Dort wird überall Explosionsschutz benötigt
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- Gabriel Kolbe
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1 Ex- Grundlagen
2 Grundlagen Explosionsschutz Beispiele Dort wird überall Explosionsschutz benötigt Beispiele für Gas, Nebel und Dämpfe: Beispiele für Stäube: Chemieanlagen Raffinerien Ölplattformen Schiffe zur Ölförderung Pharmazie Usw. Getreidemühlen Anlagen zur Herstellung von Chemiefasern Mischbetriebe Futtermittelwerke Schleifereinen Siloanlagen Sägewerke Usw. STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 2
3 Grundlagen Explosionsschutz Beispiele STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 3
4 Grundlagen Explosionsschutz Beispiele STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 4
5 Grundlagen Explosionsschutz Unterscheidung Gas- und Staubexplosion Im Vergleich zu Gasexplosionen zeigen Staubexplosionen einen anderen Verlauf, der unter Umständen noch weitaus verheerendere Folgen hat. STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 5
6 Grundlagen Explosionsschutz Unterscheidung Gas- und Staubexplosion Sauerstoff Zündfähiges Luft- Gasgemisch Explosionsfähige Atmosphäre Explosion stoppt, Gemisch zu mager STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 6
7 Grundlagen Explosionsschutz Unterscheidung Gas- und Staubexplosion Verlauf einer Staubexplosion Kettenreaktion Luftzug Staubschicht Staubwolke Zündquelle Explosion Druckwelle wirbelt mehr Staub auf Explosion setzt sich fort STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 7
8 Grundlagen Explosionsschutz Auswirkungen einer Explosion STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 8
9 Grundlagen Explosionsschutz Auswirkungen einer Explosion Blaye (Frankreich) 1997, Getreidesilo (Originalzustand): STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 9
10 Grundlagen Explosionsschutz Auswirkungen einer Explosion Getreidesilo Blaye, 11 Tote nach einer Staubexplosion STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 10
11 Grundlagen Explosionsschutz Auswirkungen einer Explosion Getreidesilo Kupferzell 1972 STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 11
12 Grundlagen Explosionsschutz Prozentanteil an Staubexplosionen STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 12
13 Physikalische Grundlagen Sicherheitstechnische Grundlage Gase, Dämpfe und Nebel Stäube STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 13
14 Physikalische Grundlagen Grundprinzip Unter einer Explosion versteht man die plötzliche chemische Reaktion eines brennbaren Stoffes mit Sauerstoff unter Freisetzung hoher Energie. Brennbare Stoffe können in Form von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben vorliegen. STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 14
15 Physikalische Grundlagen Gase, Dämpfe und Nebel Untere und obere Explosionsgrenze: 100 Vol % Luft Konzentration 0 Vol % Gemisch zu mager, keine Verbrennung Explosionsbereich Gemisch zu fett, teilweise Verbrennung, keine Explosion untere Explosionsgrenze obere 0 Vol % Konzentration des brennbaren Stoffes 100 Vol % STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 15
16 Physikalische Grundlagen Gase, Dämpfe und Nebel Stoffe Explosionsgrenze untere / obere % % Acetylene Ethylene Petrol Diesel fuel Benzene Methane Propane Carbon disulfide Hydrogen STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 16
17 Physikalische Grundlagen Gase, Dämpfe und Nebel Flammpunkt Der Flammpunkt ist die niedrigste Temperatur in Grad Celsius, bei der sich unter festgelegten Versuchsbedingungen bei einem Druck von 1013 mbar Dämpfe in solcher Menge bilden, dass sie mit Luft über der Flüssigkeit ein entflammbares Gemisch bilden. Beispiele für Flammpunkte: Benzin < -20 Diesel > 55 Biodiesel 180 Rapsöl 230 Aceton -18 STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 17
18 Physikalische Grundlagen Stäube Korngröße des Staubes Staub mit einer Korngröße von >400µm ist nicht zündfähig Untere und obere Explosionsgrenze: Untere Explosionsgrenze ca.20g/m³ 60g/m³ Obere Explosionsgrenze ca. 2kg/m³ 6kg/m³ Abhängig von: - Korngröße - Ausgangstemperatur - Ausgangsdruck - Feuchtigkeit STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 18
