HANDBUCH EX-SCHUTZ - Pepperl+Fuchs
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<strong>HANDBUCH</strong><br />
<strong>EX</strong>-<strong>SCHUTZ</strong><br />
PROZESSAUTOMATION<br />
Explosionsschutz<br />
durch Eigensicherheit
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Gliederung<br />
Gliederung<br />
Anmerkungen zum Inhalt:<br />
Dieses Handbuch enthält die Manuskripte verschiedener in sich abgeschlossener<br />
Vorträge, die im Rahmen von Seminaren durch die drei Autoren<br />
Dipl.-Ing. Jan Brandwijk, Sachverständiger für Elektrotechnik,<br />
TÜV Industrie Service GmbH, Regionalbereich Nord (Hamburg)<br />
(Kapitel 2, 3, 5)<br />
Dipl.-Ing. Wolf-Dieter Dose, <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH Mannheim<br />
(Kapitel 1, 4, 6, 7, 8 sowie die Aktualisierung des Handbuches im Oktober 2006)<br />
Dipl.-Ing. Thomas Klatt, <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH Mannheim<br />
(Kapitel 9)<br />
gehalten werden. Dadurch sind inhaltliche Wiederholungen einzelner Passagen<br />
nicht auszuschließen. Die Quellenverzeichnisse beziehen sich ebenfalls nur auf<br />
das jeweilige Kapitel.<br />
Es ist nicht das Ziel der Autoren, Auszüge aus Normen komplett wiederzugeben,<br />
sondern dem Sinn nach. Erforderlichenfalls ist in der gültigen Norm nachzulesen.<br />
1
2<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
1 Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz . . . . . . . . 8<br />
1.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
1.2 Rechtsgrundlagen vor dem Jahr 2003 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />
1.3 Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />
1.3.1 Anmerkungen zur Richtlinie 94/9/EG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />
1.3.2 Kapitel I – Anwendungsbereich, Inverkehrbringen und freier Warenverkehr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />
1.3.3 Kapitel II – Konformitätsbewertungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16<br />
1.4 Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 durch die Explosionsschutzverordnung ExVO . . . . . . 20<br />
1.5 Richtlinie 1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />
1.6 Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien durch Europanormen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22<br />
1.7 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23<br />
2 Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die<br />
Betriebssicherheitsverordnung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24<br />
2.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24<br />
2.2 Die Betriebssicherheitsverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />
2.2.1 Abschnitt 1: Allgemeine Vorschriften (§§ 1 und 2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />
2.2.2 Abschnitt 2: Gemeinsame Vorschriften für Arbeitsmittel (§§ 3 bis 11). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<br />
2.2.3 Abschnitt 3: Besondere Vorschriften für überwachungsbedürftige Anlagen (§§ 12 bis 23). . . . . . . . . . . 33<br />
2.2.4 Abschnitt 4: Gemeinsame Vorschriften, Schlussvorschriften (§§ 24 bis 27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36<br />
2.3 Änderung der Gefahrstoffverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<br />
2.4 Das Explosionsschutzdokument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />
2.4.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />
2.4.2 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />
2.4.3 Vorgehensweise zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />
2.4.4 Beispielgliederung eines Explosionsschutzdokumentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41<br />
2.5 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen . . . . . . 42<br />
2.5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42<br />
2.5.2 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen . . . . . . 43<br />
2.5.3 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen. . . . . 46<br />
2.5.4 Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 1201 Prüfung von Arbeitsmitteln und<br />
überwachungsbedürftigen Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46<br />
2.6 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
3 Physikalische und technische Grundlagen des<br />
Explosionsschutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />
3.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />
3.2 Begriffsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />
3.3 Beurteilung der Explosionsgefahr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />
3.4 Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre - primärer Explosionsschutz . . . . . . 53<br />
3.4.1 Ersatz der brennbaren Stoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53<br />
3.4.2 Konzentrationsbegrenzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53<br />
3.4.3 Inertisieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53<br />
3.4.4 Verhindern oder Einschränken der Bildung explosionsfähiger Atmosphäre in der Nähe von Anlagen . . 54<br />
3.4.5 Überwachung der Konzentration in der Umgebung von Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54<br />
3.4.6 Maßnahmen zum Beseitigen von Staubablagerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55<br />
3.5 Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . 55<br />
3.5.1 Zoneneinteilung explosionsgefährdeter Bereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55<br />
3.5.2 Schutzmaßnahmen gegen mögliche Zündquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57<br />
3.6 Begrenzen der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß . . . . . . . . . 61<br />
3.6.1 Explosionsfeste Bauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />
3.6.2 Explosionsdruckentlastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />
3.6.3 Explosionsunterdrückung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />
3.6.4 Verhindern der Explosionsübertragung (explosionstechnische Entkopplung). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />
3.7 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63<br />
4 Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete<br />
Bereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64<br />
4.1 Allgemeine Bestimmungen (EN 50014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64<br />
4.2 Kurzcharakteristik der Zündschutzarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67<br />
4.2.1 Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67<br />
4.2.2 Zündschutzart „Überdruckkapselung“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67<br />
4.2.3 Zündschutzart „Vergusskapselung“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68<br />
4.2.4 Zündschutzart „Druckfeste Kapselung“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69<br />
4.2.5 Zündschutzart „Eigensicherheit“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />
4.2.6 Zündschutzart „n“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72<br />
4.2.7 Zündschutzart „Eigensichere Systeme“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74<br />
4.2.8 Zündschutzart „Sandkapselung“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74<br />
4.2.9 Zündschutzart „Ölkapselung“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />
4.3 Weitere Festlegungen der EN 50014 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />
4.3.1 Einteilung der Betriebsmittel in Gruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />
4.3.2 Einteilung der Temperaturklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />
4.3.3 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />
3
4<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
4.4 Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“ . . . . . . . . . . . 83<br />
4.4.1 Anmerkungen zur Definition des eigensicheren Stromkreises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83<br />
4.4.2 Schutzniveau „ia“ und „ib“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />
4.4.3 Sicherheitsbarrieren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85<br />
4.4.4 Einfache elektrische Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87<br />
4.4.5 Elektrische Grenzwerte eigensicherer Stromkreise, Zündgrenzkurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />
4.5 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91<br />
5 Installationsvorschriften. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92<br />
5.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92<br />
5.2 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93<br />
5.3 Allgemeines zur Auswahl elektrischer Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93<br />
5.4 Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche . . . . . . . . . 94<br />
5.4.1 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />
5.4.2 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />
5.4.3 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95<br />
5.4.4 Sonderanfertigungen gemäß ExVO, §4 Absatz 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96<br />
5.4.5 Explosionsgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96<br />
5.4.6 Temperaturklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97<br />
5.5 Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen. . . . . 98<br />
5.5.1 Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />
5.5.2 Potenzialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />
5.5.3 Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />
5.5.4 Notabschaltung und Freischalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />
5.5.5 Installation von elektrischen Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />
5.5.6 Elektrische Schutzmaßnahmen für Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101<br />
5.5.7 Kabel und Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104<br />
5.6 Entwurf der IEC 60079-14 (VDE 0165-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106<br />
5.7 Schutz gegen elektrostatische Aufladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107<br />
5.8 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109<br />
6 Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen . . . . . . . . 110<br />
6.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110<br />
6.2 Nachweis der Eigensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110<br />
6.2.1 Nachweis der Eigensicherheit eines einfachen eigensicheren Stromkreises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />
6.2.2 Nachweis der Eigensicherheit für Stromkreise mit mehreren zugehörigen Betriebsmitteln<br />
(Zusammenschaltung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112<br />
6.2.3 Ermittlung der neuen Grenzwerte gemäß EN 60079-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112<br />
6.2.4 PTB-Bericht ThEx-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114<br />
6.2.5 Vorgehensweise beim Nachweis der Eigensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
6.3 Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise<br />
in den Zonen 1 und 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />
6.3.1 Anforderungen an Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />
6.3.2 Installation eigensicherer Stromkreise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />
6.3.3 Anschluss eigensicherer Stromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />
6.3.4 Installation und Kennzeichnung von Kabel und Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />
6.3.5 Mehradrige Kabel und Leitungen mit mehr als einem eigensicheren Stromkreis<br />
(Grundanforderungen und Fehlerbetrachtungen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />
6.3.6 Erdung eigensicherer Stromkreise und leitender Schirme, Mehrfacherdung leitender Schirme . . . . . . 118<br />
6.3.7 Floating-Schaltung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119<br />
6.4 Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in der Zone 0 . . . 120<br />
6.5 Instandhaltung eigensicherer Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />
6.6 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121<br />
7 Staubexplosionsschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<br />
7.1 Staubexplosionen und ihre Ursachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<br />
7.2 Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123<br />
7.2.1 Staubexplosionsfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />
7.2.2 Explosionsgrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />
7.2.3 Mindestzündenergie (MZE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />
7.2.4 Medianwert (MW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />
7.2.5 Explosionsdruck, Staubexplosionsklassen (ST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />
7.2.6 Zündtemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />
7.2.7 Glimmtemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126<br />
7.2.8 Selbstentzündungstemperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />
7.2.9 Schutzmaßnahmen unter Beachtung der Kenngrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128<br />
7.3 Einteilung der staubexplosionsgefährdeten Bereiche in Zonen. . . . . . . . . . . . . 129<br />
7.4 Europanormen und -entwürfe zum Staubexplosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . 130<br />
7.5 Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz . . . . . . . . . 131<br />
7.5.1 Allgemeine Anforderungen (E IEC 61241-0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131<br />
7.5.2 Zündschutzart „tD“ – Schutz durch Gehäuse (IEC61241-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131<br />
7.5.3 Zündschutzart „mD“ – Schutz durch Vergusskapselung (IEC 61241-18). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132<br />
7.5.4 Zündschutzart „iD“ – Eigensichere elektrische Betriebsmittel (E DIN IEC 61241-11) . . . . . . . . . . . . . . 132<br />
7.5.5 Zündschutzart „pD“ – Überdruckkapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133<br />
7.5.6 Errichtungsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133<br />
7.6 Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen . . . 134<br />
7.6.1 Auswahl elektrischer Betriebsmittel für die Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub . . . . . . . 134<br />
7.6.2 Auswahl von elektrischen Betriebsmitteln (IEC 61241-14) [9]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136<br />
7.7 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138<br />
5
6<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
8 Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz . . . . . . . . 139<br />
8.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139<br />
8.2 Bestimmungen der AT<strong>EX</strong> 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140<br />
8.3 Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte. . . . . . . . . . . . . . . 141<br />
8.4 Kurzcharakteristik der Zündschutzarten für nicht-elektrische Geräte . . . . . . . . 144<br />
8.4.1 Schwadenhemmende Kapselung „fr“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
8.4.2 Druckfeste Kapselung „d“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
8.4.3 Inherent Safety „g“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
8.4.4 Konstruktive Sicherheit „c“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
8.4.5 Schutz durch Zündquellenüberwachung „b“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
8.4.6 Überdruckkapselung „p“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />
8.4.7 Flüssigkeitskapselung „k“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />
8.4.8 Kennzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />
8.5 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />
9 Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich 146<br />
9.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146<br />
9.2 Struktur eigensicherer Feldbussysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146<br />
9.3 Nachweis der Eigensicherheit für eine RS 485-Schnittstelle. . . . . . . . . . . . . . . . 147<br />
9.4 Das FISCO-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />
9.5 Anwendung anderer Zündschutzarten in Verbindung mit Feldbussystemen . . 150<br />
9.6 Schirmung einer eigensicheren Feldbusapplikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152<br />
10 Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153<br />
11 Bildverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156<br />
12 Tabellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157<br />
13 Anhang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
7
8<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Einführung<br />
1 Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
1.1 Einführung<br />
Zeittafel des<br />
Explosionsschutzes<br />
Früher waren Explosionen eng mit dem Bergbau verbunden. Austretendes Grubengas<br />
entzündete sich an einer Flamme oder durch einen Funken, richtete als schlagendes<br />
Wetter hohen Sachschaden an und kostete meist auch Menschenleben. So<br />
kann man das Grubenunglück im Jahre 1913 in Südwales mit 439 toten Bergleuten<br />
als „zwangsläufige Geburtshilfe“ der Eigensicherheit ansehen (s. Zeittafel des<br />
Explosionsschutzes). Schutz vor Explosionen war deshalb zu allererst im Bergbau<br />
notwendig. Mit dem Aufkommen der Industrie gibt es erste Berichte von Explosionen<br />
durch aus Kohle erzeugtem Gas, das zum Beheizen von Dampfkesseln und<br />
damit zum Antreiben von Maschinen verwendet wurde. Mit der zunehmenden<br />
Bedeutung der Großchemie, und darunter besonders der Petrochemie, stieg die<br />
Anzahl der Explosionen. Deren Auswirkungen wurden immer verheerender. Schon<br />
Ende des 19. Jahrhunderts erließ der Staat sogenannte Polizeiverordnungen, in<br />
denen die Fabrikherren verpflichtet wurden, Schutzmaßnahmen gegen Explosionen<br />
zu treffen. Die Fabrikinspektoren, wie die Gewerbeaufsichtsbeamten damals<br />
genannt wurden, hatten die Einhaltung der gesetzlichen Regelungen zu überwachen<br />
und gegebenenfalls Schutzmaßnahmen anzuordnen.<br />
Im Laufe der Zeit wurde viel Wissen über das Zustandekommen von Explosionen<br />
und die Ursachen zusammengetragen. Institutionen wie die Physikalisch-Technische<br />
Reichsanstalt (PTR, heute PTB), der Verband Deutscher Elektrotechniker<br />
(heute VDE), die Berggewerkschaftliche Versuchsstrecke (BVS, heute DMT) erarbeiteten<br />
Vorschriften (s. Zeittafel 1903 und 1935), bis am 13.10.1943 die Polizeiverordnung<br />
über elektrische Betriebsmittel in explosionsgefährdeten<br />
Räumen und Betriebsanlagen verabschiedet wurde. [1]<br />
Die ersten Regelungen zum Schutz vor Explosionen waren dem Gewerberecht<br />
zugeordnet. Einschlägiges Gesetz war die Gewerbeordnung. Darin gilt das Prinzip,<br />
dass der Unternehmer verantwortlich ist für den Schutz der Beschäftigten und<br />
auch Dritter, die betroffen sein könnten. Es gab also auch schon früher Ansätze für<br />
den Umweltschutz. Die Gewerbeordnung war die gesetzliche Grundlage für verschiedene<br />
technische Verordnungen, die wiederum durch technische Regeln<br />
präzisiert wurden und die wiederum auf Normen oder VDE-Vorschriften verweisen.<br />
In diesen technischen Verordnungen wurden besondere Anforderungen an einzelne<br />
potenziell gefährliche Anlagen gestellt. [2]<br />
Das Gerätesicherheitsgesetz in seiner Fassung vom 26. August 1992 gilt auch für<br />
die Errichtung und den Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen, die gewerblichen<br />
oder wirtschaftlichen Zwecken dienen oder durch die Beschäftigte gefährdet werden<br />
können (§1a GSG). Elektrische Anlagen in besonders gefährdeten Räumen<br />
zählen zu diesen überwachungsbedürftigen Anlagen.<br />
Erst mit der Betriebssicherheitsverordnung vom 27.9.2002 kam es in der Bundesrepublik<br />
Deutschland zu einer Rechtsvereinfachung, denn zahlreiche dieser<br />
Einzelverordnungen traten außer Kraft, u. a. die ElexV, die VbF.<br />
1744 Der Königl. Preuß. Feldmediziner Dr. Ludolph brachte mit einem elektrischen<br />
Funken ein Schwefeläther-Luftgemisch zur Explosion<br />
1883 „Verordnung über das gewerbemäßige Verkaufen und Teilhaben von<br />
Petroleum“<br />
1887 Arbeitsaufnahme der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt (PTR) in<br />
Berlin<br />
1893 Gründung des Verbandes der Elektrotechniker Deutschlands<br />
1894 Umbenennung in VDE-Verband Deutscher Elektrotechniker<br />
1894 Gründung der Berggewerkschaftlichen Versuchsstrecke (BVS) in<br />
Gelsenkirchen-Bismark<br />
1895 erste VDE-Sicherheitsvorschriften für Starkstromanlagen bis 250 V<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Einführung<br />
1903 VDE 0100 „Errichtungsvorschriften für elektrische Anlagen bis 1000 V“ mit<br />
ersten Bergwerksvorschriften<br />
1906 konstituierende Sitzung der IEC in London (unter Mitwirkung des VDE)<br />
1912 VDE 0170 „Leitsätze für die Ausführung von Schlagwetterschutzvorrichtungen<br />
an elektrischen Maschinen, Transformatoren und Apparaten“<br />
(1. Fassung)<br />
1913 bei einem schweren Bergwerks-Explosionsunglück in Sengheuydd<br />
(Südwales) am 14.10.1913 verlieren 439 Begleute „durch einen von einer<br />
elektrischen Signalanlage oder von fallenden Gestein verursachten Funken“<br />
(lt. Unternehmungsbericht) ihr Leben<br />
1935 VDE 0165 „Leitsätze für die Errichtung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Betriebsstätten“<br />
1943 VDE 0170/0171: Erste gemeinsame Bau- und Prüf- „Vorschriften für schlagwetter-<br />
und explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel“ Ausgabe V.43<br />
bzw. IV.44<br />
1943 Polizeiverordnung über elektrische Betriebsmittel in explosionsgefährdeten<br />
Räumen und Betriebsanlagen vom 13.10.1943<br />
1945 Definition des Begriffes „Eigensicherheit“ British Standard BS 1259: 1945<br />
1956 Anerkennung des Prinzipes der Eigensicherheit in den USA („National Electrical<br />
Code, 1956 Edition“, National Fire Protection Associoation, Boston)<br />
1957 Unterzeichnung der Römischen Verträge (Art. 100: Abbau technischer<br />
Handelshemmnisse)<br />
1963 Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Räumen<br />
(ExVO) vom 15.8.1963<br />
1965 erste deutsche Norm zur Eigensicherheit<br />
1975 EG- (Ex)- Rahmenrichtlinie (76/117/EWG) vom 18.12.1975 zur Angleichnung<br />
der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten betreffend elektrische<br />
Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche<br />
1977 Annahme der Explosionsschutz-Bestimmungen EN 50014 bis EN 50020<br />
von CENELEC-Europäisches Komitee für elektrotechnische Normung<br />
1978 Übernahme der Europäischen Normung als<br />
DIN/VDE-Bestimmungen 0170/0171<br />
1980 Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Räumen<br />
(ElexV) vom 27.2.1980 Umsetzung der EG-(Ex-)Rahmenrichtlinie in deutsches<br />
Recht<br />
1994 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom<br />
23.3.1994 (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
1996 die Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 in nationales Recht führt zur Zweiten Verordnung<br />
zum Gerätesicherheitsgesetz Verordnung über das Inverkehrbringen<br />
von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche<br />
(Explosionsschutzverordnung ExVO)<br />
1996 Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
1999 Richtlinie 1999/92/EG des Rates über Mindestvorschriften zur Verbesserung<br />
des Gesundheitsschutz und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die<br />
durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können<br />
(AT<strong>EX</strong> 137).<br />
2002 Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)<br />
9
10<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Einführung<br />
1957 wurden die Römischen Verträge unterzeichnet. Im Artikel 100a wird der<br />
Abbau technischer Handelshemmnisse zwischen den Mitgliedsstaaten gefordert.<br />
Eine wichtige Voraussetzung hierfür war die Harmonisierung sicherheitstechnischer<br />
Normen und somit auch die Integration der VDE-Bestimmungen in ein europäisches<br />
Normenwerk. Wichtige Meilensteine der Integration waren die EG-(Ex)-Rahmenrichtlinie<br />
76/117/EWG vom 18.12.1975, die Annahme der EN 50014 bis<br />
EN 50020 im Jahre 1977 durch die CENELEC (Europäisches Komitee für elektrotechnische<br />
Normung) und die Übernahme dieser EN im Jahre 1978 als DIN VDE-<br />
Bestimmungen. Diesen europäischen Normungsaktivitäten folgten weitere EG-Einzelrichtlinien.<br />
Damit war innerhalb der EG, aber auch über deren Grenzen hinaus (EFTA-Staaten<br />
und weitere Staaten), ein einheitliches Recht für die Herstellung und den Handel<br />
von elektrischen Betriebsmitteln zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
geschaffen. Die Installationsbedingungen unterlagen aber weiterhin den Rechtsund<br />
Verwaltungsvorschriften des Bestimmungslandes (s. Richtlinie 76/117/EWG).<br />
Zwei EG-Richtlinien haben zwischenzeitlich die EG-Ex-Landschaft grundlegend<br />
verändert:<br />
Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 23. März<br />
1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte<br />
und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen (AT<strong>EX</strong> 95);<br />
Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 16.<br />
Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />
und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären<br />
gefährdet werden können (AT<strong>EX</strong> 137).<br />
Die AT<strong>EX</strong> 95 richtet sich maßgeblich an die Hersteller elektrischer Betriebsmittel<br />
und musste wortgetreu in nationales Recht umgesetzt werden. Dies geschah<br />
durch die Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das<br />
Inverkehrbringen von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche<br />
– Explosionsschutzverordnung – 11. GSGV) vom 12. Dezember 1996. Am<br />
folgenden Tag wurde die um alle Beschaffenheitsanforderungen bezüglich der<br />
Betriebsmittel geleichterte Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsfähigen<br />
Bereichen (ElexV) veröffentlicht.<br />
Die AT<strong>EX</strong> 137 richtet sich an die Betreiber elektrischer Anlagen, Geräte und<br />
Schutzsysteme und ist dem Sinne nach in nationales Recht umzusetzen. Dies<br />
erfolgte durch die „Verordnung zur Vereinfachung im Bereiche der Sicherheit und<br />
des Gesundheitsschutzes bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren<br />
Benutzung bei der Arbeit, der Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger<br />
Anlagen und der Organisation des Gesundheitsschutzes“ vom 27. September<br />
2002.<br />
Deren Artikel 1 enthält die „Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei<br />
der Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über<br />
Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation<br />
des betrieblichen Arbeitsschutzes“ (Betriebssicherheitsverordnung -<br />
BetrSichV).<br />
Seit der Veröffentlichung wurde die BetrSichV inzwischen mehrmals geändert (Fassungen<br />
vom 23.12.2004 und 07.07.2005). Dabei hat die Änderung vom 23.12.2004<br />
umfassende Auswirkung auf die Durchführung der Prüfung überwachungsbedürftiger<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen.<br />
Gemäß § 24 der BetrSichV wird beim Ministerium für Wirtschaft und Arbeit der Ausschuss<br />
für Betriebssicherheit gebildet, zu dessen Aufgaben es gehört, Regeln zu<br />
ermitteln, wie die in der BetrSichV gestellten Anforderungen erfüllt werden können.<br />
Hierzu wurden Unterausschüsse gebildet, die Technische Regeln für Betriebssicherheit<br />
(TRBS) erarbeiten und im Bundesarbeitsblatt bekannt machen.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Einführung<br />
Achtung<br />
Unter das große Thema „Explosionsschutz“ fallen u. a. die<br />
TRBS 1111 „Gefährdungsbeurteilung und sicherheitstechnische Bewertung“,<br />
TRBS 1201 „Prüfung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen“,<br />
TRBS 1203 „Befähigte Personen“ mit den Teilen<br />
– Allgemeine Anforderungen<br />
– Explosionsgefährdungen<br />
– Druckgefährdungen<br />
– Elektrische Gefährdungen,<br />
TRBS 2152 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre“ mit den Teilen<br />
– Allgemeines<br />
– Beurteilung der Explosionsgefährdung<br />
– Vermeidung oder Einschränkung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre.<br />
Auf diese TRBS, die bis zum 02.06.2006 veröffentlicht wurden, wird im Abschnitt 2<br />
ausführlich eingegangen.<br />
Als „Lesehilfen“ gibt es für die AT<strong>EX</strong> 95 eine Leitlinie zur Anwendung der<br />
Richtlinie 94/9/EG vom Mai 2000 und für die AT<strong>EX</strong> 137 einen nichtverbindlichen<br />
Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die Durchführung der<br />
Richtlinie 1999/92/EG (überarbeiteter Entwurf Oktober 2002).<br />
Ohne an dieser Stelle genauer auf Übergangsregelungen, das Inkraft- und Außerkrafttreten<br />
der verschiedensten EG-Richtlinien und nationalen Verordnungen eingehen<br />
zu wollen, ist hervorzuheben, dass ab dem 1. Juli 2003 die AT<strong>EX</strong> 95 und die<br />
AT<strong>EX</strong> 137 das EG-Recht des Explosionsschutzes bestimmen. Die<br />
Richtlinie 76/117/EWG, die Richtlinie 79/196/EWG und die Richtlinie 82/130/EWG<br />
werden ab dem 1. Juli 2003 aufgehoben. Somit gilt über die EG-Länder hinaus<br />
(z. B. hat die Schweiz am 1.4.1998 durch die Verordnung VGSEB die Festlegungen<br />
der AT<strong>EX</strong> 95 komplett übernommen) ein einheitliches Recht für die Herstellung und<br />
das Inverkehrbringen von Geräten und Schutzsystemen zur bestimmungsgemäßen<br />
Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen und deren Installation.<br />
Als Abschluss der Einführung muss angemerkt werden, dass der Geltungsbereich<br />
der AT<strong>EX</strong> 95 auch nicht-elektrische Geräte und Schutzsysteme einbezieht. Unter<br />
den Anwendungsbereich der AT<strong>EX</strong> 95 fallen außerdem Sicherheits-, Kontroll- und<br />
Regeleinrichtungen für den Einsatz außerhalb von explosionsgefährdeten Bereichen<br />
(s. Artikel 1 der Richtlinie). In der AT<strong>EX</strong>-Leitlinie vom Mai 2000 wird hierzu<br />
angemerkt:<br />
„Zu beachten ist, dass die Richtlinie 94/9/EG erstmals grundlegende Gesundheits-<br />
und Sicherheitsanforderungen für nichtelektrische Geräte, die für den Einsatz in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind, für Geräte, die für den Einsatz in<br />
Bereichen, in denen wegen der Staubbildung Explosionsgefahr besteht, und<br />
Schutzsysteme bestimmt sind, und für Vorrichtungen, die für den Einsatz außerhalb<br />
von explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind und zur sicheren Funktionsweise<br />
von Geräten und Schutzsystemen in Bezug auf Explosionsrisiken<br />
erforderlich sind beziehungsweise dazu beitragen, festgelegt“. [3]<br />
Die Aufzählung vieler Richtlinien, Gesetze, Verordnungen ist unvollständig und<br />
umfasst nur die wichtigsten Schriften. Nicht unerwähnt dürfen die Regeln der<br />
Berufsgenossenschaft bleiben, so z. B. BGR 104 Regeln für den Sicherheits- und<br />
Gesundheitsschutz bei der Arbeit (Ex-RL) oder BGR 132 Richtlinie zur Vermeidung<br />
von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen (Richtlinie „Statische Elektrizität“).<br />
11
12<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Rechtsgrundlagen vor dem Jahr 2003<br />
1.2 Rechtsgrundlagen vor dem Jahr 2003<br />
In diesem Abschnitt soll kurz die rechtliche Situation erläutert werden, die bis zum<br />
Abschluss der Harmonisierung europäischen Rechtes auf dem Gebiete des Explosionsschutzes<br />
bestand. Die Zeitangabe „vor 2003“ ist absichtlich unpräzise<br />
gewählt, da das Wirksamwerden der AT<strong>EX</strong> 95 und AT<strong>EX</strong> 137 durch deren nationale<br />
Umsetzungen mittels ExVO und BetrSichV in Schritten zwischen 1996 bis<br />
2003 erfolgte. Viele nationale Verordnungen wurden in diesem Zeitraum angepasst<br />
(geändert), bevor sie nun außer Kraft getreten sind. Bestes Beispiel ist hierfür die<br />
ElexV.<br />
Es ist aber wichtig anzumerken, dass das, was bisher gut war, auch weiterhin gut<br />
sein wird. Keine ordnungsgemäß betriebene Anlage muss wegen der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien<br />
umgerüstet werden. Auch wenn die Richtlinien 76/117/EWG, 79/196/EWG und<br />
82/130/EWG gemäß Artikel 14 der AT<strong>EX</strong> 95 ab dem 1. Juli 2003 aufgehoben werden,<br />
bleiben die auf Basis dieser Richtlinien ausgestellten (Konformitäts-)Bescheinigungen<br />
bezüglich der ordnungsgemäßen Nutzung dieser Betriebsmittel gültig<br />
(siehe Artikel 14 Absatz 3 der AT<strong>EX</strong> 95, § 7 Absatz 2 der ExVO). Auf die Kennzeichnung<br />
der nicht gemäß AT<strong>EX</strong> 95 zugelassenen Geräte wird im Abschnitt<br />
„Zündschutzarten“ eingegangen. Das Inverkehrbringen dieser Betriebsmittel ab<br />
dem 1. Juli 2003 ist verboten.<br />
Die wichtigsten EG-Richtlinien vor Anwendung der AT<strong>EX</strong> 95 sind nachfolgend aufgelistet:<br />
EG-Ex-Rahmenrichtlinie (76/117/EWG) vom 18. Dezember 1975, gültig bis<br />
30.6.2003<br />
EG-Ex-Einzelrichtlinie (79/196/EWG) vom 6. Februar 1979, A-Generation<br />
(Strichgeneration), gemäß Europanormen der 1. Generation (Ausgabe 1977/78)<br />
EG-Sch-Richtlinie (82/130/EWG) vom 15. Februar 1982, Elektrische Betriebsmittel<br />
in Unter- und Übertageanlagen grubengasführender Bergwerke<br />
EG-Ex-Einzelrichtlinie (84/87/EWG) vom 16. Januar 1984, offizielle Einführung<br />
der aus technischen Gründen bis dahin erfolgten Änderungen der Europanormen,<br />
B-Generation<br />
EG-Ex-Einzelrichtlinie (88/571/EWG) vom 10. November 1988 C-Generation,<br />
gemäß Anpassungsrichtlinie AT<strong>EX</strong>/III94/03 D-Generation<br />
Richtlinie 98/65/EG vom 3.9.1998, E-Generation<br />
Ab dem 1. März 1996 wendeten die EG-Mitgliedstaaten die AT<strong>EX</strong> 95 an, hierzu trat<br />
am 20. Dezember 1996 die Explosionsschutzverordnung ExVO in Kraft. Die<br />
AT<strong>EX</strong> 137 wurde am 16. Dezember 1999 veröffentlicht, ihre nationale Umsetzung<br />
durch die bezüglich des Explosionsschutzes relevante Betriebssicherheitsverordnung<br />
vom 27. September 2002 erfolgte ab dem 3. Oktober 2003 (siehe hierzu Artikel<br />
8 der Verordnung zur Rechtsvereinfachung im Bereich der Sicherheit und des<br />
Gesundheitsschutzes bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren Benutzung<br />
bei der Arbeit, der Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen<br />
und der Organisation des betrieblichen Arbeitsschutzes). Aus der Überschrift zur<br />
AT<strong>EX</strong> 137 ist klar zu entnehmen, dass deren Hauptanliegen der Gesundheits- und<br />
Arbeitsschutz ist. Diese Thematik, die sich an die Betreiber von Anlagen richtet,<br />
wird in einem späteren Abschnitt behandelt.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
Bild 1.1 EG-Richtlinie und deren nationale Umsetzung<br />
Artikel 95: Richtlinie für die Angleichung derjenigen Rechts- und Verwaltungsvorschriften der<br />
Mitgliedstaaten, die sich unmittelbar auf die Errichtung oder das Funktionieren des<br />
gemeinsamen Marktes auswirken.<br />
Zielsetzung: Abbau technischer Handelshemmnisse<br />
Artikel 137: Die Mitgliedsstaaten bemühen sich, die Verbesserungen insbesondere der<br />
Arbeitsumwelt zu fördern, um die Sicherheit und die Gesundheit der Arbeitnehmer<br />
zu schützen und setzen sich die Harmonisierung der in diesem Bereich bestehenden<br />
Bedingungen bei gleichzeitigem Fortschritt zum Ziel.<br />
Zielsetzung: Mindestvorschriften zur Verbesserung der Arbeitsumwelt<br />
Nachfolgend wird die AT<strong>EX</strong> 95, die sich mit ihren Beschaffenheitsanforderungen<br />
und Vorschriften zum Inverkehrbringen an die Hersteller der Betriebsmittel richtet,<br />
genauer behandelt.<br />
1.3 Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
Artikel 95<br />
Richtlinie<br />
Freier Warenverkehr<br />
AT<strong>EX</strong> 95<br />
Richtlinie 94/9/EG<br />
Europäischer Vertrag<br />
Artikel 137<br />
Richtlinie<br />
Sozialvorschriften<br />
AT<strong>EX</strong> 137<br />
Richtlinie 1999/92/EG<br />
Ex VO BetrSichV<br />
1.3.1 Anmerkungen zur Richtlinie 94/9/EG<br />
Der Wortlaut der AT<strong>EX</strong> 95 ist im Anhang enthalten. In den einzelnen Abschnitten<br />
dieses Handbuches werden Auszüge gekürzt oder nur sinnentsprechend wiedergegeben,<br />
eine exakte Lektüre der Richtlinie wird empfohlen.<br />
