Explosionsschutz in der MSR-Technik Leitfaden für den Anwender Bearbeitet von Wolfgang Gohm Neuerscheinung 2006. Taschenbuch. XVII, 251 S. Paperback ISBN 978 3 7785 4005 3 Format (B x L): 17 x 24 cm Gewicht: 564 g Weitere Fachgebiete > Technik > Produktionstechnik > Zuverlässigkeitstechnik Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.
Vorwort............................................ V Abkürzungen und Kurzzeichen.......................... XV 1 Historie des Explosionsschutzes........................ 1 2 Beurteilung der Explosionsgefahr........................ 7 2.1 Dispersionsgrad..................................... 8 2.2 Konzentration brennbarer Stoffe......................... 8 2.3 Explosionsfähige Atmosphäre.......................... 9 2.4 Gefahrdrohende Menge brennbarer Stoffe................. 10 2.5 Wirksame Zündquellen................................ 10 2.6 Explosionsgefahr.................................... 10 2.6.1 Gas-Explosionsschutz.......................... 11 2.6.2 Staub-Explosionsschutz........................ 11 3 Begriffserklärungen.................................. 13 4 Grundlage des Explosionsschutzes...................... 19 4.1 Primärer Explosionsschutz............................. 19 4.1.1 Vermeiden oder Einschränken von brennbaren Stoffen...................................... 20 4.1.2 Heraufsetzen des Flammpunktes................. 20 4.1.3 Heruntersetzen der Verarbeitungstemperatur........ 20 4.1.4 Konzentrationsbegrenzung...................... 21 4.1.5 Inertisierung.................................. 21 4.1.6 Lüftung...................................... 21 4.2 Sekundärer Explosionsschutz.......................... 22 4.3 Tertiärer Explosionsschutz............................. 24 4.3.1 Explosionsfeste Bauweise....................... 24 4.3.2 Explosionsdruckentlastung...................... 24 4.3.3 Explosionsunterdrückung....................... 25 4.3.4 Verhindern der Explosionsübertragung............. 25
5 EG-Ex-Richtlinien.................................... 27 5.1 Richtlinie: RL 94/9/EG (ATEX 95)....................... 28 5.1.1 Anwendungsbereich............................ 30 5.1.2 Gegenüberstellung: RL 94/9/EG RL 79/196/EWG VDE alt........ 31 5.1.3 Grundlegende Anforderungen.................... 36 5.1.4 Gerätegruppen und Gerätekategorien.............. 37 5.1.5 Inverkehrbringen von Produkten.................. 38 5.1.6 Konformitätsbewertungsverfahren................. 39 5.1.7 Ex- und CE-Kennzeichnung auf Geräten und Schutzsystemen............................... 42 5.1.8 Gegenüberstellung: RL 94/9/EG RL 79/117/EWG.. 43 5.1.9 Betriebsanleitung.............................. 44 5.2 Explosionsschutzverordnung (ExVO)..................... 45 5.3 Richtlinie: RL 1999/92/EG (ATEX 137).................... 47 5.3.1 Zoneneinteilung explosionsgefährdeter Bereiche..... 48 5.3.2 Gas-Explosionsschutz.......................... 49 5.3.3 Staub-Explosionsschutz......................... 49 5.3.4 Gegenüberstellung: IEC / CENELEC NEC........ 51 5.3.5 CENELEC NEC (Zone + Explosionsgruppe Class + Division + Group)..................... 52 5.3.6 CENELEC NEC (Zündtemperaturen + Temperaturklassen)........................... 53 5.3.7 EN IEC (Zündschutzarten, Normen + Standards)... 54 5.4 Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)................. 54 5.4.1 Anwendungsbereich............................ 55 5.4.2 Minimierung und Beurteilung der Explosionsrisiken.... 56 5.4.3 Begriffsbestimmungen.......................... 56 5.4.4 Gefährdungsbeurteilung......................... 57 5.4.5 Organisatorische Maßnahmen.................... 57 5.4.6 Explosionsschutzmaßnahmen.................... 59 5.4.7 Explosionsschutzdokument...................... 60 5.4.8 Betrieb von überwachungsbedürftigen Anlagen....... 