Angenommen, Sie spezifizieren einen elektrischen Tauchsieder für einen Altöltank in einer petrochemischen Anlage. Der Tank befindet sich in einem klassifizierten Bereich, daher benötigen die Heizung, der Anschlusskasten und der Temperaturtransmitter alle eine zertifizierte Schutzmethode. Der Gerätehersteller bietet einen eigensicheren Messumformer an. Der Heizgerätehersteller bietet eine explosionsgeschützte Flanschheizung an. Beide Ansätze verhindern eine Zündung, basieren jedoch auf völlig unterschiedlichen Prinzipien, und dieser Unterschied bestimmt die Leistungsfähigkeit, die Installationskosten und die Wartungsregeln.
Ein eigensicheres Gerät ist so konstruiert, dass es nicht genügend elektrische oder thermische Energie abgeben kann, um die umgebende Atmosphäre zu entzünden. Ein explosionsgeschütztes Gerät ist so konzipiert, dass es eine interne Explosion eindämmt, ohne dass Flammen oder heiße Gase austreten. Kurz gesagt ist Eigensicherheit eine Präventionsstrategie, während Explosionsschutz eine Eindämmungsstrategie ist.
Diese Unterscheidung erklärt ein häufiges Rätsel auf diesem Gebiet: Der Temperaturtransmitter kann eigensicher sein, der Heizer mit mehreren Kilowatt jedoch nicht. Hochleistungsgeräte können nicht eigensicher gemacht werden, da sowohl der normale Betrieb als auch glaubwürdige Fehlerbedingungen Energieniveaus erzeugen, die über der Zündschwelle typischer Kraftstoff-Luft-Gemische liegen.
Die Terminologie variiert je nach Region und Standard. In der nordamerikanischen Praxis wird häufig der Begriff Explosionsschutz verwendet, während internationale Standards dieselbe Technik als Explosionsschutz bezeichnen und als Ex d bezeichnet werden. Ebenso wird die Eigensicherheit als Ex i bezeichnet. Die Kenntnis beider Namen hilft beim Vergleich von ATEX- und IECEx-Zertifikaten mit lokalen Zulassungen.
Die Eigensicherheit begrenzt die elektrische Energie an der Quelle. In einem Ex i-Stromkreis werden Spannung, Strom und gespeicherte Energie unter den Werten gehalten, die zum Zünden des spezifischen vorhandenen Gases oder Dampfes erforderlich sind. Im sicheren Bereich montierte Sicherheitsbarrieren schränken den Stromkreis mit strombegrenzenden Widerständen und spannungsbegrenzenden Bauteilen ein. Selbst bei einem Kurzschluss, einem Kabelbruch oder einer zufälligen Erdung bleibt die Energie, die den Gefahrenbereich erreicht, unter der Zündschwelle.
Typische eigensichere Geräte sind Instrumente mit geringer Leistung: Temperaturtransmitter, Drucktransmitter, Niveauschalter, Magnetventile und Kommunikationsgeräte. Ihre Vorteile sind sowohl praktischer als auch technischer Natur:
Der limitierende Faktor ist die Leistung. Ein eigensicherer Stromkreis liefert typischerweise nur wenige hundert Milliwatt, was für ein Signal ausreicht, nicht jedoch für eine Heizung, einen Motorstarter oder eine Beleuchtungskörper.
Explosionsgeschützte Geräte, auch druckfest oder Ex d genannt, verfolgen den umgekehrten Ansatz. Anstatt die Energie zu begrenzen, wird ein Gehäuse verwendet, das stark genug ist, um einer internen Explosion standzuhalten. Wenn brennbares Gas in das Gehäuse eindringt und sich entzündet, hält das Gehäuse den Druck und löscht die Flamme, sodass sich die Explosion nicht in die Außenatmosphäre ausbreiten kann.