In einem quasi Vorwort zur Richtlinie werden Gründe aufgeführt, deren Erwägung<br />
zum Erlassen der Richtlinie führte. Nachfolgend sollen 4 dieser Gründe dem Sinne<br />
nach genannt werden:<br />
Innerhalb der einzelnen Mitgliedstaaten unterschiedlich umfangreiche Anforderungen<br />
und Abweichungen bei den vorgeschriebenen Prüfverfahren führen zu<br />
Ungleichheiten, die den freien Warenverkehr innerhalb der Gemeinschaft hemmen.<br />
Nur durch eine Harmonisierung der einzelstaatlichen Rechtsvorschriften<br />
können diese Hindernisse des freien Warenverkehrs beseitigt werden.<br />
Die Einhaltung der grundlegenden Anforderungen des Sicherheits- und Gesundheitsschutzes<br />
ist zwingend erforderlich, um die Sicherheit der Geräte und Vorrichtungen<br />
zu gewährleisten. Diese Anforderungen müssen mit Umsicht<br />
umgesetzt werden, um dem zum Zeitpunkt des Baus der Geräte erreichten<br />
Stand der Technik gerecht zu werden.<br />
Diese Richtlinie definiert daher nur grundlegende Anforderungen. Um den<br />
Nachweis zu erleichtern, dass ein Gerät diesen Anforderungen entspricht, müssen<br />
auf europäischer Ebene einheitliche Normen geschaffen werden und zwar<br />
insbesondere für den nichtelektrischen Bereich des Explosionsschutzes.<br />
Die Ausarbeitung dieser europaweit geltenden harmonisierten Normen, die<br />
nach wie vor nicht zwingend vorgeschrieben werden dürfen, erfolgt durch<br />
private Organisationen. [4]<br />
13
14<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
Wichtige Anliegen neben der Harmonisierung sind also:<br />
grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen für Konzeption und<br />
Bau,<br />
keine zwingende Anwendung der harmonisierten Normen,<br />
Stand der Technik zum Zeitpunkt des Baus von Geräten umsetzen,<br />
Verweis auf den Geltungsbereich inklusive des nichtelektrischen Bereiches des<br />
Explosionsschutzes.<br />
Die AT<strong>EX</strong> 95 ist in 4 Kapitel unterteilt und beinhaltet 9 Anhänge:<br />
1.3.2 Kapitel I – Anwendungsbereich, Inverkehrbringen und freier Warenverkehr<br />
Eine auszugsweise Übersicht über den Anwendungsbereich zeigt folgende Zusammenstellung:<br />
Anwendung Maschinen, elektrische und nicht-elektrische Betriebsmittel, Steuerungs- und Ausrüstungsteile,<br />
Warn- und Vorbeugungsmaßnahmen;<br />
Beispiele betroffener,<br />
insbesondere nichtelektrischer<br />
Geräte<br />
Beispiele nicht betroffener<br />
Geräte<br />
Kapitel I Anwendungsbereich, Inverkehrbringen und freier Warenverkehr<br />
Kapitel II Konformitätsbewertungsverfahren<br />
Kapitel III CE-Konformitätskennzeichnung<br />
Kapitel IV Schlussbestimmungen<br />
Anhang I Entscheidungskriterien für die Einteilung der Gerätegruppen in<br />
Kategorien<br />
Anhang II Grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen für<br />
die Konzeption und den Bau von Geräten und Schutz-Systemen<br />
zur bestimmungsgemäßen Verwendung in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen<br />
Anhang III/IX Detaillierte Festlegungen zu den einzelnen<br />
Konformitätsbewertungsverfahren<br />
Ventilatoren, Gebläse, Verdichter, (Vakuum-)Pumpen, Zentrifugen, Flurförderfahrzeuge,<br />
Hebezeuge, mechanische Mühlen, Rüttelantriebe, Rührwerkzeuge einschließlich<br />
Getriebe und Treibriemen;<br />
Apparate, Rohrleitungen, Absaugsysteme, Armaturen.<br />
Wichtigster Inhalt des Artikels 1 sind (für den Anwender, an den sich dieses Handbuch<br />
wendet) die Definition von Gerätegruppen und Gerätekategorien:<br />
„Gerätegruppe I gilt für Geräte zur Verwendung in Untertagebetrieben von Bergwerken<br />
sowie deren Übertageanlagen, die durch Grubengas und/oder brennbare<br />
Stäube gefährdet werden können.<br />
Gerätegruppe II gilt für Geräte zur Verwendung in den übrigen Bereichen, die<br />
durch eine explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden können.“ [4]<br />
Mit anderen Worten: ein Gerät der Gerätegruppe II darf für die Explosionssgruppe II<br />
verwendet werden.<br />
Neu ist gemäß einem geforderten Schutzgrad die Einteilung der Geräte in Gerätekategorien.<br />
Die Entscheidungskriterien hierfür enthält der Anhang I. Unabhängig<br />
davon, ob es sich um elektrische oder nicht-elektrische Geräte handelt, die in grubengasgefährdeten<br />
Bereichen, durch sonstige Gase oder Stäube gefährdete Bereiche<br />
eingesetzt werden sollen, ist die Fehlersicherheit der Geräte das einzige<br />
Kriterium.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
Gerätegruppe Gerätekategorie<br />
I (Grubengas,<br />
brennbare<br />
Stäube)<br />
II alle übrigen<br />
Bereiche außer I<br />
(Gemische aus<br />
Luft und Gasen,<br />
Dämpfen, Nebel,<br />
Stäuben)<br />
Als Beispiel die Anforderungen an ein Gerät der Gerätekategorie 1 der Gerätegruppe<br />
II:<br />
„Gerätegruppe II, Kategorie 1“<br />
Geräte, die konstruktiv so gestaltet sind, dass sie in Übereinstimmung mit den vom<br />
Hersteller angegebenen Kenngrößen betrieben werden können und ein sehr<br />
hohes Maß an Sicherheit gewährleisten.<br />
Geräte dieser Kategorie sind zur Verwendung in Bereichen bestimmt, in denen<br />
eine explosionsfähige Atmosphäre, die aus einem Gemisch von Luft und Gasen,<br />
Dämpfen oder Nebeln oder aus Staub-/Luft-Gemischen besteht, ständig oder<br />
langzeitig oder häufig vorhanden ist.<br />
Geräte dieser Kategorie müssen selbst bei selten auftretenden Gerätestörungen<br />
das erforderliche Maß an Sicherheit gewährleisten und weisen daher Explosionsschutzmaßnahmen<br />
auf, so dass beim Versagen einer apparativen Schutzmaßnahme<br />
mindestens eine zweite unabhängige apparative Schutzmaßnahme die<br />
erforderliche Sicherheit gewährleistet, oder beim Auftreten von zwei unabhängigen<br />
Fehlern die erforderliche Sicherheit gewährleistet wird.“ [4]<br />
Wenn in diesen Kriterien das Vorhandensein einer explosionsfähigen Atmosphäre<br />
herangezogen wird, vermutet man die Verknüpfung mit den Ex-Zonen, diese werden<br />
aber in der AT<strong>EX</strong> 95 mit keinem Wort erwähnt, da sich diese Richtlinie an die<br />
Hersteller der Geräte wendet. Da die Geräte aber irgendwann doch in einer Ex-<br />
Zone eingesetzt werden sollen, erscheint folgende Tabelle mit einer Vermischung<br />
von Gerätegruppen, -kategorien und Zonen an dieser Stelle erlaubt.<br />
.<br />
Wahrscheinlichkeit<br />
der Ex-Atmosphäre *<br />
Maß der zu<br />
gewährleistenden<br />
Sicherheit *<br />
ausreichende Sicherheit<br />
bei *<br />
M1 vorhanden sehr hohes 2 Fehlern<br />
2 unanhängigen apparativen<br />
Schutzmaßnahmen<br />
M2 bei Auftreten der Ex-<br />
Atmosphäre abschaltbar<br />
1 ständig, langzeitig oder<br />
häufig vorhanden<br />
hohes Zündquellen auch bei<br />
erschwerten Bedingungen<br />
unwirksam<br />
sehr hohes 2 Fehlern<br />
2 unanhängigen apparativen<br />
Schutzmaßnahmen<br />
2 gelegentlich vorhanden hohes Vermeidung von Zündquellen<br />
bei Geräten und<br />
Betriebsstörungen<br />
3 nicht oder selten und<br />
dann nur kurzzeitig<br />
Vergleich zur der bisherigen<br />
Gruppen- und<br />
Zoneneinteilung<br />
Explosionsgruppe I<br />
Explosionsgruppe I<br />
Explosionsgruppe II<br />
Zone 0<br />
Zone 20<br />
Explosionsgruppe II<br />
Zone 1<br />
Zone 21<br />
gewöhnliches Normalbetrieb Explosionsgruppe II<br />
Zone 2<br />
Zone 22<br />
*) Ausführliche Erläuterungen zu diesen Spalten sind enthalten in:<br />
Anhang I – Entscheidungskriterien für die Einteilung der Gerätegruppen in Kategorien<br />
Anhang II – Grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen für die Konzeption und den Bau von Geräten und Schutzsystemen zur<br />
bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen.<br />
Tabelle 1.1 Zuordnung von Gerätegruppen, -kategorien und Zonen<br />
Der Artikel 1 der Richtlinie fordert für die bestimmungsgemäße Verwendung die<br />
Erfüllung der grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen gemäß<br />
Anhang II. Die Prinzipien des Explosionsschutzes verpflichten den Hersteller, Maßnahmen<br />
zu treffen, um:<br />
„vorrangig, wenn es möglich ist, explosionsfähige Atmosphären zu vermeiden,<br />
die von den Geräten und Schutzsystemen selbst erzeugt oder freigesetzt werden<br />
können;<br />
die Entzündung explosionsfähiger Atmosphären unter Berücksichtigung von<br />
elektrischen und nichtelektrischen Zündquellenarten im Einzelfall zu verhindern;<br />
falls es dennoch zu einer Explosion kommen sollte, die eine Gefährdung von<br />
Personen und gegebenenfalls von Haustieren oder Gütern durch direkte oder indirekte<br />
Einwirkung verursachen kann, diese umgehend zu stoppen und/oder den<br />
Wirkungsbereich von Explosionsflammen und Explosionsdrücken auf ein ausreichend<br />
sicheres Maß zu begrenzen.“ [4]<br />
15
16<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
Zusammengefasst heißt<br />
dies:<br />
Achtung<br />
Verhindern des Auftretens einer explosionsfähigen Atmosphäre<br />
⇒ primärer Explosionsschutz,<br />
Verhindern des Entzündens einer explosionsfähigen Atmosphäre<br />
⇒ sekundärer Explosionsschutz,<br />
Ausbreitung einer erfolgten Explosion stoppen und deren Auswirkung begrenzen<br />
⇒ tertiärer Explosionsschutz.<br />
Im Anhang II sind Festlegungen getroffen zur Kennzeichnung der Geräte, auf die<br />
aber erst nach Behandlung der Zündschutzarten eingegangen werden soll. Nur<br />
soviel an dieser Stelle: es gibt eine neue Kennzeichnung gemäß AT<strong>EX</strong> 95 und<br />
unabdingbare Hinweise für die Sicherheit bei der Verwendung, man kann sie auch<br />
als „technische Kennzeichnung“ gemäß EN 50014 bezeichnen.<br />
Der Betriebsanleitung wird große Bedeutung beigemessen (siehe Anhang II<br />
Punkt 1.0.6):<br />
Zu jedem Gerät oder Schutzsystem muss eine Betriebsanleitung vorhanden sein,<br />
die folgende Mindestangaben enthält:<br />
gleiche Angaben wie unter Kennzeichnung gefordert;<br />
Angaben zu sicherer Inbetriebnahme, Verwendung, Montage und Demontage,<br />
Instandhaltung, Installation, Rüsten;<br />
elektrische Kenngrößen und Drücke, höchste Oberflächentemperatur u. a.<br />
Grenzwerte;<br />
weitere Angaben.<br />
Bei der Inbetriebnahme muss die Originalbetriebsanleitung in einer der Gemeinschaftssprachen<br />
(oder Sprache des Verwendungslandes) vorliegen.<br />
Sollte das Gerät durch den Buchstaben „X“ in der Kennzeichnung auf „besondere<br />
Bedingungen für die sichere Anwendung“ verweisen, müssen diese Angaben<br />
unbedingt am Einsatzort in der Landessprache übersetzt vorliegen.<br />
1.3.3 Kapitel II – Konformitätsbewertungsverfahren<br />
In Abhängigkeit von der bestimmungsgemäßen Verwendung der Geräte, also<br />
deren Einsatz gemäß Gerätegruppen und -kategorien (und somit für die Gerätegruppe<br />
II auch in Zuordnung zu den Zonen 0 oder 20, 1 oder 21, 2 oder 22 gemäß<br />
Gerätekategorien) werden Konformitätsverfahren und deren Kombinationen vorgeschrieben,<br />
damit die CE-Kennzeichnung angebracht werden darf.<br />
Diese Verfahren sind in den Anhängen III bis IX beschrieben, nachfolgend eine Auflistung<br />
und sinngemäße Zusammenfassung geforderter Kombinationen:<br />
III EG-Baumusterprüfung<br />
Grundvoraussetzung für Gerätekategorie M 1 und 1, M 2 und 2<br />
IV Qualitätssicherung Produktion<br />
mit III für M1 oder 1 erforderlich<br />
V Prüfung der Produkte<br />
mit III für M 1 oder 1 erforderlich<br />
VI Konformität mit der Bauart<br />
mit III für M 2 oder 2 erforderlich<br />
VII Qualitätssicherung Produkt<br />
mit III für M 2 oder 2 erforderlich<br />
VIII Interne Fertigungskontrolle<br />
Voraussetzung für Gerätekategorie 3<br />
IX Einzelprüfung<br />
Wurde die Konformitätsbewertung erfolgreich vorgenommen, darf das Gerät mit der<br />
CE-Kennzeichnung versehen werden. Für alle Geräte der Gerätekategorie M 1 und<br />
1 sowie alle elektrischen Geräte der Kategorie M 2 und 2 ist es zwingend erforderlich,<br />
dass für das zu kennzeichnende Gerät eine EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />
vorliegt.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
Qualitätssicherung<br />
Produkt<br />
Anhang VII<br />
Gerätekat. 1<br />
und<br />
Schutzsysteme<br />
EG-Baumusterprüfung<br />
Anhang III<br />
Geräte erfüllen<br />
Anhang II,<br />
1.0 und 2.1<br />
Zunehmende Wahrscheinlichkeit explosionsfähiger Atmosphäre<br />
Zone 0/20 Zone 1/21 Zone 2/22<br />
Konformität mit<br />
der Bauart<br />
Anhang VI<br />
EG-Einzelprüfung<br />
Anhang IX<br />
Qualitätssicherung<br />
Produkt<br />
Anhang VII<br />
Motoren mit innerer<br />
Verbrennung +<br />
elektrische Geräte<br />
EG-Baumusterprüfung<br />
Anhang III<br />
Gerätekategorie<br />
2<br />
Konformität mit<br />
der Bauart<br />
Anhang VI<br />
Geräte erfüllen<br />
Anhang II,<br />
1.0 und 2.2<br />
übrige Geräte<br />
interne<br />
Fertigungskontrolle<br />
Anhang VIII<br />
Unterlagen nach<br />
Anhang VIII Nr.3<br />
an benannte<br />
Stelle übermitteln<br />
Bild 1.2 Konformitätsnachweis nach Richtlinie 94/9/EG<br />
interne<br />
Fertigungskontrolle<br />
Anhang VIII<br />
CE-Konformitätszeichen nach Artikel 10 und Anhang X darf angebracht werden<br />
Konformitätserklärung wird ausgestellt<br />
Gerätekategorie<br />
3<br />
Geräte erfüllen<br />
Anhang II,<br />
1.0 und 2.3<br />
EG-Einzelprüfung<br />
Anhang IX<br />
In Bild 1.2 [7] ist zu erkennen, dass<br />
alle in den Zonen 0 und 20 (Kategorie 1) zu installierenden Betriebsmittel, also<br />
auch die nicht-elektrischen Betriebsmittel, einer EG-Baumuster- oder EG-Einzelprüfung<br />
unterzogen werden müssen.<br />
die elektrischen Betriebsmittel für die Zonen 1 und 21, also der Kategorie 2 zugeordnet,<br />
ebenfalls einer EG-Baumusterprüfung unterzogen werden müssen;<br />
nicht aber die nicht-elektrischen Betriebsmittel (die Betriebsanleitung ist hierfür<br />
die wichtigste Dokumentation),<br />
alle elektrischen und auch die nicht-elektrischen Betriebsmittel für die Zonen 2<br />
und 22 (Kategorie 3) keiner EG-Baumusterpüfung unterzogen werden müssen.<br />
17
18<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
Bild 1.3 EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />
Die Prüfung und Ausstellung dieser Bescheinigung erfolgt durch eine „benannte<br />
Stelle“ gemäß Artikel 9 der AT<strong>EX</strong> 95. Deren Liste ist im Amtsblatt der Europäischen<br />
Gemeinschaften veröffentlicht. Hierzu zählen u. a. die PTB, DMT, der TÜV Rheinland,<br />
Berlin, Brandenburg, das IBExU.<br />
Die PTB oder andere benannte Stellen auditieren zusätzlich den Hersteller. Mit der<br />
Anerkennung der Qualitätssicherung Produktion durch dieses Überwachungsaudit<br />
genügt das Qualitätssicherungssystem der <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH den Anforderungen<br />
des Anhangs IV der AT<strong>EX</strong> 95, somit dürfen elektrische Geräte der Kategorien 1<br />
und 2 hergestellt, nach Einzelprüfung gekennzeichnet und in Verkehr gebracht werden.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
Bild 1.4 Anerkennung der Qualitätssicherung Produktion<br />
Neben den Festlegungen zur CE-Konformitätskennzeichnung (Kapitel III) enthält<br />
die AT<strong>EX</strong> 95 im Kapitel IV die Schlussbestimmungen, die Wichtigen sind nachfolgend<br />
aufgeführt:<br />
01.07.2003: Richtlinien 76/117/EWG, 79/196/EWG, 82/130/EWG sind aufgehoben,<br />
30.06.2003: spätestmöglicher Gültigkeitstermin bestehender Konformitätsbescheinigungen,<br />
Übergangsregelung für bereits vor dem 01.07.2003 gemäß 94/9/EG zugelassene<br />
Betriebsmittel.<br />
19
20<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 durch die Explosionsschutzverordnung ExVO<br />
1.4 Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 durch die Explosionsschutzverordnung ExVO<br />
Die AT<strong>EX</strong> 95 trat am 1. März 1996 in Kraft, ihre nationale Umsetzung erfolgte durch<br />
die Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />
von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche -<br />
Explosionsschutzverordnung - 11.GSGV). Die ExVO trat am 20.12.1996 in Kraft.<br />
Der Wortlaut dieser Verordnung ist im Anhang enthalten, nachfolgend werden nur<br />
wichtige Inhalte zitiert oder sinnentsprechend wiedergegeben.<br />
Der § 1 nennt unter Anwendungsbereich:<br />
„Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen,<br />
Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen für den Einsatz außerhalb von explosionsgefährdeten<br />
Bereichen, die im Hinblick auf Explosionsgefahren jedoch<br />
für den sicheren Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforderlich sind oder<br />
dazu beitragen,<br />
Komponenten, die in obengenannte Geräte und Schutzsysteme eingebaut werden<br />
sollen.“ [5]<br />
Die Begriffsbestimmungen im § 2 verweisen u. a. auf die Gerätegruppen und Gerätekategorien:<br />
(6) Entsprechend dem Verwendungszweck werden die Geräte ... in Gerätegrupppen<br />
eingeteilt, denen entsprechend dem geforderten Schutzgrad ...<br />
Gerätekategorien zugeordnet werden.<br />
(7) Bestimmungsgemäße Verwendung ist die Verwendung von Geräten,<br />
Schutzsystemen und Vorrichtungen .... entsprechend der Gerätegruppe<br />
und -kategorie und unter Beachtung aller Herstellerangaben, die für den<br />
sicheren Betrieb notwendig sind.<br />
Der § 4 nennt die Voraussetzungen für das Inverkehrbringen:<br />
Kennzeichnungen (Einhaltung vielfältiger Bedingungen)<br />
Ex-Komponenten erhalten kein CE-Kennzeichen,<br />
CE-Kennzeichnung erfasst auch über den Ex-Schutz hinausgehende Anforderungen,<br />
Konformitätserklärung muss beigefügt sein,<br />
Betriebsanleitung muss beigefügt sein,<br />
die Verfahren gemäß Anhängen III bis IX AT<strong>EX</strong> 95 müssen erfüllt sein.<br />
An dieser Stelle ist auf eine Besonderheit hinzuweisen. Mit Inkrafttreten der ExVO<br />
wurden alle Anforderungen bezüglich der Beschaffenheit der elektrischen Betriebsmittel<br />
aus der ElexV gestrichen, so auch der § 10 ElexV „Sonderanfertigungen“.<br />
Die ExVO enthält in § 4 Abs. 5 in direkter Umsetzung von Artikel 8 Abs. 5 der<br />
AT<strong>EX</strong> 95 eine Ausnahmeregelung von den Konformitätsverfahren. Auf begründeten<br />
Antrag des Herstellers können die zuständigen nationalen Behörden (z. B. die<br />
Gewerbeaufsichtsämter) das Inverkehrbringen und die Inbetriebnahme von Geräten,<br />
Schutzsystemen oder Vorrichtungen auf dem Hoheitsgebiet des betreffenden<br />
Mitgliedsstaates ohne die Konformitätsverfahren nach den Anhängen III bis IX<br />
genehmigen. Diese Regelung ist für das Inverkehrbringen von Einzelgeräten oder<br />
Sonderanfertigungen (z. B. Überdruckkapselungen) gedacht.<br />
Hierzu führt die ExVO aus:<br />
„Abweichend von den im § 4 genannten Voraussetzungen für das Inverkehrbringen<br />
können die zuständigen Behörden auf begründeten Antrag das Inverkehrbringen<br />
von Geräten, Schutzsystemen und Vorrichtungen ...... gestatten, auf die<br />
die in Absatz 1 Nr. 1 Buchstabe b genannten Verfahren (Erfüllung der Anhänge III<br />
bis IX Richtlinie 94/9/EG) nicht angewandt worden sind, wenn deren Verwendung<br />
im Interesse des Schutzes geboten ist“. [5]<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Richtlinie 1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137)<br />
1.5 Richtlinie 1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137)<br />
Die Übergangsbestimmungen in § 7 legen analog zur AT<strong>EX</strong> 95 fest:<br />
„Geräte und Schutzsysteme, die den am 24. März 1994 im Geltungsbereich dieser<br />
Verordnung geltenden Bestimmungen entsprechen, dürfen bis zum 30. Juni 2003<br />
in den Verkehr gebracht werden.“<br />
Im Gegensatz zur AT<strong>EX</strong> 95 mit ihren Beschaffenheitsanforderungen richtet sich die<br />
AT<strong>EX</strong> 137 nicht an die Gerätehersteller, sondern an die Betreiber. Dies geht auch<br />
klar aus dem Titel der Richtlinie hervor:<br />
Richtlinie über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />
und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären<br />
gefährdet werden können.<br />
Schwerpunkte der AT<strong>EX</strong> 137 sind:<br />
Einteilung der Bereiche, in denen eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />
vorhanden sein kann (Bewertung der Explosionsrisiken, Bereitstellung und Festlegung<br />
der sicherheitstechnischen Kenndaten),<br />
Festlegung, welche Geräte und Schutzsysteme in den jeweiligen Zonen genutzt<br />
werden können, und der Kriterien für die Auswahl von Arbeitsmitteln und des Installationsmateriales<br />
für die verschiedenen Zonen,<br />
Erstellung und ständige Aktualisierung eines Explosionsschutzdokumentes,<br />
Kennzeichnung der Bereiche, in denen explosionsfähige Atmosphäre in einer<br />
die Sicherheit gefährdenden Menge auftreten kann, an ihren Zugängen,<br />
Festlegung von Kriterien für die Zulassung von Arbeiten in den verschiedenen<br />
Zonen.<br />
Im Artikel 9 „Besondere Vorschriften für Arbeitsmittel und Arbeitsstätten“ wird u. a.<br />
gefordert:<br />
Vor dem 30.06.2003 bereits verwendete oder erstmalig zur Verfügung gestellte<br />
Arbeitsmittel müssen Mindestvorschriften (Anhang II, Abschnitt A) entsprechen,<br />
wenn keine andere Gemeinschaftsrichtlinie anwendbar ist (AT<strong>EX</strong> 95 setzt per<br />
30.06.2003 bisherige EG-Vorschriften außer Kraft, die die /B- ... E-Generation<br />
betreffen).<br />
Nach dem 30.06.2003 erstmalig zur Verfügung gestellte Arbeitsmittel müssen<br />
den Anforderungen des Anhangs II, Abschnitt A und B entsprechen (Abschnitt B<br />
bestimmt die Verwendung der Geräte der Kategorien 1, 2 , 3 in den Zonen 0/20,<br />
1/21 und 2/22).<br />
Im Anhang I der AT<strong>EX</strong> 137 werden die explosionsgefährdeten Bereiche in Zonen<br />
eingeteilt.<br />
„Ein Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre in solchen Mengen auftreten<br />
kann, dass besondere Schutzmaßnahmen für die Aufrechterhaltung des<br />
Schutzes von Sicherheit und Gesundheit der betroffenen Arbeitnehmer erforderlich<br />
werden, gilt als explosionsgefährdeter Bereich.<br />
Diese Bereiche werden nach Häufigkeit und Dauer des Auftretens von explosionsfähiger<br />
Atmosphäre in Zonen unterteilt.“ [6]<br />
Auf weitere Einzelheiten der AT<strong>EX</strong> 137 und deren Umsetzung durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
BetrSichV wird im folgenden Kapitel eingegangen.<br />
Mit der europaweit gültigen Zonendefinition gemäß Anhang I der AT<strong>EX</strong> 137, mit der<br />
Festlegung der Kriterien für die Auswahl von Geräten und Schutzsystemen gemäß<br />
Abschnitt B des Anhanges II der AT<strong>EX</strong> 137 und den Entscheidungskriterien für die<br />
Einteilung der Gerätegruppen in Kategorien gemäß Anhang I der AT<strong>EX</strong> 95 liegt ein<br />
schlüssiges Vorschriftenwerk der eindeutigen Zuweisung der Geräte zu den Zonen<br />
vor. Dies galt es, im Sinne der im Vorwort zur AT<strong>EX</strong> 95 angesprochenen Harmonisierung<br />
der einzelstaatlichen Rechtsvorschriften durch neue und überarbeitete<br />
Europanormen umzusetzen.<br />
21
22<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien durch Europanormen<br />
1.6 Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien durch Europanormen<br />
In diesem Abschnitt sollen Europanormen und deren Entwürfe sowie nationale, insbesondere<br />
den nicht-elektrischen Explosionsschutz betreffende Vorschriften<br />
genannt werden, deren Bearbeitung durch die Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien<br />
erforderlich wurde. Dieser Abschnitt befasst sich nur mit dem Vorschriftenwerk zur<br />
Gerätegruppe II und damit Explosionsgruppe II. Die Auflistung der Normen ist nicht<br />
vollständig, denn mit der Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien sind insbesondere zum<br />
Staubexplosionsschutz, aber auch zum nicht-elektrischen Explosionsschutz eine<br />
große Anzahl neuer Normen oder Normenentwürfe vorgelegt worden.<br />
Sowohl durch die Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 als auch durch die umfangreichen Normungsaktiviäten<br />
innerhalb CENELEC und IEC sind im Bereich des elektrischen<br />
Explosionsschutzes vor allem folgende Normen und Normenentwürfe zu nennen:<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche:<br />
EN 50014/<br />
Allgemeine Bestimmungen<br />
IEC 60079-0<br />
EN 50015 ... 39/ Normen zu den Zündschutzarten<br />
IEC 60079-1 ... 25<br />
DIN EN 60079-26 Elektrische Betriebsmittel Gruppe II, 1G<br />
Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub:<br />
DIN EN 61241-0 Allgemeine Anforderungen<br />
DIN EN 61241-1/2/<br />
11/18<br />
Staub-Zündschutzarten tD, pD, iD, mD<br />
Zu den nicht-elektrischen Geräten für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
sind folgende Normen zu nennen:<br />
EN 13463-1 Grundlegende Methodik und Anforderungen<br />
EN 13463-5/6/8 Schutz durch konstruktive Sicherheit „c“/<br />
Zündquellenüberwachung „b“/<br />
Flüssigkeitskapselung „k“<br />
weitere Entwürfe<br />
DIN EN 1834-1 ... 3 Sicherheitsanforderungen für die Konstruktion und den<br />
Bau von Hubkolben-Verbrennungsmotoren/<br />
Flurförderfahrzeugen zur Verwendung in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen<br />
DIN EN 12874 Flammendurchschlagssicherungen,<br />
Leistungsanforderungen, Prüfverfahren und<br />
Einsatzgrenzen<br />
EN 1010-1 Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen<br />
VDMA 24169 Richtlinie für Ventilatoren zur Förderung von<br />
brennbaren Gasen, Dämpfe oder Nebel enthaltender<br />
Atmosphäre<br />
Den Geltungsbereich der AT<strong>EX</strong> 137 betreffen folgende Normen und Regeln:<br />
EN 1127-1 Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz,<br />
Grundlagen und Methodik<br />
BGR 104 Explosionsschutz-Regeln (werden derzeit in die<br />
TRBS 2152 integriert)<br />
BGR 132 Vermeidung von Zündgefahren infolge<br />
elektrostatischer Aufladungen<br />
DIN EN 60079-14/<br />
IEC 60079-14<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />
Bereiche, Elektrische Anlagen in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />
Quellenverzeichnis<br />
1.7 Quellenverzeichnis<br />
DIN EN 61241-14 Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in<br />
Bereichen mit brennbarem Staub, Auswahl und<br />
Errichten<br />
DIN EN 60079-10 Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />
Bereiche, Einteilung der explosionsgefährdeten<br />
Bereiche<br />
DIN EN 61241-10 Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in<br />
Bereichen mit brennbarem Staub, Einteilung der<br />
explosionsgefährdeten Bereiche<br />
DIN EN 60079-17 Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />
Bereiche, Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
DIN EN 61241-17 Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />
Bereiche, Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
Die oben angegebene Auflistung der Normen und Regeln ist nicht vollständig.<br />
Außerdem ist anzumerken, dass viele EN-Normen in IEC-Normen überführt werden<br />
und dass die Angleichung des Regelwerkes für den Gas- und Staub-Ex-Bereich<br />
voranschreitet.<br />
Um an dieser Stelle nicht den Eindruck zu erwecken, dass mit dieser (unvollständigen)<br />
Auflistung von Normen, Vorschriften und Regeln das Vorschriftenwerk zum<br />
Explosionsschutz erfasst ist, nachfolgend eine ebenfalls unvollständige Auflistung<br />
weiterer wichtiger VDE-Vorschriften, die beim Explosionsschutz zu beachten sind:<br />
DIN VDE 0100 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis<br />
1000 V<br />
DIN VDE 0100, Teil 540 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen<br />
bis 1000 V; Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Erdung, Schutzleiter,<br />
Potenzialausgleichsleiter<br />
Eine ausführlichere Behandlung der genannten Normen erfolgt in den entsprechenden<br />
nachfolgenden Kapiteln.<br />
[1] Prof. Dr.-Ing. H. Dreier/Prof. Dr.-Ing. K.-H. Gehm<br />
40 Jahre Explosionsschutz in der PTB, PTB-Mitteilung 5/1987<br />
[2] Vortrag Dipl.-Ing. J. Huber, Bayerische Staatsregierung,<br />
„Rechtliche Grundlagen des Explosionsschutzes“<br />
[3] AT<strong>EX</strong>-Leitlinien (Erste Ausgabe) Leitlinien zur Anwendung der Richtlinie 94/9/EG<br />
vom 23. März 1994<br />
[4] Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und Rates vom 23. März 1994<br />
zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme<br />
zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
(AT<strong>EX</strong> 95)<br />
[5] Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />
von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche<br />
Explosionsschutzverordnung - 11. GSGV)<br />
[6] Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 16.<br />
Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />
und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre<br />
gefährdet werden können (AT<strong>EX</strong> 137)<br />
[ 7] Vortrag „Rechtsgrundlagen Richtlinie 94/9/EG“ TÜV SÜD Akademie GmbH<br />
23
24<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Vorbemerkungen<br />
2 Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
2.1 Vorbemerkungen<br />
Nachfolgend soll auf die „Verordnung zur Rechtsvereinfachung im Bereich der<br />
Sicherheit und des Gesundheitsschutzes bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln<br />
und deren Benutzung bei der Arbeit, der Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger<br />
Anlagen und der Organisation des betrieblichen Arbeitsschutzes“ vom<br />
27. September 2002 eingegangen werden.<br />
Diese Verordnung ist eine sogenannte Artikelverordnung, die aus insgesamt acht<br />
Artikeln besteht.<br />
Mit dem Artikel 1 der „Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der<br />
Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über Sicherheit<br />
beim Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation des<br />
betrieblichen Arbeitsschutzes (Betriebssicherheitsverordnung – BetrSichV)“ wird<br />
neben einigen anderen europäischen Richtlinien die Richtlinie 1999/92/EG, die<br />
sogenannte AT<strong>EX</strong> 137, in nationales Recht umgesetzt.<br />
In den nachfolgenden Abschnitten werden hauptsächlich die sich aus der Betriebssicherheitsverordnung<br />
ergebenden Anforderungen für Betreiber von Anlagen in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen beschrieben. Dabei sind die Änderungen der<br />
Betriebssicherheitsverordnung vom 23. Dezember 2004 berücksichtigt.<br />
Da in der Betriebssicherheitsverordnung die Mindestforderungen aus der AT<strong>EX</strong> 137<br />
gänzlich eingeflossen sind, ist es nicht mehr erforderlich, auf die EU-Richtlinie<br />
näher einzugehen.<br />
Auf die Artikel 2 (Aerosolpackungsverordnung), 3 (Druckgeräteverordnung), 4<br />
(Rohrfernleitungsverordnung) und 5 (Änderung der Überschriften von Verordnungen<br />
zum Gerätesicherheitsgesetz) wird hier ebenfalls nicht näher eingegangen, da<br />
sie für den betrieblichen Explosionsschutz nicht relevant sind.<br />
Interessant für den betrieblichen Explosionsschutz ist dagegen der Artikel 6, mit<br />
dem die Gefahrstoffverordnung geändert wird.<br />
Unter anderem wird der Anhang V (Besondere Vorschriften für bestimmte Gefahrstoffe<br />
und Tätigkeiten) der Gefahrstoffverordnung erweitert. Angefügt wird der<br />
Punkt Nr. 8 „Brand- und Explosionsgefahren“. Die dort beschriebenen Anforderungen<br />
werden nachfolgend ebenfalls beschrieben.<br />
Der Artikel 7 beinhaltet die Änderung der Arbeitsstättenverordnung um die Erweiterung<br />
des Nichtraucherschutzes und hat deshalb für den betrieblichen Explosionsschutz<br />
keine Bedeutung.<br />
Im Artikel 8 werden das Inkrafttreten der Artikelverordnung und das Außerkrafttreten<br />
der durch die einzelnen Artikel abgelösten Verordnungen geregelt.<br />
Demnach ist seit dem 1. Januar 2003 die Betriebssicherheitsverordnung für den<br />
Betrieb von überwachungsbedürftigen Anlagen, zu denen die Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen zählen, bindend.<br />
Die bis zu diesem Datum hierfür geltenden Verordnungen, wie die „Verordnung<br />
über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen – ElexV“, die „Verordnung<br />
über brennbare Flüssigkeiten - VbF“ und die „Acetylenverordnung“ sind durch<br />
den Artikel 8 außer Kraft gesetzt worden.<br />
Neben den aufgeführten Verordnungen wurden durch die BetrSichV aber noch weitere<br />
Rechtsvorschriften abgelöst. Zu nennen wären hier die Dampfkesselverordnung,<br />
die Druckbehälterverordnung, die Aufzugsverordnung, die<br />
Getränkeschankanlagenverordnung sowie die Arbeitsmittelbenutzungsverordnung.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
2.2 Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Für den Bereich des Explosionsschutzes von wesentlicher Bedeutung ist die Forderung<br />
aus der Betriebssicherheitsverordnung, dass bei Betrieb von Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen ein Explosionsschutzdokument erstellt werden muss.<br />
Da dieses nicht nur für Neuanlagen (seit dem 03.10.2002) gilt, sondern auch für Altanlagen<br />
(vor dem 03.10.2002 errichtet) bis zum 31.12.2005 vorliegen muss, wird in<br />
einem gesonderten Abschnitt eine beispielhafte Gliederung eines Explosionsschutzdokumentes<br />
dargestellt.<br />
Da auch dem Prüfen und Instandhalten von Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen gemäß der BetrSichV eine wesentliche Bedeutung beigemessen wird,<br />
wird auch auf die DIN EN 60079-17 (VDE 0165 Teil 10-1) „Elektrische Betriebsmittel<br />
für gasexplosionsgefährdete Bereiche Teil 17: Prüfen und Instandhalten elektrischer<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)“<br />
näher eingegangen.<br />
In den letzten Jahren wurden durch zahlreiche EG-Richtlinien für das Inverkehrbringen<br />
von Produkten (u. a. die AT<strong>EX</strong> 95) die nationalen Vorschriften durch europäische<br />
Beschaffenheitsanforderungen verdrängt. Deutlich wurde dieses im Bereich<br />
des Explosionsschutzes durch die Änderungen der ElexV und der VbF, beide vom<br />
13. Dezember 1996. In diesen Verordnungen wurden sämtliche Paragraphen, in<br />
denen Beschaffenheitsanforderungen an Betriebsmittel beschrieben wurden, gestrichen.<br />
Die Beschaffenheitsanforderungen an Produkte werden seit dem 12. Dezember<br />
1996 in der Explosionsschutzverordnung - ExVO, durch die die Richtlinie 94/9/EG<br />
(AT<strong>EX</strong> 95) in nationales Recht umgesetzt wurde, geregelt.<br />
Auch harmonisiert wurden auf europäischer Ebene die Mindestvorschriften zur Verbesserung<br />
der Arbeitsumwelt (Artikel 137). Im Zuge dessen verfolgt die Betriebssicherheitsverordnung<br />
im Wesentlichen drei Hauptziele:<br />
Umsetzung mehrerer EG-Richtlinien in nationales Recht,<br />
einheitliches betriebliches Anlagensicherheitsrecht, bei klarer Trennung von Beschaffenheit<br />
und Betrieb sowie Neuordnung im Bereich der überwachungsbedürftigen<br />
Anlagen und<br />
Neuordnung des Verhältnisses zwischen staatlichem Arbeitsmittelrecht und berufsgenossenschaftlichen<br />
Unfallverhütungsvorschriften, um bestehende Doppelregelungen<br />
beseitigen zu können.<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung beschreibt ein umfassendes Schutzkonzept,<br />
dass auf alle von Arbeitsmitteln ausgehenden Gefährdungen anwendbar ist.<br />
Grundbausteine dieses Schutzkonzeptes sind eine einheitliche Gefährdungsbeurteilung<br />
oder sicherheitstechnische Bewertung für den Betrieb überwachungsbedürftiger<br />
Anlagen, der „Stand der Technik“ als einheitlicher Sicherheitsmaßstab,<br />
geeignete Schutzmaßnahmen und Prüfungen sowie Mindestanforderungen für die<br />
Beschaffenheit von Arbeitsmitteln.<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung gliedert sich in vier Abschnitte. Auf diese<br />
Abschnitte soll nachfolgend näher eingegangen werden, wobei sich die Betrachtung<br />
vor allem auf die Anforderungen hinsichtlich des betrieblichen Explosionsschutzes<br />
konzentriert.<br />
2.2.1 Abschnitt 1: Allgemeine Vorschriften (§§ 1 und 2)<br />
§ 1 – Anwendungsbereich Im ersten Absatz wird beschrieben, dass die Betriebssicherheitsverordnung ganz<br />
allgemein für die Bereitstellung von Arbeitsmitteln durch Arbeitgeber sowie für die<br />
Benutzung von Arbeitsmitteln durch Beschäftigte bei der Arbeit gilt.<br />
Damit werden die Vorschriften der Arbeitsmittelbenutzungsverordnung, die, wie<br />
schon oben erwähnt, mit der Veröffentlichung der Betriebssicherheitsverordnung<br />
außer Kraft gesetzt worden ist, übernommen.<br />
25
26<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
§ 2 – Begriffsbestimmungen<br />