61 5.4.9 Prüfung von überwachungsbedürftigen Anlagen...... 62 5.4.10 Prüfstelle und Prüfpersonal für überwachungsbedürftige Anlagen................. 62 6 Elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen..... 65 6.1 Errichten einer elektrischen Anlage im explosionsgefährdeten Bereich.......................... 66 6.1.1 Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereiche...... 67 6.1.2 Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereiche..... 67 6.1.3 Sicherheitstechnische Kenngrößen................ 68 6.1.4 IP-Schutzgrade elektrischer Betriebsmittel.......... 70 6.1.5 Kennzeichnung harmonisierter Kabel und Leitungen... 72 VIII
6.2 Auswahl elektrischer Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche....................... 74 6.2.1 Betriebsmittel für die Zone 0..................... 74 6.2.2 Betriebsmittel für die Zone 1..................... 76 6.2.3 Betriebsmittel für die Zone 2..................... 77 6.2.4 Sonderanfertigung gemäß ExVO; 4 Abs. 5 (11. GSGV).................................. 79 6.2.5 Explosionsgruppen (Funkenzündung).............. 79 6.2.6 Temperaturklassen (Thermozündung)............. 82 6.2.7 Explosionsgruppen und Temperaturklassen einiger brennbarer Stoffe........................ 83 6.2.8 Kennzeichnung gasexplosionsgeschützter Betriebsmittel................................. 84 6.3 Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen..................... 85 6.3.1 Berührungsschutz............................. 85 6.3.2 Potentialausgleich............................. 85 6.3.3 Blitzschutzanlage.............................. 87 6.3.4 Elektrostatische Aufladung...................... 87 6.3.5 Elektrische Schutz- und Überwachungseinrichtungen..................... 89 6.3.6 Notabschaltung und Freischalten................. 89 6.3.7 Kabel und Leitungen........................... 90 6.4 Auswahl elektrischer Betriebsmittel für staubexplosionsgefährdete Bereiche..................... 90 6.4.1 Betriebsmittel für die Zone 20.................... 92 6.4.2 Betriebsmittel für die Zone 21.................... 93 6.4.3 Betriebsmittel für die Zone 22.................... 93 6.4.4 Zündtemperaturen (Staubwolke).................. 94 6.4.5 Glimmtemperaturen (Staubschicht)................ 95 6.4.6 Selbstentzündungstemperatur.................... 96 6.4.7 Staubdichtigkeit bei Gehäusen................... 97 6.4.8 Kennzeichnung staubexplosionsgeschützter Betriebsmittel................................ 97 6.5 Installation elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen................... 98 6.5.1 Auswahl einiger brennbarer Stäube (Zündtemperaturen + Glimmtemperaturen)......... 99 6.5.2 Schutz gegen elektrostatische Aufladung.......... 100 6.5.3 Dichtungen.................................. 100 6.5.4 Außenbelüftung elektrischer Maschinen............ 101 6.5.5 Kabel und Leitungen........................... 101 6.6 Inbetriebnahme einer Anlage........................... 102 6.6.1 Betrieb...................................... 103 6.6.2 Erhaltung des ordnungsgemäßen Zustandes........ 103 6.6.3 Wartung und Instandhaltung einer Anlage.......... 103 Inhaltsverzeichnis IX
6.6.4 Vorschriften, Bestimmungen und Verordnungen...... 104 6.6.5 Besondere Sicherheitsmaßnahmen................ 106 6.6.6 Vermeidung von Funkenbildung................... 106 6.6.7 Erlaubnisschein für Arbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen................. 107 6.7 Instandsetzung einer Anlage............................ 108 6.8 Instandsetzung explosionsgeschützter Betriebsmittel......... 113 6.9 Installationsbescheinigung............................. 114 6.10 Ständige Überwachung................................ 115 7 Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen.................. 117 7.1 Auswahl der eigensicheren Betriebsmittel.................. 