19 Integrierter Explosionsschutz Prinzip des integrierten Explosionsschutzes Das Prinzip des integrierten Explosionsschutzes fordert, dass die Explosionsschutzmaßn ahmen in einer bestimmten Reihenfolge zu treffen sind. 1 2 Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre verhindern Zündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre verhindern 3 Auswirkung einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß begrenzen STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 19
20 Integrierter Explosionsschutz Primärer Explosionsschutz Unter primärem Explosionsschutz versteht man alle Maßnahmen, die verhindern, dass eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre entsteht 1 Dies kann erfolgen durch: Vermeidung brennbarer Stoffe (Ersatztechnologien) z.b. Farben sind heute meistens wasserlöslich, oder Stoffe mit möglichst hohem Flammpunkt verwenden Begrenzung der Konzentration z.b. Aceton, nur in geringen Mengen am Arbeitsplatz (Tagesbedarf) STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 20
21 Integrierter Explosionsschutz Primärer Explosionsschutz Inertisierung bei Stäuben z.b. Wasserdampf bei Gase mit Zugabe von z.b. Argon, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid usw. Natürliche oder technische Belüftung z.b. gewisse Tätigkeiten im freien erledigen, oder Lüfter einbauen Überwachung z.b. Gaswarngeräte, oder Beseitigung von Staubablagerungen STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 21
22 Sekundärer Explosionsschutz Bei Gasen, Nebeln und Dämpfen Stäuben Bei dem sekundären Explosionsschutz versucht man die Zündung der 2 explosionsfähigen Atmosphäre zu vermeiden Dies wird erreicht durch: - Zoneneinteilung: Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsfähiger Atmosphäre - Umfang der Schutzmaßnahmen STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 22
23 Sekundärer Explosionsschutz Verschiedene Zündquellen Beispiele: Heiße Oberflächen Flammen und heiße Gase Mechanisch erzeugte Funken Elektrische Anlagen Elektrische Ausgleichsströme Statische Elektrizität Blitzschlag Elektromagnetische Felder (Funksender, Hochfrequenzgeneratoren und Anlagen) Optische Strahlung (Laserstrahlung, fokussiertes Licht, Strahlung von Blitzlichtquellen auf Staub) Ionisierende Strahlung (UV-Strahler, Röntgenröhren, Laser, radioaktive Stoffe) Ultraschall (erwärmt feste und flüssige Stoffe) Adiabatische Kompression (strömende Gase, Stoßwellen, gebrochene Leuchtstofflampen) Chemische Reaktion (Selbsterhitzung, Zersetzungen) STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 23
24 Sekundärer Explosionsschutz Verschiedene Zündquellen STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 24
25 Sekundärer Explosionsschutz Zoneneinteilung Gase, Dämpfe und Nebel Vorhandensein gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre Keine wirksamen Zündquellen bei Zone 0 Ständig, langzeitig oder häufig Normalbetrieb und seltenen Betriebsstörungen und beim Auftreten zweier unabhängiger Fehler Zone 1 gelegentlich Normalbetrieb und häufig auftretende Störungen Zone 2 Selten und kurzzeitig Normalbetrieb Stäube Vorhandensein gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre Keine wirksamen Zündquellen bei Zone 20 Ständig, langzeitig oder häufig Normalbetrieb und seltenen Betriebsstörungen und beim Auftreten zweier unabhängiger Fehler Zone 21 gelegentlich Normalbetrieb und häufig auftretende Störungen Zone 22 Selten und kurzzeitig Normalbetrieb STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 25
26 Sekundärer Explosionsschutz Zoneneinteilung Häufigkeit des Auftretens Dauer eines Auftretens Zone 0 Zone 20 über 1000 mal pro Jahr Zone 1 10 bis 1000 mal 1 mal monatlich Zone 21 pro Jahr oder 3 mal täglich oder Zone 2 1 bis 10 mal 1 mal pro Jahr bis Zone22 pro Jahr oder 1 mal monatlich oder bis 1/2 Stunde oder länger als 10 Stunden 1/2 bis 10 Stunden STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 26