Im zweiten Absatz des § 1 wird der Gültigkeitsbereich der Betriebssicherheitsverordnung<br />
auf überwachungsbedürftige Anlagen gemäß § 2 Abs. 2a des Gerätesicherheitsgesetzes<br />
ausgedehnt, sofern es sich um<br />
Dampfkesselanlagen, Druckbehälteranlagen außer Dampfkesseln, Füllanlagen,<br />
Leitungen unter innerem Überdruck für entzündliche, leichtentzündliche, hochentzündliche,<br />
ätzende oder giftige Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten;<br />
Aufzugsanlagen;<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen oder<br />
Lageranlagen mit einem Gesamtrauminhalt von mehr als 10.000 Litern, Füll- und<br />
Entleerstellen mit einer Umschlagkapazität von mehr als 1.000 Litern, Tankstellen<br />
und Flugfeldbetankungsanlagen, wenn entzündliche, leichtentzündliche oder<br />
hochentzündliche Flüssigkeiten (Einstufung nach Gefahrstoffverordnung, siehe<br />
jedoch auch Abschnitt 3.3) gelagert oder umgeschlagen werden;<br />
handelt.<br />
Für überwachungsbedürftige Anlagen, die von einem Arbeitgeber bereitgestellt<br />
oder von Beschäftigten bei der Arbeit benutzt werden, gelten neben den allgemeinen<br />
Bestimmungen des Abschnitts 2 der Verordnung (§§ 3 bis 11) auch die besonderen<br />
Anforderungen des Abschnitts 3 (§§ 12 bis 23).<br />
Wird eine überwachungsbedürftige Anlage aber nicht von einem Arbeitgeber bereitgestellt<br />
oder von Beschäftigten bei der Arbeit verwendet, gelten die Vorschriften<br />
des Abschnitts 2 (§§ 3 bis 11) für diese Anlagen nicht.<br />
Alle sonstigen Anforderungen aus der Betriebssicherheitsverordnung (Abschnitte 1,<br />
3 und 4) sind allerdings auch auf diese Anlagen anzuwenden.<br />
Im § 1 werden in den Absätzen 3 bis 6 die Anlagen beschrieben, für die die<br />
Betriebssicherheitsverordnung nicht gilt.<br />
Es handelt sich dabei zum einen um Füllanlagen, die Energieanlagen im Sinne des<br />
Energiewirtschaftsgesetzes sind und auf dem Betriebsgelände von Unternehmen<br />
der öffentlichen Gasversorgung errichtet und betrieben werden. Zum anderen ist<br />
die Betriebssicherheitsverordnung auch für Betriebe, die dem Bundesberggesetz<br />
unterliegen und auf Seeschiffen unter fremder Flagge nicht anzuwenden.<br />
Ferner bleiben auch immissionsschutzrechtliche, verkehrsrechtliche und atomrechtliche<br />
Vorschriften des Bundes und der Länder von dieser Verordnung unberührt,<br />
soweit in ihnen andere oder weitergehende Anforderungen gestellt oder zugelassen<br />
werden. Auch kann das Bundesministerium der Verteidigung Ausnahmen von den<br />
Vorschriften dieser Verordnung zulassen, wenn dies aufgrund zwingender Gründe<br />
erforderlich ist und die Sicherheit auf andere Weise gewährleistet ist.<br />
Im ersten Absatz wird der Begriff des Arbeitsmittels definiert. Es wird klar, dass ein<br />
Arbeitsmittel sowohl ein einfaches Handgerät als auch eine komplexe verfahrenstechnische<br />
Anlage sein kann. Die Bandbreite reicht also vom Kugelschreiber bis zur<br />
komplexen Fertigungsstraße.<br />
Deutlich gemacht wird vor allem auch, dass bei Anlagen die Wechselwirkung von<br />
einzelnen zueinander in Verbindung stehenden Funktionseinheiten berücksichtigt<br />
werden muss. Dies gilt insbesondere für die überwachungsbedürftigen Anlagen.<br />
Der Absatz 2 enthält die Aussage, dass die „Bereitstellung“ von Arbeitsmitteln<br />
auch Montage- und Installationsarbeiten zum Zusammenbau und zur sicheren Verwendung<br />
des Arbeitsmittels umfasst.<br />
Der Begriff „Benutzung“ eines Arbeitsmittels umfasst gemäß Absatz 3 die Erprobung,<br />
Ingangsetzen, Stillsetzen, Gebrauch, Instandsetzung und Wartung, Prüfung,<br />
Sicherheitsmaßnahmen bei Betriebsstörung, Um- und Abbau und Transport.<br />
Unter „Betrieb einer überwachungsbedürftigen Anlage“ ist gemäß Absatz 4 mit<br />
Ausnahme der Erprobung vor erstmaliger Inbetriebnahme, Abbau und Transport<br />
die Benutzung nach Absatz 3 zu verstehen. Allerdings muss hier die Prüfung durch<br />
eine zugelassene Überwachungsstelle erfolgen.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
In den Absätzen 5 und 6 werden die Begriffe „Änderung einer überwachungsbedürftigen<br />
Anlage“ sowie die „Wesentliche Veränderung einer überwachungsbedürftigen<br />
Anlage“ erläutert.<br />
Eine „Änderung einer überwachungsbedürftigen Anlage“ ist jede Maßnahme,<br />
bei der die Sicherheit der Anlage beeinflusst wird. Damit ist unter einer „Änderung“<br />
nach der Betriebssicherheitsverordnung das zu verstehen, was früher als „Wesentliche<br />
Änderung“ galt.<br />
Eine „Wesentliche Veränderung einer überwachungsbedürftigen Anlage“ ist<br />
jede Änderung, die die Anlage soweit verändert, dass sie sicherheitstechnisch einer<br />
neuen Anlage entspricht. Für eine solche Anlage sind die Anforderungen für neue<br />
technische Arbeitsmittel entsprechend dem Gerätesicherheitsgesetz heranzuziehen.<br />
Im Absatz 7 werden die Anforderungen an eine „Befähigte Person“ beschrieben.<br />
Die „Befähigte Person“ muss demnach durch ihre Berufsausbildung, ihre Berufserfahrung<br />
und ihre zeitnahe berufliche Tätigkeit über die erforderlichen Fachkenntnisse<br />
zur Prüfung der Arbeitsmittel verfügen.<br />
Speziell für den Bereich der Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen und hier<br />
für den Teilbereich der elektrischen Anlagen heißt dies, dass nicht automatisch jede<br />
Elektrofachkraft als befähigte Person im Sinne dieser Verordnung zur Prüfung von<br />
Arbeitsmitteln anzusehen ist. Da die Tätigkeit als befähigte Person nach der<br />
Betriebssicherheitsverordnung neben der zeitnahen beruflichen Tätigkeit vor allem<br />
auch die Kenntnis der für diese Bereiche geltenden speziellen Vorschriften bedingt,<br />
ist es für eine auf diesem Gebiet tätig werdende Elektrofachkraft unerlässlich, sich<br />
durch Weiterbildungsmaßnahmen und Lektüre der aktuellen Vor-schriften und Normen<br />
über den Stand der Technik zu informieren.<br />
Die Anforderungen an die befähigten Personen sind in der Technischen Regel für<br />
Betriebssicherheit TRBS 1203 vom 18. November 2004 beschrieben.<br />
Für den Bereich des Explosionsschutzes gibt es drei verschiedene Typen von befähigten<br />
Personen. Der Einfachheit halber sollen die unterschiedlichen Typen hier,<br />
wie in der BGR 104, als Typ A, Typ B und Typ C bezeichnet werden.<br />
Die befähigte Person des Typs A darf Geräte, Schutzsysteme sowie Sicherheits-,<br />
Kontroll- und Regelvorrichtungen im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 prüfen. Auch eine Anlage<br />
im explosionsgefährdeten Bereich darf gemäß der Änderung der BetrSichV vom 23.<br />
Dezember 2004 von einer solchen befähigten Person geprüft werden, wenn sich<br />
die Anlage aus Geräten, Schutzsystemen sowie Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen<br />
im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 zusammensetzt (siehe § 14, Absatz 3).<br />
Eine befähigte Person, die eine Anlage in explosionsgefährdeten Bereichen prüfen<br />
darf, ist gemäß TRBS 1203, wer<br />
1. aufgrund seiner technischen Ausbildung die Gewähr dafür bietet, dass er die<br />
Prüfungen ordnungsgemäß durchführt und eine mindestens einjährige Erfahrung<br />
mit der Herstellung, dem Zusammenbau oder der Instandhaltung von Anlagen<br />
in explosionsgefährdeten Bereichen oder Anlagenkomponenten besitzt,<br />
2. die erforderliche persönliche Zuverlässigkeit besitzt,<br />
3. hinsichtlich der Prüftätigkeit keinen Weisungen unterliegt,<br />
4. falls erforderlich, über geeignete Prüfeinrichtungen verfügt und<br />
5. durch die erfolgreiche Teilnahme an einschlägigen Schulungen nachweist, dass<br />
er über die im Einzelnen erforderlichen Kenntnisse des Explosionsschutzes sowie<br />
der relevanten Regeln verfügt und diese Kenntnisse regelmäßig aktualisiert.<br />
Auch Mitarbeiter von zugelassenen Überwachungsstellen, die für die Prüfungen<br />
von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen sind, erfüllen die<br />
Anforderungen an die befähigte Person des Typs A.<br />
27
28<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Eine befähigte Person des Typs B muss durch die Behörde anerkannt werden und<br />
darf Geräte, Schutzsysteme sowie Sicherheits-, Kontroll- und Regeleinrichtungen<br />
nach Instandsetzung prüfen (siehe § 14, Absatz 6). Die Anforderungen entsprechen<br />
denen des Typs A, allerdings muss für eine solche Anerkennung eine mindestens<br />
einjährige Erfahrung mit der Herstellung oder Instandsetzung von Geräten, Schutzsystemen<br />
sowie Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen im Sinne der<br />
AT<strong>EX</strong> 95 vorliegen.<br />
Die befähigte Person des Typs C muss über besondere Kenntnisse auf dem Gebiet<br />
des Explosionsschutzes verfügen und darf die Arbeitsplätze im explosionsgefährdeten<br />
Bereich entsprechend Abschnitt 3.8 des Anhangs 4 der BetrSichV prüfen. Bei<br />
der Prüfung der Arbeitsplätze muss eine Prüfung des Gesamtkonzeptes einschließlich<br />
der organisatorischen Maßnahmen durchgeführt werden.<br />
Gemäß der TRBS 1203 ist eine befähigte Person mit besonderen Kenntnissen auf<br />
dem Gebiet des Explosionsschutzes, wer<br />
1. aufgrund seiner technischen Ausbildung (einschlägiges Studium, einschlägige<br />
Technikerausbildung oder langjährige Berufserfahrung auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik)<br />
und umfassender Kenntnisse des Brand- und Explosionsschutzes<br />
die Gewähr dafür bietet, dass er die Prüfungen ordnungsgemäß<br />
durchführt,<br />
2. die erforderliche persönliche Zuverlässigkeit besitzt,<br />
3. hinsichtlich der Prüftätigkeit keinen Weisungen unterliegt,<br />
4. falls erforderlich, über geeignete Prüfeinrichtungen verfügt und<br />
5. regelmäßig an einem einschlägigen Erfahrungsaustausch auf dem Gebiet des<br />
Explosionsschutzes teilnimmt.<br />
Die Definition der Typen A, B, C ist in der TRBS 1203 nicht, in der neueren Fassungen<br />
der BGR 104 aber weiterhin enthalten und wird häufig für die Unterscheidung<br />
der verschiedenen befähigten Personen verwendet.<br />
Im Ausschuss für Betriebssicherheit (ABS) wurde festgelegt, dass der Textteil der<br />
Ex-RL ohne Anlagen und ohne Beispielsammlung in die Technischen Regeln zur<br />
Betriebssicherheit einfließen soll. Die zukünftige Struktur des Textteiles der Ex-RL<br />
ist wie folgt geplant:<br />
TRBS 1203 Befähigte Personen<br />
TRBS **** Prüfungen<br />
TRBS 2152 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />
Grundlagen<br />
TRBS 2152, Teil 1 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />
Beurteilung der Explosionsgefährdung<br />
TRBS 2152, Teil 2 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />
Vermeidung oder Einschränkung der Bildung<br />
gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre<br />
TRBS 2152, Teil 3 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />
Vermeidung der Entzündung gefährlicher<br />
explosionsfähiger Atmosphäre<br />
TRBS 2152, Teil 3 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />
Konstruktive Maßnahmen, welche die Auswirkung<br />
einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß<br />
beschränken (konstruktiver Explosionsschutz)<br />
TRBS 2154 Explosionsschutzdokument<br />
TRBS 2155 Anwendung von Prozessleittechnik im Rahmen von<br />
Explosionsschutzmaßnahmen<br />
TRBS 2156 Schutzmaßnahmen bei Instandhaltungsarbeiten<br />
TRBS 2157 Organisatorische Maßnahmen<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die TRBS 2152 Grundlagen sowie Teil 1 und 2 sind bereits am 02.06.2006 veröffentlich<br />
worden. Es ist möglich, dass die oben erwähnte TRBS **** der TRBS 1201<br />
„Prüfung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen“ entspricht.<br />
Mit den Anlagen 1 ... 5, die u. a. auch eine Beispielsammlung enthalten, wird die<br />
bisherige Ex-RL in ihrem Umfang erhalten bleiben.<br />
Auch bestimmte Mitarbeiter von zugelassenen Überwachungsstellen, die für die<br />
Prüfungen von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen sind, erfüllen<br />
die Anforderungen an die befähigte Person des Typs C.<br />
In den Absätzen 8 bis 10 werden die speziell für den Explosionsschutz wichtigen<br />
Begriffe erläutert. Diese Definitionen sind inhaltlich angepasst an bewährte nationale<br />
Definitionen (z. B. aus den Explosionsschutz-Regeln der BG Chemie -<br />
BGR 104) und werden hier wörtlich zitiert:<br />
(8) Explosionsfähige Atmosphäre im Sinne dieser Verordnung ist ein<br />
Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben<br />
unter atmosphärischen Bedingungen, in dem sich der Verbrennungsvorgang<br />
nach erfolgter Entzündung auf das gesamte unverbrannte Gemisch<br />
überträgt.<br />
(9) Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ist eine explosionsfähige<br />
Atmosphäre, die in einer solchen Menge (gefahrdrohende Menge) auftritt,<br />
dass besondere Schutzmaßnahmen für die Aufrechterhaltung des Schutzes<br />
von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer oder Anderer erforderlich<br />
werden.<br />
(10) Explosionsgefährdeter Bereich im Sinne dieser Verordnung ist ein<br />
Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann.<br />
Ein Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre nicht in einer solchen<br />
Menge zu erwarten ist, dass besondere Schutzmaßnahmen erforderlich<br />
werden, gilt nicht als explosionsgefährdeter Bereich.<br />
Die Absätze 11 bis 19 des § 2 enthalten Begriffsbestimmungen für andere überwachungsbedürftige<br />
Anlagen, wie Lageranlagen, Füll- und Entleerstellen, Tankstellen,<br />
Aufzüge etc., auf die an dieser Stelle jedoch nicht näher eingegangen werden soll.<br />
Beachtet werden sollte aber, dass bestimmte überwachungsbedürftige Anlagen,<br />
wie z. B. Lageranlagen oder Tankstellen im Sinne dieser Verordnung auch explosionsgefährdete<br />
Bereiche enthalten können.<br />
2.2.2 Abschnitt 2: Gemeinsame Vorschriften für Arbeitsmittel (§§ 3 bis 11)<br />
§ 3 – Gefährdungsbeurteilung<br />
Im ersten Absatz wird beschrieben, dass der Arbeitgeber bei der Gefährdungsbeurteilung,<br />
die er gemäß § 5 des Arbeitsschutzgesetzes durchzuführen hat, die notwendigen<br />
Maßnahmen zur sicheren Bereitstellung und Benutzung der Arbeitsmittel<br />
zu ermitteln hat. Dabei muss er auch Wechselwirkungen der Arbeitsmittel untereinander<br />
sowie der Arbeitsmittel mit Arbeitsstoffen oder der Arbeitsumgebung berücksichtigen.<br />
Wenn die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre nicht sicher verhindert<br />
ist, muss der Arbeitgeber gemäß Absatz 2 die Wahrscheinlichkeit und die<br />
Dauer des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre, die Wahrscheinlichkeit<br />
des Vorhandenseins, der Aktivierung und des Wirksamwerdens von Zündquellen<br />
einschließlich elektrostatischer Entladungen sowie das Ausmaß von zu<br />
erwartenden Auswirkungen von Explosionen beurteilen.<br />
Die Vorschrift nach Absatz 3 bestimmt, dass der Arbeitgeber im Rahmen der<br />
Gefährdungsbeurteilung auch Art, Umfang und die Fristen von erforderlichen Prüfungen<br />
festzulegen hat. Ferner muss er auch die Anforderungen an das von ihm mit<br />
diesen Prüfungen bzw. Erprobungen betraute Personal beschreiben.<br />
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Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
§ 4 – Anforderungen an die<br />
Bereitstellung und<br />
Benutzung der<br />
Arbeitsmittel<br />
§ 5 – Explosionsgefährdete<br />
Bereiche<br />
Im ersten Absatz wird allgemein die Forderung beschrieben, dass die Arbeitsmittel,<br />
die den Beschäftigten vom Arbeitgeber zur Verfügung gestellt werden, für die am<br />
Arbeitsplatz gegebenen Bedingungen geeignet sein müssen. Die Arbeitsmittel dürfen<br />
die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten nicht gefährden. Wo dies nicht<br />
in vollem Umfang gewährleistet werden kann, sind vom Arbeitgeber geeignete<br />
Maßnahmen zu ergreifen, um die Gefährdungen so gering wie möglich zu halten.<br />
Entsprechend Absatz 2 des § 4 hat der Arbeitgeber bei der Bereitstellung und<br />
Benutzung der Arbeitsmittel durch die Beschäftigten sowohl seine eigene Gefährdungsbeurteilung<br />
gemäß § 3 als auch die vom Ausschuss für Betriebssicherheit<br />
ermittelten und vom Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung veröffentlichten<br />
Regeln und Erkenntnisse zu berücksichtigen.<br />
Auch hat der Arbeitgeber gemäß den Absätzen 3 und 4 sicherzustellen, dass<br />
Arbeitsmittel nur benutzt werden, wenn sie für die vorgesehene Verwendung geeignet<br />
sind und wenn er die ergonomischen Zusammenhänge zwischen Arbeitsplatz,<br />
Arbeitsmittel, Arbeitsorganisation, Arbeitsablauf und Arbeitsaufgabe ausreichend<br />
berücksichtigt hat.<br />
Mit dem 1. Absatz wird der Arbeitgeber verpflichtet, die explosionsgefährdeten<br />
Bereiche unter Berücksichtigung der Gefährdungsbeurteilung in Zonen einzuteilen.<br />
Die verschiedenen Zonen sind im Anhang 3 der Betriebssicherheitsverordnung<br />
definiert:<br />
Zone 0<br />
ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus<br />
Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume<br />
oder häufig vorhanden ist.<br />
Zone 1<br />
ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />
Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder<br />
Nebeln bilden kann.<br />
Zone 2<br />
ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />
als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise<br />
nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />
Zone 20<br />
ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer<br />
Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub ständig, über lange Zeiträume<br />
oder häufig vorhanden ist.<br />
Zone 21<br />
ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />
Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren<br />
Staub bilden kann.<br />
Zone 22<br />
ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />
in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise<br />
nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />
Im zweiten Absatz wird die Forderung erhoben, dass der Arbeitgeber sicherzustellen<br />
hat, dass die Mindestvorschriften des Anhangs 4 der Betriebssicherheitsverordnung<br />
angewendet werden.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Der Anhang 4 der Betriebsicherheitsverordnung gliedert sich in den Teil A „Mindestvorschriften<br />
zur Verbesserung der Sicherheit und des Gesundheitsschutzes der<br />
Beschäftigten, die durch gefährliche explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden<br />
können“ und den Teil B „Kriterien für die Auswahl von Geräten und Schutzsystemen“.<br />
Im Teil A des Anhangs 4 werden die vom Arbeitgeber zu veranlassenden organisatorischen<br />
Maßnahmen, wie Unterweisung der Beschäftigten, schriftliche Anweisungen,<br />
Arbeitsfreigaben, Aufsicht sowie das Anbringen von Warn- und<br />
Verbotszeichen beschrieben.<br />
Demnach sind die explosionsgefährdeten Bereiche mit folgendem Warnschild zu<br />
kennzeichnen:<br />
<strong>EX</strong><br />
Bild 2.1 Kennzeichnung explosionsgefährdeter Räume und Bereiche gemäß Richtlinie 1999/92/EG<br />
Ferner sind dort auch weitere Explosionsschutzmaßnahmen, wie optische und<br />
akustische Warnung der Beschäftigten vor Erreichen der Explosionsbedingungen<br />
sowie das Berücksichtigen von elektrostatischen Entladungen als potenzielle Zündquellen,<br />
aufgeführt. Auch wird auf die Notwendigkeit des Vorhandenseins von<br />
Flucht- und Rettungswegen sowie Ausgängen in ausreichender Zahl hingewiesen<br />
sowie auf die Bereitstellung von Fluchtmitteln verwiesen, sofern dieses gemäß der<br />
Gefährdungsbeurteilung erforderlich ist.<br />
Ferner wird weiter gefordert, dass die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzten<br />
Arbeitsmittel nur in Betrieb genommen werden, wenn aus §6 Explosionsschutzdokument<br />
hervorgeht, dass sie in den explosionsgefährdeten Bereichen<br />
sicher verwendet werden können. Außerdem muss die Explosionssicherheit der<br />
Arbeitsplätze in explosionsgefährdeten Bereichen vor der erstmaligen Nutzung<br />
durch eine befähigte Person, die über besondere Kenntnisse auf dem Gebiet des<br />
Explosionsschutzes verfügt, überprüft werden.<br />
Wenn es gemäß der Gefährdungsbeurteilung erforderlich ist, müssen bestimmte<br />
Maßnahmen bei Energieausfall, bei Abweichungen vom bestimmungsgemäßen<br />
Betrieb, bei im Automatikbetrieb laufenden Geräten und Schutzsystemen und beim<br />
Betätigen von Notabschalteinrichtungen ergriffen werden, damit diese Zustände<br />
nicht zu Gefahrenausweitungen führen.<br />
Im Teil B des Anhangs 4 werden die Kriterien für die Auswahl von Geräten und<br />
Schutzsystemen angegeben. Demnach sind in den explosionsgefährdeten Bereichen<br />
Geräte und Schutzsysteme entsprechend den Kategorien gemäß der Richtlinie<br />
94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) auszuwählen:<br />
in Zone 0 oder Zone 20: Geräte der Kategorie 1,<br />
in Zone 1 oder Zone 21: Geräte der Kategorie 1 oder der Kategorie 2,<br />
in Zone 2 oder Zone 22: Geräte der Kategorie 1, der Kategorie 2 oder der<br />
Kategorie 3.<br />
Die Festlegung „Sofern im Explosionsschutzdokument unter Zugrundelegung der<br />
Ergebnisse der Gefährdungsbeurteilung nichts anderes vorgesehen ist, sind in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen Geräte und Schutzsysteme entsprechend den<br />
Kategorien gemäß der Richtlinie 94/9/EG auszuwählen.“ erscheint dem Verfasser<br />
des Handbuches als Öffnungsklausel dafür, elektrische Betriebsmittel einzusetzen,<br />
die keine Kategorie-Kennzeichnung besitzen, z. B. alle elektrischen Betriebsmittel<br />
zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub, die nach den neuen IEC-Normen<br />
zugelassen werden. Hierauf wird im Abschnitt 7 des Handbuches detailliert<br />
eingegangen.<br />
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Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
§ 6 – Explosionsschutzdokument<br />
§ 7 – Anforderungen an die<br />
Beschaffenheit der<br />
Arbeitsmittel<br />
Gemäß dem 1. Absatz dieses Paragraphen muss der Arbeitgeber unabhängig von<br />
der Anzahl der Beschäftigten ein Explosionsschutzdokument erstellen und auf dem<br />
letzten Stand halten.<br />
Aus dem Explosionsschutzdokument muss gemäß Absatz 2 hervorgehen, dass die<br />
Explosionsgefahren ermittelt und bewertet worden sind, dass angemessene Vorkehrungen<br />
getroffen worden sind, damit der Explosionsschutz gegeben ist, welche<br />
Bereiche in Zonen eingeteilt wurden und für welche Bereiche die Mindestvorschriften<br />
des Anhangs 4 gelten.<br />
Gemäß Absatz 3 ist das Explosionsschutzdokument vor der Aufnahme der Arbeit<br />
zu erstellen. Es ist zu überarbeiten, wenn Veränderungen, Erweiterungen oder<br />
Umgestaltungen der Arbeitsmittel oder des Arbeitsablaufs vorgenommen werden.<br />
Ferner hat der Arbeitgeber seinen Koordinierungspflichten zur Durchführung aller<br />
die Sicherheit und den Gesundheitsschutz der Beschäftigten betreffenden Maßnahmen<br />
nachzukommen und muss im Explosionsschutzdokument das Ziel, die Maßnahmen<br />
und die Bedingungen der Durchführung dieser Koordinierung angeben.<br />
Diese im Absatz 4 beschriebene Anforderung zielt darauf ab, dass festgelegt werden<br />
muss, welcher Arbeitgeber für die Koordinierung notwendiger Explosionsschutzmaßnahmen<br />
zuständig ist, sofern Beschäftigten verschiedener Arbeitgeber<br />
in ein und derselben Arbeitsstätte Arbeitsmittel bereitgestellt und von den Beschäftigten<br />
dort benutzt werden.<br />
Bei der Erstellung des Explosionsschutzdokumentes dürfen gemäß Absatz 5<br />
bereits vorhandene Gefährdungsbeurteilungen, Dokumente oder andere gleichwertige<br />
Berichte vorhanden sind.<br />
Damit wird auch klargestellt, dass es unter Umständen nicht erforderlich ist, ein<br />
neues oder eigenständiges Explosionsschutzdokument zu erstellen, wenn die erforderlichen<br />
Unterlagen eine Teildokumentation einer umfassenden Dokumentation<br />
darstellen.<br />
Ferner ergibt sich als Konsequenz aus Absatz 5 aber auch, dass es zur Erstellung<br />
eines Explosionsschutzdokumentes ausreichend sein kann, bereits vorhandene<br />
Teildokumentationen zusammenzuführen, wobei dabei auf die Vollständigkeit der<br />
notwendigen Unterlagen besonders zu achten ist.<br />
Unter 2.4 werden die Anforderungen an das Explosionsschutzdokument näher<br />
beschrieben. Auch findet sich dort eine Beispielgliederung, aus der sich der erforderliche<br />
Inhalt eines Explosionsschutzdokumentes ableiten lässt.<br />
In den Absätzen 1 und 2 werden allgemein die Anforderungen an Arbeitsmittel, die<br />
der Arbeitgeber den Beschäftigten bereitstellt, beschrieben.<br />
Für Arbeitsmittel zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen gelten die<br />
Absätze 3 und 4. Demnach müssen Arbeitsmittel, die den Beschäftigten nach dem<br />
30.06.2003 erstmalig bereitgestellt werden, den Anforderungen des Anhangs 4<br />
Abschnitt A und B entsprechen.<br />
Sie müssen damit für den Einsatz in der jeweiligen Zone mit der erforderlichen<br />
Gerätekategorie (1, 2 oder 3) gekennzeichnet sein und dementsprechend das in<br />
der AT<strong>EX</strong> 95 beschriebene Konformitätsbewertungsverfahren durchlaufen haben,<br />
es sei denn aus dem Explosionsschutzdokument geht unter Zugrundelegung einer<br />
Gefährdungsbeurteilung etwas anderes hervor.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
§ 8 – Sonstige<br />
Schutzmaßnahmen<br />
§ 9 – Unterrichtung und<br />
Unterweisung<br />
§ 10 – Prüfung der<br />
Arbeitsmittel<br />
Da hier aber nur die Bereitstellung und nicht die Benutzung angesprochen wird, ist<br />
die erstmalige Benutzung von Betriebsmitteln, die nicht der AT<strong>EX</strong> 95 entsprechen,<br />
nach dem 01.07.2003 dann zulässig, wenn diese Betriebsmittel bereits vor diesem<br />
Datum bereitgestellt wurden.<br />
Der Abschnitt 4 legt fest, dass alle bereits vor dem 30.06.2003 betriebenen Arbeitsmittel<br />
in explosionsgefährdeten Bereichen den Mindestanforderungen des Anhangs<br />
4 Abschnitt A entsprechen müssen. Dies gilt jedoch nur, wenn vor diesem Datum<br />
keine andere EG-Richtlinie ganz oder teilweise anwendbar war.<br />
Mit dem Absatz 5 wird der Arbeitgeber verpflichtet, alle erforderlichen Maßnahmen<br />
zu treffen, damit die Arbeitsmittel während der gesamten Benutzungsdauer den vorgenannten<br />
Absätzen entsprechen.<br />
Hier wird die Forderung erhoben, dass bei besonderen Gefährdungen bei der<br />
Benutzung eines Arbeitsmittels der Arbeitgeber darauf zu achten hat, dass nur die<br />
hierzu beauftragten Beschäftigten das Arbeitsmittel mit der besonderen Gefährdung<br />
benutzen.<br />
In den Absätzen 1 und 2 des § 9 wird die Unterweisungsverpflichtung des Arbeitgebers<br />
entsprechend dem Arbeitsschutzgesetz konkretisiert. Da dieses für alle<br />
Arbeitsplätze gilt und für die explosionsgefährdeten Bereiche keine weitergehende<br />
Anforderung darstellt, soll hierauf nicht näher eingegangen werden.<br />
In explosionsgefährdeten Bereichen bestehen in Bezug auf Unterrichtung und<br />
Unterweisung der Beschäftigten weitergehende Anforderungen, die im Explosionsschutzdokument<br />
zu beschreiben sind (siehe auch § 5 im Zusammenhang mit<br />
Anhang 4).<br />
Der Arbeitgeber hat sicherzustellen, dass die Arbeitsmittel vor der ersten Inbetriebnahme<br />
(Absatz 1), wiederkehrend im Rahmen der nach § 3 ermittelten Fristen bzw.<br />
nach außergewöhnlichen, die Sicherheit gefährdenden Ereignissen (Absatz 2)<br />
sowie nach Instandsetzungsarbeiten, die die Sicherheit der Arbeitsmittel beeinträchtigen<br />
können (Absatz 3), durch eine befähigte Person geprüft werden.<br />
Gemäß Absatz 4 müssen sowohl die Prüfung als auch das Prüfergebnis mit den<br />
Vorgaben aus der Gefährdungsbeurteilung nach § 3 übereinstimmen.<br />
Bezüglich der Prüfungen an überwachungsbedürftigen Anlagen sind zusätzlich die<br />
§§ 14 bis 20 zu beachten.<br />
§ 11 – Aufzeichnungen Die Ergebnisse der Prüfungen nach § 10 müssen dokumentiert werden. Sie müssen<br />
der zuständigen Behörde auf Verlangen jederzeit am Betriebsort zur Verfügung<br />
gestellt werden können und sind mindestens bis zur nächsten Prüfung aufzubewahren.<br />
2.2.3 Abschnitt 3: Besondere Vorschriften für überwachungsbedürftige Anlagen (§§ 12 bis 23)<br />
§ 12 – Betrieb Gemäß Absatz 1 müssen überwachungsbedürftige Anlagen, zu denen u. a. auch<br />
die Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen zählen, nach dem Stand der Technik<br />
montiert, installiert und betrieben werden. Dabei sind die vom Ausschuss für<br />
Betriebssicherheit ermittelten und vom Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung<br />
veröffentlichten Regeln der Technik zu berücksichtigen.<br />
Im Absatz 2 wird die Forderung erhoben, dass eine überwachungsbedürftige<br />
Anlage nur in Betrieb genommen werden darf, wenn sie den EG-rechtlichen Vorschriften<br />
entspricht, oder - falls solche Anforderungen nicht bestehen - sie den<br />
Stand der Technik erfüllt.<br />
Während die Absätze 3 und 5 allgemein fordern, dass überwachungsbedürftige<br />
Anlagen in ordnungsgemäßem Zustand zu halten sind und nur betrieben werden<br />
dürfen, wenn sie keine Mängel aufweisen, durch die Beschäftigte oder Dritte<br />
gefährdet werden können, wird im Absatz 4 eine spezielle Anforderung an Aufzugsanlagen<br />
beschrieben, die hier nicht wiedergegeben werden soll.<br />
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Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
§ 13 – Erlaubnisvorbehalt In diesem Paragraphen wird für bestimmte überwachungsbedürftige Anlagen, wie<br />
Dampfkesselanlagen, Füllanlagen für Druckgase, Lageranlagen sowie Tank-, Füllund<br />
Entleerstellen für leicht- und hochentzündliche Flüssigkeiten sowie Flugfeldbetankungsanlagen<br />
für entzündliche Flüssigkeiten die Erlaubnisbedürftigkeit geregelt.<br />
Eine Anlage in einem explosionsgefährdeten Bereich bedarf keiner Erlaubnis,<br />
solange ihre Überwachungsbedürftigkeit nicht auch auf eine der oben beschriebenen<br />
Merkmale zurückzuführen ist.<br />
§ 14 – Prüfung vor<br />
Inbetriebnahme<br />
§ 15 – Wiederkehrende<br />
Prüfungen<br />
Gemäß den Absätzen 1 und 2 darf eine überwachungsbedürftige Anlage erstmalig,<br />
nach einer wesentlichen Veränderung sowie nach einer Änderung, die den Betrieb<br />
oder die Bauart der Anlage beeinflusst, nur in Betrieb genommen werden, wenn sie<br />
durch eine zugelassene Überwachungsstelle geprüft worden ist.<br />
Im Absatz 3 werden die Ausnahmen beschrieben, für die keine Prüfung durch die<br />
zugelassene Überwachungsstelle erforderlich ist. Für den Bereich des Explosionsschutzes<br />
handelt es sich dabei um Geräte, Schutzsysteme sowie Sicherheits-, Kontroll-<br />
und Regelvorrichtungen im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 sowie um Anlagen, die<br />
ausschließlich aus Geräten, Schutzsystemen sowie Sicherheits-, Kontroll- und<br />
Regelvorrichtungen im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 bestehen. Diese Betriebsmittel und<br />
Anlagen zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen dürfen demnach<br />
durch eine befähigte Person geprüft werden.<br />
Für den Bereich des Explosionsschutzes interessant ist im § 14 noch der Absatz 6.<br />
In diesem Absatz werden die erforderlichen Prüfungen an einer Anlage (die gemäß<br />
§ 2 auch ein Gerät im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 sein kann), nach einer Instandsetzung<br />
eines Teils, von dem der Explosionsschutz abhängt, beschrieben.<br />
Die Prüfungen nach Instandsetzung dürfen durch eine zugelassene Überwachungsstelle,<br />
einer durch die Behörde anerkannten befähigten Person eines Unternehmens,<br />
welches solche Anlagen instandsetzt sowie durch den Hersteller der<br />
Anlage durchgeführt werden.<br />
Die Anforderungen an die befähigten Personen sind in der Technischen Regel für<br />
Betriebssicherheit 1203 beschrieben. Zusammengefasst sind sie in dieser Ausarbeitung<br />
unter § 2 „Begriffsbestimmungen“ aufgeführt.<br />
Entsprechend Absatz 1 sind überwachungsbedürftige Anlagen wiederkehrend in<br />
bestimmten Abständen durch eine zugelassene Überwachungsstelle zu überprüfen.<br />
Die Ausnahmen, die bei den Prüfungen von Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen vor der ersten Inbetriebnahme angewendet werden können<br />
(§ 14 Absatz 3), gelten auch für die wiederkehrenden Prüfungen.<br />
Der Betreiber einer überwachungsbedürftigen Anlage hat die Prüffristen auf der<br />
Grundlage einer sicherheitstechnischen Bewertung zu ermitteln (siehe auch § 3).<br />
Für explosionsgefährdete Bereiche darf eine Höchstfrist von 3 Jahren nicht überschritten<br />
werden (Absatz 15).<br />
Handelt es sich jedoch um einen explosionsgefährdeten Bereich, der auch gleichzeitig<br />
Lageranlage, Tank-, Füll- oder Entleerstelle gemäß §1 Absatz 2 ist, gilt abweichend<br />
eine maximale Prüffrist von 5 Jahren. Die Prüfungen an diesen Anlagen<br />
dürfen jedoch nur durch eine zugelassene Überwachungsstelle durchgeführt werden.<br />
Die Prüfungen durch befähigte Personen sind für solche Anlagen nicht ausreichend<br />
(Absatz 16).<br />
Wenn die wiederkehrenden Prüfungen durch eine zugelassene Überwachungsstelle<br />
durchgeführt werden müssen, muss sie auch die vom Betreiber ermittelte<br />
Prüffrist beurteilen. Wenn die zugelassene Überwachungsstelle eine kürzere Prüffrist<br />
ermittelt als die vom Betreiber angegebene, hat die zugelassene Überwachungsstelle<br />
die zuständige Behörde über die unterschiedlichen Prüffristen zu<br />
informieren. Die zuständige Behörde legt in diesem Fall, unter Umständen unter<br />
Berücksichtigung eines Gutachtens einer auf Kosten des Betreibers eingeschalteten<br />
anderen zugelassenen Überwachungsstelle, verbindlich die Prüffrist fest<br />
(Absatz 4).<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
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Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
§ 16 – Angeordnete<br />
außerordentliche Prüfung<br />
§ 17 – Prüfung besonderer<br />
Druckgeräte<br />
§ 18 – Unfall- und<br />
Schadensanzeige<br />
§ 19 – Prüfbescheinigungen<br />
Gemäß Absatz 2 bestehen die wiederkehrenden Prüfungen aus einer technischen<br />
Prüfung, die an der Anlage selbst unter Anwendung von Prüfregeln vorgenommen<br />
wird, sowie einer Ordnungsprüfung.<br />
In den weiteren Absätzen des § 15 werden sowohl die grundsätzlichen Anforderungen<br />
an die wiederkehrenden Prüfungen von anderen überwachungsbedürftigen<br />
Anlagen beschrieben als auch einige Festlegungen getroffen, von welchen Tagen<br />
an die Fristen für die wiederkehrenden Prüfungen laufen (Absätze 18 bis 20) sowie<br />
die Möglichkeit der Fristverlängerung oder -verkürzung durch die Behörde<br />
(Absatz 17) angegeben.<br />
Somit ist folgendes festzustellen:<br />
Der Betreiber einer überwachungsbedürftigen Anlage kann eine befähigte Person<br />
für die Prüfungen zum Explosionsschutz gemäß § 14 Abs. 1 bis 3 und § 15<br />
BetrSichV bestellen, die die Prüfung der Anlage vor Inbetriebnahme und die wiederkehrenden<br />
Prüfungen durchführen darf. Diese befähigte Person wird vom Arbeitgeber<br />
mit der Prüfung von Arbeitsmitteln auf der Grundlage der<br />
Gefährdungsbeurteilung gemäß § 3 der BetrSichV beauftragt.<br />
Wenn man sich die in den Normen EN 60079-17 und EN 61241-17 detailliert aufgelisteten<br />
Prüfschritte zum Umfang einer Prüfung vor Inbetriebnahme anschaut, gilt es<br />
natürlich abzuwägen, ob mit diesen Aufgaben eine befähigte Person aus dem eigenen<br />
Mitarbeiterkreis entsprechend BetrSichV § 14 Abs. 3 oder eine befähigte Person<br />
gemäß § 14 Abs. 1 (Mitarbeiter einer zugelassenen Überwachungsstelle)<br />
beauftragt werden sollte. Bei den wiederkehrenden Prüfungen ist die Situation eine<br />
entscheidend andere.<br />
Die zuständige Behörde kann, z. B. wenn ein Schadensfall eingetreten ist oder der<br />
Verdacht besteht, dass eine überwachungsbedürftige Anlage sicherheitstechnische<br />
Mängel aufweist, eine außerordentliche Prüfung anordnen. Diese angeordnete Prüfung<br />
ist vom Betreiber unverzüglich zu veranlassen.<br />
Dieser Paragraph enthält bezüglich des Explosionsschutzes keine relevanten Informationen.<br />
Der Betreiber einer überwachungsbedürftigen Anlage muss der zuständigen<br />
Behörde umgehend einen Unfall, bei dem ein Mensch getötet oder verletzt worden<br />
