Ex-i Nachweis
Das Thema Eigensicherheit in Ex-Schutz wirkt sehr komplex, hier müssen Zündschutzgrenzen betrachtet, Nachweise erbracht und spezielle Installationsvorschriften beachtet werden. Beim Betrieb einer Ex-i Kreises lohnt sich der große Aufwand bei der Installation. Die Zündschutzart Eigensicher deckt eine große Bandbreite an Applikationen ab und kommt von einfachen Sensoren & Aktoren bis zu komplexen Automatisierungslösung zum Einsatz.
Ex-i geschütze Lösungen
Die Eigensicherheit hat eine sehr hohes Sicherheitsniveau und das bei entsprechender Auslegung in der Ex-Zone 0 erlaubt. Des Weiteren bleibt die Anwendung sehr flexibel, vor allen im laufenden Betrieb. So kann Austausch, Prüfen und Erweiterungen in explosionsgefährdeten Bereich auch unter Spannung durchgeführt werden, ohne die Abschaltung des Stromkreises. Bei defekten Geräten kann ein Tausch einfach durchgeführt werden.
Ein Vorteil von Eigensicherheit ist, dass kein spezielles Gehäuse gebraucht wird, wie zum Beispiel druckfeste Kapselung (Schutzart: Ex d). Es können normale industrielle Kabeleinführungen und Steckverbindung benutzt werden, da das Öffnen eines Stromkreises keine gefährlichen Funken entstehen, was den Einsatz von Ethernet bevorzugt.
Unter der Zündgrenzkurve bleiben
Das Prinzip der Eigensicherheit (Ex i) ist, die Energie des Stromkreises so zu begrenzen, dass weder ein gefährlicher Funken noch eine zu hohe Temperatur des elektrischen Bauteils entsteht, welches eine Zündung in einer explosionsfähigen Atmosphäre stattfinden kann. Als eigensicher gilt ein Stromkreis, bei dem die Wertepaare aus Spannung und Stromstärke unterhalb der für die explosionsfähige Atmosphäre maßgeblichen Zündgrenzkurve liegen. Für jede Explosionsgruppe gibt es jeweils eine Kurve. Die zur Wahrung der Eigensicherheit maximal zulässigen Werte für Spannung und Stromstärke werden für Stromkreise mit linearer (ohmscher) Strombegrenzung auf Basis von Zündgrenzkurven durch den Hersteller bestimmt.
Beim Einsatz in Zone 1 oder 0 ist der zulässige Wert zusätzlich, um den Sicherheitsfaktor von 1,5 zu mindern. So darf zum Beispiel ein eigensichere elektrische Betriebsmittel mit einer Spannungsversorgung von 30 V, das in einer explosionsfähigen Atmosphäre der Explosionsgruppe IIC eingesetzt werden soll, in Zone 1 mit höchstens 102 mA gespeist werden.
Die Zündschutzart Eigensicher basiert auf die Begrenzung der Spannung und des Stromes, unter der Annahme bestimmter Fehler. Beim Einsatz in der Ex-Zone 2 ist im Normalbetrieb kein gefährlicher Funken oder Temperatur zu erwarten. In der Ex-Zone 1 ist im Normalbetrieb und bei einem Fehler kein gefährlicher Funken oder Erhöhung der Temperatur zu rechnen. Bei der Ex-Zone 0 besteht keine Gefahr bei zwei Fehlern. Je nach Ex-Zone wird durch den Zusatz a, b oder c gekennzeichnet.
- a = Ex-Zone 2
- b = Ex-Zone 1
- c = Ex-Zone 0
Dieselbe Ergänzung spezifiziert auch das Geräteschutzniveau (Equipment Protection Layer – EPL) für zum Einsatz in Zone 0, 1 oder 2 zugelassene Betriebsmittel. Der als Ga, Gb oder Gc ausgewiesene EPL ist in der Baumusterprüfbescheinigung und auf dem Typenschild des Gerätes verzeichnet.