27 Sekundärer Explosionsschutz Zoneneinteilung bei Gas, Nebel oder Dämpfen Explosionsgefährdete Räume werden nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in Zonen (0,1, und 2) eingeteilt. STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 27
28 Sekundärer Explosionsschutz Zoneneinteilung bei Stäuben STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 28
29 Sekundärer Explosionsschutz Zonenkonzept zusammengefasst Vorhandensein gefährlicher Keine wirksame Zündquelle Gerätekategorie explosionsfähiger Atmosphäre bei Richtlinie 2014/34/EU Zone 0 Zone 20 ständig, langzeitig oder häufig Normalbetrieb und seltenen Betriebsstörung beim Auftreten zweier unabhängiger Fehler Kategorie 1 Zone 1 Zone 21 gelegentlich Normalbetrieb und häufig auftretenden Störungen Kategorie 2 Zone 2 Zone22 selten oder kurzzeitig Normalbetrieb Kategorie 3 STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 29
30 Tertiärer Explosionsschutz Auswirkung einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken 3 Explosionsfeste Bauweise Explosionsdruckentlastung Explosionsunterdrückung Verhinderung von Explosionsübertragung STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 30
31 Primär Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre verhindern Vermeidung brennbarer Stoffe Sekundär Zündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre verhindern Zündschutzarten, d.h. Vermeidung von Zündquellen und kritischen Temperaturen Tertiär Auswirkung einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß begrenzen Wird auch konstruktiver Explosionsschutz genannt STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 31
32 ATEX Europäische Regelungen Europäische Regelungen zum Explosionsschutz Europäischer Vertrag und Normen STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 32
33 ATEX Europäische Regelungen Europäischer Vertrag Artikel 95 Artikel 137 Richtlinien Freier Warenverkehr Richtlinien Sozialvorschriften RL 94/9/EG Geräte RL99/92/EG Anlagen Harmonisierte Normen Mindestanforderungen Richtlinie 94/9/EG = ATEX 95 = ATEX 100a Richtlinie 99/92/EG = ATEX 137 = ATEX 118 April Richtlinie 94/9/EG wird zur Richtlinie 2014/34/EU STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 33
34 ATEX Europäische Regelungen Europäischer Vertrag Artikel 95 ( 100a ) Ziel: Totale Harmonisierung, der Beschaffenheitsanforderungen zum Abbau von Handelshemmnissen. Alle Anforderungen müssen von den Mitgliedstaaten identisch übernommen werden. Die nationale Umsetzung in den Mitgliedstaaten ist einheitlich. Artikel 137 ( 118 ) Ziel: Mindestanforderungen, für das sichere Arbeiten/ den sicheren Betrieb zur Verbesserung von Gesundheitsschutz/ Sicherheit. Mitgliedstaaten können über die Anforderungen der Richtlinien hinausgehen. Die nationale Umsetzung in den Mitgliedsstaaten ist unterschiedlich. Umsetzung ins deutsches Recht: ExVO (Explosionsschutzverordnung) Umsetzung ins deutsche Recht: BetrSichV (Betriebssicherheitsverordnung) STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 34
35 Normen Normenorganisation Elektrische Betriebsmittel Nicht elektrische Betriebsmittel International IEC ISO Regional (europäisch) Ex CENELEC CEN Ex National (deutsch) VDE DIN STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 35
36 Normen Elektrotechnische Normen Geräte für gasexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzarten Allgemeine Bestimmungen VDE 0170/0171 Teil 1 EN IEC Ölkapselung Ex o VDE 0170/0171 Teil 2 EN IEC Sandkapselung Ex q VDE 0170/0171 Teil 4 EN IEC Vergusskapselung Ex m VDE 0170/0171 Teil 9 EN IEC Überdruckkapselung Ex p VDE 0170/0171 Teil 301 EN IEC Erhöhte Sicherheit Ex e VDE 0170/0171 Teil 6 EN IEC Druckfeste Kapselung Ex d VDE 0170/0171 Teil 5 EN IEC Eigensicherheit Ex i VDE 0170/0171 Teil 7 EN IEC Zündschutzart n Ex n VDE 0170/0171 Teil 16 EN IEC Geräte Kategorie 1 G VDE 0170/0171 EN IEC STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 36