Die Eindämmung beruht auf präzisionsgefertigten Flammenpfaden. Bearbeitete Verbindungen und schmale Spalten kühlen die austretenden Gase unter die Zündtemperatur der umgebenden Atmosphäre, bevor sie das Gehäuse verlassen. Das Gehäuse muss außerdem einer Verformung unter dem höchsten Explosionsdruck standhalten. Dieser Ansatz funktioniert unabhängig von der im Gerät gespeicherten Energie und eignet sich daher für Geräte mit hoher Leistung. Für einen genaueren Blick auf die Konstruktion und Wartung dieser Gehäuse ist der Artikel über Aufbau, Installation und Betrieb explosionsgeschützter Elektroheizungen eine nützliche Referenz.
Zu den gängigen explosionsgeschützten Produkten in der Industrieheizung gehören:
Die Kompromisse sind Gewicht, Kosten und Zugang. Explosionsgeschützte Gehäuse sind schwer und unterliegen engen Toleranzen, was die Herstellungs- und Versandkosten erhöht. Normalerweise muss das System stromlos gemacht und der Bereich auf Gas überprüft werden, bevor das Gehäuse geöffnet wird. Für Geräte, die in einem klassifizierten Bereich echte Leistung benötigen, ist die explosionsgeschützte Konstruktion jedoch oft die einzige zertifizierte Option.
Der schnellste Weg, die beiden Methoden zu vergleichen, besteht darin, sich das Schutzprinzip, die Leistungskapazität und das Gehäuse anzusehen. In dieser Tabelle sind die wichtigsten Punkte für einen Käufer bei der Überprüfung der Spezifikationen zusammengefasst.
| Kriterium | Eigensicher (Ex i) | Explosionsgeschützt (Ex d) |
|---|---|---|
| Schutzprinzip | Begrenzt die Energie, um eine Entzündung zu verhindern | Enthält eine interne Explosion |
| Typische Leistungskapazität | Milliwatt, nur Signalpegel | Kilowatt und mehr |
| Gehäuse | Leichtes Standard-Industriegehäuse | Schweres, bearbeitetes, druckfestes Gehäuse |
| Live-Wartung | Unter geschulter Aufsicht erlaubt | Erfordert Freischalten und Gasprüfung |
| Häufige Anwendungen | Sender, Sensoren, Magnetspulen, Anzeigen | Heizungen, Motoren, Schaltschränke, Beleuchtung |
| Relative Systemkosten | Geringere Gerätekosten plus Barrierekosten | Höhere Gehäuse- und Installationskosten |
Beginnen Sie mit dem Strombedarf des Geräts. Wenn das Gerät nur Milliampere verbraucht und seine Funktion auf Signalebene liegt, ist Eigensicherheit normalerweise die wirtschaftliche und praktische Wahl. Wenn das Gerät Wärme oder mechanische Leistung liefern muss, ist eine explosionsgeschützte Konstruktion des Stromkreises oder eine andere Hochleistungsmethode wie erhöhte Sicherheit (Ex e) oder Druckbeaufschlagung (Ex p) erforderlich.
Die beiden Methoden koexistieren routinemäßig in derselben Installation. Ein Prozess-Skid für explosionsgefährdete Bereiche kann beispielsweise einen eigensicheren Temperaturtransmitter für das Signal und einen explosionsgeschützten Tauchsieder für die Heizlast verwenden. Jedes Gerät trägt seine eigene Kennzeichnung, daher muss der Käufer sicherstellen, dass jede Kennzeichnung mit der tatsächlichen Zone, Gasgruppe und Temperaturklasse des Standorts übereinstimmt. Achten Sie auf ATEX, IECEx oder nationale Zulassungen wie UL und CSA. Die Kennzeichnung sollte die Schutzart, die Gasgruppe (IIA, IIB oder IIC) und die Temperaturklasse (T1 bis T6) angeben. Viele Käufer überprüfen vor der Bestellung die Zertifizierungen und Auszeichnungen des Herstellers, um sicherzustellen, dass die Zulassungen genau für das angebotene Modell gelten.
