Ausgabe. Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG 02/2003. Systembeschreibung / DE

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1 Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG Ausgabe 02/2003 Systembeschreibung / DE

2 SEW-EURODRIVE

3 Einführung 1 1 Einführung Warum Explosionsschutz? Der Explosionsschutz elektrischer und mechanischer Maschinen ist eine wichtige Vorsorgemaßnahme zur Sicherheit von Personen und von Produktions-, Lager- und Distributionseinrichtungen aller Art, wenn dort explosionsfähige Gemische aus brennbaren Gasen oder Stäuben und Luft entstehen können. Was erreicht der Explosionsschutz? Explosionsschutz kann bedeuten, die Entstehung von explosionsfähigem Gemisch grundsätzlich zu vermeiden. Explosionsschutz kann auch realisiert werden, indem mögliche Zündquellen wie erhöhte Temperatur und Funkenbildung durch entsprechende Dimensionierung und ständige Betriebsüberwachung von vornherein auszuschließen oder durch Kapselung der Zündquelle die Umgebung vor möglichen Auswirkungen der Zündquelle (z. B. einer Explosion im Innern) zu schützen sind. Die Maßnahme der Überdruckkapselung mittels permanenter Frischluft- oder Schutzgaszufuhr aus Bereichen außerhalb der explosionsgefährdeten Zone ist vor allem bei großen Antrieben üblich. Die betroffenen Antriebe sollen auch bei Auftreten der gefährlichen Gemische weiter betrieben und nicht abgeschaltet werden. Harmonisierte europäische Ausführungsbestimmungen Die EU-Richtlinie 94/9/EG (ATEX 1) 100a) legt Mindestanforderungen für explosionsgeschützte Geräte verbindlich für die Europäische Union fest. Sie betrifft bei den Antrieben neben den Motoren auch alle anderen elektrischen und mechanischen Komponenten wie zum Beispiel Getriebe, mechanische Verstellgetriebe, Bremsen, Fremdlüfter, integrierte Frequenzumrichter, Sensoren, Aktoren und andere. In der Richtlinie 94/9/EG werden die Mindestanforderungen an Geräte und die Einteilung der Geräte in Kategorien definiert. Die Anforderungen an die Produktionsstätten, die Zoneneinteilung und die Zuordnung der Gerätekategorien zu den Zonen werden in der EU-Richtlinie 1999/92/EG (ATEX 137) behandelt. Explosionsgeschützte Antriebe von SEW-EURODRIVE Antriebe von SEW-EURODRIVE zum Einsatz in explosionsgefährdete Bereiche zeichnen sich aus durch: Vom netzbetriebenen Drehstromgetriebemotor über MOVIMOT -Getriebemotoren mit integriertem Frequenzumrichter bis hin zu besonders anspruchsvollen geregelten Antrieben sind alle Produktbereiche einbezogen. Nach den Regeln des Baukastensystems von SEW-EURODRIVE sind alle Komponenten miteinander kombinierbar. Alle Antriebe genügen in Leistungsbereich und Funktionalität den typischen Marktbedürfnissen. 1) Atmosphères Explosibles Systembeschreibung Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG 3