37 Normen Elektrotechnische Normen Geräte für staubexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzarten Allgemeine Bestimmungen VDE 0170/0171 Teil 15-0 EN IEC Schutz durch Gehäuse t VDE 0170/0171 Teil 15-1 EN IEC Zündschutzart p VDE 0170/0171 Teil 15-4 EN IEC Zündschutzart i VDE 0170/0171 Teil 15-5 EN IEC Zündschutzart m VDE 0170/0171 Teil 15-8 EN IEC STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 37
38 Normen Normen nichtelektrischer Betriebsmittel Grundlegende Methodologie u. Anforderungen DIN EN ISO Schwadenhemmende Kapselung fr DIN EN ISO Druckfeste Kapselung d DIN EN ISO Sichere Bauweise (konstruktive Sicherheit) c DIN EN ISO Überwachung von Zündquellen b DIN EN ISO Überdruckkapselung p DIN EN ISO Flüssigkeitskapselung k DIN EN ISO STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 38
39 Normen Zündschutzarten Zündschutzarten für elektrische Betriebsmittel im Bereich: Gasexplosionsgefährdete Bereiche Staubexplosionsgefährdete Bereiche STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 39
40 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzarten für die Zone 1: Ölkapselung Ex o EN IEC Sandkapselung Ex q EN IEC Vergusskapselung Ex m EN IEC Überdruckkapselung Ex p EN IEC Erhöhte Sicherheit Ex e EN IEC Druckfeste Kapselung Ex d EN IEC Eigensicherheit Typ ib Ex ib EN IEC STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 40
41 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzart erhöhte Sicherheit : Grundprinzip: Hier sind Maßnahmen getroffen, um mit einem erhöhten Grad an Sicherheit die Möglichkeit unzulässig hoher Temperaturen und das Entstehen von Funken und Lichtbögen im Inneren oder an äußeren Teilen elektrischer Betriebsmittel, bei denen diese im normalen Betrieb nicht auftreten, zu verhindern. Zündschutzart Symbol Zone Hauptanwendungen Standard Ex e Erhöhte Sicherheit e, eb, ec 1, 2 Klemmen/ Anschlußräume, Komponenten mit anderen Zündschutzarten IEC EN UL STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 41
42 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzart erhöhte Sicherheit Anforderungen: - Temperaturbegrenzung - Schlagfest bis 7Nm - Schutz vor elektrostatischer Aufladung - Selbstlockerungsschutz von Leiterverbindungen - Schutz vor Eindringen von Wasser und Schmutz min. IP 54 STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 42
43 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzart erhöhte Sicherheit Hauptanwendung: Klemmen und Anschlusskästen STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 43
44 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 44
45 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzart druckfeste Kapselung: Grundprinzip: Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre zünden können, sind in ein Gehäuse eingeschlossen, das bei der Explosion eines explosionsfähigen Gemisches im Inneren den Druck aushält und eine Übertragung der Explosion auf die das Gehäuse umgebende Atmosphäre verhindert. Zündschutzart Symbol Zone Hauptanwendungen Standard Ex d Druckfeste Kapselung da, d, db, dc 0,1, 2 Schaltgeräte, Schaltanlagen, Steuerungen, Heizgeräte, usw. IEC EN UL STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 45
46 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Schutzprinzip Ex d: STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 46
47 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Wirkungsweise des zünddurchschlagsicheren Spaltes: Äußere explosionsfähige Atmosphäre Energieverlust Innere Explosion STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 47
48 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Unterschiedliche Variationen zünddurchschlagssicherer Spalt: STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 48
49 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Druckfeste Kapselung Hauptanwendung: Schaltgeräte und Schaltanlagen, Befehls- und Anzeigegeräte, Steuerungen, Motoren, Transformatoren, Heizgeräte, Leuchten: STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 49
50 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 50
51 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Beispiel für Kombination von Ex e und Ex d: STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 51