117 7.2 Besondere Bedingungen in eigensicheren Stromkreisen...... 118 7.3 Kabel und Leitungen für eigensichere Stromkreise........... 118 7.4 Fehlerbetrachtung bei mehradrigen Kabeln und Leitungen.... 120 7.5 Zusammenschaltung eigensicherer Stromkreise............ 120 8 Elektrische Maschinen................................ 123 9 Heizeinrichtungen.................................... 125 10 Leuchten.......................................... 127 11 Explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel............ 129 11.1 Vorschriften, Bestimmungen und Verordnungen............. 129 11.2 Zündschutzarten in gasexplosionsgefährdeten Bereichen..... 132 11.2.1 Ölkapselung o (EN 50015 bzw. EN 60079-6)....... 132 11.2.2 Überdruckkapselung p (EN 50016 bzw. EN 60079-2).................... 133 11.2.3 Sandkapselung q (EN 50017 bzw. EN 60079-5)..... 133 11.2.4 Druckfeste Kapselung d (EN 50018 bzw. EN 60079-1).................... 134 11.2.5 Erhöhte Sicherheit e (EN 50019 bzw. EN 60079-7).. 135 11.2.6 Eigensicherheit i (EN 50020 bzw. EN 60079-11)..... 136 11.2.7 Vergusskapselung m (EN 50028 bzw. EN 60079-18)................... 136 11.2.8 Nicht funkend n (EN 50021 bzw. EN 60079-15)..... 138 11.2.9 Eigensicheres System i-syst (EN 50039 bzw. EN 60079-25)................... 140 11.2.10 Sonderschutz s (VDE 0170/0171)................ 141 X
11.3 Zündschutzarten in staubexplosionsgefährdeten Bereichen... 142 11.3.1 Schutz durch Gehäuse td (EN 61241-0 + EN 61241-1)..................... 142 11.3.2 Überdruckkapselung pd (EN 61241-4)............ 143 11.3.3 Eigensicherheit id (EN 61241-11)................ 144 11.3.4 Vergusskapselung md (EN 61241-18)............ 145 Inhaltsverzeichnis 12 Explosionsgeschützte nicht-elektrische Geräte.............. 147 12.1 Vorschriften, Bestimmungen und Verordnungen............ 147 12.2 Nicht-elektrische Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen.......................................... 148 12.2.1 Schwadenhemmende Kapselung fr (EN 13463-2)... 150 12.2.2 Druckfeste Kapselung d (EN 13463-3)............ 151 12.2.3 Konstruktive Sicherheit c (EN 13463-5)........... 151 12.2.4 Zündquellenüberwachung b (EN 13463-6)......... 152 12.2.5 Flüssigkeitskapselung k (EN 13463-8)............ 153 12.2.6 Kennzeichnung nicht-elektrischer explosionsgeschützter Geräte................... 153 13 Gebräuchlichste Zündschutzarten in der industriellen MSR-Technik 155 13.1 Druckfeste Kapselung d (EN 50018 bzw. EN 60079-1)...... 155 13.1.1 Zünddurchschlagsicherer Spalt.................. 156 13.1.2 Gehäusewerkstoff............................. 157 13.1.3 Kabeleinführungen............................ 157 13.1.4 Elektrische Steckverbindungen................... 158 13.2 Erhöhte Sicherheit e (EN 50019 bzw. EN 60079-7)......... 158 13.2.1 Kabeleinführungen............................ 158 13.2.2 Anschlussklemmen............................ 158 13.2.3 Innere Leiterverbindungen....................... 159 13.2.4 Luft- und Kriechstrecken........................ 159 13.2.5 Feste Isolierstoffe............................. 160 13.2.6 Abzweig- und Verbindungskästen................. 160 13.3 Eigensicherheit i (EN 50020 bzw. EN 60079-11)........... 161 13.3.1 Kategorien ia und ib......................... 162 13.3.2 Gehäuse.................................... 162 13.3.3 Temperaturen von Verdrahtungen und kleinen Bauteilen.............................. 163 13.3.4 Trennabstände an sicherheitsbestimmenden Komponenten................................ 166 13.3.5 Anforderungen an Bauteile, von denen die Eigensicherheit abhängt........................ 166 13.3.6 Sicherheitsbarrieren bzw. Zenerbarrieren........... 167 13.3.7 Prüfung der Spannungsfestigkeit................. 168 XI