4 2 Das Schutzkonzept 2 Das Schutzkonzept 2.1 Explosionsschutz gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG In der EU-Richtlinie 94/9/EG werden Mindestanforderungen an Geräte und Schutzsysteme zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen definiert. Nach 94/9/EG werden die Geräte in Gerätegruppen, Kategorien und Zündschutzarten eingeteilt. Gerätegruppe I Geräte der Gruppe I sind für den Einsatz unter Tage bestimmt und werden in die Kategorien M1 und M2 eingeteilt. Gerätegruppe II Geräte der Gruppe II sind für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereiche über Tage bestimmt und werden in den Kategorien 1, 2 und 3 ausgeführt. Die Kategorie gibt den Schutzgrad des Betriebsmittels sowie die zulässigen Betriebsbedingungen an. Zusätzlich müssen Geräte für den Einsatz in Bereichen mit explosionsfähigen Gas-Luft-Gemischen mit G (Gas) mit explosionsfähigen Staub-Luft-Gemischen mit D (Dust) gekennzeichnet werden. Kategorie 1 Besonders hohe Sicherheit Geräte der Kategorie 1 müssen auch bei seltenen Gerätestörungen sicher sein. Versagt eine Schutzmaßnahme, muss mindestens eine zweite Schutzmaßnahme vorhanden sein, die das Entstehen einer möglichen Zündquelle verhindert. Es müssen somit zwei voneinander unabhängige Fehler beherrscht werden können. Elektrische Antriebe lassen sich in der Kategorie 1 nicht ausführen. Ihr Einsatz in den Zonen 0 und 20 ist nicht möglich. Kategorie 2 Hohe Sicherheit Die Explosionsschutzmaßnahmen für Geräte der Kategorie 2 gewährleisten selbst bei häufigen Gerätestörungen oder Fehlerzuständen, die üblicherweise zu erwarten sind, das erforderliche Maß an Sicherheit. Diese Sicherheit wird bei explosionsfähigen Staub-Luft-Gemischen gewährleistet durch die Vermeidung des Kontakts von Staub mit zu heißen Oberflächen (Gerätebezeichnung 2D) explosionsfähigen Gas-Luft-Gemischen gewährleistet durch die sogenannten Zündschutzarten (Gerätebezeichnung 2G). Geräte der Kategorie 2 sind in erster Linie für Zone 1 oder 21 konzipiert. Sie können natürlich auch in der Zone 2 / 22 eingesetzt werden. Motoren Zündschutzart d druckfest gekapselt Typische elektrische Antriebe der Ausführung II2G für Zone 1 sind Motoren der folgenden Zündschutzarten. Selbst wenn im Motor eine Explosion stattfindet, hält das Gehäuse der Beanspruchung stand und möglicherweise austretendes Gas ist soweit abgekühlt, dass eine äußere explosionsfähige Atmosphäre nicht entzündet wird. Um bei einer Explosion den auftretenden Druck abzubauen, haben die Geräte Zündspalte. Diese Zündspalte sind konstruktiv so gestaltet, dass entweichende heiße Gase beim Austritt so weit abgekühlt sind, dass eine äußere explosionsfähige Atmosphäre nicht gezündet werden kann. 4 Systembeschreibung Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG

5 Das Schutzkonzept 2 Zündschutzart e erhöhte Sicherheit Im Normalbetrieb und bei zu erwartenden Störungen liegt keine Zündquelle vor. Dies wird durch konstruktive Maßnahmen wie höherwertige Isoliersysteme oder größere Luftstrecken erreicht. Als Normalbetrieb wird der Betrieb mit zu erwartenden Gerätestörungen bezeichnet. In der folgenden Grafik wird beispielhaft der Temperaturverlauf an einem Motor mit blockierter Welle gezeigt. Die Temperatur steigt von der Nenntemperatur ϑ N in der Erwärmungszeit t E auf die maximal zulässige Oberflächentemperatur T3 = 200 C an. ϑ [ C] ϑw 200 T ϑn 125 t E ϑamb 25 0 t ϑ W = maximal zulässige Temperatur der Wicklung ϑ N = Beharrungstemperatur des Motors im ungestörten Betrieb ϑ amb = Umgebungstemperatur 51015AXX Ein spezieller Motorschutzschalter schaltet den Motor bei Auftreten einer Störung innerhalb der Erwärmungszeit t E des Motors ab. So ist sicher gestellt, dass die kritische Temperatur (hier Temperaturklasse T3) nicht erreicht wird. Getriebe Zündschutzart c konstruktive Sicherheit Zündschutzart k Flüssigkeitskapselung Für Getriebe sind folgende Zündschutzarten gültig: Für diese Zündschutzart muss mittels einer Risikoanalyse nachgewiesen werden, dass bei Auftreten eines zu erwartenden Getriebefehlers keine Zündquelle entstehen kann. Bei dieser Zündschutzart ist zu gewährleisten, dass die Zündquelle in einem Flüssigkeitsbad (z. B. Öl) teilweise oder vollständig eintaucht oder mit Flüssigkeit stets benetzt ist. Kategorie 3 Normale Sicherheit Geräte nach Kategorie 3 sind nur für Zone 2 oder 22 bestimmt, wo das Entstehen explosionsfähiger Gemische wenig wahrscheinlich ist. Die Geräte müssen so ausgeführt sein, dass sie im Nennbetrieb keine Zündquellen aufweisen. Motoren Typisch für Motoren ist die Zündschutzart na: Systembeschreibung Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG 5