ist oder einen aufgrund des Versagens von sicherheitstechnischen Einrichtungen<br />
aufgetretenen Schadensfall mitteilen (Absatz 1).<br />
Die Behörde kann dann verlangen, dass das angezeigte Ereignis auf Kosten des<br />
Betreibers durch eine zugelassene Überwachungsstelle sicherheitstechnisch beurteilt<br />
wird (Absatz 2).<br />
Über jede an einer überwachungsbedürftigen Anlage durchgeführte Prüfung ist eine<br />
Prüfbescheinigung zu erstellen. Das Prüfergebnis einer Prüfung, die durch eine<br />
befähigte Person durchgeführt wurde, ist aufzuzeichnen (Absatz 1).<br />
Die Prüfbescheinigungen und Aufzeichnungen sind am Betriebsort aufzubewahren<br />
(Absatz 2).<br />
§ 20 – Mängelanzeige Wenn die zugelassene Überwachungsstelle bei der Prüfung Mängel festgestellt hat,<br />
durch die Beschäftigte oder Dritte gefährdet werden, muss sie die zuständige<br />
Behörde umgehend benachrichtigen.<br />
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36<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
§ 21 – Zugelassene<br />
Überwachungsstellen<br />
In diesem Paragraphen werden die Anforderungen an die zugelassenen Überwachungsstellen<br />
beschrieben.<br />
Interessant für den Bereich des Explosionsschutzes ist die Forderung, dass eine<br />
zugelassene Überwachungsstelle, die Prüfungen an Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen vornehmen darf, gleichzeitig auch in der Lage sein muss die Prüfungen<br />
an Lageranlagen, Füll- und Entleerstellen sowie Tankstellen und<br />
Flugfeldbetankungsanlagen für entzündliche, leicht- und hochentzündliche Flüssigkeiten<br />
vornehmen zu können.<br />
§§ 22 und 23 In diesen Paragraphen werden zum einen nur die Aufsichtsbehörden für die überwachungsbedürftigen<br />
Anlagen des Bundes bestimmt (§ 22), zum anderen werden<br />
nur Anforderungen an den innerbetrieblichen Einsatz von ortsbeweglichen Druckgeräten<br />
beschrieben (§ 23).<br />
2.2.4 Abschnitt 4: Gemeinsame Vorschriften, Schlussvorschriften (§§ 24 bis 27)<br />
§ 24 – Ausschuss für<br />
Betriebssicherheit<br />
Beim Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung wird ein Ausschuss für<br />
Betriebssicherheit gebildet, der zu den in der Betriebssicherheitsverordnung gestellten<br />
Anforderungen Regeln ermitteln soll, durch die diese Anforderungen erfüllt werden<br />
können.<br />
Im Ausschuss für Betriebssicherheit werden Vertreter der öffentlichen und privaten<br />
Arbeitgeber, der Länderbehörden, der Gewerkschaften, der Träger der gesetzlichen<br />
Unfallversicherung, der Wissenschaft und der zugelassenen Stellen vertreten sein.<br />
Die vom Ausschuss für Betriebssicherheit ermittelten Regeln und Erkenntnisse können<br />
durch das Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung im Bundesarbeitsblatt<br />
veröffentlicht werden. Bei Einhaltung dieser Regeln und Erkenntnisse ist davon<br />
auszugehen, dass die in der Betriebssicherheitsverordnung gestellten Anforderungen<br />
erfüllt werden.<br />
Neben den bereits erwähnten<br />
TRBS 1201 „Prüfung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen“,<br />
TRBS 1203 „Befähigte Personen“,<br />
TRBS 2152 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre“<br />
liegen weitere TRBS vor, die im ersten Halbjahr 2006 veröffentlicht wurden und zum<br />
Themenkomplex des Explosionsschutzes gehören.<br />
Die TRBS 1001 „Struktur und Anwendung der Technischen Regeln für Betriebssicherheit“<br />
enthält allgemeine Informationen zu technischen Regeln.<br />
Die TRBS 1002 „Begriffe“ definiert u. a. den „Stand der Technik“, auf den die<br />
AT<strong>EX</strong> 95 verweist.<br />
„Stand der Technik ist der Entwicklungsstand fortschrittlicher Verfahren, Einrichtungen<br />
oder Betriebsweisen, der die praktische Eignung einer Maßnahme zur Sicherung<br />
und Verbesserung von Sicherheit und Gesundheitsschutz von Beschäftigten<br />
bei der Bereitstellung und Benutzung von Arbeitsmitteln oder zum Schutz von<br />
Beschäftigten und Dritten vor Gefahren durch den Betrieb überwachungsbedürftiger<br />
Anlagen als gesichert erscheinen lässt. Bei der Bestimmung des Standes der Technik<br />
sind insbesondere vergleichbare Verfahren, Einrichtungen oder Betriebsweisen<br />
heranzuziehen, die mit Erfolg in der Praxis erprobt worden sind. Stand der Technik<br />
kennzeichnet den Zustand des jeweiligen technischen Entwicklungsstandes“.<br />
Die TRBS 1111 „Gefährdungsbeurteilung und sicherheitstechnische Bewertung“<br />
beschreibt die Vorgehensweise zur Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen<br />
sowie zur Ableitung der notwendigen Maßnahmen für die Bereitstellung und Benutzung<br />
von Arbeitsmitteln und das Betreiben überwachungsbedürftiger Anlagen<br />
[Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin].<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Die Betriebssicherheitsverordnung<br />
§§ 25 und 26 In den §§ 25 und 26 werden die Handlungen beschrieben, die in Bezug auf das Ziel<br />
der Betriebssicherheitsverordnung eine Ordnungswidrigkeit oder gar eine Straftat<br />
darstellen.<br />
Hierauf soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden.<br />
§ 27 – Übergangsvorschriften<br />
Gemäß des ersten Absatzes dieses Paragraphen muss der Betreiber einer Anlage<br />
in einem explosionsgefährdeten Bereich, wenn er die Anlage vor dem 3. Oktober<br />
2002 erstmalig in Betrieb genommen hat, spätestens bis zum 31. Dezember 2005<br />
seiner Verpflichtung zur Erstellung ein Explosionsschutzdokumentes nachgekommen<br />
sein.<br />
Dieses bedeutet jedoch auch, dass für jede Anlage in einem explosionsgefährdeten<br />
Bereich, die nach dem 3. Oktober 2002 erstmalig in Betrieb genommen wurde, ein<br />
Explosionsschutzdokument vorliegen muss.<br />
Durch den Absatz 2 wird der Weiterbetrieb der vor dem 1. Januar 2005 bereits<br />
betriebenen überwachungsbedürftigen Anlagen legitimiert. Dieses gilt jedoch nur,<br />
wenn sie vor diesem Datum befugt betrieben wurden.<br />
Die Beschaffenheitsanforderungen von Anlagen, die vor dem 1. Januar 2003 erstmalig<br />
in Betrieb genommen wurden, brauchen gemäß Absatz 3 nicht an die neuen<br />
Vorschriften angepasst zu werden. Die Behörde kann aber eine Anpassung verlangen,<br />
wenn besondere Gefahren zu befürchten sind.<br />
Die in der Verordnung enthaltenen Betriebsvorschriften müssen spätestens bis zum<br />
31. Dezember 2007 übernommen werden. Hierbei sind vor allem die Prüfungen und<br />
die Festlegung der Prüffristen zu berücksichtigen.<br />
Die Mitteilung der Prüffrist an die Behörde sowie die Überprüfung der ermittelten<br />
Prüffrist durch eine zugelassene Überwachungsstelle sind für die „Alt“-Anlagen<br />
nicht gefordert.<br />
Besonders zu beachten ist der Absatz 6 des § 27, mit dem die bisherigen aufgrund<br />
einer Rechtsverordnung nach § 11 des Gerätesicherheitsgesetzes ermittelten technischen<br />
Regeln bis zur Überarbeitung durch den Ausschuss für Betriebssicherheit<br />
weiterhin gültig sind.<br />
Für die explosionsgefährdeten Bereiche zum Beispiel, die bislang unter die „Verordnung<br />
über brennbare Flüssigkeiten - VbF -“ fielen, heißt dies, das dort die „Technischen<br />
Regeln über brennbare Flüssigkeiten - TRbF -“ weiterhin gültig sind.<br />
Beispielhaft zu nennen wären hier die TRbF 20 „Läger“ oder die TRbF 40 „Tankstellen“.<br />
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Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Änderung der Gefahrstoffverordnung<br />
2.3 Änderung der Gefahrstoffverordnung<br />
Durch den Artikel 6 der „Verordnung zur Rechtsvereinfachung im Bereich der<br />
Sicherheit und des Gesundheitsschutzes bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln<br />
und deren Benutzung bei der Arbeit, der Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger<br />
Anlagen und der Organisation des betrieblichen Arbeitsschutzes“ vom<br />
27. September 2002 wird die Gefahrstoffverordnung geändert.<br />
Unter anderem wird der Anhang V „Besondere Vorschriften für bestimmte Gefahrstoffe<br />
und Tätigkeiten“ erweitert. Angefügt wird der Abschnitt „Nr. 8 Brand- und<br />
Explosionsgefahren“.<br />
Der neu hinzugekommene Abschnitt des Anhangs V zur Gefahrstoffverordnung gilt<br />
für den Schutz der Arbeitnehmer und Anderer vor Brand- und Explosionsgefahren<br />
beim Umgang mit Gefahrstoffen.<br />
Auch hier wird, wie in der Betriebssicherheitsverordnung, vom Arbeitgeber verlangt,<br />
dass er vor Aufnahme der Arbeit eine Gefährdungsbeurteilung durchzuführen und<br />
zu dokumentieren hat. Kann er gemäß dieser Gefährdungsbeurteilung die Bildung<br />
einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre nicht sicher ausschließen, sind<br />
weitere Maßnahmen nach den Bestimmungen der Betriebssicherheitsverordnung<br />
notwendig.<br />
Bei der Anwendung von Schutzmaßnahmen gegen Brand- und Explosionsgefährdungen<br />
ist folgende Rangfolge zu beachten:<br />
1. Verhinderung der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Gemische<br />
(primärer Explosionsschutz),<br />
2. Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Gemische (sekundärer<br />
Explosionsschutz) und<br />
3. Abschwächung der schädlichen Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches<br />
Maß (tertiärer Explosionsschutz).<br />
Neben einigen Anforderungen an Mengenbegrenzungen und Schutz gegen unbeabsichtigtes<br />
Freisetzen von gefährlichen Stoffen werden in diesem Anhang der<br />
Gefahrstoffverordnung in Bezug auf den Arbeitsablauf auch Anforderungen an<br />
Flucht- und Rettungswege, an Warn- und Verbotszeichen sowie an die Koordinierungspflicht,<br />
wenn Arbeitnehmer mehrerer Arbeitgeber an einer Arbeitsstätte tätig<br />
werden, beschrieben.<br />
Darüber hinaus und auch über die Anforderungen aus der Betriebssicherheitsverordnung<br />
hinaus müssen Maßnahmen getroffen werden, um freigesetzte Gefahrstoffe,<br />
die eine Brand- oder Explosionsgefahr bilden können, gefahrlos zu<br />
beseitigen, soweit dies nach dem Stand der Technik möglich ist.<br />
Ferner sind Arbeitsbereiche mit Brand- und Explosionsgefahr mit ausreichenden<br />
automatischen oder nichtautomatischen Feuerlöscheinrichtungen zu versehen. Die<br />
Übertragung von Bränden und die Auswirkungen von Bränden und Explosionen auf<br />
benachbarte Bereiche muss vermieden werden. Auch müssen diese Arbeitsbereiche<br />
schnell und ungehindert mit Lösch- und Arbeitsgeräten zur Brandbekämpfung<br />
erreichbar sein.<br />
Weitere Anforderungen werden an die Lagerung von Gefahrstoffen, die zu einer<br />
Brand- oder Explosionsgefahr führen können, gestellt. Die Lagerorte müssen für die<br />
gelagerten Stoffe geeignet sein und eine gemischte Lagerung ist nur zulässig, wenn<br />
dadurch keine Gefahren entstehen. Ferner sind die Lageranlagen für hochentzündliche,<br />
leichtentzündliche oder entzündliche Flüssigkeiten unabhängig von der Explosionsgefahr<br />
mit folgendem Warnschild zu versehen:<br />
Bild 2.2 Kennzeichnung feuergefährlicher Bereiche gemäß Gefahrstoffverordnung<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Das Explosionsschutzdokument<br />
2.4 Das Explosionsschutzdokument<br />
2.4.1 Vorbemerkungen<br />
Gemäß § 6 der Betriebssicherheitsverordnung muss jeder Arbeitgeber, unabhängig<br />
von der Anzahl der Beschäftigten, ein Explosionsschutzdokument erstellen und auf<br />
dem letzten Stand halten.<br />
Für Anlagen, die nach dem 3. Oktober 2002 erstmalig in Betrieb genommen wurden,<br />
muss dieses Dokument vor der Aufnahme der Arbeit vorgelegen haben.<br />
Für Anlagen, die schon vor dem 3. Oktober 2002 betrieben wurden, muss das<br />
Explosionsschutzdokument bis spätestens 31. Dezember 2005 erstellt werden.<br />
Nachfolgend sollen sowohl die allgemeinen Anforderungen als auch eine grobe<br />
Vorgehensweise zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes beschrieben<br />
werden. Nach diesen Ausführungen soll anhand einer Beispielgliederung eines<br />
Explosionsschutzdokumentes der grundsätzliche Aufbau dargestellt werden.<br />
2.4.2 Allgemeine Anforderungen<br />
Explosionsschutzdokumente und ihre Fortschreibungen sind an keine Form gebunden.<br />
Lediglich bezüglich des Inhaltes ergeben sich aus der Betriebssicherheitsverordnung<br />
Mindestanforderungen.<br />
Demnach muss aus dem Explosionsschutzdokument hervorgehen, dass anhand<br />
einer Gefährdungsbeurteilung die Explosionsgefährdungen ermittelt und bewertet<br />
worden sind und dass angemessene Vorkehrungen getroffen werden, um die Ziele<br />
des Explosionsschutzes zu erreichen. Ferner muss neben der Zoneneinteilung<br />
auch die Festlegung der Bereiche, die in die Explosionsschutzmaßnahmen einzubeziehen<br />
sind (z. B. Flucht- und Rettungswege für Arbeitsplätze mit Explosionsgefährdungen<br />
außerhalb der explosionsgefährdeten Bereiche) ein Bestandteil des<br />
Explosionsschutzdokumentes sein.<br />
Der Aufbau des Explosionsschutzdokumentes soll generell formell und strukturiert<br />
sein. Im Explosionsschutzdokument sollen Zuständigkeiten und Verantwortlichkeiten<br />
klar geregelt sein. Die Organisationsstruktur des Betriebes sollte dazu abgebildet<br />
werden und alle Verantwortlichen sollten bei der Erstellung des<br />
Explosionsschutzdokumentes eingebunden werden.<br />
Ferner sind Arbeitsabläufe und Werkzeuge sowie Ziel und Umfang der Schutzmaßnahmen<br />
detailliert zu dokumentieren.<br />
Sämtliche Störungen von Arbeitsabläufen, Maschinen und Werkzeugen müssen<br />
betrachtet werden.<br />
Die Gefährdungen müssen festgelegt und die Schutzmaßnahmen beschrieben werden.<br />
Dazu müssen vor allem die Explosionsgefahren ermittelt werden und die<br />
Bereiche, in denen das Auftreten von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre<br />
nicht sicher verhindert werden kann, entsprechend der Dauer und der Wahrscheinlichkeit<br />
des Auftretens der gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre in Zonen<br />
eingeteilt werden.<br />
Bei Änderungen oder Veränderungen der Anlage, des Arbeitsablaufes oder des<br />
Arbeitsplatzes ist das Explosionsschutzdokument auf seine Gültigkeit zu überprüfen<br />
und gegebenenfalls anzupassen.<br />
2.4.3 Vorgehensweise zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes<br />
Ob an einer Anlage Explosionsgefahren vorhanden sein können, muss anhand<br />
einer Stoffliste beurteilt werden. Diese Stoffliste muss die für die Beurteilung relevanten<br />
sicherheitstechnischen Kennzahlen (z. B. Flammpunkt bei brennbaren Flüssigkeiten)<br />
der verwendeten Stoffe beinhalten.<br />
Danach ist eine Verfahrensbeschreibung der Anlage zu erstellen. Dabei sind die<br />
einzelnen Arbeitsschritte und die Organisation des Arbeitsablaufs zu beschreiben.<br />
39
40<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Das Explosionsschutzdokument<br />
Aufgrund dieser Zusammenstellung und unter Beachtung weiterer für den Explosionsschutz<br />
relevanter Anlagenparameter, die zu beschreiben sind, sind unter Zuhilfenahme<br />
der einschlägigen Normen die explosionsgefährdeten Bereiche in Zonen<br />
einzuteilen. Bei der Einteilung der Zonen können sowohl die DIN EN 60079-10<br />
(VDE 0165, Teil 101), die DIN EN 50281-3 (VDE 0165 Teil 102) als auch sonstige<br />
technische Regelwerke auf nationaler Ebene herangezogen werden. Hierzu zählen<br />
z. B. die TRbF 20 für Lageranlagen, die TRbF 40 für Tankstellen, aber auch die<br />
Explosionsschutz-Regeln (BGR 104) ganz allgemein.<br />
Im Anschluss an die Zonenfestlegung müssen die möglichen Zündquellen entsprechend<br />
EN 1127-1 und BGR 104 betrachtet werden. Wenn das Auftreten einer der<br />
dort angegebenen Zündquellen möglich ist, muss diese Zündquelle beschrieben<br />
und die getroffenen Schutzmaßnahmen angegeben werden.<br />
Dazu muss auf jeden Fall auch eine Detailbewertung aller Arbeitsmittel, die in den<br />
explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, erfolgen und dokumentiert<br />
werden. Neben den elektrischen Betriebsmitteln sind auch die nicht-elektrischen<br />
Betriebsmittel und Komponenten zu betrachten. Wenn für die nicht-elektrischen<br />
Betriebsmittel und Komponenten vom Hersteller keine Konformitätsbescheinigung<br />
und Kennzeichnung entsprechend der AT<strong>EX</strong> 95 vorliegt (dieses ist zwingend erforderlich,<br />
wenn das Betriebsmittel nach dem 30.6.2003 in Verkehr gebracht wurde),<br />
muss anhand einer Gefährdungsbeurteilung in Anlehnung an die DIN EN 13463-1<br />
ermittelt werden, ob diese Anlagenteile in den jeweiligen Zonen sicher betrieben<br />
werden können.<br />
Elektrische Geräte müssen ebenfalls der AT<strong>EX</strong> 95 entsprechen, wenn sie nach<br />
dem 30.6.2003 erstmalig den Beschäftigten bereitgestellt werden. Da für die elektrischen<br />
Geräte, die schon vor diesem Datum in den explosionsgefährdeten Bereichen<br />
eingesetzt wurden, Baumusterprüfbescheinigungen (für die Zonen 0, 1 und<br />
10) bzw. Herstellererklärungen (für die Zonen 2 und 11) erforderlich waren und sie<br />
entsprechend den Anforderungen an die jeweiligen Zonen hergestellt und betrieben<br />
werden mussten, dürfen sie auch weiterhin verwendet werden.<br />
Schwierigkeiten könnte es aber bei den staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
geben, da aufgrund der neuen Zoneneinteilung (Zonen 20, 21 und 22 anstatt<br />
Zonen 10 und 11) die eingesetzten Geräte eingehender beurteilt werden müssen.<br />
Auch Wechselwirkungen zwischen einzelnen Arbeitsmitteln müssen beschrieben<br />
und in Bezug auf eine mögliche Explosionsgefahr bewertet werden.<br />
Besonderes Augenmerk ist auf die Gefahren durch elektrostatische Aufladungen zu<br />
legen. Die möglichen Gefährdungen und die entsprechenden Schutzmaßnahmen<br />
müssen beschrieben werden. Bei der Betrachtung dieser Gefährdungen und der<br />
erforderlichen Schutzmaßnahmen ist die BGR 132 (Richtlinien „Statische Elektrizität“)<br />
heranzuziehen.<br />
Nach der Beschreibung der technischen Schutzmaßnahmen sollten sämtliche organisatorischen<br />
Maßnahmen zur Vermeidung von Explosionsgefahren beschrieben<br />
werden.<br />
Zu den organisatorischen Maßnahmen zählen sowohl Maßnahmen, die im Arbeitsablauf<br />
bereits verhindern sollen, dass explosionsfähige Atmosphäre auftritt (z. B.<br />
besondere Sorgfalt beim Verschließen oder Befördern von Behältern, Reinigen von<br />
Staubablagerungen) als auch Maßnahmen, die das Auftreten von Zündquellen verhindern<br />
sollen (z. B. Tragen von leitfähigem Schuhwerk). Für diese Maßnahmen<br />
sind Arbeitsanweisungen zu erstellen, diese Arbeitsanweisungen sind dann<br />
Bestandteil des Explosionsschutzdokumentes.<br />
Zu den organisatorischen Maßnahmen zählen aber auch die Erstellung von Fluchtund<br />
Rettungswegeplänen sowie die Unterweisung der Mitarbeiter über einzuhaltende<br />
Schutzmaßnahmen (wie oben beschrieben), über einzuhaltende Maßnahmen<br />
bei bestimmten Arbeiten in den explosionsgefährdeten Bereichen (die<br />
sogenannte „Feuererlaubnis“) und über einzuleitende Maßnahmen bei eventuell<br />
auftretenden Alarmen (z. B. Warnung über eine Gaswarnanlage oder akustische<br />
Meldung über den Ausfall der Lüftung). Ferner müssen die in den explosionsgefährdeten<br />
Bereichen beschäftigten Arbeitnehmer über die Flucht- und Rettungsmöglichkeiten<br />
sowie über eventuell erforderliche Fluchtmittel informiert werden.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Das Explosionsschutzdokument<br />
Diese Aufstellung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Es ist für jede Anlage<br />
notwendig, die speziellen Gefährdungen und die unterschiedlichen Möglichkeiten<br />
zum Schutz vor Explosionen detailliert zu beschreiben.<br />
Es muss durch das Explosionsschutzdokument nachgewiesen werden, dass sämtliche<br />
Gefährdungen betrachtet wurden. Ferner müssen der Umfang sowohl der technischen<br />
als auch der organisatorischen Schutzmaßnahmen entsprechend der<br />
möglichen Gefahren beschrieben werden. Durch Einhaltung dieser dokumentierten<br />
Schutzmaßnahmen soll der sichere Betrieb der Anlage gewährleistet sein.<br />
Aufgrund der Vielzahl der Parameter, die bei der Erstellung eines Explosionsschutzdokumentes<br />
zu berücksichtigen sind, wird ein Explosionsschutzdokument<br />
immer anlagenspezifisch erstellt werden müssen. Eine Übertragung eines Explosionsschutzdokumentes<br />
auf eine andere vergleichbare Anlage bedarf immer einer<br />
Bewertung, ob nicht doch andere, die Sicherheit unter Umständen beeinträchtigende,<br />
Bedingungen vorhanden sind.<br />
2.4.4 Beispielgliederung eines Explosionsschutzdokumentes<br />
Nachfolgend soll beispielhaft der Aufbau eines Explosionsschutzdokumentes dargestellt<br />
werden. Dieses Beispiel orientiert sich im Wesentlichen an dem Beispiel<br />
aus Abschnitt E 6 der BGR 104.<br />
1. Angabe des Betriebsbereichs (z. B. Anlage, Lager, Gebäude)<br />
2. Verantwortlicher für den Betriebsbereich, Erstellungsdatum und Anhänge<br />
3. Kurzbeschreibung der baulichen und geografischen Gegebenheiten (z. B. Lageplan,<br />
Gebäudeplan, Aufstellungsplan, Gebäude- bzw. Anlagenlüftung)<br />
4. Verfahrensbeschreibung - für den Explosionsschutz wesentliche Verfahrensparameter<br />
(z. B. Verfahrenstechnische Kurzbeschreibung, relevante Tätigkeiten<br />
(z. B. Probenahme), eingesetzte Stoffe, Einsatzmenge/Fördermenge, Verarbeitungszustand,<br />
Druck- und Temperaturbereich)<br />
5. Stoffdaten<br />
Wesentliche sicherheitstechnische Kenngrößen zur Beurteilung der Explosionsschutzmaßnahmen<br />
z. B. aus dem Sicherheitsdatenblatt oder anderen Kompendien<br />
wie z. B. CHEMSAFE, Nabert und Schön, BIA-Report<br />
Stoffdaten bei brennbaren Flüssigkeiten/Gasen, z. B.:<br />
– Flammpunkt brennbarer Flüssigkeiten<br />
– untere und obere Explosionsgrenze<br />
– Dichteverhältnis zu Luft<br />
– Zündtemperatur (Temperaturklasse)<br />
– Explosionsgruppe<br />
– Sauerstoffgrenzkonzentration<br />
– Dampfdruck brennbarer Flüssigkeiten<br />
Stoffdaten bei brennbaren Stäuben z. B.:<br />
– Korngrößenverteilung (Medianwert)<br />
– untere Explosionsgrenze<br />
– Mindestzündenergie<br />
– maximaler Explosionsdruck<br />
– Kst-Wert – Zündtemperatur des aufgewirbelten Staubes<br />
– Zündtemperatur des abgelagerten Staubes (Glimmtemperatur)<br />
– Sauerstoffgrenzkonzentration<br />
– spezifischer elektrischer Widerstand des brennbaren Staubes<br />
41
42<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />
6. Gefährdungsbeurteilung<br />
6.1 Wahrscheinlichkeit und Dauer des Auftretens einer gefährlichen explosionsfähigen<br />
Atmosphäre. Kann eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten<br />
und ist diese aufgrund der örtlichen und betrieblichen Verhältnisse<br />
gefahrdrohend?<br />
6.2 Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins, der Aktivierung und des Wirksamwerdens<br />
von Zündquellen einschließlich elektrostatischer Entladungen<br />
6.3 Ausmaß der zu erwartenden Auswirkungen von Explosionen<br />
7. Schutzkonzept<br />
7.1 Technische Schutzmaßnahmen zum Vermeiden oder Einschränken gefährlicher<br />
explosionsfähiger Atmosphäre (z. B. Lüftung, Überwachung der<br />
Konzentration, Inertisierung)<br />
7.2 Zoneneinteilung (Art, Ausdehnung und Dokumentation)<br />
7.3 Schutzmaßnahmen<br />
Vermeiden von Zündquellen und konstruktiver Explosionsschutz<br />
(Auswahl der Betriebsmittel und Schutzsysteme)<br />
7.4 Organisatorische Maßnahmen<br />
(Unterweisung der Arbeitnehmer, Schriftliche Anweisungen, Arbeitsfreigabe<br />
8. Beurteilung des Ausmaßes von zu erwartenden Auswirkungen von Explosionen<br />
9. Kontrolle der Wirksamkeit der getroffenen Maßnahmen<br />
2.5 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />
2.5.1 Allgemeines<br />
Die Installation von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen ist im<br />
Abschnitt 5 beschrieben. Für die Erstprüfung dieser Anlagen gelten grundsätzlich,<br />
wie für andere elektrische Anlagen auch, die Anforderungen aus der<br />
DIN VDE 0100, Teil 610.<br />
Unter Betrieb und Instandhaltung der Anlagen versteht man den Erhalt des ordnungsgemäßen<br />
Zustandes um den sicheren Betrieb der Anlage zu gewährleisten.<br />
Damit diese Aufgaben entsprechend des Gefahrenpotenzials von elektrischen<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen so sorgfältig wie möglich durchgeführt<br />
werden, sind besondere Anforderungen an die Qualifikation des Fachpersonals zu<br />
stellen. Es sollte über spezielle Kenntnisse und Erfahrungen zur Beurteilung elektrischer<br />
Zusammenhänge verfügen und mit den grundlegenden Anforderungen an<br />
explosionsgefährdete Bereiche, wie z. B. die Kenntnis der verschiedenen Zündschutzarten,<br />
von Flammpunkt, Dichteverhältnis, Zoneneinteilung etc., verfügen.<br />
Beim Betrieb von elektrischen Anlagen sind allgemein folgende Regeln der Technik<br />
zu beachten:<br />
Die Unfallverhütungsvorschrift „Elektrische Anlagen und Betriebsmittel“ BGV A3<br />
DIN EN 50110-1 (VDE 0105, Teil 1) „Betrieb von elektrischen Anlagen: Allgemeine<br />
Bestimmungen“<br />
DIN EN 50110-2 (VDE 0105, Teil 2) „Betrieb von elektrischen Anlagen (nationale<br />
Anhänge)“<br />
DIN VDE 0105-100 (VDE 0105, Teil 100) „Betrieb von elektrischen Anlagen -<br />
Nationale Anhänge“<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />
Für elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen sind aufgrund der<br />
höheren Gefährdung zusätzlich zu beachten:<br />
DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) „Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />
Bereiche, Teil 1: Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)“<br />
DIN EN 61241-17 (VDE 0165-10-2) „Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung<br />
in Bereichen mit brennbarem Staub“, Teil 17: Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />
(IEC 61241-17:2005).<br />
Diese Normen beschreiben auch zusätzliche Anforderungen an die Erstprüfung der<br />
elektrischen Anlagen.<br />
Die DIN VDE 0105, Teil 9 „Betrieb von Starkstromanlagen, Zusatzfestlegungen für<br />
explosionsgefährdete Bereiche“ wurde zurückgezogen und ist seit dem 01. Februar<br />
2001 nicht mehr gültig.<br />
Die folgenden Abschnitte enthalten nur kurze Ausrisse und Zusammenfassungen<br />
der zusätzlichen Anforderungen an den Betrieb der elektrischen Anlagen in den<br />
explosionsgefährdeten Bereichen.<br />
Für den Betreiber von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
bzw. für das mit den Arbeiten an diesen Anlagen betraute Fachpersonal ist die<br />
Kenntnis der Anforderungen aus den aufgeführten Normen unerlässlich, um den<br />
ordnungsgemäßen Betrieb dieser Anlagen zu gewährleisten.<br />
Die nachfolgende Zusammenfassung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit<br />
und kann kein Ersatz sein für die Lektüre der aufgeführten Regeln der Technik.<br />
2.5.2 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
Die Norm DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) „Elektrische Betriebsmittel für<br />
gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 17: Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)“<br />
wendet sich an den Betreiber von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen.<br />
In der Norm werden neben Anforderungen an eine ausreichende Dokumentation<br />
und an die ausreichende Qualifikation des Personals auch die Ermittlung der Prüffristen<br />
beschrieben.<br />
Allgemein sollen nach einer Erstprüfung die wiederkehrenden Prüfungen in solchen<br />
Zeitabständen durchgeführt werden, dass entstehende Mängel, mit denen gerechnet<br />
werden muss, rechtzeitig erkannt werden.<br />
Nach der Festlegung des Prüfintervalls sind jedoch zwischenzeitliche Stichprobenprüfungen<br />
erforderlich, um den festgelegten Zeitabstand zu bestätigen oder zu verändern.<br />
Neben der Festlegung der Prüffristen muss auch die Prüftiefe bestimmt werden. Es<br />
kann sich dabei bei einer Prüfung um eine Sichtprüfung, eine Nahprüfung oder eine<br />
Detailprüfung handeln. Diese Begriffe sind in der Norm wie folgt definiert:<br />
Sichtprüfung eine Prüfung, bei der ohne Anwendung von Zugangseinrichtungen oder Werkzeugen<br />
sichtbare Fehler festgestellt werden, zum Beispiel fehlende Schrauben.<br />
Nahprüfung eine Prüfung, bei der zusätzlich zu den Aspekten der Sichtprüfung solche Fehler<br />
festgestellt werden, wie zum Beispiel lockere Schrauben, die nur durch Verwendung<br />
von Zugangseinrichtungen, z. B. Stufen (falls erforderlich), und Werkzeugen<br />
zu erkennen sind. Für Nahprüfungen braucht ein Gehäuse üblicherweise nicht<br />
geöffnet oder das Betriebsmittel spannungsfrei geschaltet zu werden.<br />
Detailprüfung eine Prüfung, bei der zusätzlich zu den Aspekten der Nahprüfung solche Fehler<br />
festgestellt werden, wie zum Beispiel lockere Anschlüsse, die nur durch das Öffnen<br />
von Gehäusen und/oder, falls erforderlich, Verwendung von Werkzeugen und Prüfeinrichtungen<br />
zu erkennen sind.<br />
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44<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />
Erstprüfungen sind grundsätzlich als Detailprüfungen durchzuführen. Wiederkehrende<br />
Prüfungen dürfen als Nah- oder Sichtprüfung durchgeführt werden. Eine wiederkehrende<br />
Sicht- oder Nahprüfung kann dazu führen, dass eine weitere<br />
Detailprüfung notwendig ist.<br />
Bei der Ermittlung der Prüfintervalle und der Prüftiefe der wiederkehrenden Prüfungen<br />
sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:<br />
Art des Betriebsmittels<br />
Hinweise des Herstellers (sofern vorhanden)<br />
Die Faktoren, die die Abnutzung beeinflussen (z. B. Korrosionsanfälligkeit, Einwirkung<br />
von Chemikalien oder Lösemitteln, Ansammlungen von Staub oder<br />
Schmutz, Eindringen von Wasser, erhöhte Umgebungstemperaturen, usw.)<br />
Zone des Einbauortes<br />
Ergebnisse vorheriger Prüfungen<br />
Erfahrungen an vergleichbaren Anlagen und Betriebsmitteln bei ähnlichen Betriebsbedingungen<br />
Eine maximale Prüffrist von drei Jahren darf nicht überschritten werden. Diese Forderung<br />
steht im Einklang mit der Forderung aus der Betriebssicherheitsverordnung.<br />
Nicht zu vereinbaren mit der Betriebssicherheitsverordnung und deshalb nicht<br />
anwendbar ist die Aussage, dass die Prüffrist mit Zustimmung von Experten auch<br />
länger als drei Jahre sein darf.<br />
Für ortsveränderliche elektrische Betriebsmittel wird aufgrund der besonderen<br />
Beanspruchung dieser Geräte eine Nahprüfung mindestens alle 12 Monate gefordert.<br />
Wie bei der Ermittlung der Prüffrist müssen auch bei der Ermittlung der Prüftiefe<br />
zwischenzeitliche Stichprobenprüfungen die gewählte Prüftiefe bestätigen oder verändern.<br />
Die Prüffristen und Prüftiefen sowie die Ergebnisse sämtlicher Prüfungen sind zu<br />
dokumentieren und in das Explosionsschutzdokument zu integrieren, um die Ermittlung<br />
sowohl der Prüfintervalle als auch der Prüftiefen nachvollziehen zu können.<br />
In der DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) sind Prüfpläne in Tabellenform enthalten,<br />
die die bei der Sicht-, Nah- oder Detailprüfung geforderten speziellen Prüfungen<br />
für die verschiedenen Zündschutzarten („d“, „e“, „n“; „i“ und „p“) angeben.<br />
Zusätzliche Anforderungen zu den Prüfplänen sind im Abschnitt 5 der Norm<br />
beschrieben. In diesem Abschnitt sowie im Abschnitt 4.10 werden einige Punkte<br />
aus den Prüfplänen konkretisiert bzw. erläutert. Im Wesentlichen wird dabei auf die<br />
Besonderheiten der unterschiedlichen Zündschutzarten eingegangen.<br />
Der Inhalt der DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) beschreibt neben Anforderungen<br />
an die Prüfung der elektrischen Geräte auch Punkte, die bei der Wartung<br />
und Instandsetzung dieser Anlagen zu beachten sind.<br />
Bei der Wartung und Instandsetzung von Betriebsmitteln ist darauf zu achten, dass<br />
die Wirksamkeit der Zündschutzart des Betriebsmittels erhalten bleibt.<br />
Wenn Ersatzteile verwendet werden, müssen diese mit der Sicherheitsdokumentation<br />
(z. B. Betriebsanleitung des Herstellers) übereinstimmen.<br />
An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass bei bestimmten Instandsetzungsarbeiten<br />
die Betriebssicherheitsverordnung zu beachten ist. Wenn an einem<br />
Betriebsmittel ein Teil instand gesetzt wurde, von dem der Explosionsschutz<br />
abhängt, darf dieses Gerät erst wieder in Betrieb genommen werden, nachdem<br />
eine zugelassene Überwachungsstelle, eine von der Behörde anerkannte befähigte<br />
Person oder der Hersteller dieses Gerät geprüft haben.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />
Beispiele für solche Instandsetzungsarbeiten sind:<br />
Erneuern der Wicklung eines Motors der Zündschutzart EEx e (Verwendung von<br />
Originalersatzteilen)<br />
Erneuern von Klemmenkästen an Motoren der Zündschutzart EEx e (Verwendung<br />
von Originalersatzteilen)<br />
Umwickeln eines Motors der Zündschutzart EEx e auf eine andere Spannung,<br />
wenn die neue Spannungsebene für den Motor bereits bescheinigt ist<br />
Austausch der Innenverdrahtung von Leuchten der Zündschutzart EEx e<br />
Austausch von druckdichten Leitungsdurchführungen an Geräten der Zündschutzart<br />
EEx d (Verwendung von Originalersatzteilen)<br />
Erneuern von Gehäuseteilen an Betriebsmitteln der Zündschutzart EEx d (Verwendung<br />
von Originalersatzteilen)<br />
Die in der Norm angesprochene Änderung, die nicht ohne entsprechende Genehmigung<br />
durchgeführt werden darf, ist irreführend, da bei Änderungen an Betriebsmitteln,<br />
die den Explosionsschutz betreffen, die Konformitätserklärung des Herstellers<br />
erlischt.<br />
In diesen Fällen muss für das Gerät das Konformitätsverfahren gemäß der Richtlinie<br />
94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) neu durchlaufen werden.<br />
Zum Beispiel würden folgende Änderungen an explosionsgeschützten elektrischen<br />
Betriebsmitteln ein neues Konformitätsbewertungsverfahren notwendig machen:<br />
Austausch von Vorschaltgeräten, die nicht in der Prüfbescheinigung vermerkt<br />
sind, an Leuchten der Zündschutzart EEx e,<br />
Umwicklung eines Motors der Zündschutzart EEx e auf eine andere Spannung,<br />
wenn die neue Spannungsebene für den Motor nicht bescheinigt ist.<br />
In der DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) werden ferner besondere Maßnahmen<br />
beschrieben, die dort erforderlich sind, wo Betriebsmittel, z. B. aufgrund von<br />
Reparaturarbeiten oder gänzlich demontiert werden müssen. Für die freiliegenden<br />
Anschlussleiter sind besondere Vorkehrungen zu treffen (Verschließen, Trennen<br />
und Isolieren oder Trennen und Erden bzw. Entfernen bei endgültiger Demontage).<br />
Allgemein darf durch die Wartung und Instandsetzung von Anlagen und Betriebsmitteln<br />
die Sicherheit der Anlage oder des Betriebsmittels nicht beeinträchtigt werden.<br />
Weitere Punkte, die in der Norm behandelt werden, sind:<br />
Betrachtung der Umgebungsbedingungen, wobei hierbei besonders zu beachten<br />
ist, dass, sofern auf dem Betriebsmittel nichts anderes angegeben ist, es nur<br />
im Temperaturbereich von -20 °C bis +40 °C eingesetzt werden darf, weiterhin<br />
sind alle schädigenden äußeren Einflüsse (z. B. Korrosion, UV-Strahlung, Wasser,<br />
Staub usw.) zu berücksichtigen,<br />
Vermeiden von elektrostatischen Aufladungen bei der Säuberung von Betriebsmitteln,<br />
Beachtung der elektrischen Trennung von Betriebsmitteln, hier sind auch die Bedingungen<br />
festgelegt, unter denen in explosionsgefährdeten Bereichen auch an<br />
geöffneten Betriebsmitteln unter Spannung gearbeitet werden darf sowie die<br />
Vorsichtsmaßnahmen beim Arbeiten an eigensicheren Stromkreisen (auch im<br />
nicht-explosionsgefährdeten Bereich) beschrieben,<br />
Anforderungen an die Überprüfung der Verbindungen der Erdung und des Potenzialausgleichs,<br />
Beachtung von Betriebsmitteln mit „Besonderen Bedingungen“ (X-Kennzeichnung),<br />
besondere Beachtung beim Einsatz von ortsveränderlichen Betriebsmitteln in<br />
Bezug auf die richtige Zündschutzart bzw. Kategorie entsprechend der Zone, Explosionsgruppe<br />
und Temperaturklasse.<br />
Neu hinzugekommen sind mit der Ausgabe der DIN EN 60079-17 (VDE 0165,<br />
Teil 10-1) vom Juni 2004 die Abschnitte „Regelmäßig wiederkehrende Prüfungen“<br />
sowie „Ständige Überwachung durch fachkundiges Personal“.<br />
45
46<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />
In der neuen Fassung wird nun klarer eine Grenze zwischen Erstprüfung und wiederkehrenden<br />
Prüfungen gezogen und die Anforderungen an das mit den wiederkehrenden<br />
Prüfungen betraute Personal sind klarer gefasst.<br />
Die wiederkehrenden Prüfungen an elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen erfordern gemäß dieses Entwurfs Personal, das<br />
Fachkenntnisse und das Verstehen der Zoneneinteilung von Bereichen und ausreichendes<br />
technisches Wissen besitzt, um die Bedeutung für den betreffenden<br />
Ort zu verstehen;<br />
Fachkenntnisse und das Verstehen theoretischer und praktischer Anforderungen<br />
für elektrische Betriebsmittel besitzt, die in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
verwendet werden, und<br />
die Anforderungen für Sicht-, Nah- und Detailprüfungen im Hinblick auf die eingebauten<br />
Geräte versteht.<br />
Im neuen Abschnitt, der die ständige Überwachung durch fachkundiges Personal<br />
regelt, sind die Anforderungen an die mit der ständigen Überwachung betrauten<br />
Personen festgelegt. Da zum einen die Anforderungen an das Personal sehr hoch<br />
sind und zum anderen diese Art der Überwachung keine gemäß der Betriebssicherheitsverordnung<br />
geforderte Prüfung ersetzen kann, soll hierauf an dieser Stelle<br />
nicht näher eingegangen werden.<br />
Die in der Norm beschriebenen Erstprüfungen und wiederkehrenden Prüfungen<br />
können als die Prüfungen an elektrischen Anlagen angesehen werden, die auch<br />
gemäß der Betriebssicherheitsverordnung durch eine befähigte Person durchgeführt<br />
werden dürfen.<br />
2.5.3 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
Die DIN EN 61241-17 (VDE 0165-10-2) Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung<br />
in Bereichen mit brennbarem Staub, Teil 17: Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />
(IEC 61241-17:2005) ist analog der Prüfnorm für den gasexplosionsgefährdeten<br />
Bereich aufgebaut, die Begriffsdefinitionen sind identisch.<br />
Im Abschnitt 6 „Typische Prüfpläne“ sind in tabellarischer Form die Prüfpläne für<br />
Installationen in den Zündschutzarten Ex tD, Ex iD und Ex pD enthalten.<br />
2.5.4 Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 1201 Prüfung von Arbeitsmitteln und<br />
überwachungsbedürftigen Anlagen<br />
Einer Veröffentlichung der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin<br />
(Stand Mai 2006) ist zu entnehmen, dass der Ausschuss für Betriebssicherheit auf<br />
seiner 10. Sitzung am 27. und 28. April 2006 mehrere TRBS beschlossen hat, darunter<br />
auch die TRBS 1201.<br />
Kern der TRBS 1201 „Prüfung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen<br />
Anlagen“ ist die Ermittlung und Festlegung erforderlicher Prüfungen. In der<br />
TRBS 1201 werden Aussagen zur Festlegung des Sollzustandes, zu der mit der<br />
Prüfung beauftragten Person, zu Prüfart und -umfang und zur Prüffrist getroffen.<br />
Auch Aspekte der Durchführung von Prüfungen werden behandelt.<br />
Zu der TRBS 1201 gibt es eine Konkretisierung in Hinblick auf den Explosionsschutz.<br />
In der TRBS 1201 Teil 1 „Prüfung von Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen und Überprüfung von Arbeitsplätzen in explosionsgefährdeten Bereichen“<br />
werden Informationen zur Ermittlung der Prüfanforderungen, der Entwicklung<br />
von Prüfkonzepten und zur Durchführung der Prüfungen speziell für diesen Bereich<br />
zusammen getragen.<br />
Anmerkung des Verfassers: Da diese beiden Schriftstücke noch nicht veröffentlicht<br />
sind, kann zum Zeitpunkt der Überarbeitung des Handbuches nicht näher darauf<br />
eingegangen werden.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />
Quellenverzeichnis<br />
2.6 Quellenverzeichnis<br />
BetrSichV Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Bereitstellung von<br />
Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über Sicherheit beim Betrieb<br />
überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation des betrieblichen<br />
Arbeitsschutzes (Betriebssicherheitsverordnung)<br />
GefStoffV Verordnung zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Gefahrstoffverordnung)<br />
ExVO Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />
von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche -<br />
Explosionsschutzverordnung - 11. GSGV)<br />
AT<strong>EX</strong> 137 Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 16.<br />
Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />
und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre<br />
gefährdet werden können<br />
AT<strong>EX</strong> 95 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 23. März<br />
1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und<br />
Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
DINEN1127-1 Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz, Teil 1: Grundlagen und<br />
Methodik<br />
TRBS 1203 Technische Regel für Betriebssicherheit - Befähigte Personen<br />
BGR 104 (früher ZH 1/10) „Regeln für Sicherheits- und Gesundheitsschutz bei der Arbeit“<br />
Explosionsschutz-Regeln (<strong>EX</strong>-RL)<br />
BGR 132 (früher ZH 1/200) Richtlinien für die Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen<br />
- Richtlinien „Statische Elektrizität“<br />
DIN VDE 0100 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V<br />
DIN EN 60079-10<br />
(VDE 0165, Teil 101)<br />
DIN EN 60079-14<br />
(VDE 0165, Teil 1)<br />
DIN EN 60079-17<br />
(VDE 0165, Teil 10-1)<br />
DIN EN 50281-1-2<br />
(VDE 0165, Teil 2)<br />
DIN IEC 61241-17<br />
(VDE 0165, Teil 10-2)<br />
Elektrischer Explosionsschutz<br />
nach DIN VDE 0165<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 10: Einteilung<br />
der gasexplosionsgefährdeten Bereiche<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 14: Elektrische<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 17: Prüfung<br />
und Instandhaltung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
(ausgenommen Grubenbaue)<br />
Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub<br />
Hauptabschnitt 1: Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse<br />
Teil 2: Auswahl, Errichten und Instandhaltung<br />
Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub,<br />
Teil 17: Prüfung und Instandhaltung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />
Lienenklaus/Wettingfeld „Elektrischer Explosions-schutz nach DIN VDE 0165“<br />
VDE-Schriftenreihe 65, 2. überarbeitete Auflage 2001, VDE Verlag Berlin und<br />
Offenbach<br />
47
48<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Vorbemerkungen<br />
3 Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
3.1 Vorbemerkungen<br />
3.2 Begriffsbestimmungen<br />
Als Explosion wird eine plötzliche Volumenvergrößerung unter Knall mit zerstörerischen<br />
Wirkungen bezeichnet. Sie wird verursacht durch eine chemische oder physikalische<br />
Reaktion.<br />
Damit eine Explosion, hervorgerufen durch ein Gemisch aus brennbaren Gasen,<br />
Nebeln, Dämpfen oder Stäuben mit Luft stattfinden kann, müssen folgende Bedingungen<br />
zur gleichen Zeit am gleichen Ort erfüllt sein:<br />
Es muss ein Gemisch aus Luft und Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben in<br />
gefahrdrohender Menge (d. h. innerhalb der Explosionsgrenzen) vorhanden<br />
sein.<br />
Es muss eine Zündquelle wirksam werden.<br />
Anschaulich lassen sich die Bedingungen für eine Explosion (Vorhandensein von<br />
Brennstoff, Sauerstoff und Zündquelle) am sogenannten Explosionsdreieck darstellen:<br />
Bild 3.1 Explosionsdreieck<br />
Das Ziel des primären Explosionsschutzes ist es zu verhindern, dass eine<br />
gefahrdrohende Menge eines explosionsfähigen Gemisches auftritt.<br />
Kann die Entstehung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre nicht ausgeschlossen<br />
werden, ist der sekundäre Explosionsschutz, dessen Schutzziel das<br />
Vermeiden von Zündquellen ist, anzuwenden.<br />
Kann aus verfahrenstechnischen Gründen sowohl ein Auftreten einer gefährlichen<br />
explosionsfähigen Atmosphäre als auch das Wirksamwerden einer Zündquelle<br />
nicht ausreichend sicher ausgeschlossen werden, ist der tertiäre (konstruktive)<br />
Explosionsschutz anzuwenden. Der tertiäre Explosionsschutz begrenzt die Auswirkungen<br />
einer Explosion auf ein ungefährliches Maß.<br />
Nachfolgend soll auf die Beurteilung des Entstehens von gefährlichen explosionsfähigen<br />
Atmosphären sowie auf die Grundsätze der oben angegebenen Explosionsschutzmaßnahmen<br />
eingegangen werden.<br />
Brennbare Stoffe sind Stoffe, die in Form von Gas, Dampf, Flüssigkeit, Feststoff oder Gemischen<br />
davon bei Entzündung eine exotherme Reaktion mit Luft eingehen. Hierzu zählen<br />
alle Stoffe, die gemäß der Gefahrstoffverordnung als entzündlich, leichtentzündlich<br />
oder hochentzündlich einzuordnen sind.<br />
Explosionsfähige<br />
Atmosphäre<br />
Hinweis<br />
Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben unter<br />
atmosphärischen Bedingungen, in dem sich der Verbrennungsvorgang nach erfolgter<br />
Zündung auf das gesamte unverbrannte Gemisch überträgt.<br />
Als atmosphärische Bedingungen gelten Gesamtdrücke von 0,8 bar bis 1,1 bar<br />
und Gemischtemperaturen von -20 °C bis +60 °C.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Beurteilung der Explosionsgefahr<br />
Explosionsgrenzen Die untere Explosionsgrenze (UEG) und die obere Explosionsgrenze (OEG) sind<br />
definiert als der untere und der obere Grenzwert der Konzentration eines brennbaren<br />
Stoffes (Gas, Dampf, Nebel oder Staub) mit Luft, in dem sich nach dem Zünden<br />
eine von der Zündquelle unabhängige Flamme gerade nicht mehr selbsttätig fortpflanzen<br />
kann.<br />
Flammpunkt Niedrigste Temperatur, bei der unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen eine<br />
Flüssigkeit brennbares Gas oder brennbaren Dampf in solcher Menge abgibt, dass<br />
bei Kontakt mit einer wirksamen Zündquelle sofort eine Flamme auftritt.<br />
Gefährliche<br />
explosionsfähige<br />
Atmosphäre<br />
Sauerstoffgrenzkonzentration<br />
Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ist explosionsfähige Atmosphäre in<br />
gefahrdrohender Menge. Eine Gemischmenge gilt als gefahrdrohend, wenn ihre<br />
Entzündung zu Schaden führt.<br />
Maximale Sauerstoffkonzentration in einem Gemisch eines brennbaren Stoffes mit<br />
Luft und inertem Gas, in dem eine Explosion nicht auftritt, bestimmt unter festgelegten<br />
Versuchsbedingungen.<br />
Verpuffung Als Verpuffung wird der Übergang von einer Verbrennung zu einer Explosion<br />
bezeichnet. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme beträgt einige cm/s bis<br />
zu einigen m/s. Auch die entstehenden Explosionsdrücke sind relativ gering.<br />
Explosion Als Explosion wird eine plötzliche Oxidations- oder Zerfallsreaktion mit Anstieg der<br />
Temperatur, des Druckes oder beider gleichzeitig bezeichnet (Definition gemäß<br />
EN 1127-1).<br />
Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme liegt im Bereich von einigen m/s bis<br />
zu mehreren 100 m/s. Der Explosionsdruck beträgt bis zu 10 bar bei Gasen und<br />
Dämpfen (bei Stäuben bis zu 14 bar).<br />
Detonation Explosion, die sich mit Überschallgeschwindigkeit (km/s) fortpflanzt. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit<br />
der Flamme kann bis zu 3 km/s betragen und es können Drücke<br />
bis zu 20 bar auftreten.<br />
3.3 Beurteilung der Explosionsgefahr<br />
Eine Beurteilung, ob eine Explosionsgefahr vorhanden ist, d. h. ob mit dem Auftreten<br />
einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre gerechnet werden muss,<br />
kann sich immer nur auf den Einzelfall beziehen.<br />
Um richtig einschätzen zu können, ob eine Explosionsgefahr vorhanden ist, müssen<br />
im allgemeinen Fachleute verschiedener Fachdisziplinen zusammenarbeiten. Es<br />
kann notwendig sein, dass der Chemiker, Verfahrenstechniker oder Maschinenbauingenieur<br />
mit dem Explosionsschutz-Fachmann zusammenarbeiten muss, um alle<br />
Gefährdungen abzuschätzen.<br />
Einzubeziehen in die Beurteilung sind neben den Kenndaten der verwendeten<br />
Stoffe vor allem auch die verfahrenstechnischen Parameter. Zum Beispiel können<br />
Explosionsgefahren sowohl beim Verdampfen einer Flüssigkeitslache als auch<br />
beim Versprühen von Flüssigkeiten unter hohem Druck entstehen.<br />
Wichtig für die Beurteilung einer Explosionsgefahr ist auch die Kenntnis darüber, ob<br />
atmosphärische Bedingungen vorhanden sind. Der Konzentrationsbereich zwischen<br />
den Explosionsgrenzen erweitert sich in der Regel mit steigendem Druck und<br />
steigender Temperatur des Gemisches.<br />
49
50<br />
22 Vol %<br />
Dampfkonzentration c<br />
20<br />
18<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Beurteilung der Explosionsgefahr<br />
160 Torr<br />
Partialdruck P i<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
Bereich D<br />
Die Zusammenhänge zwischen Explosionsgrenzen, Explosionspunkten und<br />
Flammpunkt zeigt anschaulich die Dampfdruckkurve von Äthylalkohol im folgenden<br />
Bild.<br />
untere Explosionsgrenze<br />
A zu mager<br />
0 0 10 20 30 40 50 ˚C<br />
Flammpunkt<br />
Dampfdruckkurve<br />
obere Explosionsgrenze<br />
B explosibel<br />
C zu fett<br />
untere Explosionsgrenze oberer Explosionsgrenze<br />
Bild 3.2 Dampfdruckkurve Äthylalkohol<br />
Innerhalb der Explosionsgrenzen (Bereich B des Bildes) ist die Atmosphäre explosionsfähig.<br />
Im Bereich A des Bildes (unterhalb der UEG) ist das Gemisch nicht mehr<br />
zündfähig, da es zu „mager“ ist. In diesem Bereich ist das Gemisch auch nicht<br />
brennbar, jedoch brandunterstützend.<br />
Auch im Bereich C ist das Gemisch nicht zündfähig, da es dort zu „fett“ ist, d. h. für<br />
eine Explosion ist der Sauerstoffgehalt zu gering. Unter Luftzutritt ist dieses<br />
Gemisch allerdings abbrennbar.<br />
Im Bereich oberhalb der Dampfdruckkurve (Bereich D) können Gemische unter<br />
atmosphärischen Bedingungen nur begrenzte Zeit existieren, während unterhalb<br />
der Kurve die Gemische noch nicht gesättigt sind.<br />
Der Flammpunkt liegt in der Regel nur wenige Kelvin oberhalb des unteren Explosionspunktes.<br />
Zur Beurteilung der Explosionsgefahr und der Einteilung der Stoffe in<br />
hochentzündlich (Flammpunkt < 0 °C), leichtentzündlich (Flammpunkt zwischen<br />
0 °C und +21 °C) bzw. entzündlich (Flammpunkt zwischen +21 °C und +55 °C) wird<br />
im Allgemeinen diese sicherheitstechnische Kennzahl der Stoffe herangezogen.<br />
Schwieriger gestaltet sich die Beurteilung bei Stäuben, da die Konzentration durch<br />
Aufwirbeln von abgelagertem Staub oder durch Absetzen schwebenden Staubes<br />
stark veränderbar ist.<br />
Ein vorher zu „mageres“ Gemisch kann durch aufgewirbelten Staub explosionsfähig<br />
werden, während ein vorher zu „fettes“ Gemisch durch Absetzen von Staub explosionsfähig<br />
werden kann. Deshalb ist in der Gegenwart von brennbarem Staub immer<br />
mit einer Explosionsgefahr zu rechnen. Bei der Beurteilung, ob eine Explosionsgefahr<br />
vorliegt, muss nach der Analyse der verwendeten Stoffe ermittelt werden, ob<br />
die auftretende explosionsfähige Atmosphäre gefahrdrohend ist.<br />
In den Explosionsschutz-Regeln der BG Chemie (<strong>EX</strong>-RL, BGR 104) wird angegeben,<br />
dass bereits eine Menge von 10 Litern in einem geschlossenen Raum als<br />
gefahrdrohend anzusehen ist. In einem Raum jedoch, der ein Volumen von weniger<br />
als 100 m³ hat, können schon kleinere Mengen als 10 Liter gefahrdrohend sein.<br />
Als Faustregel sollte hier als gefahrdrohende Menge 1/10000 des Raumvolumens<br />
angesetzt werden. Bei einem Raum mit einem Raumvolumen von 60 m³ wären<br />
demnach schon 6 Liter explosionsfähige Atmosphäre gefahrdrohend.<br />
⎧<br />
⎨<br />
⎩<br />
⎩<br />
⎧<br />
⎨<br />
⎧<br />
⎨<br />
⎩<br />
abbrennbares Gemisch<br />
(abbrennbar unter Luftzutritt)<br />
explosibles Gemisch<br />
(Verbrennung mit selbständiger<br />
Flammenfortpflanzung<br />
= Explosion)<br />
nicht brennbares Gemisch<br />
(weder abbrennbar noch explosibel)<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Beurteilung der Explosionsgefahr<br />
Das bedeutet dann aber nicht, dass damit zwangsläufig der gesamte Raum als<br />
explosionsgefährdeter Bereich anzusehen ist. Der explosionsgefährdete Bereich ist<br />
nur der Teilbereich, in dem die gefährliche explosionsfähige Atmosphäre auftreten<br />
kann.<br />
Die folgende Beispielrechnung soll deutlich machen, welches Volumen einer explosionsfähigen<br />
Atmosphäre schon aus einer kleinen Menge brennbare Flüssigkeit<br />
(hier: 1 Liter Benzin) entstehen kann.<br />
Sicherheitstechnische Kennzahlen für Benzin:<br />
Explosionsgrenzen: 0,6 - 8 Vol. %<br />
Flammpunkt: < -20 °C<br />
Dichte: 0,7 g/cm³<br />
Molgewicht: 80 g<br />
Das Molvolumen ist eine physikalische Konstante und beträgt: 1 Mol = 22,4 Liter<br />
Gas.<br />
Für 1 Liter Benzin mit einem Gewicht von 700 g ergeben sich mit dem Molgewicht<br />
von 80 g 8,75 Mol.<br />
Da ein Mol 22,4 Liter Gas sind, sind 8,75 Mol genau 196 Liter. Aus 1 Liter flüssigem<br />
Benzin entstehen also 196 Liter Benzindampf (100 %).<br />
Entsprechend der unteren (0,6 %) und der oberen (8 %) Explosionsgrenze von<br />
Benzin ergibt sich hieraus eine explosionsfähige Atmosphäre mit Volumen zwischen<br />
(196 l/0,6% x 100%=) 32,7 m³ und (196 l/8% x 100% =) 2,45 m³.<br />
Bei Stäuben reicht gemäß den Explosionsschutz-Regeln der BG Chemie eine<br />
gleichmäßig über den Boden verteilte Staubschicht von weniger als 1 mm aus, um<br />
beim Aufwirbeln einen Raum normaler Höhe mit explosionsfähigem Staub-Luft-<br />
Gemisch zu füllen.<br />
Das folgende Bild zeigt einige Beispiele für die Entstehung explosionsfähiger<br />
Atmosphäre.<br />
Bild 3.3 Beispiele für die Entstehung explosionsfähiger Atmosphäre<br />
Quelle: Nicht verbindlicher Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die<br />
Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG<br />
51
52<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Beurteilung der Explosionsgefahr<br />
In der folgenden Tabelle sind Beispiele für Explosionsgefährdungen in verschiedenen<br />
Bereichen aufgeführt:<br />
Branche Beispiel für Explosionsgefährdung<br />
Chemische<br />
Industrie<br />
In der chemischen Industrie werden brennbare Gase, Flüssigkeiten und<br />
Feststoffe in vielfältigen Prozessen umgewandelt und verarbeitet. Bei<br />
diesen Prozessen können explosionsfähige Gemische entstehen.<br />
Deponien In Deponien können explosionsfähige Deponiegase entstehen. Damit<br />
diese nicht unkontrolliert ausgasen und evtl. gezündet werden können,<br />
sind umfangreiche technische Maßnahmen notwendig.<br />
EnergieerzeugendeUnternehmen<br />
Entsorgungsunternehmen<br />
Gasversorgungsunternehmen<br />
Aus stückigen, nicht-explosionsfähigen Kohlen können durch die<br />
Verarbeitungsschritte Förderung, Mahlung und Trocknung<br />
explosionsfähige Kohlenstäube entsehen.<br />
Bei der Abwasserbehandlung in Klärwerken können die entstehenden<br />
Faulgase explosionsfähige Gas/Luft-Gemische bilden.<br />
Bei der Freisetzung von Erdgas durch Leckagen oder Ähnliches kann es<br />
zur Bildung von explosionsfähigen Gas-/Luft-Gemischen kommen.<br />
Lackierbetriebe Das beim Lackieren von Oberflächen mit Sprühpistolen in Spritzkabinen<br />
entstehende Overspray ist staubexplosionsfähig.<br />
Landwirtschaft In einigen landwirtschaftlichen Betrieben werden Anlagen zur<br />
Gewinnung von Biogas betrieben. Tritt Biogas aus, z. B. aufgrund von<br />
Leckagen, können explosionsfähige Biogas-/Luft-Gemische entstehen.<br />
Metallverarbeitende<br />
Betrieb<br />
Nahrungsmittel-<br />
und Futtermittelindustrie<br />
Werden Formteile aus Metall hergestellt, können bei der<br />
Oberflächenbehandlung (Schleifen) explosionsfähige Metallstäube<br />
entstehen. Dies ist insbesondere bei Leichtmetallen der Fall. Diese<br />
Metallstäube können in Abscheidern ein Explosionsrisiko hervorrufen.<br />
Beim Transport und der Lagerung von Getreidekörnern können<br />
explosionsfähige Stäube entsehen. Werden diese abgesaugt und in<br />
Filtern abgeschieden, kann im Filter explosionsfähige Atmosphäre<br />
auftreten.<br />
Pharmaindustrie In der pharmazeutischen Produktion werden häufig Alkohole als<br />
Lösungsmittel eingesetzt. Außerdem können auch staubexplosionsfähige<br />
Wirk- und Hilfsstoffe wie z. B. Milchzucker eingesetzt werden.<br />
Raffinerien Die in Raffinerien gehandhabten Kohlenwasserstoffe sind alle brennbar<br />
und je nach Flammpunkt schon bei Umgebungstemperatur in der Lage,<br />
explosionsfähige Atmosphären hervorzurufen. Die Umgebung der<br />
erdölverarbeitenden Apparaturen wird meist als explosionsgefährdeter<br />
Bereich angesehen.<br />
Recyclingbetrieb Bei der Aufbereitung von Recyclingmüll kann es beispielsweise zu<br />
Explosionsgefährdungen durch nicht restentleerte Dosen und andere<br />
Behältnisse mit brennbaren Gasen und/oder Flüssigkeiten oder durch<br />
Papier- oder Kunststoffstäube kommen.<br />
Tabelle 3.1 Beispiele für Explosionsgefährdungen in verschiedenen Bereichen<br />
Quelle: Nicht verbindlicher Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die<br />
Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre - primärer Explosionsschutz<br />
3.4 Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre - primärer Explosionsschutz<br />
Wenn eine erste Beurteilung entsprechend 3.3 ergeben hat, dass die Bildung einer<br />
gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre nicht ausgeschlossen werden kann,<br />
sind Explosionsschutzmaßnahmen erforderlich. Gemäß Artikel 3 der Richtlinie<br />
1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137) und des Anhangs V, Nr. 8 der Gefahrstoffverordnung sind<br />
vorrangig Maßnahmen zur Vermeidung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre<br />
(primärer Explosionsschutz) zu betreiben.<br />
3.4.1 Ersatz der brennbaren Stoffe<br />
Die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre kann durch Ersatz<br />
von Stoffen, die eine explosionsfähige Atmosphäre bilden können, durch Stoffe, die<br />
keine explosionsfähige Atmosphäre bilden, verhindert werden. Als Beispiele seien<br />
hier der Ersatz von brennbaren Löse- oder Reinigungsmitteln durch wässrige<br />
Lösungen oder der Ersatz von brennbaren pulverförmigen Füllstoffen durch nichtbrennbare<br />
Füllstoffe genannt.<br />
Wenn bei Stäuben die Entstehung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre<br />
durch den Einsatz von Stäuben mit einer größeren Korngröße verhindert werden<br />
soll, ist darauf zu achten, dass es bei der weiteren Verarbeitung nicht zu einer<br />
Verkleinerung der Korngröße, z. B. durch Abrieb kommt. Eventuell sind dann doch<br />
wieder zusätzliche Explosionsschutzmaßnahmen erforderlich.<br />
3.4.2 Konzentrationsbegrenzung<br />
Da Gase und Stäube nur innerhalb ihrer Explosionsgrenzen im Gemisch mit Luft<br />
explosionsfähig sind, ist es möglich, die Bildung gefährlicher explosionsfähiger<br />
Atmosphäre durch die Einhaltung von bestimmten Betriebs- und Umgebungsbedingungen<br />
zu verhindern. Dies kann z. B. bei brennbaren Flüssigkeiten dadurch<br />
erreicht werden, dass die Temperatur an der Flüssigkeitsoberfläche stets genügend<br />
weit unterhalb des Flammpunktes gehalten wird. Bei reinen Lösemitteln ist ein<br />
Abstand von 5 K als ausreichend anzusehen, während bei Lösemittelgemischen ein<br />
Sicherheitsabstand von 15 K erforderlich ist.<br />
Bei Stäuben ist es weitaus schwieriger die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen<br />
Atmosphäre durch Konzentrationsbegrenzung zu erreichen. Da auch immer<br />
mit dem Aufwirbeln von Staubablagerungen und mit dem Absinken von Staubpartikeln<br />
gerechnet werden muss, lässt sich die Staubkonzentration in Luft nur schwerlich<br />
außerhalb der Explosionsgrenzen halten.<br />
Die Maßnahmen zur Begrenzung müssen überwacht werden. Als Beispiel sei hier<br />
eine Temperaturüberwachung genannt, wenn die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen<br />
Atmosphäre dadurch verhindert werden soll, dass die Verarbeitungstemperatur<br />
weit genug unterhalb des Flammpunktes liegt.<br />
Eine solche Überwachungseinrichtung muss gekoppelt werden mit der Auslösung<br />
eines Alarms, automatischen Schutzmaßnahmen oder automatischen Notfunktionen.<br />
3.4.3 Inertisieren<br />
Beim Inertisieren wird die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre<br />
dadurch verhindert, dass der Luftsauerstoff im Inneren von Anlagen oder des<br />
Brennstoffes durch Zugabe von Inertstoffen verdünnt wird. Als gasförmige Inertstoffe<br />
kommen dabei chemisch nicht reaktive Stoffe wie Stickstoff, Kohlendioxid<br />
oder Edelgase in Betracht.<br />
Bei dieser Schutzmaßnahme muss unbedingt die maximale Sauerstoffkonzentration<br />
bekannt sein, bei der noch keine Explosion erfolgt. Diese maximale Sauerstoffkonzentration,<br />
die experimentell bestimmt wird, wird als Sauerstoffgrenzkonzentration<br />
bezeichnet. Die höchstzulässige Sauerstoffkonzentration ergibt sich<br />
dann aus der Sauerstoffgrenzkonzentration abzüglich eines Sicherheitsabstandes.<br />
53
54<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre - primärer Explosionsschutz<br />
Auch bei dieser primären Explosionsschutzmaßnahme muss eine Überwachung<br />
der Sauerstoffkonzentration oder der Konzentration des Inertgases erfolgen. Bei<br />
Erreichen einer festgelegten Alarmschwelle müssen Schutzmaßnahmen durchgeführt<br />
oder Notfunktionen ausgelöst werden. Dieses kann je nach den Erfordernissen<br />
des Einzelfalles von Hand oder automatisch erfolgen.<br />
3.4.4 Verhindern oder Einschränken der Bildung explosionsfähiger Atmosphäre in der Nähe von<br />
Anlagen<br />
Das Entstehen einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre außerhalb von<br />
Apparaturen wie Rohrleitungen mit ihren Verbindungsstellen, Pumpen, Messeinrichtungen<br />
usw. kann dadurch verhindert werden, dass diese Apparaturen dauerhaft<br />
technisch dicht ausgeführt werden. Die Anforderungen an die dauerhafte<br />
technische Dichtheit von Apparaturen sind in den Explosionsschutz-Regeln<br />
BGR 104 im Abschnitt E 1.3.2.1 beschrieben. Dabei können neben rein konstruktiven<br />
Maßnahmen auch technische Maßnahmen, verbunden mit organisatorischen<br />
Maßnahmen, die dauerhafte technische Dichtheit von Apparaturen sicherstellen.<br />
Lässt sich der Austritt von brennbaren Stoffen verfahrenstechnisch nicht sicher verhindern,<br />
so kann die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre<br />
durch Lüftungsmaßnahmen verhindert oder eingeschränkt werden. Für die Auslegung<br />
der Lüftung sind folgende Punkte zu beachten:<br />
Der maximale Quellstrom der auftretenden Gase und Dämpfe sowie die Lage<br />
der Quelle und der Ausbreitungsbedingungen (z. B. über das Dichteverhältnis zu<br />
Luft) müssen für die Dimensionierung der Lüftung bekannt sein.<br />
Bei Stäuben kann im allgemeinen nur eine Objektabsaugung, die den Staub direkt<br />
an der Entstehungsquelle absaugt, einen wirksamen Schutz gewährleisten,<br />
da somit auch sicher Staubablagerungen vermieden werden.<br />
Wenn lüftungstechnische Vorrichtungen ausreichend stark und sicher ausgelegt<br />
werden, kann dies dazu führen, dass keine explosionsgefährdeten Bereiche<br />
festgelegt zu werden brauchen. Sie führen jedoch häufig nur zu einer Verringerung<br />
der Zonen (z. B. aus Zone 1 wird Zone 2) oder zu einer geringeren Ausdehnung<br />
der Zonen.<br />
Die Wirksamkeit der lüftungstechnischen Maßnahmen und der zugehörigen<br />
Überwachungseinrichtungen muss erstmalig und wiederkehrend durch eine befähigte<br />
Person nachgewiesen werden.<br />
Konkrete Anforderungen an die Auslegung der Lüftung und an die notwendigen<br />
Überwachungseinrichtungen sind in den Explosionsschutz-Regeln im<br />
Abschnitt 1.3.4. zu finden.<br />
3.4.5 Überwachung der Konzentration in der Umgebung von Anlagen<br />
Die Überwachung der Konzentration in der Umgebung von Anlagen kann durch den<br />
Einsatz von Gaswarngeräten erfolgen. Dabei müssen genügende Kenntnisse über<br />
die zu erwartenden Stoffe vorhanden sein und die Lage ihrer Quellen, ihre maximalen<br />
Quellstärken sowie die Ausbreitungsbedingungen bekannt sein.<br />
Die Gaswarngeräte müssen für die Einsatzbedingungen in Bezug auf Ansprechzeit,<br />
Ansprechwert und Querempfindlichkeit geeignet sein. Die Gerät müssen zuverlässig<br />
arbeiten, d. h. ein Ausfall einzelner Funktionen darf nicht zu gefährlichen<br />
Zuständen führen. Die gewählte Anzahl der Messstellen muss sicherstellen, dass<br />
die zu erwartenden Gemische ausreichend schnell und sicher erfasst werden.<br />
Der Bereich, der bis zum Wirksamwerden der durch die Gaswarneinrichtung ausgelösten<br />
Schutzmaßnahmen explosionsgefährdet wird, muss bekannt sein. In diesem<br />
Nahbereich sind weitere Explosionsschutzmaßnahmen (Vermeiden von Zündquellen)<br />
erforderlich. Die durch die Gaswarneinrichtung ausgelösten Maßnahmen müssen<br />
außerhalb des Nahbereiches das Auftreten einer gefährlichen<br />
explosionsfähigen Atmosphäre sicher verhindern.<br />
Die Gaswarngeräte müssen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
hinsichtlich ihrer Sicherheit als elektrisches Gerät gemäß der Richtlinie 94/9/EG<br />
(AT<strong>EX</strong> 95) zugelassen und entsprechend gekennzeichnet sein.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />
Die Gaswarneinrichtung als solches muss als Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtung<br />
entsprechend der AT<strong>EX</strong> 95 zugelassen, geprüft und bescheinigt sein,<br />
wenn durch die Gaswarneinrichtung Schutzmaßnahmen eingeleitet werden. Dies<br />
kann das Einschalten einer Lüftung zur Konzentrationsbegrenzung, aber auch das<br />
Abschalten von potenziellen Zündquellen (z. B. elektrische Einrichtungen) beinhalten.<br />
3.4.6 Maßnahmen zum Beseitigen von Staubablagerungen<br />
In Bereichen, in denen mit Staubablagerungen zu rechnen ist, kann das Auftreten<br />
einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre durch aufgewirbelten Staub<br />
dadurch verhindert werden, dass durch regelmäßige Reinigungsmaßnahmen das<br />
Ablagern von Staub vermieden wird. Dazu sind Reinigungspläne zu erstellen, in<br />
denen vor allem Umfang, Art und Häufigkeit von Reinigungsmaßnahmen festgelegt<br />
werden müssen.<br />
Zu beachten ist, dass auch schwer einsehbare und schwer zugängliche Oberflächen<br />
regelmäßig gereinigt werden und dass bei Staubfreisetzungen infolge von<br />
Betriebsstörungen die Staubablagerungen unverzüglich beseitigt werden.<br />
Reinigungsverfahren, bei denen Staub aufgewirbelt wird, sind zu vermeiden. Werden<br />
Staubsauger verwendet, müssen diese explosionsgeschützt (zündquellenfrei)<br />
ausgeführt sein.<br />
3.5 Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />
3.5.1 Zoneneinteilung explosionsgefährdeter Bereiche<br />
Als Grundlage für die Beurteilung des Umfanges der Schutzmaßnahmen sind verbleibende<br />
explosionsgefährdete Bereiche in Zonen zu unterteilen. Die Grundlage<br />
für die Beurteilung explosionsgefährdeter Bereiche ist die Häufigkeit und Dauer des<br />
Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre.<br />
Aufgrund dieser Rahmenbedingungen (Häufigkeit, Dauer) werden die gasexplosionsgefährdeten<br />
Bereiche durch die Explosionsschutzzonen 0, 1 und 2 unterschieden<br />
und gekennzeichnet und der Umfang der zur Vermeidung wirksamer<br />
Zündquellen erforderlichen Maßnahmen festgelegt.<br />
Staubexplosionsgefährdete Bereiche werden entsprechend in die<br />
Explosionsschutzzonen 20, 21 und 22 eingeteilt.<br />
Hilfestellung bei der Einteilung in explosionsgefährdete Bereiche bietet die Norm<br />
DIN EN 60079-10 (VDE 0165, Teil 101) für gasexplosionsgefährdete Bereiche. Für<br />
den Praktiker jedoch unverzichtbar bei der Zoneneinteilung wird auch weiterhin die<br />
Beispielsammlung aus den Explosionsschutz-Regeln der BG Chemie (BGR 104)<br />
sein, da diese praxisnah die Lehren aus dem bisherigen Unfallgeschehen wiedergibt.<br />
Gemäß Anhang 3 der Betriebssicherheitsverordnung vom 27. September 2002 sind<br />
die explosionsgefährdeten Bereiche wie folgt definiert:<br />
Zone 0 ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus<br />
Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln, ständig, über lange Zeiträume<br />
oder häufig vorhanden ist.<br />
z. B.: Hierzu gehört in der Regel nur das Innere von Behältern oder das Innere<br />
von Apparaturen (Verdampfern, Reaktionsgefäßen usw.), wenn die Bedingungen<br />
der Definition der Zone 0 erfüllt sind.<br />
55
56<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />
Zone 1 ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />
Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder<br />
Nebeln bilden kann.<br />
z. B.: die nähere Umgebung der Zone 0, die nähere Umgebung von Beschickungsöffnungen,<br />
der nähere Bereich um Füll- und Entleerungseinrichtungen,<br />
der nähere Bereich der leicht zerbrechlichen Apparaturen oder Leitungen aus<br />
Glas, Keramik und dgl., der nähere Bereich um nicht ausreichend dichtende<br />
Stopfbuchsen, z. B. an Pumpen und Schiebern, das Innere von Apparaturen wie<br />
Verdampfern, Reaktionsgefäßen.<br />
Zone 2 ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />
als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise<br />
nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />
z. B. Bereiche, welche die Zone 0 oder 1 umgeben, bestimmte Lageranlagen.<br />
Zone 20 ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer<br />
Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub, ständig, über lange Zeiträume<br />
oder häufig vorhanden ist.<br />
z. B.: Hierzu gehört im Allgemeinen nur das Innere von Behältern oder Apparaturen,<br />
wie z. B. das Innere von Mühlen, Trocknern, Mischern, Förderleitungen,<br />
Silos usw., wenn die Bedingungen der Definition der Zone 20 erfüllt sind.<br />
Zone 21 ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />
Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren<br />
Staub bilden kann.<br />
z. B.: die nähere Umgebung von Beschickungsöffnungen, der nähere Bereich<br />
um Füll- und Entleerungseinrichtungen und Bereiche, wo Staubablagerungen<br />
vorhanden sind, durch deren Aufwirbeln gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />
Atmosphäre auftritt.<br />
Zone 22 ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />
in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise<br />
nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />
z. B.: Bereiche, in der Umgebung Staub enthaltender Anlagen, wenn Staub aus<br />
Undichtigkeiten austreten kann und sich Staubablagerungen bilden können.<br />
Ein Beispiel für eine Zoneneinteilung für gasexplosionsgefährdete Bereiche zeigt<br />
folgende Abbildung. Es handelt sich dabei um einen Tank, der im Freien aufgestellt<br />
ist. Der Flammpunkt der Flüssigkeit liegt im Bereich der Jahresdurchschnittstemperatur<br />
und die Dichte der entstehenden Dämpfe ist größer als die der Luft.<br />
Bild 3.4 Beispiel für die Zoneneinteilung bei einem Tank für brennbare Flüssigkeiten<br />
Quelle: Nicht verbindlicher Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die<br />
Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />
Nachfolgend ist ein Beispiel für eine Zoneneinteilung an einer Mühle mit Vorlagebehälter<br />
(Handaufgabe), Produktaustrag und Filter dargestellt. Hier sind explosionsgefährdete<br />
Bereiche hervorgerufen durch brennbare Stäube vorhanden.<br />
Bild 3.5 Beispiel für eine Zoneneinteilung für brennbare Stäube<br />
Quelle: Nicht verbindlicher Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die<br />
Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG<br />
3.5.2 Schutzmaßnahmen gegen mögliche Zündquellen<br />
Beim Einsatz von Betriebsmitteln sowie beim Betrieb von Anlagen innerhalb explosionsgefährdeter<br />
Bereiche ist zu prüfen, ob Zündgefahren auftreten können. Falls<br />
Zündgefahr besteht, muss versucht werden, die Zündquellen aus dem gefährdeten<br />
Bereich zu entfernen.<br />
Wenn dies nicht möglich ist, sind unter Beachtung der folgenden Hinweise Schutzmaßnahmen<br />
zu ergreifen. Die Schutzmaßnahmen müssen Zündquellen unschädlich<br />
machen oder die Wahrscheinlichkeit ihres Wirksamwerdens verringern. Dies<br />