13.4 Vergusskapselung m (EN 50028 bzw. EN 60079-18)........ 169 13.4.1 Schutzniveau................................. 169 13.4.2 Vergussmasse................................ 169 13.4.3 Dauergebrauchtemperatur der Vergussmasse....... 169 13.4.4 Schichtdicke der Vergussmasse.................. 170 13.4.5 Hohlräume im Verguss.......................... 170 13.4.6 Kabel- und Leitungseinführung im Verguss.......... 170 14 Zusammenschaltung eigensicherer Stromkreise............ 171 14.1 Quellenkennlinie (Strom-/Spannungs-Kennlinie)............. 172 14.1.1 Schaltung mit linearer Quellenkennlinie............. 172 14.1.2 Schaltung mit trapezförmiger Quellenkennlinie....... 173 14.1.3 Schaltung mit rechteckförmiger Quellenkennlinie..... 173 14.2 Ein aktives Betriebsmittel im eigensicheren Stromkreis....... 174 14.3 Berechnung der Zuleitungslänge......................... 175 14.4 Mehrere aktive Betriebsmittel im eigensicheren Stromkreis.... 175 14.5 Einfache elektrische Betriebsmittel...................... 178 14.5.1 Aktive Betriebsmittel............................ 179 14.5.2 Passive Betriebsmittel (ohne Energiespeicher)....... 179 14.5.3 Passive Betriebsmittel (mit Energiespeicher)........ 180 14.6 Nachweis der Eigensicherheit........................... 181 14.7 Fallbeispiele zum Nachweis der Eigensicherheit............ 182 14.8 Zündkurventabellen (EN 50020; Anhang A)................ 192 14.8.1 Kapazitiver Stromkreis (Kapazität C o Leerlaufspannung U o )............. 192 14.8.2 Induktiver Stromkreis (Induktivität L o Kurzschlussstrom I o )............. 196 14.8.3 Ohmscher Stromkreis (Kurzschlussstrom I o Leerlaufspannung U o )....... 200 15 Fallbeispiele mit explosionsgeschützten Betriebsmitteln...... 205 15.1 Zusammenschaltungen mit zugehörigen Betriebsmitteln...... 205 15.2 Zusammenschaltungen mit eigensicheren Betriebsmitteln..... 206 15.3 Verfügbare Leitungslängen in Abhängigkeit von IIC bzw. IIB und ia bzw. ib..................... 206 15.4 Fallbeispiele von Zusammenschaltungen mit zugehörigen Betriebsmitteln............................ 207 15.5 Fallbeispiele von Zusammenschaltungen mit eigensicheren Betriebsmitteln........................... 213 XII
16 Feldbussysteme im explosionsgefährdeten Bereich.......... 215 16.1 Darstellung eines eigensicheren Feldbussystems........... 216 16.2 Konzept für Feldbusse im explosionsgefährdeten Bereich..... 216 16.3 Speisegerät des Feldbussystems........................ 217 16.3.1 Zusatzanforderungen für FISCO-Speisegeräte....... 217 16.3.2 Zusatzanforderungen für FNICO-Speisegeräte....... 218 16.4 Feldgerät des Feldbussystems.......................... 219 16.4.1 Zusatzanforderungen für FISCO-Feldgeräte......... 219 16.4.2 Zusatzanforderungen für FNICO-Feldgeräte......... 220 16.5 Abschlusswiderstand des Feldbussystems................ 220 16.5.1 Zusatzanforderungen für FISCO-Abschlusswiderstände.................... 221 16.5.2 Zusatzanforderungen für FNICO-Abschlusswiderstände................... 221 16.6 Anforderung an das Bussystem......................... 221 16.6.1 Zusatzanforderungen für FISCO-Bussysteme....... 222 16.6.2 Zusatzanforderungen für FNICO-Bussysteme....... 222 16.7 Kennzeichnung...................................... 223 16.7.1 FISCO-Kennzeichnung......................... 223 16.7.2 FNICO-Kennzeichnung......................... 223 16.8 Anwendungen anderer Zündschutzarten bei Feldbussystemen.................................... 223 16.9 Schirmkonzept bei Feldbussystemen..................... 224 17 Prüfstellen der EG-Mitgliedsstaaten...................... 227 18 Prüfstellen außerhalb der EG-Mitgliedsstaaten.............. 233 Literaturnachweis.................................... 237 Abbildungsverzeichnis................................ 241 Tabellenverzeichnis.................................. 243 Stichwortverzeichnis.................................. 247 XIII