6 2 Das Schutzkonzept Zündschutzart na Typische elektrische Antriebe der Ausführung II3G für Zone 2 (Gas) sind Motoren der Zündschutzart na nicht funkend. Die Anforderungen in Zündschutzart na entsprechen weitgehend den Anforderungen in Zündschutzart e für störungsfreien Betrieb. Getriebe Bei Getrieben ist die Erfüllung der EN zu gewährleisten. Für diese Kategorie sind bei Getrieben keine Zündschutzarten notwendig. 2.2 Explosionsschutz gemäß EU-Richtlinie 1999/92/EG Im Gegensatz zur EU-Richtlinie 94/9/EG, die die Geräteeigenschaften für den Hersteller festlegt, wendet sich die EU-Richtlinie 1999/92/EG an den Anlagenbetreiber. Neben verschiedenen Anforderungen an die Errichtung und den Betrieb von Anlagen wird hier auch die Zuordnung der Gerätekategorie zu den unterschiedlichen Gefährdungsbereichen (Zonen) definiert. Zonen Zonen in Ex-Atmosphäre Innerhalb der Ex-Atmosphären werden verschiedene Zonen unterschieden. Diese geben die Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins einer explosionsfähigen Atmosphäre an. Zone Gas Staub Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsfähiger Atmosphäre 0 20 ständig, langzeitig, häufig (zeitlich überwiegend) 1 21 gelegentlich, bei Normalbetrieb 2 22 selten, kurzzeitig 03535AXX 6 Systembeschreibung Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG

7 Das Schutzkonzept 2 Zuordnung Kategorie - Zone Die Verwendbarkeit von Geräten bestimmter Kategorien in den jeweiligen Zonen zeigt die folgende Übersicht. So dürfen Geräte der Kategorie 1G, 2G und 3G nur in gasexplosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, Geräte der Kategorie 1D, 2D und 3D nur in staubexplosionsgefährdeten Bereichen. Der Gefährdungsgrad in den einzelnen Zonen spiegelt sich in den Schutzgraden der jeweiligen Kategorie wider, so kann für jeden Gefährdungsfall das richtig ausgeführte Gerät eingesetzt werden. Dies bewahrt den Anwender vor Sicherheitsmängeln und unnötig hohen Kosten. Die in der folgenden Übersicht grau hinterlegten Felder (Kategorien 2 und 3) sind für Antriebe von SEW-EURODRIVE relevant. Ex-Atmosphäre Gas (G) Ex-Atmosphäre Staub (D) Kategorie zum Einsatz in Zone Kategorie zum Einsatz in Zone 1G 0, 1 und 2 1D 20, 21 und 22 2G 1 und 2 2D 21 und leitfähige Stäube 3G 2 3D Normen Für die Ausführung explosionsgeschützter Antriebe sind im Geltungsbereich der CEN (Comité Européen de Normalisation), der alle Länder der Europäischen Union sowie Island und die Schweiz angehören, unter anderem die folgenden Normen anzuwenden: Motoren nichtelektrische Geräte / Getriebe EN Allgemeine Bestimmungen EN Grundlegende Methodik und Gas-Atmosphäre (Zündschutzarten) Anforderungen EN Druckfeste Kapselung "d" Zündschutzarten für Gas- und Staubatmosphäre EN Erhöhte Sicherheit "e" EN Konstruktive Sicherheit "c" EN Eigensicher "i" EN Flüssigkeitskapselung "k" EN Zündschutzart nicht funkend "na" Staub-Atmosphäre EN Die Normen für nichtelektrische Geräte sind ab gültig. Systembeschreibung Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG 7

