustritts noch in Betrieb ist. EPL Mb: Gerät mit»hohem«schutzniveau zum Einbau in schlagwettergefährdete Grubenbauen, das das erforderliche Maß an Sicherheit gewährleistet, dass bei Normalbetrieb oder vorhersehbaren Fehlern/ Fehlfunktionen keine Zündgefahr besteht, in der Zeit zwischen Gasaustritt und Ausschalten des Geräts. Der Anwendungsbereich von Betriebsmitteln einer bestimmten Kategorie bzw. eines bestimmten Schutzniveaus EPL in den entsprechenden Gefahrzonen im explosionsgefährdeten Bereich ist in der Tabelle 7 wiedergegeben.