kann durch die richtige Planung und Ausführung der Geräte, Schutzsysteme und<br />
Komponenten, der Betriebsverfahren sowie durch geeignete Warn- und Kontrollsysteme<br />
erreicht werden.<br />
Nachfolgend sind die Schutzmaßnahmen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
gegen die am häufigsten vorkommenden Zündgefahren beschrieben. Weitere Maßnahmen,<br />
z. B. Schutz gegen Gefahren durch elektromagnetische Felder, ionisierende<br />
Strahlung, Ultraschall, adiabatische Kompression oder chemische<br />
Reaktionen können im Einzelfall nötig werden.<br />
Näheres zu den verschiedenen Schutzmaßnahmen findet sich in den Explosionsschutz-Regeln<br />
der BG Chemie (BGR 104), aus denen auch die nachfolgende Aufstellung<br />
entnommen ist.<br />
Ungeachtet der hier beschriebenen Schutzmaßnahmen obliegt eine abschließende<br />
Beurteilung darüber, welche Zündgefahren zu berücksichtigen sind, genauso wie<br />
die Zoneneinteilung, dem Betreiber von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen.<br />
3.5.2.1 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch heiße Oberflächen<br />
In Zone 0 dürfen die Temperaturen aller Oberflächen von Betriebsmitteln, die mit<br />
explosionsfähiger Atmosphäre in Berührung kommen können (selbst bei selten<br />
vorkommenden Betriebsstörungen) 80 % der Zündtemperatur eines brennbaren<br />
Gases oder einer brennbaren Flüssigkeit, gemessen in °C, nicht überschreiten.<br />
In Zone 1 dürfen die Temperaturen aller Oberflächen von Betriebsmitteln, die mit<br />
explosionsfähiger Atmosphäre in Berührung kommen können, die Zündtemperatur<br />
des brennbaren Gases oder der Flüssigkeit bei normalem Betrieb und bei Betriebsstörungen<br />
nicht überschreiten, wo jedoch das Gas oder der Dampf bis zu<br />
seiner Zündtemperatur erhitzt werden kann, darf die Oberflächentemperatur<br />
80 % der Zündtemperatur in °C nicht überschreiten. Dieser Wert darf nur bei selten<br />
auftretenden Betriebsstörungen überschritten werden.<br />
57
58<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />
In Zone 2 dürfen die Temperaturen aller Oberflächen von Betriebsmitteln, die mit<br />
explosionsfähiger Atmosphäre in Berührung kommen können, bei normalem Betrieb<br />
die Mindestzündtemperatur eines Gases oder einer Flüssigkeit nicht überschreiten.<br />
In Zone 20 darf die Temperatur sämtlicher Oberflächen, die mit Staubwolken in<br />
Berührung kommen können, 2/3 der Mindestzündtemperatur in °C der betreffenden<br />
Staubwolke nicht überschreiten, auch nicht bei selten auftretenden Betriebsstörungen.<br />
Darüber hinaus muss die Temperatur von Oberflächen, auf denen<br />
sich Staub ablagern kann, um einen Sicherheitsabstand niedriger sein als die<br />
Mindestzündtemperatur der dicksten Schicht, die sich aus dem betreffenden<br />
Staub bilden kann; dies muss auch bei selten auftretenden Betriebsstörungen<br />
gewährleistet sein. Falls die Schichtdicke unbekannt ist, muss die dickste vorhersehbare<br />
Schicht angenommen werden.<br />
In Zone 21 darf die Temperatur sämtlicher Oberflächen, die mit Staubwolken in<br />
Berührung kommen können, 2/3 der Mindestzündtemperatur in °C der betreffenden<br />
Staubwolke nicht überschreiten, auch nicht bei Betriebsstörungen. Darüber<br />
hinaus muss die Temperatur von Oberflächen, auf denen sich Staub ablagern<br />
kann, um einen Sicherheitsabstand niedriger sein als die Mindestzündtemperatur<br />
der dicksten Schicht, die sich aus dem betreffenden Staub bilden kann; dies<br />
muss auch bei Betriebsstörungen gewährleistet sein.<br />
In Zone 22 darf beim Normalbetrieb die Temperatur sämtlicher Oberflächen, die<br />
mit Staubwolken in Berührung kommen können, 2/3 der Mindestzündtemperatur<br />
in °C der betroffenen Staubwolke nicht überschreiten. Darüber hinaus muss die<br />
Temperatur von Oberflächen, auf denen sich Staub ablagern kann, um einen Sicherheitsabstand<br />
niedriger sein als die Mindestzündtemperatur der dicksten<br />
Schicht, die sich aus dem betreffenden Staub bilden kann.<br />
3.5.2.2 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch Flammen und heißen Gasen<br />
(einschließlich heißer Partikel)<br />
In den Zonen 0 und 20 dürfen Einrichtungen mit Flammen nicht verwendet werden.<br />
Gase aus Flammenreaktionen, z. B. Abgase zu Inertisierungszwecken und<br />
sonstige erwärmte Gase dürfen in den Zone 0 und 20 nur unter Anwendung von<br />
für den Einzelfall festzulegenden Sonderschutzmaßnahmen eingeleitet werden.<br />
Diese Sonderschutzmaßnahmen beziehen sich z. B. auf Begrenzung der Temperatur,<br />
Abscheidung zündfähiger Partikel, Verhinderung von Gasrücktritt und<br />
Flammendurchschlägen.<br />
Auch in den Zonen 1, 2, 21 und 22 sind Einrichtungen mit Flammen nur zulässig,<br />
wenn die Flammen sicher eingeschlossen sind und die zulässigen Temperaturen<br />
an den Außenflächen der Anlagenteile nicht überschritten werden. Bei Betriebsmitteln<br />
mit eingeschlossenen Flammen (z. B. spezielle Heizungsanlagen) ist ferner<br />
zu gewährleisten, dass der Einschluss gegen die Einwirkung von Flammen<br />
ausreichend beständig ist und einen Flammendurchschlag in den Gefahrbereich<br />
sicher verhindert. Die zur Verbrennung benötigte Luft darf aus den Zonen 1, 2,<br />
21 und 22 nur angesaugt werden, wenn die durch Ansaugen explosionsfähiger<br />
Atmosphäre bedingten Gefahren durch entsprechende Schutzmaßnahmen vermieden<br />
werden. Heiße Gase dürfen nur eingeleitet werden, wenn neben den<br />
o. g. Forderungen durch geeignete Einrichtungen gewährleistet ist, dass die Abgase<br />
an der Eintrittsstelle die Zündtemperatur der explosionsfähigen Atmosphäre<br />
nicht überschreiten können. Müssen Flammen eingesetzt werden (z. B. in<br />
Brennöfen), so ist vor ihrer Entzündung das Vorhandensein oder Entstehen explosionsfähiger<br />
Gemische in gefahrdrohender Menge auszuschließen.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />
3.5.2.3 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch mechanisch erzeugte Funken<br />
In den Zonen 0 und 20 sind Arbeitsvorgänge (einschließlich Einbringen und Betreiben<br />
von Betriebsmitteln) nicht zulässig, wenn (selbst bei selten auftretenden<br />
Betriebsstörungen) Reib-, Schlag- oder Schleiffunken auftreten können. Insbesondere<br />
sind Reibvorgänge zwischen Aluminium oder Magnesium (ausgenommen<br />
Legierungen mit weniger als 10 % Al und Farben und Beschichtungsmaterialien<br />
mit einem Massengehalt von weniger als 25 % Al) und Eisen oder<br />
Stahl (ausgenommen nichtrostender Stahl, wenn die Anwesenheit von Rostpartikeln<br />
ausgeschlossen werden kann) auszuschließen. Reib- und Schlagvorgänge<br />
zwischen Titan oder Zirkonium und jeglichem harten Werkstoff sind zu<br />
vermeiden.<br />
In den Zonen 1 und 21 sind nach Möglichkeit die Forderungen für die Zonen 0<br />
und 20 zu erfüllen. Sind jedoch Arbeitsvorgänge, bei denen zündfähige Reib-,<br />
Schlag- oder Schleiffunken auftreten können, erforderlich, so müssen Funken<br />
durch geeignete Maßnahmen vermieden oder abgeschirmt werden. Zündfähige<br />
Schleiffunken lassen sich z. B. durch Wasserkühlung an der Schleifstelle verhindern.<br />
Werkzeuge und Gehäuse aus Leichtmetallen, also auch Aluminium, sind<br />
zu vermeiden, da nachgewiesen wurde, dass solche Werkstoffe Funken hervorrufen,<br />
die unter Bedingungen der Reibberührung zündfähig sind. Die Entstehung<br />
zündfähiger Reib- und Schlagfunken lässt sich durch Wahl günstiger Materialkombinationen<br />
einschränken (z. B. bei Ventilatoren). Bei Betriebsmitteln mit betriebsmäßig<br />
bewegten Teilen ist an den möglichen Reib-, Schlag- oder<br />
Schleifstellen die Materialkombination Leichtmetall und Stahl (ausgenommen<br />
nichtrostender Stahl) grundsätzlich zu vermeiden. Bei Ventilatoren ist die Wahl<br />
geeigneter Werkstoffe, geeigneter Lagerung des Rotors und ausreichender<br />
Spaltabmessungen zwischen rotierenden und feststehenden Teilen zu beachten.<br />
In den Zonen 2 und 22 ist es in der Regel ausreichend, die für die Zonen 1 und<br />
21 beschriebenen Schutzmaßnahmen lediglich gegen betriebsmäßig zu erwartende<br />
zündfähige Funken durchzuführen.<br />
In allen Zonen dürfen Betriebsmittel, die für einen Einsatz in explosionsfähiger Gas-<br />
/Luft- und Dampf-/Luft-Atmosphäre oder in brennbaren Nebeln vorgesehen sind<br />
und die durch mechanische Wirkungen Funken erzeugen können, dann nicht verwendet<br />
werden, wenn die explosionsfähige Atmosphäre eines oder mehrere der folgenden<br />
Gase enthalten kann: Acetylen, Schwefelkohlenstoff, Wasserstoff,<br />
Schwefelwasserstoff, Ethylenoxid.<br />
3.5.2.4 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch elektrische Anlagen<br />
In der Zone 0 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 G,<br />
In der Zone 1 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 G oder 2 G,<br />
In der Zone 2 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 G, 2 G oder 3 G,<br />
In der Zone 20 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 D,<br />
In der Zone 21 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 D oder 2 D,<br />
In der Zone 22 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 D, 2 D oder 3 D<br />
verwendet werden.<br />
3.5.2.5 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch elektrische Ausgleichströme<br />
In den Zonen 0 und 20 sowie 21 ist für sämtliche leitfähigen Anlagenteile - auch<br />
solche, die elektrischen Betriebsmitteln nicht benachbart sind - ein Potenzialausgleich<br />
erforderlich, der entsprechend DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1) auszuführen<br />
ist. Von dieser Forderung kann innerhalb von Bereichen abgewichen<br />
werden, die von leitfähigen, in einen Potenzialausgleich einbezogenen Wänden<br />
umschlossen sind. Werden leitfähige Anlagenteile in die Zone 0, 20 oder 21 eingebracht,<br />
z. B. Lüftungs- und Saugrohre in Tanks, so sind sie vorher in den Potenzialausgleich<br />
einzubeziehen.<br />
59
60<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />
In Zone 1 sind Schutzmaßnahmen wie in Zone 0 erforderlich. An leitfähigen Anlagenteilen,<br />
die elektrischen Betriebsmitteln nicht benachbart sind, kann jedoch<br />
auf besondere Maßnahmen des Potenzialausgleiches, z. B. zusätzliche Überbrückungen,<br />
verzichtet werden, wenn durch stark vermaschte elektrisch leitfähige<br />
Anlagenteile, z. B. Rohrnetze oder ausgedehnte Erdungsanlagen, bereits ein<br />
Potenzialausgleich besteht.<br />
In den Zonen 2 und 22 kann in der Regel auf einen Potenzialausgleich verzichtet<br />
werden, es sei denn, Lichtbögen oder Funken, die von Ausgleichströmen herrühren,<br />
treten häufig auf.<br />
Werden elektrische Betriebsmittel in der Zone 2 eingesetzt, ist gemäß<br />
DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1) Potenzialausgleich erforderlich.<br />
3.5.2.6 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch statische Elektrizität<br />
Die erforderlichen Schutzmaßnahmen sind den „Richtlinien für die Vermeidung von<br />
Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen“ (BGR 132) zu entnehmen.<br />
Wichtigste Schutzmaßnahme ist das Erden aller leitfähigen Teile, die sich gefährlich<br />
aufladen können. Diese Schutzmaßnahme reicht aber nicht immer zur Vermeidung<br />
von Zündgefahren aus; vielmehr müssen auch gefährliche Aufladungen nichtleitfähiger<br />
Teile und Stoffe oder die dadurch bedingten Zündgefahren vermieden werden.<br />
In den Zonen 0 und 20 müssen zündfähige Entladungen auch unter Berücksichtigung<br />
selten auftretender Betriebsstörungen ausgeschlossen werden.<br />
In den Zonen 1 und 21 dürfen zündfähige Entladungen bei sachgemäßem Betrieb<br />
der Anlagen, einschließlich Wartung und Reinigung, und bei Betriebsstörungen,<br />
mit denen man üblicherweise rechnen muss, nicht zu erwarten sein.<br />
(Zum Beispiel lassen sich gefährliche Entladungen aus Isolatoroberflächen<br />
durch eine Erhöhung der Oberflächenleitfähigkeit oder der relativen Luftfeuchtigkeit<br />
auf mindestens 65 % vermeiden).<br />
In den Zonen 2 und 22 sind Maßnahmen in der Regel nur erforderlich, wenn<br />
zündfähige Entladungen ständig auftreten (z. B. bei nicht ausreichend leitfähigen<br />
Treibriemen).<br />
3.5.2.7 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch Blitzschlag<br />
Liegen Gefährdungen durch Blitzschlag vor, müssen für alle Zonen die folgenden<br />
Anforderungen erfüllt werden:<br />
Die Anlagen sind durch geeignete Blitzschutzmaßnahmen zu schützen.<br />
Schädliche Einwirkungen von Blitzeinschlägen, die außerhalb der Zonen 0 und 20<br />
erfolgen, auf die Zonen 0 und 20 selbst, sind zu verhindern, d. h. Überspannungsableiter<br />
sollen an geeigneten Stellen, also außerhalb explosionsgefährdeter<br />
Bereiche, eingebaut werden. Bei erdüberdeckten Tankanlagen oder elektrisch leitenden<br />
Anlageteilen, die gegen den Behälter elektrisch isoliert sind, ist ein Potenzialausgleich<br />
z. B. in Form einer Erdringleitung erforderlich.<br />
Die <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH stellt Überspannungsableiter (Blitzschutzbarrieren) für<br />
die Montage auf DIN-Trageschienen, die Schraubmontage für Feldgeräte und als<br />
Steckgehäuse für Aufbaugehäuse zur Verfügung.<br />
Bild 3.6 Überspannungsableiter in der Ausführung als Steckgehäuse für Aufbaugehäuse<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Begrenzen der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß<br />
3.6 Begrenzen der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß<br />
Sind primäre oder sekundäre Explosionsschutzmaßnahmen nach 3.4 und 3.5 nicht<br />
durchführbar oder nicht sinnvoll, müssen konstruktive Maßnahmen (tertiärer-konstruktiver<br />
Explosionsschutz) getroffen werden, um die Auswirkungen einer Explosion<br />
auf ein unbedenkliches Maß zu beschränken. Dies kann erreicht werden<br />
durch:<br />
1. Explosionsfeste Bauweise<br />
2. Explosionsdruckentlastung<br />
3. Explosionsunterdrückung<br />
4. Verhindern der Explosionsübertragung<br />
Geräte und Schutzsysteme, die den konstruktiven Explosionsschutz sicherstellen<br />
sollen, müssen der Richtlinie 94/9/EG entsprechen.<br />
3.6.1 Explosionsfeste Bauweise<br />
Anlagenteile, wie Behälter, Apparate, Rohrleitungen werden so gebaut, dass sie<br />
einer Explosion im Inneren standhalten, ohne aufzureißen. Es wird unterschieden<br />
zwischen explosionsdruckfester Bauweise und explosionsdruckstoßfester Bauweise.<br />
Explosionsdruckfeste Behälter und Apparate halten dem zu erwartenden Explosionsüberdruck<br />
stand, ohne sich bleibend zu verformen. Als Berechnungsdruck wird<br />
der zu erwartende Explosionsdruck zugrunde gelegt.<br />
Bei der explosionsdruckstoßfesten Bauweise werden die Behälter und Apparate so<br />
gebaut, dass sie einem bei einer Explosion in ihrem Inneren auftretenden Druckstoß<br />
in Höhe des zu erwartenden Explosionsüberdruckes standhalten. Dabei sind<br />
jedoch bleibende Verformungen zulässig.<br />
3.6.2 Explosionsdruckentlastung<br />
Unter einer „Explosionsdruckentlastung“ versteht man alle Maßnahmen, die dazu<br />
dienen, beim Entstehen oder nach einer gewissen Ausweitung einer Explosion die<br />
ursprünglich abgeschlossene Apparatur, in der sich der Explosionsablauf vollzieht,<br />
bei Erreichen des Ansprechdruckes kurzfristig oder bleibend in ungefährliche Richtung<br />
zu öffnen. Die Entlastungseinrichtung soll bewirken, dass die Apparatur nicht<br />
über ihre Explosionsfestigkeit hinaus belastet wird.<br />
Als Entlastungseinrichtung können z. B. Berstscheiben oder Explosionsklappen in<br />
Betracht kommen. Diese müssen als Schutzsysteme der Richtlinie 94/9/EG entsprechen.<br />
Bei der Anbringung von Druckentlastungseinrichtungen an Apparaturen ist darauf<br />
zu achten, dass die Druckentlastung in eine ungefährliche Richtung erfolgt. Folgeschäden<br />
für Personen (z. B. durch Druck- und Flammenwirkung oder weggeschleuderte<br />
Teile) sowie eine Gefährdung der Umwelt (z. B. durch das Freisetzen von<br />
giftigen Stoffen) müssen vermieden werden.<br />
Bild 3.7 Berstscheibe (Quelle REMBE GmbH SAFETY + CONTROL)<br />
61
62<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Begrenzen der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß<br />
3.6.3 Explosionsunterdrückung<br />
Das Prinzip der Explosionsunterdrückung basiert darauf, dass durch das schnelle<br />
Einblasen von Löschmitteln in Behälter und Apparaturen im Falle einer Explosion<br />
das Erreichen des maximalen Explosionsdruckes verhindert wird. Die so geschützten<br />
Anlagen müssen somit nur für einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt<br />
werden.<br />
Die Explosionsunterdrückungseinrichtungen müssen als Schutzsysteme der Richtlinie<br />
94/9/EG entsprechen.<br />
3.6.4 Verhindern der Explosionsübertragung (explosionstechnische Entkopplung)<br />
Wenn sich in einem Anlagenteil eine Explosion ereignet, kann sich diese in die vorund<br />
nachgeschalteten Anlagenteile ausbreiten. Dadurch können dort weitere Explosionen<br />
entstehen, deren Auswirkungen durch Beschleunigungseffekte durch Einbauten<br />
oder durch die Ausbreitung in Rohrleitungen verstärkt werden können. Die<br />
dabei entstehenden Explosionsdrücke können höher sein als der maximale Explosionsdruck<br />
unter Normalbedingungen und können auch bei explosionsfester Bauweise<br />
zur Zerstörung von Anlagenteilen führen. Durch eine explosionstechnische<br />
Entkopplung soll also sichergestellt werden, dass sich mögliche Explosionen auf<br />
einzelne Anlagenteile beschränken.<br />
Auch explosionstechnische Entkopplungseinrichtungen müssen als Schutzsysteme<br />
der Richtlinie 94/9/EG entsprechen.<br />
Die Wirkungsweise von flammendurchschlagsicheren Einrichtungen beruht im<br />
Wesentlichen auf einem oder mehreren der folgenden Mechanismen:<br />
Löschen von Flammen in engen Spalten und Kanälen (z. B. Bandsicherungen,<br />
Sintermetalle),<br />
Aufhalten einer Flammenfront durch entsprechend hohe Ausströmgeschwindigkeit<br />
der unverbrannten Gemische (Hochgeschwindigkeitsventile),<br />
Aufhalten einer Flammenfront durch Flüssigkeitsvorlagen (z. B. Tauchsicherungen<br />
oder Flüssigkeitsverschlüsse).<br />
Je nachdem, wie lange eine flammendurchschlagsichere Einrichtung dem Explosionsdruck<br />
und einer Flammeneinwirkung standhält, ohne ihre Durchschlagsicherheit<br />
zu verlieren, unterscheidet man explosionssichere, dauerbrandsichere und detonationssichere<br />
Armaturen.<br />
Bei Stäuben lassen sich die flammendurchschlagsicheren Einrichtungen für Gase,<br />
Dämpfe oder Nebel aufgrund der Verstopfungsgefahr nicht einsetzen. In der Praxis<br />
haben sich zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen folgende Entkopplungseinrichtungen<br />
bewährt:<br />
Löschmittelsperre,<br />
Schnellschlussschieber, Schnellschlussklappe,<br />
Schnellschlussventil (Explosionsschutzventil),<br />
Zellenradschleuse,<br />
Entlastungsschlot,<br />
Produktvorlage,<br />
Doppelschieber.<br />
Bild 3.8 ECO-Q-Rohr (Quelle REMBE GmbH SAFETY + CONTROL)<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />
Quellenverzeichnis<br />
3.7 Quellenverzeichnis<br />
BetrSichV Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Bereitstellung von<br />
Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über Sicherheit beim Betrieb<br />
überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation des betrieblichen<br />
Arbeitsschutzes (Betriebssicherheitsverordnung)<br />
GefStoffV Verordnung zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Gefahrstoffverordnung)<br />
ExVO Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />
von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche -<br />
Explosionsschutzverordnung - 11. GSGV)<br />
AT<strong>EX</strong> 137 Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom<br />
16. Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />
und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre<br />
gefährdet werden können<br />
AT<strong>EX</strong> 95 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom<br />
23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für<br />
Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
DINEN1127-1 Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz, Teil 1: Grundlagen und Methodik<br />
BGR 104 (früher ZH 1/10) „Regeln für Sicherheits- und Gesundheitsschutz bei der Arbeit“<br />
Explosionsschutz-Regeln (<strong>EX</strong>-RL)<br />
BGR 132 (früher ZH 1/200) Richtlinien für die Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen<br />
- Richtlinien „Statische Elektrizität“ -<br />
DIN VDE 0100 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V<br />
DIN EN 60079-10<br />
(VDE 0165, Teil 101)<br />
DIN EN 60079-14<br />
(VDE 0165, Teil 1)<br />
DIN EN 60079-17<br />
(VDE 0165, Teil 10)<br />
DIN EN 50281-1-2<br />
(VDE 0165, Teil 2)<br />
Nicht verbindlicher<br />
Leitfaden<br />
Elektrischer Explosionsschutz<br />
nach DIN VDE 0165<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 10: Einteilung<br />
der gasexplosionsgefährdeten Bereiche<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 14: Elektrische<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 17: Prüfung<br />
und Instandhaltung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen<br />
Grubenbaue)<br />
Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub<br />
Hauptabschnitt 1: Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse<br />
Teil 2: Auswahl, Errichten und Instandhaltung<br />
für bewährte Verfahren im Hinblick auf die Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG,<br />
überarbeiter Entwurf Oktober 2002<br />
Lienenklaus/Wettingfeld „Elektrischer Explosions-schutz nach DIN VDE 0165“<br />
VDE-Schriftenreihe 65, 2. überarbeitete Auflage 2001, VDE Verlag Berlin und<br />
Offenbach<br />
63
64<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Allgemeine Bestimmungen (EN 50014)<br />
4 Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete<br />
Bereiche<br />
4.1 Allgemeine Bestimmungen (EN 50014)<br />
Die „DIN EN 50014 Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche,<br />
Allgemeine Bestimmungen“ als grundsätzliche Norm zu den Zündschutzarten definiert<br />
den Begriff „Zündschutzart“ als besondere Maßnahmen, die an elektrischen<br />
Betriebsmitteln getroffen sind, um die Zündung einer umgebenden explosionsfähigen<br />
Atmosphäre zu verhindern.<br />
Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, in den Normen, die die Zündschutzarten<br />
beschreiben, ist festgelegt, was der Hersteller elektrischer Betriebsmittel, die für<br />
den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind, bei Entwurf, Entwicklung,<br />
Produktion, Einzelprüfung und Kennzeichnung beachten muss, damit dieses<br />
Betriebsmittel im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden darf. Die<br />
Verantwortung hierfür liegt also beim Hersteller.<br />
Trotzdem ist es wichtig, dass der Anwender oder Installateur die Grundprinzipien<br />
der Zündschutzarten kennt, und bei der Installation einzelner explosionsgeschützter<br />
Betriebsmittel sind sogar detaillierte Kenntnisse erforderlich. Dies gilt für die Zündschutzarten<br />
Druckfeste Kapselung, Erhöhte Sicherheit, Eigensicherheit und Überdruckkapselung.<br />
Die DIN EN 60079-14 VDE 0165, Teil 1 bestimmt für diese<br />
Zündschutzarten „Zusätzliche Anforderungen“ bei der Installation.<br />
Die DIN EN 50014: 2000-02 darf noch bis zum 01.03.2007 angewendet werden,<br />
seit dem 01.12.2004 gilt die Norm DIN EN 60079-0 (VDE 0170/0171, Teil 1). Die<br />
DIN EN 60079-0 verweist auf folgende, die Zündschutzarten beschreibenden Normen,<br />
die ebenfalls der Nummerierung der internationalen Normen angepasst werden:<br />
IEC 60079-1 Druckfeste Kapselung „d“ (DIN EN 50018)<br />
IEC 60079-2 Überdruckkapselung „p“ (DIN EN 50016)<br />
IEC 60079-5 Sandkapselung „q“ (DIN EN 50017)<br />
IEC 60079-6 Ölkapselung „o“ (DIN EN 50015)<br />
IEC 60079-7 Erhöhte Sicherheit „e“ (DIN EN 50019)<br />
IEC 60079-11 Eigensicherheit „i“ (DIN EN 50020)<br />
IEC 60079-15 Zündschutzart „n“ (DIN EN 50021)<br />
IEC 60079-18 Vergusskapselung „m“ (DIN EN 50028)<br />
IEC 60079-25 Eigensichere Systeme (DIN EN 50039)<br />
In der Einleitung zur DIN EN 60079-0 wird anerkannt, dass es mit fortschreitender<br />
technischer Entwicklung möglich sein wird, die Ziele der Normenreihe IEC 60079 in<br />
bezug auf die Vermeidung von Explosionen durch Verfahren zu erreichen, die bisher<br />
noch nicht vollständig festgelegt sind. Unter Beachtung verschiedener Bestimmungen<br />
wird der Buchstabe „s“ für die Bezeichnung dieses Schutzverfahrens<br />
reserviert.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Allgemeine Bestimmungen (EN 50014)<br />
Bereits seit mehreren Jahren erfolgt eine umfassende Umgestaltung der<br />
IEC 60079-0 in den zuständigen Normungsgremien. Wichtige Vorhaben sind:<br />
Aufnahme des Staubexplosionsschutzes in die bisherige Norm „Allgemeine Anforderungen<br />
– Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche“<br />
damit verbunden sind die Übernahme der Begriffe aus der IEC 61241-0 für den<br />
Staubexplosionsschutz und die Erweiterung der Betriebsmittelgruppen.<br />
Zu den bisherigen Betriebsmittelgruppen I und II wird die Betriebsmittelgruppe III<br />
(Elektrische Betriebsmittel für Bereiche mit einer explosionsfähigen Staubatmosphäre)<br />
hinzugefügt.<br />
Analog zur Unterteilung der Gruppe II in IIA, IIB und IIC wird die Gruppe III in Abstufung<br />
der Zündfähigkeit des Staub-Luft-Gemisches in<br />
– IIIA – zündfähige Fasern und Flusen<br />
– IIIB – nicht-leitfähiger Staub<br />
– IIIC – leitfähiger Staub unterteilt.<br />
Einführung der Equipment Protection Level (EPL). Hierunter versteht man das<br />
Schutzniveau eines Gerätes, das von dem festgestellten Risiko der Bildung von<br />
Zündquellen und den unterschiedlichen Bedingungen unter explosionsfähigen<br />
Gas- und Staubatmosphären übertägigen sowie in untertägigen Bergwerken abhängt.<br />
Spätestens bei der Betrachtung neuer Kennzeichnungen für Betriebsmittel in den<br />
Zündschutzarten Eigensicherheit oder Vergusskapselung, wo „ia“, „ib“, „ic“, „ma“,<br />
„mb“ oder „mc“ auftauchen, oder im ungünstigsten Fall bei der Zündschutzart<br />
„Überdruckkapselung“, wo „px“, „py“ oder „pz“ auftauchen, könnte dem Anwender<br />
klar werden, was bezüglich der neuen Kennzeichnungen auf ihn zukommt. Die<br />
inhaltliche Nähe zu den in den AT<strong>EX</strong>-Richtlinien definierten Kategorien ist beispielhaft<br />
aus der Definition für Schutzniveau (EPL) Ga zu erkennen.<br />
EPL Ga – Geräte zum Einsatz in explosionsfähigen Gasatmosphären, welche ein<br />
„sehr hohes“ Schutzniveau besitzen und keine Zündquellen im Normalbetrieb, bei<br />
zu erwartenden Gerätestörungen und bei sehr seltenen Gerätestörungen bilden<br />
können. Die Zündschutzart dieser Geräte bleibt selbst beim Auftreten von zwei Fehlern<br />
aufrechterhalten (z. B. Eigensicherheit ia) oder beruht auf zwei unabhängig<br />
voneinander wirkenden Zündschutzarten [4].<br />
65
66<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Allgemeine Bestimmungen (EN 50014)<br />
Nachfolgend werden Prinzip und Anwendung der verschiedenen Zündschutzarten<br />
in einer Tabelle dargestellt.<br />
Zündschutzart<br />
Sinnbild<br />
schraffiert = Ex-Bereich<br />
Prinzip, Anwendung<br />
Ölkapselung „o“ Die Zündquelle ist ständig in Öl eingeschlossen.<br />
Anwendung bei Schaltgeräten und Transformatoren.<br />
Überdruckkapselung<br />
„p“<br />
Ein Zündschutzgas, das unter Überdruck (p 0 < p 1 )<br />
steht, schließt die Zündquelle ein. Anwendung bei<br />
Maschinen, Kollektormotoren, Schaltschränken, Messwarten,<br />
Monitoren, Tastaturen, Analysegeräten<br />
Sandkapselung „q“ Das feinkörnige Füllgut umschließt die Zündquelle, ein<br />
Lichtbogen im Innern darf die das Gehäuse umgebende<br />
Ex-Atmosphäre nicht zünden. Anwendung bei<br />
Kondensatoren, Vorschaltgeräten für Leuchten, Messgeräten.<br />
Druckfeste<br />
Kapselung „d“<br />
Im Fall einer Zündung im Innern der Kapselung muß<br />
das Gehäuse dem Druck standhalten, und eine Übertragung<br />
der „inneren“ Explosion nach „außen“ muss<br />
ausgeschlossen werden (s-Spaltweite). Anwendung in<br />
der Starkstromtechnik, Schaltgeräte, funkenerzeugende<br />
Teile.<br />
Erhöhte Sicherheit „e“ Maßnahmen, die die Wahrscheinlichkeit von Funkenbildung<br />
und erhöhter Temperatur verringern. Im Normalbetrieb<br />
darf keine Zündquelle vorliegen.<br />
Anwendung in der Anschlusstechnik (Motoren).<br />
Vergusskapselung „m“ Die Zündquelle ist so in eine Vergussmasse eingebettet,<br />
dass sie eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />
nicht zünden kann.<br />
Anwendung bei Messgeräten, Regelantrieben.<br />
Eigensicherheit „i“ Die Energie im Stromkreis wird auf Werte begrenzt, die<br />
R L<br />
keine unzulässig hohen Temperaturen und/oder Zündfunken<br />
bzw. Lichtbögen zulässt, die die für eine Explo-<br />
U<br />
C<br />
sion erforderliche Zündenergie besitzen.<br />
Anwendung in der MSR-Technik.<br />
Eigensichere Systeme<br />
„i-SYST“<br />
P 1<br />
keine Zündquelle<br />
LN LN<br />
S<br />
P 0<br />
Gesamtheit miteinander verbundener elektrischer<br />
Betriebsmittel, dokumentiert durch eine Systembeschreibung.<br />
Stromkreise, die ganz oder teilweise im<br />
Ex-Bereich benutzt werden, sind eigensichere Stromkreise.<br />
Tabelle 4.1 Prinzip und Anwendung der verschiedenen Zündschutzarten<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
4.2 Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
4.2.1 Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit“<br />
DIN EN 60079-7 (VDE 0170/0171, Teil 6): 2004-04<br />
keine Zündquelle<br />
„Zündschutzart, bei der Maßnahmen getroffen sind, um mit einem erhöhten Grad<br />
an Sicherheit die Möglichkeit unzulässig hoher Temperaturen und das Entstehen<br />
von Funken oder Lichtbogen im Inneren oder an äußeren Teilen elektrischer<br />
Betriebsmittel, bei denen diese im normalen Betrieb nicht auftreten, zu verhindern.“<br />
Bei Betriebsmitteln dieser Zündschutzart wird besonderer Wert gelegt auf:<br />
eine verstärkte Betriebs- und Basisisolation<br />
eine sicherheitstechnisch gute Konstruktion<br />
gegen Selbstlockern gesicherte Klemmen<br />
einen Überlastschutz<br />
einen sicheren Anschluss der ankommenden Leitungen sowie<br />
einen ausreichenden mechanischen Schutz.<br />
4.2.2 Zündschutzart „Überdruckkapselung“<br />
DIN EN 60079-2 (VDE 0170/0171, Teil 3): 2005-02<br />
P 1<br />
P 0<br />
„Zündschutzart, bei der das Eindringen einer umgebenden Atmosphäre in das<br />
Gehäuse von elektrischen Betriebsmitteln dadurch verhindert wird, dass ein Zündschutzgas<br />
(Luft, inertes Gas oder anderes geeignetes Gas) in seinem Inneren unter<br />
einem Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre gehalten wird. Der<br />
Überdruck wird mit oder ohne laufender Zündschutzgasdurchspülung aufrechterhalten“.<br />
Die EN 50016 unterscheidet 2 Varianten der Überdruckkapselung:<br />
Überdruckkapselung mit ständiger Durchspülung von Zündschutzgas. Die ständige<br />
Durchspülung dient neben der Zündschutzmaßnahme der Abführung von<br />
Verlustwärme.<br />
Überdruckkapselung mit Ausgleich der Druckverluste.<br />
Diese Zündschutzart gibt dem Planer oder Betreiber elektrischer Anlagen die Möglichkeit,<br />
komplexe Probleme vor Ort zu lösen, die durch die Anwendung der sonstigen<br />
Zündschutzarten nicht möglich sind. Diese Sonderanfertigungen sind durch<br />
Artikel 8 Absatz 5 der AT<strong>EX</strong> 95 und § 4 Absatz 5 der ExVO weiterhin möglich.<br />
Bei der Neufassung der EN 50016 wurden die Ausführungsarten Statische Überdruckkapselung<br />
(Aufrechterhalten des Überdruckes innerhalb eines überdruckgekapselten<br />
Gehäuses, ohne dass im explosionsgefährdeten Bereich Zündschutzgas<br />
zugeführt wird), das Containment System (Teil des Betriebsmittels, der brennbares<br />
Gas, brennbaren Dampf oder brennbare Flüssigkeit enthält und der eine innere<br />
Freisetzungsstelle bilden kann) und innere Freisetzungsstellen (eine Stelle, aus der<br />
ein brennbarer Stoff als Gas, Dampf oder Flüssigkeit in das überdruckgekapselte<br />
Gehäuse gelangen könnte, so dass bei Anwesenheit von Luft eine explosionsfähige<br />
Atmosphäre gebildet werden kann) aufgenommen.<br />
67
68<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
Zusätzlich wird der Begriff der „sicherheitsbezogenen Steuerung“ eingeführt. Es<br />
handelt sich hierbei um bescheinigte Steuerungen, z. B. für die Drucküberwachung<br />
und Vorspülung der Gehäuse in Überdruckkapselung. Diese zugehörigen Sicherheitsüberwachungen<br />
dürfen nicht ohne eine zusätzliche Zündschutzart im explosionsgefährdeten<br />
Bereich installiert werden. [1]<br />
Mit Wirkung vom 01.02.2005 wird die DIN EN 60079-2 gültig. Diese neue Norm enthält<br />
weitreichende Neuerungen, auf die an dieser Stelle nicht ausführlich eingegangen<br />
werden soll. Wichtige Neuerungen sind die Festlegung der Zündschutzarten<br />
„px“, „py“ und „pz“, auf die bereits in der neuen DIN EN 60079-0 unter dem Punkt<br />
„Kennzeichnung“ verwiesen wurde.<br />
Der Zündschutz durch Überdruckkapselung wird in drei Zündschutzarten („px“, „py“,<br />
„pz“) unterteilt, die auf Grund einer möglichen äußeren explosionsfähigen Atmosphäre<br />
ausgewählt werden (Gruppe I, Zone 1 oder Zone 2), das heißt danach, ob die<br />
Möglichkeit innerer Freisetzungen besteht und ob das Betriebsmittel in dem überdruckgekapselten<br />
Gehäuse zündfähig ist. Weitergehende Informationen hierzu sind<br />
der Tabelle auf Seite 66 zu entnehmen.<br />
Überdruckkapselung „px“ Überdruckkapselung, die die Klassifizierung innerhalb des überdruckgekapselten<br />
Gehäuses von der Zone 1 auf „nicht-explosionsgefährdet“ oder von der Gruppe I<br />
auf „nicht-explosionsgefährdet“ reduziert.<br />
Überdruckkapselung „py“ Überdruckkapselung, die die Klassifizierung innerhalb des überdruckgekapselten<br />
Gehäuses von der Zone 1 auf Zone 2 reduziert.<br />
Überdruckkapselung „pz“ Überdruckkapselung, die die Klassifizierung innerhalb des überdruckgekapselten<br />
Gehäuses von der Zone 2 auf „nicht-explosionsgefährdet“ reduziert.<br />
4.2.3 Zündschutzart „Vergusskapselung“<br />
DIN EN 60079-18 (VDE 0170/0171, Teil 9): 2005-01<br />
„Eine Zündschutzart, bei der die Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre durch<br />
Funken oder Erwärmung zünden könnten, in eine Vergussmasse so eingebettet<br />
sind, dass die explosionsfähige Atmosphäre unter Betriebs- oder Installationsbedingungen<br />
nicht gezündet werden kann.“<br />
Bei der Zündschutzart Vergusskapselung werden Betriebsmittel, die auch in Hohlräumen<br />
untergebracht sein können, mit einer geeigneten und geprüften Vergussmasse<br />
so umhüllt, dass ein Eindringen einer zündfähigen Atmosphäre in die<br />
Hohlräume unmöglich erscheint. Der Hohlraum eines Betriebsmittels in der Zündschutzart<br />
Vergusskapselung darf bis zu 100 cm 3 betragen.<br />
Die Zündschutzart Vergusskapselung eignet sich für Schütze, Relais, Schrittschaltwerke<br />
und Bauteile, die keine beweglichen Teile beinhalten, wie Widerstände,<br />
Induktivitäten, Kapazitäten, Schmelzsicherungen und Platinen mit elektronischen<br />
Schaltungen.<br />
In der DIN EN 60079-18 wird festgelegt, dass elektrische Geräte der Zündschutzart<br />
Vergusskapselung „m“ entweder in das Schutzniveau „ma“ oder „mb“ eingruppiert<br />
werden.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
„m“-Geräte mit dem Schutzniveau „ma“ dürfen in keinem der folgenden Fälle eine<br />
Zündung verursachen:<br />
a) bei normalen Betriebs- und Installationsbedingungen;<br />
b) bei allen spezifizierten abnormalen Bedingungen;<br />
c) bei definierten Fehlerbedingungen.<br />
Ob diese vergussgekapselten Geräte mit dem Schutzniveau „ma“ den Anforderungen<br />
der Kategorie 1 entsprechen und demzufolge in den Zonen 0 oder 20 installiert<br />
werden dürfen, ist der jeweilige Baumusterprüfbescheinigung und Kennzeichnung<br />
zu entnehmen.<br />
„m“-Geräte mit dem Schutzniveau „mb“ dürfen in keinem der folgenden Fälle eine<br />
Zündung verursachen:<br />
a) bei normalen Betriebs- und Installationsbedingungen;<br />
b) bei definierten Fehlerbedingungen.<br />
4.2.4 Zündschutzart „Druckfeste Kapselung“<br />
DIN EN 60079-1 (VDE 0170/0171, Teil 5): 2004-12<br />
S<br />
„Zündschutzart, bei der die Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre zünden<br />