Nachweis der Eigensicherheit
Der Nachweis für die Eigensicherheit muss für jeden Stromkreis nach DIN EN 60079-14 erstellt werden. Der Unterschied zu anderen Zündschutzarten ist, dass der gesamte Stromkreis betrachtet werden muss. Die Kombination von Stromquelle, Verbraucher und Kabel muss betrachtet werden, um die Zündgefahr zu verhindern. Als erstes werden die Strom, Spannung und Leistungswerte des Quelle (zum Beispiel: Ex-i Grenzwertgeber) mit den Verbraucher (z.B. Sensor) vergliche, alle Werte müssen bei der Quelle kleiner sein als beim Verbraucher. Zusätzlich müssen die Quelle, Verbraucher und Kabel noch betrachtet werden, um den Energie-Speicher der aller Teilnehmer im Stromkreis zu erfassen, wenn zum Beispiel der Stromkreis geöffnet wird.
Die sichere Seite des Eigensicherheit
Die EU-Baumusterprüfung ist eine Sicherheitszertifizierung für alle eigensicheren Betriebsmittel (Feldgeräte wie Sensoren, Messumformer und Stellantriebe) und zugehörige Einrichtungen. Eine EU-Baumusterprüfbescheinigung auf dem Gerät belegt, dass das Gerät von einer anerkannten Institution geprüft wurde und für den vorgesehenen Einsatz geeignet ist.
Ausgenommen von der EG-Baumusterprüfung sind einfache elektrische Betriebsmittel wie PT100, Schalter, Thermoelemente usw., für die keine EG-Baumusterprüfung erforderlich ist. Aber auch hier sollte der Anwender aufmerksam bleiben und z.B. Luft- und Kriechstrecken oder die Elektrostatik in Bezug auf Gehäuse bewerten. Darüber hinaus muss die Betrachtung dieser einfachen elektrischen Betriebsmittel dokumentiert werden. Die Zoneneinteilung und die Angabe der Explosionsgruppe sind Voraussetzung für die Auswahl der richtigen Betriebsmittel und den Nachweis der Eigensicherheit.
Die richtige Installation ist wichtig
Der Nachweis der Eigensicherheit besteht darin, dass das vorgesehene Schutzniveau gegen jede denkbare äußere Beschädigung gewährleistet sein muss. In der Praxis bedeutet dies, dass die Systeme während der Installation und des Betriebs vor elektromagnetischen oder elektrostatischen Feldern aus externen Energiequellen geschützt werden müssen, die andernfalls zu einer Zerstörung der eigensicheren Stromkreise führen könnten und sie somit nicht eigensicher machen. Die entsprechenden Vorschriften finden sich in der IEC EN 60079-14.
Ausblick
Der Nachweis der Eigensicherheit besteht darin, dass das vorgesehene Schutzniveau gegen jede denkbare äußere Beschädigung gewährleistet sein muss. In der Praxis bedeutet dies, dass die Systeme während der Installation und des Betriebs vor elektromagnetischen oder elektrostatischen Feldern aus externen Energiequellen geschützt werden müssen, die andernfalls zu einer Zerstörung der eigensicheren Stromkreise führen könnten und sie somit nicht eigensicher machen. Die entsprechenden Vorschriften finden sich in der IEC EN 60079-14.
Mit dem Einzug von Ethernet-APL in die Prozessautomatisierung bricht eine spannende Zeit an. Im vergangenen Jahr wurden wichtige Arbeiten abgeschlossen, so dass mit Ethernet-APL eine neue Ära in Bezug auf die Eigensicherheit in der Prozessautomatisierung beginnt.
Dokumentation im Netz
In dieser Rubrik finden Sie Dokumente zu den verschiedenen Teilbereichen des Explosionsschutzes.
Der Explosionsschutz ist ein Teilgebiet der Technik, das sich mit dem Schutz vor der Entstehung von Explosionen und deren Auswirkungen beschäftigt.
Einige Videos auf Youtube mit den Thema Ex-Schutz