52 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Ex Fläche, Zünddurchschlagsicherer Spalt STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 52
53 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Beispiel: Schalteinsatz STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 53
54 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Beispiel: Schalteinsatz Zündspalt/Stößel Druckfester Raum Anschlussklemme Ex e STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 54
55 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzart Eigensicherheit : Grundprinzip: Die im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzten Betriebsmittel enthalten nur eigensichere Stromkreise. Ein Stromkreis ist eigensicher, wenn kein Funke und kein thermischer Effekt, die unter festgelegten Prüfungsbedingungen (welche den normalen Betrieb und bestimmte Fehlerbedingungen umfassen) auftreten, die Zündung einer bestimmten explosionsfähigen Atmosphäre verursachen kann. Zündschutzart Symbol Zone Hauptanwendung Standard Ex i Eigensicherheit ia, ib, ic 0, 20 1, 21 2, 22 Sensoren, Mess- Regeltechnik IEC EN UL STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 55
56 Gasexplosionsgefährdete Bereiche STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 56
57 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzarten für die Zone 2: Zündschutzart n Ex n EN / IEC Ex n A Ex n C Nicht funkende elektrische Betriebsmittel Betriebsmittel mit geschützten Kontakte Umschlossene Einrichtung Nicht zündfähiges Bauteil Hermetisch dichte Einrichtung Abgedichtete Einrichtung Gekapselte Einrichtung Ex n R Ex n L Ex n Z Schwadensicherheit energiebegrenzte Betriebsmittel (soll bald abgelöst werden als ic ) vereinfachte Überdruckkapselung STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 57
58 Zündschutzarten Gasexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzart n : Grundprinzip: Elektrische Betriebsmittel sind nicht in der Lage, eine umgebende explosionsfähige Atmosphäre zu zünden (im Normalbetrieb und unter definierten anomalen Betriebsbedingungen) Zündschutzart Symbol Zone Hautpanwendungen Standard Ex n Zündschutzart n na, nac, nc, ncc nr, nrc Alle elektrischen Betriebsmittel für Zone 2 IEC EN UL STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 58
59 Zündschutzarten Staubexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzarten für Bereiche mit brennbarem Staub: Allgemeine Bestimmungen EN IEC Schutz durch Gehäuse t EN IEC Überdruckkapselung p EN IEC Eigensicherheit i EN IEC Vergusskapselung m EN IEC STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 59
60 Zündschutzarten Staubexplosionsgefährdete Bereiche Zündschutzart Schutz durch Gehäuse : Grundprinzip: Staubdichtes Gehäuse, welches das Eindringen von sichtbaren Staubteilchen verhindert, oder ein staubgeschütztes Gehäuse, bei dem das Eindringen von Staub nicht vollständig ausgeschlossen werden kann, jedoch nicht in solcher Menge eindringen kann, dass der sichere Betrieb des Betriebsmittels beeinträchtigt wird. Die Oberflächentemperatur des Betriebsmittels muss begrenzt sein, so dass sich die Staubatmosphäre nicht an die Oberfläche des Betriebsmittels entzünden kann Zündschutzart Symbol Zone Hauptanwendungen Standard Ex t Schutz durch Gehäuse ta tb tc 20, 21, 22 Schaltgeräte,Steuer-, Anschluss,- Klemmenkästen IEC EN UL STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 60
61 Zündschutzarten Staubexplosionsgefährdete Bereiche Elektrische Betriebsmittel der Kategorie 2 : Schutz durch Gehäuse tb Staubdichte Betriebsmittel IP 6X Oberflächentemperatur Schlagfestigkeit (nach künstlicher Alterung) Elektrostatik Thermische Beständigkeit (nach künstlicher Alterung) Sicherheit bei häufigen Störungen oder Fehlern STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 61
62 Zündschutzarten Staubexplosionsgefährdete Bereiche Elektrische Betriebsmittel der Kategorie 3 : Schutz durch Gehäuse tc Staubgeschützt Betriebsmittel IP 5X (SCS Standard IP 66) Oberflächentemperatur Schlagfestigkeit Elektrostatik Thermische Beständigkeit Sicherheit bei häufigen Störungen oder Fehlern STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 62