Bei Heizanwendungen stellt sich in der Praxis selten die Frage, ob die Heizung selbst eigensicher ist. Eine Heizung muss kontinuierlich Wärmeleistung liefern, daher ist die Schutzmethode für die Heizung explosionsgeschützt. Die eigentliche Frage ist, ob das Heizgerät für die Zone zertifiziert ist, ob sein Anschlussgehäuse druckfest ist und ob die Steuerseite dem gleichen Schutzstandard entspricht.
Ein zertifizierter explosionsgeschützter Flansch-Tauchheizkörper wird wie ein Standard-Flanschheizkörper durch den Tankstutzen installiert, ist jedoch aufgrund seines druckfesten Anschlusskastens und der zertifizierten Elemente für den Einsatz in Gefahrenbereichen geeignet. Für kleine und mittlere Tanks wird häufig ein ATEX-zertifiziertes 6-kW-Modell gewählt.
380 V 6 kW ATEX-zertifizierter explosionsgeschützter Flansch-Tauchsieder Dieser zertifizierte Flansch-Tauchheizkörper eignet sich für kleine bis mittlere Tanks in explosionsgefährdeten Bereichen, mit druckfestem Anschlusskasten und ATEX/IECEx-Zulassung für Standorte der Zone 1 und 2. Produkt anzeigen → Ebenso wichtig wie die Heizung ist die Steuerungsausrüstung. Schalt-, Schutz- und Temperierkomponenten, die sich im klassifizierten Bereich befinden, benötigen einen eigenen Schutz. Ein druckfester Schaltschrank, der nach dem gleichen Sicherheitsprinzip gebaut ist, ist die herkömmliche Lösung zur Unterbringung dieser Komponenten und zur Einhaltung der Vorschriften des Heizkreislaufs.
Druckfester Schaltschrank für Heizsysteme in explosionsgefährdeten Bereichen Dieses druckfeste Gehäuse beherbergt sicher Schalt-, Schutz- und Temperaturkontrollkomponenten für Heizkreise, hält interne Explosionen zurück und eignet sich für klassifizierte Bereiche in allen Branchen. Produkt anzeigen → Für Rohrleitungen und Behälter, die eine Temperaturerhaltung anstelle einer Hochleistungsheizung benötigen, ist die elektrische Begleitheizung eine gängige Lösung und wirft auch eine Frage des Schutzes auf. Das Begleitheizungskabel selbst kann eine Technologie mit konstanter Wattleistung oder Selbstbegrenzung verwenden, aber das Bedienfeld, das es speist, muss für den Bereich geeignet sein. Ein für explosionsgefährdete Bereiche konzipierter Begleitheizungsschaltschrank vereint Stromverteilung, Schutz und Temperaturregelung in einem druckfesten Gehäuse, sodass die gesamte Begleitheizungsschleife denselben Standards entspricht wie der Rest der Installation.
Schaltschrank mit Begleitheizung für explosionsgefährdete Bereiche Dieser Schaltschrank integriert Temperaturregelung, Erkennung und Energiemanagement für die elektrische Begleitheizung, unterstützt bis zu 72 Schaltkreise und ist für allgemeine oder gefährliche Umgebungen geeignet. Produkt anzeigen → Fazit: Eigensicherheit und Explosionsschutz sind keine austauschbaren Beschreibungen derselben Schutzmaßnahme. Die Eigensicherheit verhindert eine Zündung durch Begrenzung der Energie, was bei Instrumenten gut funktioniert, bei Elektrogeräten jedoch nicht. Die explosionsgeschützte Konstruktion enthält eine Zündung in einem zertifizierten Gehäuse, wodurch Hochleistungsheizungen, Schaltschränke und Begleitheizungstafeln in explosionsgefährdeten Bereichen einsetzbar sind. Passen Sie die Schutzmethode an die Gerätefunktion an, überprüfen Sie die Kennzeichnung anhand Ihrer Zonenklassifizierung und kaufen Sie bei einem Hersteller, der sowohl sein Qualitätssystem als auch seine Zulassungen für explosionsgefährdete Bereiche dokumentiert.
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