können, in einem Gehäuse angeordnet sind, das bei der Explosion eines explosionsfähigen<br />
Gemisches im Inneren deren Druck aushält und eine Übertragung der<br />
Explosion auf die das Gehäuse umgebende explosionsfähige Atmosphäre verhindert“.<br />
Die Gehäuse werden nicht gasdicht gebaut, sondern sie verfügen über einen zünddurchschlagsicheren<br />
Spalt, der als Druckentlastungsöffnung dient. Austretende<br />
heiße Gase werden dabei so stark abgekühlt, dass sie die Ex-Atmosphäre außerhalb<br />
des Gehäuses nicht zünden können. Eine Zündung wird verhindert, wenn die<br />
Mindestzündtemperatur und die Mindestzündenergie der umgebenden explosionsfähigen<br />
Atmosphäre nicht erreicht werden. Aus diesem Grunde werden die<br />
Betriebsmittel dieser Zündschutzart für die Explosionsgruppen I, IIA, IIB, IIC mit<br />
unterschiedlichen Mindestspaltlängen und maximalen Spaltweiten (siehe Tabelle 1<br />
und 2 der EN 50018) je nach Art des Spaltes zugelassen.<br />
Wichtigstes Detail der Zündschutzart EEx d ist der zünddurchschlagsichere Spalt,<br />
der weder vergrößert (grobes Entfernen von Rost) noch verkleinert (Einfetten mit<br />
harzhaltigem Fett) werden darf.<br />
Werden durch druckfeste Kapselung geschützte Betriebsmittel eingesetzt, so<br />
erfolgt die Installation der elektrischen Leitungen zumeist unter Anwendung der<br />
Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit“.<br />
Die bei Schaltgeräten wichtigste Zündschutzart ist die „Druckfeste Kapselung“, in<br />
der sich Schaltgeräte in 3 unterschiedlichen Bauweisen realisieren lassen [5]:<br />
Gehäusekapselung, bei der einzelne oder mehrere Industrieschaltgeräte wie<br />
z. B. Relais, Schütze, Leistungsschalter und andere Komponenten in ein universell<br />
verwendbares Gehäuse, bestehend aus einem Geräteeinbauraum in<br />
„Druckfester Kapselung“ und dem Anschlussraum in „Erhöhter Sicherheit“ (indirekte<br />
Installationsmethode) eingebaut werden.<br />
Komponentenkapselung, bei der mittels indirekter Installationsmethode verdrahtet,<br />
das elektrische Gerät in einem speziell für diesen Anwendungsfall konstruierten<br />
Gehäuse einzeln gekapselt ist. Durch den Einbau in ein Ex e-Gehäuse<br />
entsteht ein vollständig explosionsgeschütztes elektrisches Betriebsmittel.<br />
69
70<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
Einzelkontaktkapselung, bei der nur die Schaltkammer, in welcher der Zündfunke<br />
oder der Schaltlichtbogen auftreten, druckfest gekapselt ist. Auch für diese Art<br />
der Kapselung gilt, dass das Stecken und Ziehen der Verbindung nur im spannungslosen<br />
Zustand möglich ist. Bei Strömen bis maximal 10 A und Spannungen<br />
von 250 V AC oder 60 V DC können nach IEC 60079-0 Steckvorrichtungen auch<br />
abweichend von diesen Anforderungen ausgeführt werden, wenn die Steckvorrichtung<br />
den Bemessungsstrom mit einer Zeitverzögerung unterbricht, so dass<br />
bei der Trennung kein Lichtbogen auftreten kann und wenn die Steckverbindung<br />
während der Phase der Lichtbogenlöschung eine druckfeste Kapselung bleibt.<br />
Die Multifunktionsklemme der <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH Mannheim zeigt eine Lösung,<br />
durch die die Reglementierung der Zündschutzarten Ex d und Ex e (keine Wartungs-<br />
und Installationsarbeiten in Zone 1) und die Einschränkungen der Zündschutzart<br />
Ex i (niedrige Ströme, dafür aber Wartungs- und Installationsarbeiten in<br />
Zone 1 bei Vorhandensein einer explosionsfähigen Atmosphäre ohne Abschaltung<br />
der Anlage) gerätetechnisch gelöst werden.<br />
Bild 4.1 Aufbau Multifunktionsklemme<br />
Das Prinzip des Energiesteckers besteht darin, dass<br />
im ersten Schritt der Stecker gezogen wird,<br />
im zweiten Schritt der dabei entstehende Funke gelöscht wird,<br />
im dritten Schritt die Ex e-Klemme erst nach Entnahme des Steckmoduls zugänglich<br />
ist und somit keine Heißarbeitserlaubnis erforderlich ist.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
4.2.5 Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
DIN EN 60079-11 (VDE 0170/0171, Teil 7): 2003-08<br />
U<br />
R L<br />
C<br />
Die Eigensicherheit bezieht sich nicht auf ein einzelnes Betriebsmittel, sondern auf<br />
den gesamten eigensicheren Stromkreis. Deshalb ist es wichtig, die Begriffserläuterung<br />
des eigensicheren Stromkreises zu zitieren:<br />
„Ein Stromkreis, in dem weder ein Funke noch ein thermischer Effekt, der unter den<br />
in dieser Norm festgelegten Bedingungen auftritt, die den ungestörten Betrieb und<br />
bestimmte Fehlerbedingungen umfassen, eine Zündung einer bestimmten explosionsfähigen<br />
Atmosphäre verursachen kann“.<br />
Zu diesem eigensicheren Stromkreis gehören neben den Verbindungsleitungen<br />
mindestens ein eigensicheres und ein zugehöriges Betriebsmittel.<br />
Eigensicheres Betriebsmittel<br />
Dies ist ein Betriebsmittel, bei dem nach Definition alle Stromkreise eigensicher<br />
sind. Spannung und Strom im eigensicheren Stromkreis sind so klein, dass bei<br />
Kurzschluss, Unterbrechung, Erdschluss keine Zündung erfolgt, d. h. die Zündenergie<br />
kleiner als die Mindestzündenergie bleibt.<br />
Im Gegensatz zu den zugehörigen Betriebsmitteln sind eigensichere Betriebsmittel<br />
für den Betrieb direkt im explosionsgefährdeten Bereich geeignet.<br />
Bild 4.2 Elektrisches Betriebsmittel in Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
Zugehöriges Betriebsmittel<br />
Das zugehörige Betriebsmittel ist ein Betriebsmittel, in dem nicht alle Stromkreise<br />
eigensicher sind, es enthält jedoch mindestens einen eigensicheren Kreis, der in<br />
den explosionsgefährdeten Bereich geführt werden darf. Es setzt im allgemeinen<br />
ein eigensicheres in ein nichteigensicheres Signal um. Hier kann der Stromfluss in<br />
den explosionsgefährdeten Bereich hineinführen oder aus ihm kommen. Zugehörige<br />
Betriebsmittel sind als reine Signaltrenner oder als signalumformende Geräte<br />
erhältlich. Die Signaltrenner werden üblicherweise als Sicherheitsbarrieren bezeichnet,<br />
signalumformende Geräte als Messumformer, Trennschaltverstärker, Transmitterspeisegerät<br />
usw.<br />
71
72<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
4.2.6 Zündschutzart „n“<br />
Ein zugehöriges Betriebsmittel kann entweder sein:<br />
a) Ein elektrisches Betriebsmittel mit einer anderen, in der Europäischen Norm<br />
EN 50014 aufgeführten, zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
geeigneten Zündschutzart oder<br />
b) ein elektrisches Betriebsmittel, das nicht entsprechend geschützt ist und<br />
das deshalb in explosionsgefährdeten Bereichen nicht verwendet werden<br />
darf, z. B. ein Registriergerät, das sich nicht selbst im explosionsgefährdeten<br />
Bereich befindet, aber an ein im explosionsgefährdeten Bereich befindliches<br />
Thermoelement angeschlossen ist, wobei nur der Eingangsstromkreis<br />
des Registriergerätes eigensicher ist. [2]<br />
Die Kennzeichnung eines zugehöhrigen elektrischen Betriebsmittels enthält immer<br />
die eckigen Klammern,<br />
im Fall a) EEx d [ia] IIB T6<br />
im Fall b) [EEx ia] IIC<br />
Im Fall b entfällt die Angabe der Temperaturklasse, da das elektrische Betriebsmittel<br />
nicht im explosionsgefährdeten Bereich installiert werden darf.<br />
Auf die Zündschutzart Eigensicherheit wird an anderer Stelle ausführlich eingegangen.<br />
Bild 4.3 Zugehöriges eigensicheres Betriebsmittel<br />
DIN EN 60079-15 (VDE 0170/0171, Teil 16): 2003-12<br />
„Zündschutzart elektrischer Betriebsmittel, bei der für den normalen Betrieb und<br />
bestimmte anormale Bedingungen erreicht wird, dass die Betriebsmittel nicht in der<br />
Lage sind, eine umgebende explosionsfähige Atmosphäre zu zünden.“<br />
Es wird in der Norm die Anmerkung hinzugefügt, dass die Anforderungen dieser<br />
Norm sicherstellen sollen, dass das Auftreten eines Fehlers, der in der Lage ist,<br />
eine Zündung zu verursachen, unwahrscheinlich ist.<br />
Diese Europanorm beschreibt die Anforderungen an Betriebsmittel zur Verwendung<br />
in Zone 2. Hierzu zählen:<br />
nichtfunkende elektrische Betriebsmittel,<br />
Betriebsmittel mit Teilen oder Stromkreisen, die Lichtbögen, Funken oder heiße<br />
Oberflächen hervorrufen (und somit in der Lage sein könnten, eine explosionsfähige<br />
Atmosphäre zu zünden, sofern sie ungeschützt sind).<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
Die Kennzeichnung umfasst zusätzlich zu EEx n ein Kurzzeichen, welches auf<br />
ergänzende Schutzmaßnahmen verweist:<br />
A: nichtfunkende Betriebsmittel<br />
C: funkende Betriebsmittel Kontakte auf geeignete Weise, aber nicht mittels R,<br />
L, Z, geschützt)<br />
R: schwadensicheres Gehäuse<br />
L: energiebegrenzte Betriebsmittel<br />
Z, P: vereinfachte Überdruckkapselung<br />
Die Energiebegrenzung beruht auf dem Grundgedanken der Eigensicherheit. Die<br />
eigensicheren Stromkreise werden mit dem Sicherheitsfaktor 1,0 berechnet.<br />
Die EN 60079-14 beschreibt unter Punkt 5.2.3 „Betriebsmittel für den Einsatz in<br />
Zone 2“ die Grundanforderungen an diese Betriebsmittel ohne Forderung des Vorliegens<br />
einer EG-Baumusterprüfbescheinigung. Wenn der Hersteller eines<br />
Betriebsmittels zum Einsatz in der Zone 2 dieses konform zur EN 50021 herstellt,<br />
ist eine Konformitätsaussage die ausreichende Dokumentation für dieses Gerät.<br />
Die AT<strong>EX</strong> 95 fordert für die Betriebsmittel der Zone 2 keine EG-Baumusterprüfbescheinigung,<br />
sondern die interne Fertigungskontrolle gemäß Anhang VIII der Richtlinie.<br />
Diese Betriebsmittel sichern ein wesentlich höheres Schutzniveau als<br />
Standardgeräte guter Industriequalität.<br />
In der EN 60079-15 werden mögliche Schutzprinzipien der Zündschutzart „n“<br />
beschrieben, die in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst sind. [3]<br />
„n“-Betriebsmittel Beispiele bzw. Schutzmethode Kennzeichnung<br />
nicht funkende<br />
(einfache „Erhöhte Sicherheit“)<br />
Elektromotoren (Käfigläufer), Klemmkästen, Sicherungen,<br />
Leuchten, Transformatoren, Betriebsmittel mit<br />
niedriger Energie (MSR-Technik), Steckvorrichtungen,<br />
Zellen, Batterien etc.<br />
mit geschützten Kontakten einfache „Druckfeste Kapselung“ oder einfache<br />
„Vergusskapselung“<br />
umschlossene Einrichtung dto.<br />
nicht zündfähiges Bauteil Kontaktmechanismus oder Gehäuse so ausgelegt,<br />
dass eine Zündung vermieden wird.<br />
hermetisch dichte Einrichtung Abdichtung durch einen Schmelzprozess wie Weichoder<br />
Hartlöten, Schweißen oder Verschmelzen von<br />
Glas in Metall<br />
abgedichtete Einrichtung so konstruiert, dass während des normalen Betriebes<br />
nicht geöffnet werden kann.<br />
gekapselte Einrichtung völlig in einer kapselnden Vergussmasse eingeschlossen.<br />
Schwadensicherheit Gehäusekonstruktion beschränkt das Eindringen von<br />
Gasen und Dämpfen. Es dürfen nur funkende Betriebsmittel<br />
eingebaut werden, deren innere Temperatur<br />
< 10 K gegenüber der Gehäuse-Umgebungstemperatur<br />
liegt.<br />
energiebegrenzt<br />
(einfache „Eigensicherheit“)<br />
an Stromkreisen und Komponenten gemäß dem Konzept<br />
der Eigensicherheit die Energiebegrenzung vornehmen.<br />
einfache „Überdruckkapselung“ Überdruckkapselung, die keiner Vorspülung unterliegt,<br />
den Fehler bei Abfall des Überdruckes anzeigt, die<br />
Anlage muss jedoch nicht sofort abgeschaltet werden.<br />
Tabelle 4.2 Mögliche Schutzprinzipien der Zündschutzart „n“<br />
EEx nA<br />
EEx nC<br />
EEx nR<br />
EEx nL<br />
EEx nZ, nP<br />
73
74<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
Im Rahmen der Neustrukturierung der Normen für die Zündschutzarten ist zu<br />
erwarten, dass nur noch die Zündschutzarten EEx nA und EEx nR als Zündschutzarten<br />
für Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 2 bestehen bleiben. Übernommen<br />
werden EEx nC in die IEC 60079-18 Vergusskapselung als Ex mc, EEx nL in<br />
die IEC 60079-11 als Eigensicherheit Ex ic und EEx nP in die IEC 60079-2 als<br />
Überdruckkapselung Ex pz.<br />
4.2.7 Zündschutzart „Eigensichere Systeme“<br />
DIN EN 60079-25 (VDE 0170/0171, Teil 10-1): 2004-09<br />
Ein eigensicheres elektrisches System ist eine Baugruppe aus miteinander verbundenen<br />
elektrischen Betriebsmitteln, die im Dokument der Systembeschreibung dargestellt<br />
sind und in der die Stromkreise oder Teile von Stromkreisen, die für die<br />
Benutzung in einem explosionsgefährdeten Bereich vorgesehen sind, eigensichere<br />
Stromkreise sind. Jedes eigensichere System muss entweder dem Schutzniveau<br />
„ia“ oder „ib“ zugeordnet werden.<br />
Für ein bescheinigtes eigensicheres System ist ein Zertifikat ausgestellt. Ein nicht<br />
bescheinigtes eigensicheres System ist ein elektrisches System, bei dem die<br />
Kenntnisse der elektrischen Parameter der verwendeten bescheinigten eigensicheren<br />
elektrischen Betriebsmittel, bescheinigten zugehörigen Betriebsmittel, einfachen<br />
Betriebsmittel sowie die Kenntnisse der elektrischen und physikalischen<br />
Parameter der Verbindungsleitungen die eindeutige Schlussfolgerung erlauben,<br />
dass die Eigensicherheit gewährleistet ist.<br />
Für den Errichter dieser nichtbescheinigten eigensicheren Systeme sind einige<br />
Anlagen zu dieser Norm sehr wichtig:<br />
Anlage A: Bewertung eines einfachen eigensicheren Systems<br />
Anlage B: Bewertung von Stromkreisen mit mehr als einer Energiequelle<br />
Anlage C: Zusammenschaltung nichtlinearer und linearer eigensicherer<br />
Stromkreise (siehe PTB-Bericht ThEx-10)<br />
Anlage D: Verifizierung von induktiven Kennwerten<br />
Anlage F: Überspannungsschutz eines eigensicheren Stromkreises<br />
Die Anlagen A und B sind normativ, die Anlagen C, D, F sind informativ.<br />
4.2.8 Zündschutzart „Sandkapselung“<br />
DIN EN 60079-5 (VDE 0170/0171, Teil 4): 2000-02<br />
„Zündschutzart, bei der die Teile eines Betriebsmittels, die zu einer Zündung führen<br />
können, fest in ihrer Position angeordnet und vollständig von Füllgut umgeben sind,<br />
um die Zündung einer äußeren explosionsfähigen Atmosphäre zu verhindern.“<br />
Diese Norm gilt nur für die Kategorien 2G und M2.<br />
Die Füllung muss so ausgeführt werden, dass keine Hohlräume innerhalb des Füllgutes<br />
verbleiben. Das freie Volumen innerhalb des sandgekapselten elektrischen<br />
Betriebsmittels, Teil eines elektrischen Betriebsmittels oder Ex-Bauteils muss vollständig<br />
mit Füllgut gefüllt sein.<br />
Die Kombination der Zündschutzarten „q“, „i“ und „e“ wird zum Beispiel beim Herstellen<br />
von Computern zur Steuerung, Bedienung und Visualisierung von Prozessdaten<br />
im explosionsgefährdeten Bereich angewendet.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />
Bild 4.4 EEx qe-Computer PC<strong>EX</strong> 410-.... (Quelle: <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH)<br />
Dieser Computer mit der Kennzeichnung ¬ II 2G EEx qe [ib] IIC T4 besteht aus<br />
einem mit Glaskugeln gefüllten Metallgehäuse mit Frontplatte. Das Gerät enthält<br />
Baugruppen mit eigensicheren Ausgängen für Peripheriegeräte, die nichteigensicheren<br />
Daten-Signale werden über integrierte Schnittstellen-Barrieren angekoppelt.<br />
Im aktuellen Normungsgebungsverfahren ist aufgeführt, dass es unter bestimmten<br />
Umständen möglich sein könnte, das Gehäuse zu Reparaturzwecken zu öffnen.<br />
Nach der Wiederbefüllung mit Sand ist das Gehäuse zu verschließen. Der Makel<br />
des nicht reparierbaren wäre beseitigt, eine günstige Alternative zur nicht reparablen<br />
Vergusskapselung wäre geschaffen [4].<br />
4.2.9 Zündschutzart „Ölkapselung“<br />
DIN EN 50015 (VDE 0170/0171 Teil 2): 2000-02<br />
Diese Zündschutzart soll in dem Handbuch nicht ausführlich behandelt werden. Aus<br />
den Normungsgremien wurde folgende Notiz bekannt:<br />
„Bisher wurde die Ölkapselung mehr oder weniger als eine Zündschutzart aus dem<br />
technischen Museum angesehen. Es wird die Frage gestellt, ob die Norm zurückgezogen<br />
oder weitergepflegt werden soll.“ [4]<br />
75
76<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Weitere Festlegungen der EN 50014<br />
4.3 Weitere Festlegungen der EN 50014<br />
DIN EN 60079-0 (VDE 0170/0171, Teil 1): 2004-12<br />
4.3.1 Einteilung der Betriebsmittel in Gruppen<br />
Gruppe I: elektrische Betriebsmittel für schlagwettergefährdete Grubenbaue<br />
Gruppe II: elektrische Betriebsmittel für alle explosionsgefährdeten Bereiche,<br />
außer schlagwettergefährdeten Grubenbauen.<br />
Die Unterteilung der Explosionsgruppen II erfolgt entsprechend den Eigenschaften<br />
der explosionsfähigen Atmosphäre, für die die Betriebsmittel bestimmt sind. Diese<br />
Unterteilung der Explosionsgruppe II macht sich für die Zündschutzarten erforderlich,<br />
die keine Trennung der möglichen Zündquelle von der gefährlichen explosionsfähigen<br />
Atmosphäre vorsehen.<br />
Für die Zündschutzart Druckfeste Kapselung „d“ gilt eine Unterteilung der brennbaren<br />
Gase und Dämpfe nach deren Zünddurchschlagfähigkeit durch Spalte, für die<br />
Eigensicherheit „i“ nach dem Mindestzündstromverhältnis.<br />
Je höher die Zündwilligkeit der brennbaren Gase und Dämpfe ist, desto geringer<br />
müssen Grenzspaltweite oder Mindestzündstrom sein.<br />
IIA, IIB, IIC -<br />
für Ex-i<br />
für Ex-d<br />
+<br />
+<br />
Zündwilligkeit<br />
Mindestzündstrom (MIC)<br />
Grenzspaltweite (MESG)<br />
Bild 4.5 Abhängigkeit zwischen Zündwilligkeit, Grenzspaltwert und Mindestzündstrom bei Gasen und<br />
Dämpfen<br />
Der Anhang A der EN 50014 enthält eine beispielhafte Zuordnung brennbarer Gase<br />
und Dämpfe zu den Explosionsgruppen IIA, IIB, IIC.<br />
Die Unterteilung der brennbaren Gase und Dämpfe gilt auch für die Zündschutzarten<br />
„nC“ und „nL“.<br />
4.3.2 Einteilung der Temperaturklassen<br />
Der DIN EN 60079-0 entsprechende elektrische Betriebsmittel sind für die Verwendung<br />
in Bereichen bestimmt, in denen unter den nachfolgend aufgeführten Bedingungen<br />
des Normalklimas durch Vermischung von Luft mit Gasen, Dämpfen und<br />
Nebeln eine Explosionsgefährdung hervorgerufen wird:<br />
Temperatur -20 °C bis +60 °C,<br />
Druck 80 kPa (0,8 bar) bis 110 kPa (1,1 bar) und<br />
Luft mit normalem Sauerstoffgehalt, üblicherweise 21 % (V/V).<br />
Die Bestimmung der maximalen Oberflächentemperatur beruht auf einer<br />
Betriebsumgebungstemperatur von -20 °C bis +40 °C.<br />
Erreicht die maximale Oberflächentemperatur eines Betriebsmittels die Zündtemperatur<br />
der umgebenden zündfähigen Atmosphäre, so kann eine Zündung erfolgen.<br />
Deshalb werden alle elektrischen Betriebsmittel in Temperaturklassen eingeteilt.<br />
Die niedrigste Zündtemperatur der in Frage kommenden explosionsfähigen Atmosphäre<br />
muss höher als die maximale Oberflächentemperatur sein (für Gesamtoberflächen<br />
von nicht mehr als 10 cm 2 gelten Sonderfestlegungen).<br />
Die Temperaturklassen gelten für einen Umgebungsbereich von -20 °C bis +40 °C.<br />
Für den Einsatz in einem anderen Temperaturbereich fordert die EN 50014 eine<br />
zusätzliche Kennzeichnung durch das Symbol „Ta “ oder „Tamb “.<br />
+<br />
-<br />
-<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
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Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Weitere Festlegungen der EN 50014<br />
Hinweis<br />
Gruppe I: 150 °C (bei möglichen Kohlenstaubablagerungen)<br />
450 °C (ohne Gefahr von Kohlenstaubablagerungen)<br />
Gruppe II: Zuordnung der maximalen Oberflächentemperatur zu den<br />
Temperaturklassen<br />
Temperaturklasse<br />
max. Oberflächentemperatur [°C]<br />
T1<br />
450<br />
T2<br />
300<br />
T3<br />
200<br />
T4<br />
135<br />
T5<br />
100<br />
T6<br />
85<br />
Tabelle 4.3 Einteilung der Temperaturklassen<br />
Betriebsmittel zum Einsatz im staubexplosionsgefährdeten Bereich werden hinsichtlich<br />
ihre Oberflächentemperatur nicht nach Temperaturklassen klassifiziert.<br />
Bei diesen Geräten wird die im Normalbetrieb oder Fehlerfall höchste Oberflächentemperatur<br />
angegeben, die um 1/3 bei der Gefahr durch eine Staubwolke<br />
oder um 75 K bei der Zündgefahr durch eine Staubauflage zu reduzieren ist. Die<br />
notwendigen Betrachtungen werden an anderer Stelle genauer erläutert.<br />
4.3.3 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel<br />
In der DIN EN 50014 ist die seit vielen Jahren vorgeschriebene Kennzeichnung<br />
festgelegt. Diese als technische Kennzeichnung zu bezeichnende Markierung bleibt<br />
weiterhin bestehen. Zusätzlich zu diesen Forderungen enthalten die AT<strong>EX</strong> 95 und<br />
deren Umsetzung durch die ExVO eine „AT<strong>EX</strong>-Kennzeichnung“.<br />
Im Anhang II der AT<strong>EX</strong> 95 wird unter „Grundsätzliche Anforderungen“ verlangt,<br />
Name und Anschrift des Herstellers,<br />
CE-Kennzeichnung,<br />
Bezeichnung der Serie und des Types, Baujahr und gegebenenfalls Seriennummer,<br />
das Kennzeichen ¬ in Verbindung mit dem auf die Kategorie (1/2/3) verweisenden<br />
Kennzeichen,<br />
den Buchstaben G (Gas) oder D (Dust) zur Kennzeichnung der explosionsfähigen<br />
Atmosphäre<br />
auf dem Gerät anzubringen. Vorteil dieser Neuerung ist, dass eine eindeutige Verwendung<br />
des jeweiligen Gerätes in der entsprechenden Zone angezeigt ist.<br />
Zusätzlich und wenn erforderlich müssen auch alle für die Sicherheit bei der Verwendung<br />
unabdingbaren Hinweise angebracht sein (Anmerkung: dieser Text kann<br />
nur AT<strong>EX</strong>-Text sein). Diese Hinweise sind unter Punkt 27 (Kennzeichnung) in der<br />
EN 50014 ausführlich beschrieben, in der nachfolgenden Tabelle sind die wichtigsten<br />
Angaben enthalten.<br />
77
78<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Weitere Festlegungen der EN 50014<br />
Eine dauerhaft lesbare Kennzeichnung muss neben dem<br />
Herstellernamen oder dessen Warenzeichen und der<br />
Typenbezeichnung enthalten:<br />
- das Symbol EEx<br />
- das Kurzzeichen der verwendeten Zündschutzart<br />
- das Symbol für die Gruppe des elektrischen Betriebsmittels<br />
- das Symbol der Temperaturenklasse oder die höchste<br />
Oberflächentemperatur in °C (für Gruppe II)<br />
Zur Kennzeichnung gehören außerdem bei Ausstellung einer<br />
Prüfbescheinigung die Benennung der Prüfstelle und die<br />
Bescheinigungsnummer.<br />
Kennzeichen für elektrische Betriebsmittel mit Konformitätsbescheinigung<br />
einer EG-Prüfstelle<br />
E: nach Europanorm gebaut<br />
Ex: explosionsgeschützes Betriebsmittel<br />
Angewendete Zündschutzart<br />
o: Ölkapselung<br />
p: Überdruckkapselung<br />
q: Sandkapselung<br />
d: druckfeste Kapselung<br />
e: erhöhte Sicherheit<br />
i: Eigensicherheit<br />
m: Vergusskapselung<br />
SYST:eigensichere Systeme<br />
n: non incendive<br />
Einsatzbereich<br />
I: schlagwettergefährdete Grubenbaue<br />
II: alle explosionsgefährdeten Bereiche außer schlagwettergefährdete<br />
Grubenbaue<br />
Unterteilung Gruppe II in IIA, IIB, IIC nur für<br />
druckfeste Kapselung „d“<br />
Grenzspaltweite<br />
A = > 0,9 mm<br />
B = > 0,5 mm ... 0,9 mm<br />
C = < 0,5 mm<br />
Temperatur- max. Oberflächen- Zündtemperatur der<br />
klasse temperatur [°C] brennbaren Stoffe [°C]<br />
T1 450 > 450<br />
T2 300 > 300<br />
T3 200 > 200<br />
T4 135 > 135<br />
T5 100 > 100<br />
T6 85 > 85<br />
bei einem Umgebungstemperaturbereich außerhalb<br />
(-20 °C ... +40 °C) zusätzliche Kennzeichnung mit T a oder T amb.<br />
Achtung<br />
Alle bei einem Betriebsmittel<br />
benutzten Zündschutzarten<br />
müssen hinter<br />
der Haupt-Zündschutzart<br />
angegeben werden.<br />
Im obigen Beispiel:<br />
Haupt-Zündschutzart „d“<br />
Neben-Zündschutzart „e“<br />
Eigensicherheit „i“<br />
Mindestzündstrom-Verhältnis MIC<br />
Verhältniszahl bezogen auf<br />
Methan<br />
Tabelle 4.4 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel<br />
Zur Kennzeichnung gehören außerdem bei<br />
Ausstellung einer Prüfbescheinigung die Benennung<br />
der Prüfstelle und die Bescheinigungsnummer.<br />
¬ EEx de II C T6<br />
MIC<br />
A = > 0,8<br />
B = > 0,45 ... 0,8<br />
C = < 0,45<br />
Die Unterteilung der Explosionsgruppe II in IIA, IIB, IIC gilt auch für Betriebsmittel<br />
der Zündschutzart „n“ (...nC, ...nL), „o“ und „m“.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
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Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Weitere Festlegungen der EN 50014<br />
Eine Zusammenstellung älterer Kennzeichnungsvarianten ist im Anhang des Handbuches<br />
enthalten.<br />
In 2 Beispielen sollen verschiedene Gerätekennzeichnungen erläutert werden,<br />
wobei darauf hinzuweisen ist, dass in der DIN EN 50284 bezüglich Betriebsmitteln<br />
der Kategorie 1 unter Punkt 6 spezielle Kennzeichnungen für einige Zündschutzarten<br />
festgelegt sind.<br />
Bild 4.6 Zugehöriges eigensichers Betriebsmittel in den Zündschutzarten „i“ und „n“<br />
Beispiel 1 Warum kann ein Gerät zwei Zertifikate und Kennzeichnungen haben?<br />
Das Zeichen ¬ ist das spezifische Kennzeichen des Explosionsschutzes.<br />
Die erste Zeile II (1) G D [EEx ia] IIC DMT 00 AT<strong>EX</strong> E 016 sagt aus:<br />
I<br />
II (1) G D [EEx ia] IIC DMT 00 AT<strong>EX</strong> E 016<br />
II 3 G EEx n A C IIC T4 TÜV 00 AT<strong>EX</strong> 1621 X<br />
II Gerätegruppe II Einsatz in nicht schlagwettergefährdeten Bereichen<br />
()<br />
nur ein Teil des Gerätes erfüllt die Kategorieanforderungen<br />
1 Kategorie 1 einsetzbar in Zone 0 und/oder 20<br />
G Gas in/für Bereiche(n) mit brennbaren Gasen einsetzbar<br />
D Dust (Staub) in/für Bereiche(n) mit brennbarem Staub einsetzbar<br />
[...] zugehöriges Betriebsmittel eines eigensicheren Stromkreises, ohne zusätzliche<br />
Zündschutzarten nicht im explosionsgefährdeten Bereich einsetzbar (Angabe der<br />
Temperaturklasse fehlt)<br />
EEx in bestimmten Europanormen (z. B. EN 50020) definierte Explosionsschutzart<br />
I eigensicher Zündschutzart Eigensicherheit<br />
a Schutzniveau ia Zweifehlersicherheit<br />
IIC Betriebsmittelgruppenunterteilung<br />
sehr geringe bereitgestellte Energie (auch im Fehlerfall)<br />
DMT benannte Stelle die die EG-Baumusterprüfbescheinigung ausgestellt hat (Gesellschaft für Forschung<br />
und Prüfung mbH)<br />
00 Prüfungsjahr 2000<br />
AT<strong>EX</strong> der Richtlinie 94/9/ EG (AT<strong>EX</strong> 95) entsprechend<br />
E 016 Prüfbescheinigungsnummer<br />
Es handelt sich um ein zugehöriges Betriebsmittel, das nicht im Ex-Bereich eingesetzt<br />
werden kann, aber einen eigensicheren Kreis mit sehr niedriger Energie für<br />
die Zone 0/20 (Gas und Staub) zur Verfügung stellt. Geprüft bei der DMT im Jahr<br />
2000.<br />
79
80<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Weitere Festlegungen der EN 50014<br />
Da es sich hier um ein zugehöriges Betriebsmittel mit einem eigensicheren Kreis für<br />
die Zonen 0/20/1/21 handelt, muss es von einer benannten Stelle geprüft werden<br />
(Forderung der Richtlinie 94/9/EG). Somit ist diese Zulassung eine EG-Baumusterprüfbescheinigung.<br />
Betrachten wir jetzt die zweite Zeile:<br />
II 3 G EEx n A C IIC T4 TÜV 00 AT<strong>EX</strong> 1621 X:<br />
II Gerätegruppe II Einsatz in nicht schlagwettergefährdeten Bereichen<br />
3 Kategorie 3 einsetzbar in Zone 2<br />
G Gas in/für Bereiche(n) mit brennbaren Gasen einsetzbar<br />
EEx in bestimmten Europanormen (z. B. EN 50021) definierte Explosionsschutzart<br />
n Zündschutzart, bei der im Normalbetrieb und bei bestimmten anormalen Bedingungen<br />
erreicht wird, dass das Betriebsmittel eine umgebende explosionsfähige<br />
Atmosphäre nicht zünden kann<br />
A nicht funkendes Betriebsmittel<br />
C funkendes Betriebsmittel, dessen Kontakte in geeigneter Weise geschützt sind<br />
IIC Betriebsgruppenunterteilung<br />
sehr geringe bereitgestellte Energie (auch im Fehlerfalle)<br />
T4 Temperaturklasse maximale Oberflächentemperatur des Betriebsmittels entsprechend der Temperaturklasse<br />
T4 (135 °C)<br />
TÜV Technischer Überwachungs<br />
Verein<br />
benannte Stelle, die die Konformitätsaussage ausgestellt hat<br />
00 Prüfungsjahr 2000<br />
AT<strong>EX</strong> der Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) entsprechend<br />
1621 Prüfbescheinigungsnummer<br />
X besondere Bedingungen<br />
in der Konformitätsaussage enthaltene besondere Bedingungen für die sichere<br />
Anwendung, die eingehalten werden müssen<br />
Alternativ zur Anforderung der „X“-Kennzeichnung kann das Betriebsmittel auch mit<br />
einer warnenden Kennzeichnung versehen werden.<br />
Es ist ein Betriebsmittel, das in der Zone 2 eingesetzt werden kann. Seine unter<br />
definierten Bedingungen freiwerdende Energie entspricht den Forderungen der<br />
Gerätegruppe IIC. Seine Explosionsschutzart heißt „nicht funkend bzw. funkend mit<br />
besonders geschützten Kontakten“. Geprüft wurde es beim TÜV im Jahr 2000.<br />
Besonderen Bedingungen, die im Zertifikat eingetragen sind, müssen berücksichtigt<br />
werden.<br />
Da es sich hier um ein Betriebsmittel für die Zone 2 handelt, darf es mit einer vom<br />
Hersteller oder einer benannten Stelle ausgestellten Konformitätssausage auf den<br />
Markt gebracht werden. Geräte für den Einsatz in den Zonen 2 oder 22 erfordern<br />
keine EG-Baumusterprüfung. Die Konformität mit den Anforderungen der EN 50021<br />
wird durch diese Konformitätsaussage bestätigt.<br />
Diese zwei Zertifikate haben eine ganz unterschiedliche Tragweite, sie werden<br />
getrennt ausgeführt und auf dem Gerät gekennzeichnet.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Weitere Festlegungen der EN 50014<br />
Bild 4.7 Füllstandssensor für die Zonen 0 und 1 sowie 20 und 21<br />
Beispiel 2 Warum kann ein Feldgerät zwei Kennzeichnungen haben?<br />
EG-Baumusterprüfbescheinigung DMT 99 AT<strong>EX</strong> E 004<br />
II 1/2G EEx d IIC T6/T5/T4/T3<br />
II 1/2D IP65 T202 °C /222 °C /242 °C /312 °C<br />
Das Zeichen ¬ ist das spezifische Kennzeichen des Explosionsschutzes.<br />
Die erste Zeile II 1/2G EEx d IIC T6/T5/T4/T3 sagt aus:<br />
II Gerätegruppe II Einsatz in nicht schlagwettergefährdeten Bereichen<br />
1/2 Kategorie 1/2 in die Wand zum gefährdeten Bereich mit Katagorie-1-Anforderungen montiertes<br />
Betriebsmittel<br />
G Gas in/für Bereiche(n) mit brennbaren Gasen einsetzbar<br />
EEx in bestimmten Europanormen (z. B. EN 50020) definierte Explosionsschutzart<br />
d druckfest Zündschutzart „Druckfeste Kapselung“<br />
IIC Betriebsgruppenunterteilung<br />
sehr geringe bereitgestellte Energie (auch im Fehlerfall)<br />
T i<br />
Temperaturklasse<br />
T6/T5/T4/T3<br />
Zuordnung der Temperaturklasse der Gase in Abhängigkeit von der maximalen<br />
Medientemperatur. Auf Seite 2 der EG-Baumusterprüfbescheinigung ist angegeben,<br />
welche Temperaturen Gase in Abhängigkeit deren Zuordnung zu den Temperaturklassen<br />
annehmen dürfen.<br />
DMT benannte Stelle die die EG-Baumusterprüfbescheinigung ausgestellt hat (Gesellschaft für Forschung<br />
und Prüfung mbH)<br />
99 Prüfungsjahr 1999<br />
AT<strong>EX</strong> der Richtlinie 94/9/ EG (AT<strong>EX</strong> 95) entsprechend<br />
E 016 Prüfbescheinigungsnummer<br />
Es handelt sich um ein durch druckfeste Kapselung explosionsgeschütztes<br />
Betriebsmittel:<br />
81
82<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Weitere Festlegungen der EN 50014<br />
Die Schwinggabel ragt in Zone 0 und entspricht der Katagorie 1, der außerhalb der<br />
Zone 0 angeordnete Sensorkopf entspricht der Kategorie 2. Bei Medientemperaturen,<br />
die die normale Umgebungstemperatur von 40 °C überschreiten, erfolgt eine<br />
geänderte Zuordnung der Gase zu den Temperaturklassen.<br />
Die zweite Zeile II 1/2D IP65 T 202 °C /222 °C /242 °C /312 °C sagt aus:<br />
II Gerätegruppe II Einsatz in nicht schlagwettergefährdeten Bereichen<br />
1/2 Kategorie 1/2 in die Wand zum gefährdeten Bereich mit Katagorie-1-Anforderungen montiertes<br />
Betriebsmittel<br />
D Staub in/für Bereiche(n) mit brennbaren Stäuben einsetzbar durch die Angabe 1/2D ist<br />
somit festgelegt, dass die Schwinggabel in die Zone 20 (Kategorie 1) führt, in der<br />
Trennwand zur Zone 21 montiert ist und der Sensorkopf den Anforderungen der<br />
Zone 21 (Kategorie 2) genügt.<br />
IP IP-Code IP6X bedeutet „staubdichtes Gehäuse“, das den Eintritt von Staub in sichtbarer<br />
Menge verhindert (Forderung für Einsatz in Zone 20 und 21)<br />
T xyz<br />
Angabe der maximalen Oberflächentemperatur<br />
Das vor die zwei Kennzeichnungen gesetzte Zeichen ¬ ist das spezifische Kennzeichen<br />
des Explosionsschutzes. Es zeigt im konkreten Fall an, dass das Gerät zur<br />
Verwendung im staubexplosionsgefährdeten Bereich konstruiert und geprüft ist.<br />
Die Prüfung erfolgte zusätzlich zu den Angaben in Zeile 1 auf Übereinstimmung mit<br />
EN 50281-1-1 Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Konstruktion<br />
und Prüfung.<br />
Im Unterschied zum Einsatz in gasexplosionsgefährdeten Bereichen (Unterteilung<br />
in Temperaturklassen) wird für den Einsatz im staubexplosionsgefährdeten Bereich<br />
nur die bei einer Umgebungstemperatur von 40 °C ohne Staubauflage durchgeführten<br />
Prüfung gemessene maximale Oberflächentemperatur des Gehäuses angegeben<br />
(im konkreten Fall 202 °C). Bei höheren Medientemperaturen wurden<br />
entsprechend höhere Oberflächentemperaturen ermittelt.<br />
Für den Anwender gilt eine Temperaturbegrenzung gemäß EN 50281-1-2 (Elektrische<br />
Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse, Auswahl, Errichten und Instandhaltung).<br />
Beim Vorhandensein von Staubwolken darf die angegebene Oberflächentemperatur<br />
Txyz zwei Drittel der Zündtemperatur des betreffenden Staub-Luft-Gemisches<br />
nicht übersteigen.<br />
Bei Staubauflagen ist die Oberflächentemperatur in Abhängigkeit der Glimmtemperatur<br />
der Staubschicht um mindestens 75 K zu reduzieren (siehe Abschnitt 6 der<br />
EN 50281-1-2).<br />
Fazit: Dieser Schwinggabel-Sensor ist für Gas- und Staub-Explosionsschutz zugelassen.<br />
Besondere Beachtung ist den Festlegungen der Oberflächentemperatur<br />
beim Einsatz im staubexplosionsgefährdeten Bereich zu widmen, da es für Stäube<br />
keine Temperaturklassen-Unterteilung gibt und eine Unterscheidung nach Staubwolken<br />
und -auflagen zu treffen ist.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
4.4 Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
4.4.1 Anmerkungen zur Definition des eigensicheren Stromkreises<br />
Aus der unter Abschnitt 4.2.5 angegebenen Definition der Zündschutzart Eigensicherheit<br />
geht hervor, dass diese Zündschutzart immer einen eigensicheren Stromkreis<br />
betrachtet, zu dem ein eigensicheres elektrisches Betriebsmittel, ein<br />
zugehöriges Betriebsmittel und die Verbindungsleitungen gehören. Die Europanorm<br />
DIN EN 50020 definiert die Baubestimmungen für die Betriebsmittel, die<br />
DIN EN 60079-14 enthält im Punkt 12 „Zusätzliche Anforderungen für die Zündschutzart<br />
Eigensicherheit“, darunter Festlegungen zu Kabel und Leitungen und<br />
deren Installation. Da die Eigensicherheit eines Stromkreises sehr stark von der<br />
Installation beeinträchtigt werden kann, wird dieses Thema an anderer Stelle ausführlich<br />
behandelt.<br />
Für jeden eigensicheren Stromkreise gilt:<br />
1. Ein eigensicherer Stromkreis besteht mindestens aus folgenden Bestandteilen:<br />
– eigensicheres elektrisches Betriebsmittel (alle internen Stromkreise eigensicher)<br />
– zugehöriges elektrisches Betriebsmittel (nicht alle, aber mindestens ein interner<br />
Stromkreis, sind eigensicher)<br />
– Verbindungsleitungen<br />
2. Ein thermischer Effekt wird ausgeschlossen durch die Begrenzung der Leistung.<br />
Diese ist entweder direkt begrenzt, oder sie wird indirekt durch die Leerlaufspannung<br />
oder den Kurzschlussstrom begrenzt.<br />
3. Der Begriff Funke umfasst den Öffnungs- und Schließfunken.<br />
4. Beim Öffnungsfunken (Leitungsunterbrechung oder Öffnen eines mechanischen<br />
Kontaktes) wird eine zusätzliche Energie freigesetzt, die in der Gesamtinduktivität<br />
des eigensicheren Stromkreises gespeichert war (W = ½ LI2 ).<br />
5. Beim Schließfunken (Leitungskurzschluss oder Schließen eines mechanischen<br />
Kontaktes) wird eine zusätzliche Energie freigesetzt, die in der Gesamtkapazität<br />
des eigensicheren Stromkreises gespeichert war (W = ½ CU 2 ).<br />
6. Energiebegrenzung durch Begrenzung der Verlustleistung und Begrenzung der<br />