63 Zündschutzarten Nicht-elektrischer Bereich Zündschutzarten für nicht-elektrische Betriebsmittel (mechanische Geräte): Konstruktive Sicherheit c Zündquellenüberwachung b Schwadenhemmende Kapselung fr Flüssigkeitskapselung k Druckfeste Kapselung d Schutzmaßnahmen, die sicherstellen, dass die Zündquelle nicht auftritt Schutzmaßnahmen, die sicherstellen, dass die Zündquelle nicht wirksam wird Schutzmaßnahmen, die verhindern, dass die Ex-Atmosphäre die Zündquelle erreicht Schutzmaßnahmen, die verhindern, dass die Ex-Atmosphäre die Zündquelle erreicht Schutzmaßnahmen die, die Explosion einschließen und den Zünddurchschlag verhindern DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 63
64 Zündschutzarten Nicht-elektrischer Bereich Zündschutzart konstruktive Sicherheit: Grundprinzip: Eine Explosionsschutzart, bei der bauliche Maßnahmen angewendet werden, um Schutz gegen eine mögliche Entzündung durch bewegte Teile erzeugte heiße Oberflächen, Funken und Kompressionen sicherzustellen Zündschutzart Symbol Hauptanwendung Standard Ex c Konstruktive Sicherheit c h Kupplungen, Pumpen, Zahnradantriebe, Kettenantriebe, Förderbänder ISO EN ISO STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 64
65 Zündschutzarten Nicht-elektrischer Bereich Am Beispiel unserer Hebezeuge: Bremsscheibe Laufrollen Hakenflasche Kette bzw. Seil STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 65
66 Zündschutzarten Nicht-elektrischer Bereich Hakenflasche SH ex: Kupfernieten Bronzierte Profile VA-Schilder bronzierter Lasthaken Abhängig von Fahrgeschwindigkeit und Größe STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 66
67 Zündschutzarten Nicht-elektrischer Bereich Hakengeschirr/ -flasche ST ex: bronzierte Tragschalen Standard ST 20 ex VA-Schilder Kupfernieten Bronzierter Lasthaken Abhängig von Fahrgeschwindigkeit und Größe STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 67
68 Zündschutzarten Nicht-elektrischer Bereich Fahrwerke: Messing Laufräder Fahrgeschwindigkeit > 60 m/min STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 68
69 Zündschutzarten Nicht-elektrischer Bereich Zündschutzart Flüssigkeitskapselung : Grundprinzip: Potenzielle Zündquellen werden durch Eintauchen in eine Schutzflüssigkeit oder durch ständiges Benetzen mit einem Flüssigkeitsfilm einer Schutzflüssigkeit unwirksam gemacht. Zündschutzart Symbol Hauptanwendung Standard Ex k Flüssigkeitskapselung k h Tauchpumpen, Getriebe ISO EN ISO STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 69
70 Zündschutzarten Nicht-elektrischer Bereich Ziel der Schutzflüssigkeit ( k ) : Verhinderung des wirksam Werdens der potentiellen Zündquellen Evtl. zusätzliches Schmieren und/oder Kühlen sich bewegender Teile In manchen Geräten kann die Schutzflüssigkeit die vorgesehene Prozessflüssigkeit selbst sein. Beispiele: - Ölgefüllte Getriebe - Flüssigkeitskupplungen - In öl eingetauchte Scheibenbremse STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 70
71 Installationsmethoden Steuerung/ Kabeleinführung Indirekte Kabeleinführung Direkte Kabeleinführung Rohrleitungssystem Installationsmethoden in explosionsgefährdeten Bereichen. STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 71
72 Installationsmethoden Conduit System (Rohrleitungssystem) Bei Installationen nach dem Rohrleitungssystem werden die elektrischen Leitungen als Einzeladern in geschlossene Metallrohre eingezogen. Die Rohre werden über Verschraubungen mit den Gehäusen verbunden und an jeder Einführungsstelle mit einer Zündsperre (seal) versehen. Das gesamte Rohrleitungssystem ist druckfest ausgeführt. An tiefen Punkten, an denen sich Kondenswasser sammeln kann, müssen Entwässerungsstutzen eingebaut werden. STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 72
73 Installationsmethoden Conduit System (Rohrleitungssystem) STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 73