8 2 Das Schutzkonzept Kennzeichnungsschlüssel nach EU-Richtlinie 94/9/EG CE-Kennzeichnung Kennnummer der benannten Stelle 0102: PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig) Kennzeichen zur Verhütung von Explosionen (gemäß 94/9/EG) Gerätegruppe II: Über Tage-Einsatz Kategorie 1: für Zonen 0, 20 (besonders hohe Sicherheit) 2: für Zonen 1, 2, 21, 22 (hohe Sicherheit) 3: für Zonen 2, 22 (normale Sicherheit) Ex-Atmosphäre G: Gas D: Brennbarer Staub Europäische Normen EN Explosionsschutz Zündschutzart d: druckfeste Kapselung e: erhöhte Sicherheit na: Zündschutzart n; A: nichtfunkendes Betriebsmittel c: konstruktive Sicherheit k: Flüssigkeitskapselung i: eigensicher Explosionsgruppe II Grenzspaltweite A: d 0.9 mm B: 0.9 mm > d 0.5 mm C: 0.5 mm > d Oberflächentemperatur ( C bei Staub) Temperaturklasse (bei Gas): Grenztemperatur T1: max. 450 C T2: max. 300 C T3: max. 200 C T4: max. 135 C T5: max. 100 C T6: max. 85 C Nach EU-Richtlinie 94/9/EG werden die Zündschutzarten mit den Gerätegruppen, Kategorien, Ex-Atmosphären sowie den Mindest-Schutzarten und Temperaturklassen verknüpft (Beispiel: Betriebsmittel in der Schutzart "druckfeste Kapselung" (d)) II 2 G E Ex d II C T3 Die Kennzeichnung IIA, IIB und IIC gilt in Zusammenhang mit der Zündschutzart "d". Bei allen anderen Zündschutzarten steht an dieser Stelle lediglich II. 8 Systembeschreibung Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG

9 Antriebe von SEW-EURODRIVE gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG 3 3 Antriebe von SEW-EURODRIVE gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG Überblick Für die elektrischen Antriebe von SEW-EURODRIVE wird im Folgenden ein Überblick gegeben. Optionale Zusätze an den Motoren wie zum Beispiel Istwertgeber müssen von Fall zu Fall entsprechend den Ex-Vorschriften speziell ausgewählt werden. Kategorie Anwendung Einsatz in Zone Netzbetrieb 2 Gas L1 L2 22 L3 Staub Motoren in der Ausführung Zündschutzart "n" (II3GEExnA) Typen: DT/DV../II3G Motoren in der Ausführung II3D Typen: DT/DV../II3D 3 Antrieb im Ex-Bereich und Umrichter im Schaltschrank außerhalb des Ex-Bereiches Antrieb mit integriertem Frequenzumrichter im Ex-Bereich 2 Gas 22 Staub 2 Gas 22 Staub Motoren in der Ausführung Zündschutzart "n" (II3GEExnA) Typen: DT/DV../II3G mit Umrichter: MOVITRAC 31C MOVIDRIVE MCF/MDF/MCV/MDV Motoren in der Ausführung II3D Typen: DT/DV../II3D mit Umrichter: MOVITRAC MC07 MOVITRAC 31C MOVIDRIVE MCF/MDF/MCV/MDV MOVIMOT Motoren in der Ausführung II3D Typen: DT/DV../MM../II3D Explosionsgeschützte Getriebe sind immer für Anwendungen in den Kategorien II2G und II2D ausgeführt. Sie können auch für Anwendungen in den Kategorien II3G und II3D eingesetzt werden. mit Umrichter: MOVIMOT MM03..MM30 2 Netzbetrieb 1 / 2 Gas L1 L2 L3 Antrieb im Ex-Bereich und Umrichter im Schaltschrank außerhalb des Ex-Bereiches 21 / 22 Staub 1 / 2 Gas 21 / 22 Staub Motoren in der Ausführung "Erhöhte Sicherheit" (II2GEExe) Typen: edt/edv.. Motoren in der Ausführung "Druckfeste Kapselung" (II2GEExd) Typen: CD/BD Motoren in der Ausführung II2D Typen: edt/edv.. /II2D Motoren in der Ausführung "Druckfeste Kapselung" (II2GEExd) Typen: CD/BD mit Umrichter: MOVITRAC MC07 MOVITRAC MC31C MOVIDRIVE MCF/MDF/MCV/MDV Ausführung II2G Getriebe Verstellgetriebe Ausführung II2D Getriebe Verstellgetriebe Ausführung II2G Getriebe Ausführung II2D Getriebe Systembeschreibung Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG 9