74 Installationsmethoden Conduit System (Rohrleitungssystem) STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 74
75 Installationsmethoden Conduit System (Rohrleitungssystem) STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 75
76 Installationsmethoden Kabelsysteme In Europa sind Kabelsysteme gebräuchlich. Dabei werden hochwertige Kabel und Leitungen freiliegend installiert. Nur in Bereichen, in denen mit mechanischer Beschädigung zu rechnen ist, werden die in beidseitig offenen Schutzrohren verlegt. STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 76
77 Installationsmethoden Direkte Kabeleinführung Bei der direkten Einführung der Kabel werden die Anschluss Leitungen direkt in den druckfest gekapselten Geräteeinbauraum eingeführt. Für diese Art der Einführung dürfen nur speziell hierfür zertifizierte Kabelverschraubungen verwendet werden. Die druckfeste Kapselung hängt hier maßgeblich von der Sorgfalt des Installateurs der Kabel und Leitungen ab. druckfester Raum STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 77
78 Installationsmethoden Indirekte Kabeleinführung Bei der indirekten Einführung werden die Kabel und Leitungen über Kabeleinführungen in einen Anschlussraum der Zündschutzart Erhöhte Sicherheit eingeführt und an den ebenfalls in der Zündschutzart Erhöhte Sicherheit ausgebildeten Klemmen angeschlossen. Von hier aus werden die Einzeladern über druckfeste Leitungsdurchführungen in den druckfest gekapselten Geräteeinbauraum geführt. Druckfeste Kapselung Die Leitungsdurchführungen werden vom Hersteller eingebaut, so dass im Gegensatz zur direkten Einführung eine Stückprüfung des kompletten, druckfest gekapselten Gehäuses im Werk erfolgen kann. Erhöhte Sicherheit STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 78
79 Geräteauswahl Explosionsgruppen bei Gasen, Nebeln und Dämpfen Gruppe I (Methan) Für elektrische Betriebsmittel der Gruppe II erfolgt eine weitere Unterteilung in Explosionsgruppen: Gruppe IIC (z.b. Acetylen und Wasserstoff) IIB (z.b. Ethylen) IIA (z.b. Propan) Gefährlichkeit der Gase STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 79
80 Geräteauswahl Temperaturklassen bei Gasen, Dämpfen und Nebeln Gas Staub Zündenergie Explosionsgruppen Max. Energie Zündtemperatur Temperaturklassen Max. Oberflächentemperatur (bei Staubwolken) Glimmtemperatur Max. Oberflächentemperatur (bei Staubschichten) Zoneneinteilung Gerätekategorie mit Zusatzbuchstabe G Gerätekategorie mit Zusatzbuchstabe D Temperaturklasse Zündtemperatur des Gases Max. Oberflächentemperatur des Betriebsmittels T 1 > 450 C 450 C T 2 > 300 C 450 C 300 C T 3 > 200 C 300 C 200 C T 4 > 135 C 200 C 135 C T 5 > 100 C 135 C 100 C T 6 > 85 C 100 C 85 C STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 81
81 Geräteauswahl Zündtemperatur, Glimmtemperatur bei Stäuben Gas Staub Zündenergie Explosionsgruppen Max. Energie Zündtemperatur Temperaturklassen Max. Oberflächentemperatur (bei Staubwolken) Glimmtemperatur Max. Oberflächentemperatur (bei Staubschichten) Zoneneinteilung Gerätekategorie mit Zusatzbuchstabe G Gerätekategorie mit Zusatzbuchstabe D Die Angabe der Mindestzündtemperatur, Beispiele: Die Angabe der Glimmtemperatur, Beispiele: Substanz T zünd ( C) Holz >410 Steinkohle >500 Schwefel >240 Aluminium >560 Maximale zulässige Oberflächentemperatur bei Staubwolken Tmax = 2/3 Tzünd Substanz T glimm ( C) Holz >200 Steinkohle >240 Schwefel >250 Aluminium >270 Maximale zulässige Oberflächentemperatur bei Staubschichten (5mm Dicke) Tmax =Tglimm-75K Die maximale zulässige Oberflächentemperatur des Betriebsmittels = niedrigste der beiden Temperaturen Tmax STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 82
82 Geräteauswahl Zusammenfassung Einordnung von Gasen, Dämpfen und Nebeln in Explosionsgruppen und Temperaturklassen I II A II B II C T 1 T2 T 3 T 4 T 5 T 6 Methan Aceton Ethylalkohol Benzine Acetal-dehyd Ammoniak n-butan Dieselkraftstoff Benzol (rein) n-butylalkohol Essigsäure Flugzeug- Ethan kraftstoff Ethylacetat Heizöle Kohlenoxid n-hexan Methanol Propan Toluol Stadtgas Ethylen Ethylether (Leuchtgas) Wasserstoff Acetylen Schwefelkohlenstoff STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 83
83 Geräteauswahl Zusammenfassung Beispiele von Zündtemperatur, Glimmtemperatur und Mindestzündenergie anhand ein paar unterschiedlicher Stoffe. Substanz T zünd ( C) T glimm ( C) E min (mj) Holz >410 >200 >100 Steinkohle >500 >240 >1000 Aluminium >560 >270 >5 Schwefel >240 > STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 84
84 Qaulitätssicherung Produktion Prüfung der Produkte Einzelprüfung Qaulitätssicherung Produktion Konformität mit der Bauart Einzelprüfung Interne Fertigungskontrolle und Unterlagen an benannter Stelle Einzelprüfung Interne Fertigungskontrolle Kennzeichnung Zulassung Kategorie 1 Kategorie 2 Kategorie 3 Elek Betriebsmittel Verbrenn. Motor Sonstige Betriebsmittel EG Bau- Musterprüfung EG Bau- Musterprüfung Konformitätserklärung z.b. [PTB] Konformitätserklärung z.b. [PTB] Konformitätserklärung vom Hersteller z.b. STAHL CraneSystems STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 86
85 Kennzeichnung Zulassung Benannte Stellen (Auszug) STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 87
86 Kennzeichnung Zulassung Baumusterprüfbescheinigung: PTB 97 ATEX 2119 : vollständiges Betriebsmittel PTB 97 ATEX 2119 U: unvollständiges Betriebsmittel PTB 97 ATEX 2119 X: Betriebsmittel mit besonderen Bedingungen STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 88
87 Kennzeichnung Gruppen Gruppe I schlagwettergefährdete Grubenbaue Gruppe II, III andere explosionsgefährdete Gas und Staub Bereiche STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 89
88 Kennzeichnung Atex Beispiel: Kennzeichnung nach Atex Gerätekategorie II 2 G G: Gas oder D: Staub (dust) Explosionsschutzkennzeichnung Gerätegruppe II: Übertage STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 90
89 Kennzeichnung Elektrische Betriebsmittel Beispiel: Explosionsgruppe Elektrische Betriebsmittel (Gase, Nebel, Dämpfe) Ex db eb IIB T4 Gb Geräteschutzniveau (EPL) Gb = ausgelegt für Zone 1 Explosionsschutzkennzeichnung Temperaturklasse Zündschutzarten + EPL db = druckfeste Kapselung, Zone 1 eb = erhöhte Sicherheit, Zone 1 STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 91
90 Kennzeichnung Elektrische Betriebsmittel Beispiel: Elektrische Betriebsmittel (Stäube) Ex tb IIIC T120 C Db Maximale Oberflächentemperatur Geräteschutzniveau (EPL) Db = ausgelegt für Zone 21 Explosionsschutzkennzeichnung Gruppe IIIA = brennbare Flusen IIIB = nicht leitfähiger Staub IIIC = leitfähige Stäube Zündschutzart + EPL: (Equipment protection level) Schutz durch Gehäuse, Zone 21 STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 92
91 Kennzeichnung Nicht-elektrische Betriebsmittel Beispiel: Nicht - elektrische Betriebsmittel EN : (Übergangsfrist ) c k IIB T4 Temperaturklasse (bei Gasen) bzw. Oberflächentemperatur (bei Staub) Zündschutzarten c = konstruktive Sicherheit k = Flüssigkeitskapselung Explosionsgruppe EN ISO : (Ersatz für EN ) Ex h IIB T4 Gb Buchstabe h Eine Zündschutzart wird für den Buchstaben h nicht angewendet! Geräteschutzniveau (EPL) Gb = ausgelegt für Zone 1 Db = ausgelegt für Zone 21 Temperaturklasse (bei Gasen) bzw. Oberflächentemperatur (bei Staub) Explosionsgruppe IIA, IIB, IIC für Gas IIIA, IIIB, IIIC für Staub STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 93
92 Kennzeichnung Komplett Kennzeichnung Nach EN Norm (Beispiele): II 2 G Ex db eb IIB T4 Gb II 2 G Ex h IIB T4 Gb II 3 D Ex tc IIIC T120 C Dc II 3 D Ex h IIIC T120 C Dc STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 94
93 Kennzeichnung Typenschilder Hubmotor Fahrmotor STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 95
94 Kennzeichnung Typenschilder STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 96
95 Kennzeichnung Typenschilder STAHL CraneSystems GmbH I Training Centre I 97
96 STAHL CraneSystems GmbH Danke für ihre Aufmerksamkeit STAHL CraneSystems > Lifting technology > Drive technology > Control technology
Grundlagen Explosionsschutz
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