10 3 Antriebe von SEW-EURODRIVE gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG 3.1 Produkte Standardgetriebemotoren R / F / K / S / W 51306AXX Antriebe für dezentrale Installation R.../MM... R.../MSW AXX 10 Systembeschreibung Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG

11 Antriebe von SEW-EURODRIVE gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG 3 Drehstrom(brems)motoren edt/edv... edt/edv.../bc 51308AXX 3.2 Prüfung und Bescheinigung der Antriebe nach EU-Richtlinie 94/9/EG Konformitätsbewertung Zur Konformitätsbewertung muss der Hersteller zunächst entscheiden, zu welcher Gruppe und Kategorie seine Erzeugnisse gehören. Diese Ausgabe behandelt ausschließlich Geräte der Gruppe II für den Einsatz in Bereichen, die nicht zum Bergwerksbetrieb unter Tage gehören. Eine weitere Einschränkung ist, dass nur die für Antriebe üblichen Kategorien 2 und 3 betrachtet werden. Kategorie Art Konformität durch 2 elektrische Geräte (Motoren) EG-Baumusterprüfung und Konformität nach Bauart oder Qualitätssicherung Produktion nichtelektrische Geräte (Getriebe) Technische Dokumentation an benannte Stelle und interne Fertigungskontrolle 3 alle Interne Fertigungskontrolle EG-Baumusterprüfung Elektrische Geräte der Kategorie 2 - hier natürlich auch Motoren, Motoren mit Frequenzumrichter und Sensoren der Antriebstechnik - müssen eine EG-Baumusterprüfung bei einer benannten Stelle durchlaufen. Entspricht das eingereichte Baumuster den Bestimmungen, stellt die benannte Stelle eine EG-Baumusterprüfbescheinigung aus. Die Bescheinigung enthält Namen und Anschrift des Herstellers, Ergebnisse der Prüfung und die zur Identifizierung des zugelassenen Baumusters erforderlichen Angaben. Zusammen mit einer Liste der wichtigen technischen Unterlagen wird die Kopie der Bescheinigung von der benannten Stelle aufbewahrt. Alle benannten Stellen tauschen untereinander die erteilten Baumusterprüfbescheinigungen aus. Der Hersteller bewahrt eine Kopie der Baumusterprüfbescheinigungen und ihrer eventuellen Ergänzungen zusammen mit den technischen Unterlagen mindestens 10 Jahre nach Produktion des letzten Gerätes auf. Systembeschreibung Explosionsgeschützte Antriebe gemäß EU-Richtlinie 94/9/EG 11

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