Energiespeicher (Gesamtinduktivität und Gesamtkapazität) des eigensicheren<br />
Stromkreises ist die schalttechnische Grundlage der Zündschutzart Eigensicherheit.<br />
7. Die Grundschaltung zur Begrenzung der Verlustleistung umfasst<br />
– einen Widerstand zur Begrenzung des Kurzschlussstromes<br />
– eine Parallelschaltung von Zenerdioden zur Begrenzung der Leerlaufspannung<br />
– eine Sicherung zum Schutz der Zenerdioden vor Überlastung<br />
Die DIN EN 60079-14 fordert unter 5.2.1 Betriebsmittel für den Einsatz in Zone 0<br />
„Elektrische Betriebsmittel“ dürfen in der Zone 0 eingesetzt werden, wenn sie<br />
IEC 60079-11 (Kategorie „ia“- Eigensicherheit) und .... weiteren Anforderungen entsprechen.<br />
Die IEC 60079-11 entspricht der DIN EN 50020.<br />
Dies entspricht dem Entscheidungskriterium für die Einteilung in Gerätekategorien,<br />
das im Anhang I der AT<strong>EX</strong> 95 für die Kategorie 1 fordert, dass beim Auftreten von 2<br />
unabhängigen Fehlern die erforderliche Sicherheit gewährleistet wird.<br />
Hinweis<br />
Um den Begriff „Kategorie“ nach AT<strong>EX</strong> 95 bezüglich der Geräte vom Begriff „Kategorie“<br />
bezüglich der Eigensicherheit nach DIN EN 50020 zu trennen, wird im<br />
Zusammenhang mit der Eigensicherheit nachfolgend der Begriff „Schutzniveau“<br />
verwendet, so wie es in der Überarbeitung der DIN EN 50020 vorgesehen ist. [2]<br />
Geräte der Gerätekategorie 1 in der Zündschutzart Eigensicherheit müssen über<br />
das Schutzniveau ia verfügen, unabhängig davon, ob sie eigensichere oder zugehörige<br />
elektrische Betriebsmittel sind, sie müssen also zweifehlersicher sein.<br />
83
84<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
Der Fehler wird als Fehler eines Bauteiles oder als eine fehlerhafte Verbindung zwischen<br />
Bauteilen definiert, von denen die Eigensicherheit des Stromkreises abhängt.<br />
Auf die Betrachtung zählbarer und nichtzählbarer Fehler soll an dieser Stelle nicht<br />
eingegangen werden.<br />
Durch die Verwendung nichtstöranfälliger Bauteile oder nichtstöranfälliger Baugruppen<br />
wird eine hohes Maß an Sicherheit erreicht und außerdem die Fehlerbetrachtung<br />
erleichtert.<br />
Werden vorgeschiebene Luft- und Kriechstrecken eingehalten, sind sie ebenfalls<br />
als nichtstöranfällig zu betrachten (siehe auch Errichterbestimmungen).<br />
Die vorgeschriebenen Abstände der Anschlussteile betragen:<br />
Mindestabstand<br />
(mm)<br />
50<br />
6<br />
3<br />
zwischen Anschlussteilen eigensicherer Stromkreise und ...<br />
Tabelle 4.5 Mindestabstand zwischen Anschlussteilen<br />
nichteigensicherer Stromkreise<br />
anderer eigensicherer Stromkreise<br />
geerdeten metallischen Teilen<br />
4.4.2 Schutzniveau „ia“ und „ib“<br />
Die Definition der Schutzniveaus „ia“ und „ib“ lautet (siehe 5.2 und 5.3<br />
DIN IEC 60079-11):<br />
Schutzniveau „ia“: Bei angelegten Spannungen Um und Ui dürfen die eigensicheren Stromkreise in<br />
elektrischen Betriebsmitteln des Schutzniveaus „ia“ in keinem der folgenden Fälle in<br />
der Lage sein, eine Zündung zu verursachen:<br />
im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein derjenigen nichtzählbaren Fehler,<br />
die die ungünstigste Bedingung ergeben;<br />
im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein eines zählbaren Fehlers zuzüglich<br />
derjenigen nichtzählbaren Fehler, die die ungünstigste Bedingung ergeben;<br />
im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein von zwei zählbaren Fehlern zuzüglich<br />
derjenigen nichtzählbaren Fehler, die die ungünstigste Bedingung ergeben.<br />
Schutzniveau „ib“: Bei angelegten Spannungen Um und Ui dürfen die eigensicheren Stromkreise in<br />
elektrischen Betriebsmitteln des Schutzniveaus „ib“ in keinem der folgenden Fälle in<br />
der Lage sein, eine Zündung zu verursachen:<br />
im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein derjenigen nichtzählbaren Fehler,<br />
die die ungünstigste Bedingung ergeben;<br />
im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein eines zählbaren Fehlers, zuzüglich<br />
derjenigen nichtzählbaren Fehler, die die ungünstigste Bedingung ergeben.<br />
[2]<br />
In dem Entwurf E DIN IEC 60079-11 (VDE 0170/0171, Teil 7): 2004-12 ist unter<br />
5.4 das Schutzniveau „ic“ wie folgt beschrieben:<br />
„Bei angelegten Spannungen Um und Ui dürfen die eigensicheren Stromkreise in<br />
Achtung<br />
elektrischen Betriebsmitteln des Schutzniveaus „ic“ nicht in der Lage sein, im<br />
ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein derjenigen nichtzählbaren Fehler, die<br />
die ungünstigsten Bedingungen ergeben, eine Zündung zu verursachen.“<br />
Es ist also zu vermuten, dass das Schutzniveau „ic“ den Zone 2-Betriebsmitteln<br />
zugeordnet werden wird.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
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Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
4.4.3 Sicherheitsbarrieren<br />
Sicherheitsbarrieren bilden die Schnittstelle zwischen eigensicheren und nichteigensicheren<br />
Stromkreisen. Sie übertragen elektrische Signale bidirektional und<br />
begrenzen die elektrische Energie, die aus dem Nicht-Ex-Bereich in den Ex-Bereich<br />
übertragen wird, im Normalbetrieb und im Fehlerfall.<br />
Die Aufgabe der Barriere ist es, in folgenden Fehlerfällen den Strom und die Spannung<br />
im eigensicheren Stromkreis zu begrenzen:<br />
Fall 1: zu hohe Spannung auf der nichteigensicheren Seite<br />
Fall 2: Kurzschluss auf der eigensicheren Seite<br />
Das Funktionsprinzip der Sicherheitsbarriere beruht darauf, dass im Normalbetrieb<br />
die zwischen den Klemmen 7 und 8 angelegte Spannung immer kleiner ist als die<br />
Durchbruchsspannung UZ der Zenerdioden und somit die Zenerdioden gesperrt<br />
sind.<br />
1<br />
Widerstand Sicherung<br />
Ex-Bereich ZD1 ZD2 ZD3<br />
Nicht Ex-Bereich<br />
2<br />
R1<br />
Bild 4.8 Prinzipschaltbild der Zenerbarriere<br />
Im Fehlerfall 1 werden die Zenerdioden leitend, die Sicherung spricht an und<br />
schützt die Zenerdiode vor Überlastung. Eine unzulässig hohe Energieeinspeisung<br />
in den eigensicheren Stromkreis wird somit verhindert. Entsprechend Abschnitt 9.2<br />
der EN 50020 muss die gesamte Sicherheitsbarriere eine einzige Einheit bilden, um<br />
den Austausch von den Bauteilen, von denen die Sicherheit abhängt, zu verhindern.<br />
Da zu diesen Bauteilen auch die Schmelzsicherung gehört, führt der<br />
Fehlerfall 1 zu einem irreparablen Fehler.<br />
Bild 4.9 Zenerbarriere mit auswechselbarer Vorsicherung<br />
Das Hinzufügen einer auswechselbaren Vorsicherung vor die integrierte Sicherung<br />
schützt vor Zerstörung bei eventuellen Fehlern während der Inbetriebnahme der<br />
Anlage. Es ist immer sichergestellt, dass die äußere Sicherung vor der inneren nicht<br />
zugänglichen Sicherung anspricht. Dazu sind speziell auf die Barriere abgestimmte<br />
Sicherungstypen zu verwenden.<br />
8<br />
7<br />
85
86<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
Im Fehlerfall 2 spricht die Sicherung an oder es wird der Strom auf<br />
Ik = Uz/R1 begrenzt.<br />
Unterschieden werden Sicherheitsbarrieren ohne und mit galvanischer Trennung.<br />
Für die Trennung zwischen eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen<br />
können Sicherheitsbarrieren ohne galvanische Trennung eingesetzt werden, diese<br />
Bausteine werden üblicherweise Zenerbarriere genannt.<br />
Ventil<br />
Leitung<br />
EEx ia<br />
Zenerbarrieren<br />
Widerstand<br />
x3<br />
Sicherung<br />
+ ~<br />
- ~<br />
230 V AC<br />
Bild 4.10 Stromkreis eines Ventilsteuerkreises mit Netzversorgung, Zenerbarriere und eigensicherem<br />
Ventilsteuerstromkreis.<br />
Es dürfen auf der nichteigensicheren Seite der Sicherheitsbarriere nur solche<br />
Betriebsmittel angeschlossen werden, deren maximale Spannung im Störungsfall<br />
nicht höher ist als der für die Sicherheitsbarriere zulässige Wert (Umax in der Baumusterprüfbescheinigung<br />
und auf dem Typenschild).<br />
Die maximale Spannung im Störfall ist die Netzspannung der angeschlossenen<br />
Betriebsmittel, deshalb sind die Barrieren üblicherweise für 253 V AC ausgelegt.<br />
Da die Zenerbarrieren gepolt betrieben werden, muss man Sicherheitsbarrieren für<br />
positives und negatives Potenzial unterscheiden. Darüber hinaus gibt es auch solche<br />
für wechselndes Potenzial.<br />
1<br />
Widerstand Sicherung<br />
Ex-Bereich<br />
ZD1 ZD2 ZD3<br />
Nicht Ex-Bereich<br />
ZD4 ZD5 ZD6<br />
2<br />
Bild 4.11 Zenerbarriere für wechselnde Polarität<br />
Erhältlich sind auch sogenannte Auswertebarrieren, die nur Strom aus dem Ex-<br />
Bereich zulassen. Dies wird durch die Reihenschaltung von Dioden im Eingangskreis<br />
erreicht.<br />
Da keine galvanische Trennung zwischen eigensicherem und nichteigensicherem<br />
Stromkreis vorhanden ist, können trotz Spannungs- und Strombegrenzung im<br />
Messstromkreis unzulässig hohe Werte (gegen Erde) auftreten. Es werden deshalb<br />
zusätzliche Maßnahmen notwendig, die bei der Installation zu beachten sind (siehe<br />
Installations- oder Errichterbestimmungen). Der in diesem Falle geforderte Potenzialausgleich<br />
schafft eine sichere Erdung und ist zulässig, da er aus Funktionsgründen<br />
erforderlich ist.<br />
8<br />
7<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
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Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
Erweitert man die oben beschriebene Sicherheitsbarriere mit einer galvanischen<br />
Trennung zwischen dem eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreis, so<br />
ergeben sich neben einem geringeren Installationsaufwand weitere Vorteile:<br />
eine betriebsmäßige Erdverbindung eigensicherer Betriebsmittel im Feld ist erlaubt,<br />
da bei Erdung an nur einem Punkt kein Ausgleichsstrom fließen kann;<br />
messtechnisch keine Fehler durch Erdpotenziale;<br />
eigensicherer Stromkreis und Auswertestromkreis dürfen auf unterschiedlichem<br />
Potenzial liegen;<br />
keine die Funktion störenden Längswiderstände.<br />
Gemäß Abschnitt 12.3 der EN 60079-14 sind für Anlagen in der Zone 0 zugehörige<br />
Betriebsmittel mit galvanischer Trennung zwischen eigensicheren und nichteigensicheren<br />
Stromkreisen zu bevorzugen.<br />
Die galvanische Trennung durch den Übertrager muss den Baubestimmungen der<br />
EN 50020 entsprechen, d. h. Kriech-Luftstrecken, Spannungsfestigkeit 2500 V usw.<br />
müssen eingehalten werden.<br />
Diese Forderungen sichern die galvanische Trennung auch im Fehlerfall, wenn<br />
z. B. die volle Netzspannung am Übertrager anliegt.<br />
Bild 4.12 Trennschaltverstärker (Aufbaugehäuse)<br />
4.4.4 Einfache elektrische Betriebsmittel<br />
Gemäß 5.4 der DIN EN 50020 sind als einfache elektrische Betriebsmittel zu<br />
betrachten:<br />
Passive Bauelemente, z. B. Schalter, Verteilerkästen, Widerstände und einfache<br />
Halbleiterbauelemente.<br />
Energiespeicher mit genau festgelegten Kennwerten, beispielsweise Kondensatoren<br />
oder Spulen, deren Werte bei der Bestimmung der Gesamtsicherheit des<br />
Systems berücksichtigt werden müssen.<br />
Energiequellen, beispielsweise Thermoelemente und Fotozellen, die nicht mehr<br />
als 1,5 V, 100 mA und 25 mW erzeugen. Alle in diesen Energiequellen vorhandenen<br />
Spulen und Kondensatoren müssen wie unter b) betrachtet werden.<br />
Einfache elektrische Betriebsmittel müssen allen zutreffenden Anforderungen dieser<br />
Norm entsprechen, sie werden jedoch nicht als potenzielle Zündquelle angesehen,<br />
die eine Explosion verursachen könnte, und brauchen nicht nach Abschnitt 12<br />
der EN 50020 gekennzeichnet zu werden. [2]<br />
87
88<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
4.4.5 Elektrische Grenzwerte eigensicherer Stromkreise, Zündgrenzkurven<br />
Elektrische Grenzwerte eigensicherer Stromkreise<br />
Die Zündschutzart Eigensicherheit beruht auf der Begrenzung der Energie im<br />
eigensicheren Stromkreis, d. h. auf einer Begrenzung<br />
des Kurzschlussstromes, der Leerlaufspannung und der Leistung<br />
der Gesamtinduktivität des Stromkreises in Abhängigkeit des Kurzschlussstromes<br />
der Gesamtkapazität des Stromkreises in Abhängigkeit der Leerlaufspannung<br />
Die elektrischen Grenzwerte dieser Stromkreise einschließlich der Leitungswerte<br />
sind immer in den Baumusterprüfbescheinigungen und auf den Betriebsmitteln<br />
anzugeben.<br />
Um die Eigensicherheit eines Stromkreises nachweisen zu können, sind folgende<br />
Grenzwerte wichtig [2]:<br />
Zugehöriges elektrisches Betriebsmittel:<br />
Uo , Io , Po Lo (maximale anschließbare Induktivität)<br />
Co (maximale anschließbare Kapazität)<br />
Eigensicheres elektrisches Betriebsmittel:<br />
Ui, Ii, Pi Li (maximale innere Induktivität)<br />
Ci (maximale innere Kapazität)<br />
Zündgrenzkurven [2]<br />
Die elektrischen Grenzwerte eigensicherer Stormkreise werden von den autorisierten<br />
Prüfstellen ermittelt. Hierzu werden die Zündgrenzkurven herangezogen, die in<br />
der EN 50020 in Bild A1 bis A6 abgebildet sind. Diese Zündgrenzkurven stellen folgende<br />
Zusammenhänge dar:<br />
Ohmscher Stromkreis Io = f (Uo )<br />
Induktiver Stromkreis Lo = f (Io) Kapazitiver Stromkreis Co = f (Uo )<br />
Die Zündgrenzkurven veranschaulichen für den ohmschen und induktiven Stromkreis<br />
die höheren Zündenergien für die Explosionsgruppe I und die niedrigsten Zündenergien<br />
für die Gruppe IIC.<br />
Die Zündkurven enthalten nicht den gemäß EN 50020 Abschnitt 5 geforderten<br />
Sicherheitsfaktor 1,5 für die Schutzniveaus ia und ib. In den Tabellen der EN 50020,<br />
die die Zündgrenzkurven in tabellarischer Form enthalten, ist der Sicherheitsfaktor<br />
eingearbeitet. In der Angabe der elektrischen Grenzwerte in den Bescheinigungsdokumenten<br />
und auf den Betriebsmitteln ist dieser Sicherheitsfaktor berücksichtigt.<br />
Bei der Betrachtung von Energiespeichern im eigensicheren Stromkreis ist darauf<br />
hinzuweisen, dass die Zündgrenzkurven das Zündverhalten nur rein induktiver oder<br />
rein kapazitiver Stromkreise widerspiegeln (siehe Ersatzschaltbild in der Darstellung<br />
der jeweiligen Zündgrenzkurve). Auf diese Problematik wird beim Nachweis<br />
der Eigensicherheit genauer eingegangen.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
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Achtung<br />
Im normativen Anhang zur EN 50020 wird für den eigensicheren Stromkreis die<br />
Erfüllung dreier grundsätzlicher Kriterien gefordert:<br />
Der Stromkreis muss von anderen Stromkreisen ausreichend getrennt sein.<br />
Die Temperaturklasseneinteilung von eigensicheren elektrischen Betriebsmitteln<br />
muss nach EN 50020 Abschnitt 6.2 und EN 50014, Abschnitt 5 durchgeführt<br />
werden, um sicherzustellen, dass keine Zündung durch heiße Oberflächen verursacht<br />
wird. Die Temperaturklasseneinteilung gilt nicht für zugehörige Betriebsmittel.<br />
Es darf keine Funkenzündung entstehen, wenn der Stromkreis für die vorgesehene<br />
Kategorie (siehe Abschnitt 5) und die Einteilung der elektrischen Betriebsmittel<br />
in Gruppen (siehe Abschnitt 4) nach Abschnitt 10 geprüft wird.<br />
Das Kriterium a) darf durch angemessene Kriech- und Luftstrecken sowie durch<br />
Verwendung von Bauteilen, z. B. von Transformatoren oder Strombegrenzungswiderständen,<br />
nach Abschnitt 8 (Nichtstöranfällige Bauteile, nichtstöranfällige Baugruppen<br />
und nichtstöranfällige Verbindungen) erfüllt werden.<br />
Das Kriterium b) darf dadurch erfüllt werden, dass die maximale Oberflächentemperatur<br />
von Bauteilen aufgrund der Kenntnis ihres thermischen Verhaltens und der<br />
maximalen Leistung eingeschätzt wird, denen sie unter den entsprechenden Fehlerbedingungen<br />
ausgesetzt sein können.<br />
Das Kriterium c) darf durch theoretische Begutachtung erfüllt werden. Es sind<br />
Informationen im Hinblick auf Spannung, Strom und Stromkreisparameter, wie<br />
z. B. Kapazität und Induktivität an den Zündgrenzen notwendig. Der Stromkreis<br />
kann damit in Hinblick auf Funkenzündung als eigensicher beurteilt werden. [2]<br />
Dem Errichter oder Betreiber der Anlage obliegt es, den Nachweis der Eigensicherheit<br />
zu führen. Dieser Nachweis ist zwingender Bestandteil des Explosionsschutzdokumentes.<br />
89
90<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />
Bild 4.13 Züngrenzkurven ohmscher und kapazitiver Stromkreise<br />
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Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Quellenverzeichnis<br />
4.5 Quellenverzeichnis<br />
Hinweis<br />
Die Definition der Zündschutzart wurde aus der jeweiligen Europanorm<br />
DIN EN 500** entnommen, ohne die Quelle detailliert anzugeben.<br />
[1] Dipl.-Ing. Erich Lienenklaus Vortrag „Einführung in den elektrischen Explosionsschutz“<br />
Haus der Technik 2002<br />
[2] DIN EN 50020: 2002 Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche<br />
Eigensicherheit „i“<br />
[3] Dipl.-Ing. (HF) Wolfgang Gohm Explosionsschutz in der MSR- Technik, Leitfaden<br />
für den Praktiker<br />
[4] Dr.-Ing. Thorsten Arnhold: Normenarbeit zum Thema Explosionsschutz elektrischer<br />
Betriebsmittel<br />
[5] Dr.-Ing. Thorsten Arnhold: Explosionsgeschützte Schaltgeräte und Schaltanlagen,<br />
atp 48 (2006) Heft 5<br />
91
92<br />
Installationsvorschriften<br />
Vorbemerkungen<br />
5 Installationsvorschriften<br />
5.1 Vorbemerkungen<br />
gemäß DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) und IEC 61241-14 (VDE 0165-2)<br />
Bei der Installation von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
sind neben den allgemeinen Bestimmungen aus der DIN VDE 0100,<br />
DIN VDE 0101, DIN VDE 0106, DIN VDE 0800 usw. weitergehende Vorschriften zu<br />
beachten.<br />
Für explosionsgefährdete Bereiche im Bergbau unter Tage (Explosionsgruppe I)<br />
gelten zusätzlich die DIN VDE 0118 sowie die Bergverordnungen. Auf die Besonderheiten,<br />
die bei der Installation in diesen Bereichen zu beachten sind, soll an dieser<br />
Stelle jedoch nicht weiter eingegangen werden.<br />
Allgemein gilt für Installationen in allen anderen explosionsgefährdeten Bereichen<br />
die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) vom 27.09.2002. Im Anhang 4 der<br />
Betriebssicherheitsverordnung werden die Kriterien für die Auswahl der Betriebsmittel<br />
angegeben.<br />
Konkrete Angaben zur Installation elektrischer Anlagen in explosionsfähigen Gasatmosphären<br />
enthält die DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1) „Elektrische Betriebsmittel<br />
für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 14: Elektrische Anlagen in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)“.<br />
Sind staubexplosionsgefährdete Bereiche vorhanden, müssen die Anforderungen<br />
aus der DIN EN 61241-14 (VDE 0165-2) „Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung<br />
in Bereichen mit brennbarem Staub“ – Teil 14: Auswahl und Errichten beachtet<br />
werden. Diese Norm ist seit 01.06.2005 gültig, ersetzt teilweise alte Normen,<br />
z. B. die DIN EN 50281-1-2, die bis zum 01.09.2007 zurückzuziehen sind.<br />
Nachfolgend sollen die wichtigsten Anforderungen für die Installation in gas- und<br />
staubexplosionsgefährdeten Bereichen aufgezeigt werden. Ein Anspruch auf Vollständigkeit<br />
wird nicht erhoben. Aufgrund der besonderen Gefährdung bei der Installation<br />
in explosionsgefährdeten Bereichen hat sich der Planer, Installateur,<br />
Betreiber oder Prüfer von elektrischen Anlagen in diesen Bereichen ausreichend<br />
mit den geltenden Normen zu beschäftigen.<br />
Arbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen dürfen nur von fachlich geeignetem<br />
Personal durchgeführt werden. Dieses gilt natürlich vor allem und in besonderem<br />
Maße auch für das Errichten von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen. Bei<br />
der Installation von elektrischen Anlagen sind neben den allgemeinen Anforderungen<br />
(Gesellenbrief) für die dort tätig werdende Elektrofachkraft keine weiteren Qualifikationsnachweise<br />
erforderlich. Die Elektrofachkraft, die elektrische Anlagen in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen errichtet, hat jedoch die Verpflichtung, sich über<br />
die besonderen Bestimmungen für die Installation in diesen Bereichen zu informieren,<br />
da er letztendlich immer für eine nicht ordnungsgemäße Ausführung seiner<br />
Arbeiten verantwortlich gemacht werden kann.<br />
Genauso wie sich ein Errichter von elektrischen Anlagen z. B. in Krankenhäusern,<br />
Verkaufsstätten, Versammlungsstätten etc. über die dort zu berücksichtigenden<br />
Besonderheiten informieren muss, hat auch der Errichter von elektrischen Anlagen<br />
in explosionsgefährdeten Bereichen die Verpflichtung, die dort geltenden zusätzlichen<br />
Anforderungen in der jeweils aktuellen Fassung zu kennen und zu beachten.<br />
Auf die zusätzlichen Anforderungen für die Installation Zündschutzart „i“ -Eigensicherheit<br />
(Abschnitt 12 der DIN EN 60079-14) wird an anderer Stelle näher eingegangen.<br />
Seit Januar 2006 liegt der Entwurf der DIN IEC 60079-14 (VDE 0165-1) vor, der<br />
gegenüber der derzeit gültigen Norm umfangreich überarbeitet wurde und neue<br />
Gesichtspunkte einbringt. Die in diesem Entwurf definierten Betriebsmittelschutzgrade<br />
(EPL) sind bereits Inhalt gültiger Normen über elektrische und nicht-elektrische<br />
Betriebsmittel. Der Verfasser dieses Handbuches betrachtet diesen<br />
Normenentwurf im weitesten Sinne als Stand der Technik und wird aus diesem<br />
Grunde auf diese Norm eingehen.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Installationsvorschriften<br />
Allgemeine Anforderungen<br />
5.2 Allgemeine Anforderungen<br />
In explosionsgefährdeten Bereichen sollte die Installation elektrischer Betriebsmittel<br />
auf das Allernotwendigste beschränkt werden. Da jedes elektrische Betriebsmittel,<br />
auch wenn es explosionsgeschützt ausgeführt ist, unter besonderen Umständen<br />
(z. B. bei mechanischer Beschädigung) zu einer Zündquelle werden kann, sollten<br />
elektrische Betriebsmittel, wo immer es möglich ist, außerhalb des explosionsgefährdeten<br />
Bereiches installiert werden.<br />
Wenn die Installation elektrischer Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
jedoch nicht vermeidbar ist, sollten sie nach Möglichkeit in dem am wenigsten<br />
gefährdeten Bereich angeordnet werden.<br />
Für die richtige Auswahl und die ordnungsgemäße Installation der Betriebsmittel<br />
müssen folgende Informationen vorliegen:<br />
Dokumente zur Zoneneinteilung;<br />
Für gasexplosionsgefährdete Bereiche: Zündtemperatur und Explosionsgruppe<br />
des Gas-/Luft-Gemisches;<br />
Für staubexplosionsgefährdete Bereiche: Zündtemperatur des Staub-/Luft-Gemisches<br />
und Glimmtemperatur des abgelagerten Staubes;<br />
Anweisung für die Errichtung und den Anschluss der Betriebsmittel (soweit erforderlich);<br />
Dokumente für elektrische Betriebsmittel mit besonderen Bedingungen, z. B. Betriebsmittel<br />
mit Bescheinigungsnummern, die den Zusatz „X“ haben;<br />
Systembeschreibung für das eigensichere System (Nachweis der Eigensicherheit);<br />
Herstellererklärungen/Erklärungen von dafür qualifizierten Personen (bzw. befähigten<br />
Personen).<br />
Bei der Installation in explosionsgefährdeten Bereichen sind ferner Informationen<br />
bezüglich eventuell vorhandener mechanischer, thermischer und chemischer Einflüsse,<br />
über besondere Beanspruchungen infolge von Wasser und Fremdkörpern<br />
sowie vor allem der Umgebungstemperatur erforderlich. Dieses gilt sowohl für gasexplosionsgefährdete<br />
als auch für staubexplosionsgefährdete Bereiche.<br />
Die hier aufgeführten Unterlagen und Informationen sind für eine ordnungsgemäße<br />
Installation als zwingend erforderlich anzusehen. Sie müssen bereits bei der Planung<br />
der Anlagen festgelegt und berücksichtigt werden und können dann Teil des<br />
gemäß der Betriebssicherheitsverordnung zu erstellenden Explosionsschutzdokumentes<br />
werden.<br />
Unter Abschnitt 4.6 der IEC 61241-14 ist der empfohlene Inhalt eines Nachweisdossiers<br />
aufgelistet, das alle erforderlichen aktuellen Angaben zur Anlagendokumentation<br />
benennt und sich fast wie das Inhaltsverzeichnis eines<br />
Explosionsschutzdokumentes liest.<br />
5.3 Allgemeines zur Auswahl elektrischer Betriebsmittel<br />
Seit dem 1. Juli 2003 dürfen gemäß der ExVO (Explosionsschutzverordnung -<br />
11.GSGV) nur noch Geräte, Schutzsysteme und Komponenten zur Verwendung in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen in Verkehr gebracht werden, die der<br />
Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom<br />
23. März 1994 (AT<strong>EX</strong> 95) entsprechen.<br />
Auch in der Betriebssicherheitsverordnung wird für Arbeitsmittel zur Verwendung in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen, die den Beschäftigten ab dem 1. Juli 2003 erstmalig<br />
bereitgestellt werden, gefordert, dass sie der AT<strong>EX</strong> 95 entsprechen müssen.<br />
Zu den Arbeitsmitteln sind auch elektrische Betriebsmittel zu zählen.<br />
Im Anhang 4 Abschnitt B der Betriebssicherheitsverordnung ist eindeutig definiert,<br />
welcher Kategorie die Betriebsmittel in den jeweiligen Zonen entsprechen müssen.<br />
Gemäß der ExVO, § 7 durften bis zum 30. Juni 2003 die Geräte und Schutzsysteme,<br />
die dem bisherigen Recht (genauer: dem am 24.03.1994 geltenden Recht)<br />
entsprechen, in Verkehr gebracht werden. Diese Betriebsmittel dürfen auch nach<br />
diesem Datum weiterbetrieben werden.<br />
93
94<br />
Installationsvorschriften<br />
Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Nicht unerwähnt bleiben soll an dieser Stelle, dass die ExVO für alle technischen<br />
Arbeitsmittel zur gewerblichen und privaten Verwendung (also auch für nichtelektrische<br />
Geräte) gilt. Sie gilt für Geräte jedoch nur, wenn diese als Ganzes oder in Teilen<br />
in einer explosionsfähigen Atmosphäre genutzt werden und wenn sie selbst<br />
Zündquelle sein können.<br />
Auch die Betriebssicherheitsverordnung beschränkt sich nicht nur auf elektrische<br />
Betriebsmittel bzw. elektrische Anlagen, wie dies die bis zum 31.12.2002 gültige<br />
ElexV tat.<br />
Explosionsgruppen<br />
Zur Auswahl der explosionsgeschützten elektrischen Betriebsmittel werden<br />
zunächst zwei Gruppen von Betriebsmitteln unterschieden:<br />
Gruppe I: Elektrische Betriebsmittel für schlagwettergeschützte Grubenbaue<br />
(Methan)<br />
Gruppe II: Elektrische Betriebsmittel für alle übrigen explosionsgefährdeten<br />
Bereiche<br />
Auf die Explosionsgruppe I soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden. In<br />
der Explosionsgruppe II wird eine Unterteilung in gasexplosionsgefährdete und in<br />
staubexplosionsgefährdete Bereiche vorgenommen.<br />
5.4 Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
5.4.1 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 0<br />
In der Zone 0 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die potentielle<br />
Zündquellen sind oder enthalten, sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />
Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie folgt<br />
gekennzeichnet sind:<br />
¬ II 1 G<br />
Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 0, die<br />
nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />
Der Explosionsschutz für elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 0<br />
wird im allgemeinen durch die Zündschutzart Eigensicherheit „EEx ia“ sichergestellt.<br />
Daneben ist jedoch auch die Anwendung der speziellen Vergusskapselung<br />
(Zündschutzart „ma“) von zwei unabhängigen apparativen Schutzmaßnahmen<br />
(zwei voneinander unabhängige Zündschutzarten) oder einer Zündschutzart mit<br />
einem Trennelement möglich (siehe auch DIN EN 50284).<br />
Auf den elektrischen Betriebsmitteln müssen neben der Baumusterprüfbescheinigungsnummer<br />
einer Benannten Stelle (Notified Body) und der Zündschutzart auch<br />
die Explosionsgruppe und die Temperaturklasse angegeben sein.<br />
Ein „X“ hinter der Bescheinigungsnummer weist auf „Besondere Bedingungen“ hin,<br />
die bei der Installation der Betriebsmittel zu beachten sind. Diese Bedingungen sind<br />
in der Prüfbescheinigung und in der Betriebsanleitung beschrieben.<br />
5.4.2 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 1<br />
In der Zone 1 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die potenzielle<br />
Zündquellen sind oder enthalten, sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />
Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie folgt<br />
gekennzeichnet sind:<br />
¬ II 2 G<br />
Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 1, die<br />
nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />
Daneben dürfen auch die für die Zone 0 zugelassenen Betriebsmittel in der Zone 1<br />
eingesetzt werden.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Installationsvorschriften<br />
Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Für die elektrischen Betriebsmittel in der Zone 1 wird der Explosionsschutz durch<br />
eine oder mehrere der folgenden Zündschutzarten sichergestellt:<br />
Ölkapselung Kennzeichnung: EEx o<br />
Baunorm: DIN EN 50015<br />
Überdruckkapselung Kennzeichnung: EEx px, py, pz<br />
Baunorm: DIN EN 50016 bzw. DIN EN 60079-2<br />
Sandkapselung Kennzeichnung: EEx q<br />
Baunorm: DIN EN 50017<br />
Druckfeste Kapselung Kennzeichnung: EEx d bzw. Ex d<br />
Baunorm: DIN EN 50018 bzw. DIN EN 60079-1<br />
Erhöhte Sicherheit Kennzeichnung: EEx e bzw. Ex e<br />
Baunorm: DIN EN 50019 bzw. DIN EN 60079-7<br />
Eigensicherheit Kennzeichnung: EEx ia oder EEx ib<br />
Baunorm: DIN EN 50020<br />
Vergusskapselung Kennzeichnung: EEx m bzw. Ex ma oder Ex mb<br />
Baunorm: DIN EN 50028 bzw. DIN EN 60079-18<br />
Die angegebenen Baunormen für elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />
Bereiche sind neben der DIN EN 50014 bzw. DIN EN 60079-0, in der die<br />
allgemeinen Anforderungen beschrieben sind, anzuwenden.<br />
Zusätzlich zu diesen Zündschutzarten gibt es für Betriebsmittel, die sich keiner der<br />
oben angegebenen Schutzarten zuordnen lassen, die Zündschutzart „Sonderschutz“<br />
mit der Kennzeichnung „Ex s“.<br />
Auf den elektrischen Betriebsmitteln müssen neben der Baumusterprüfbescheinigungsnummer<br />
einer Benannten Stelle (Notified Body) und der Zündschutzart auch<br />
die Explosionsgruppe und die Temperaturklasse angegeben sein.<br />
Ein „X“ hinter der Bescheinigungsnummer weist auf „Besondere Bedingungen“ hin,<br />
die bei der Installation der Betriebsmittel zu beachten sind. Diese Bedingungen sind<br />
in der Prüfbescheinigung und in der Betriebsanleitung beschrieben.<br />
5.4.3 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 2<br />
In der Zone 2 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die potenzielle<br />
Zündquellen sind oder enthalten sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />
Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie folgt<br />
gekennzeichnet sind:<br />
¬ II 3 G<br />
Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 2, die<br />
nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />
Daneben dürfen auch die für die Zonen 0 und 1 zugelassenen Betriebsmittel in der<br />
Zone 2 eingesetzt werden.<br />
Für elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 2 gilt gemäß<br />
DIN EN 60079-14 (VDE 0165 Teil 1) Abschnitt 5.2.3 ferner, dass sie nur eingesetzt<br />
werden dürfen, wenn sie<br />
speziell für die Zone 2 konstruiert sind (z. B. Zündschutzart „n“ nach<br />
DIN EN 50021), oder<br />
durch eine dafür geeignete Person für die Eignung in der Zone 2 beurteilt worden<br />
sind. Die Anforderungen an diese Person und an die Prüfung sind in<br />
DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1) beschrieben.<br />
Auf den elektrischen Betriebsmitteln müssen die Explosionsgruppe, die Temperaturklasse<br />
und wenn die Zündschutzart „n“ angewendet wurde, auch die speziell<br />
angewandte Zündschutzart (nA, nC, nL, nR oder nZ) angegeben sein.<br />
Ein „X“ hinter der Bescheinigungsnummer (sofern vorhanden) oder hinter der Kennzeichnung<br />
der Zündschutzart weist auf „Besondere Bedingungen“ hin, die bei der<br />
Installation der Betriebsmittel zu beachten sind. Diese Bedingungen sind in der<br />
Prüfbescheinigung (sofern vorhanden) und in der Betriebsanleitung beschrieben.<br />
95
96<br />
Installationsvorschriften<br />
Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
5.4.4 Sonderanfertigungen gemäß ExVO, §4 Absatz 5<br />
Wenn es aus bestimmten Gründen nicht möglich ist, die in der EG-Richtlinie 94/9/<br />
EG (AT<strong>EX</strong> 95) beschriebenen Verfahren zum Inverkehrbringen eines Gerätes oder<br />
eines Schutzsystems zu durchlaufen, eröffnet der Absatz 5 des §4 der Explosionsschutzverordnung<br />
eine Möglichkeit, diese Geräte oder Schutzsysteme doch in Verkehr<br />
zu bringen.<br />
Dieses kommt für Geräte, Schutzsysteme oder Vorrichtungen in Betracht, die z. B.<br />
im Bereich Forschung und Entwicklung eingesetzt werden. Auch wenn es sich um<br />
Prototypen handelt, kann es für einen Hersteller unter Umständen nicht wirtschaftlich<br />
sein, ein Konformitätsbewertungsverfahren entsprechend der AT<strong>EX</strong> 95 durchzuführen.<br />
Ferner sind z. B. viele elektrische Betriebsmittel der Zündschutzart Überdruckkapselung<br />
„EEx p“ nur beim Betreiber vor Ort als Sonderanfertigung prüfbar, da oftmals<br />
bei diesen Geräten das Gesamtsystem aus Gehäuse, Rohrleitungen für Zu- und<br />
Abluft usw. nicht transportierbar ist und deshalb im Labor nicht geprüft werden<br />
kann.<br />
Der Einsatz einer Sonderanfertigung muss bei der zuständigen Behörde (i. d. R.<br />
dem staatlichen Amt für Arbeitsschutz – StAfA) beantragt werden.<br />
Das Verfahren ist ansonsten noch relativ ungeregelt. Klar ist, dass auf jeden Fall<br />
eine solche Sonderanfertigung den grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen<br />
des Anhangs II der AT<strong>EX</strong> 95 entsprechen muss.<br />
Nach altem Recht (§ 5 ElexV) durften Sonderanfertigungen in Verkehr gebracht<br />
werden, wenn ein gemäß §14 Gerätesicherheitsgesetz anerkannter Sachverständiger<br />
eine entsprechende Prüfbescheinigung erstellt hatte. Nicht zuletzt deshalb wird<br />
die zuständige Behörde auch für Sonderanfertigungen gemäß der ExVO eine Stellungnahme<br />
einer kompetenten Stelle verlangen.<br />
Sofern es sich dabei nicht um oben angegebene Sachverständige gemäß Gerätesicherheitsgesetz<br />
handelt, die es aufgrund von Übergangsregelungen nur noch bis<br />
zum 31.12.2007 geben wird, werden die Behörden vermutlich eine Stellungnahme<br />
einer zugelassenen Überwachungsstelle (ZÜS) gemäß Betriebssicherheitsverordnung<br />
verlangen.<br />
Diese Vermutung liegt nahe, da auch in Bezug auf andere Prüfungen die zugelassene<br />
Überwachungsstelle den gemäß §14 GSG anerkannten Sachverständigen<br />
ablöst.<br />
5.4.5 Explosionsgruppen<br />
Für elektrische Betriebsmittel der Gruppe II erfolgt bei explosionsfähigen Gas-/Luft-<br />
Gemischen eine weitere Unterteilung:<br />
Die Zündfähigkeit und das Zünddurchschlagverhalten eines explosionsfähigen<br />
Gemisches sind stofftypische Eigenschaften. Man unterteilt die Gase und Dämpfe<br />
in Explosionsgruppen. Kriterien für die Unterteilung sind die Grenzspaltweite und<br />
der Mindestzündstrom.<br />
Grenzspaltweite (MESG-Maximum Experimental Safe Gap) und Mindestzündstrom<br />
(MIC-Minimum Ignition Current) werden für verschiedene Gase unter genau definierten<br />
Versuchsbedingungen ermittelt.<br />
Eine Übersicht über die Explosionsgruppen mit Beispielen von Gasen und Dämpfen<br />
zeigt folgende Aufstellung:<br />
Explosionsgruppe IIA Aceton, Ethan, Ethylacetat, Ammoniak, Benzol (rein), Essigsäure, Essigsäureanhydrid,<br />
Toluol, i-Amylacetat, n-Butan, n-Butylalkohol, Benzine, n-Hexan, Dieselkraftstoff,<br />
Acetaldehyd, Phenol<br />
Explosionsgruppe IIB Ethylether, Ethylen, Ethylenoxid, Ethylalkohol, Schwefelwasserstoff, Stadtgas<br />
(Leuchtgas)<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Installationsvorschriften<br />
Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />
Explosionsgruppe IIC Acetylen, Schwefelkohlenstoff, Wasserstoff<br />
Die Gefährlichkeit der Gase nimmt von Explosionsgruppe IIA nach IIC zu. Entsprechend<br />
steigen die Anforderungen an elektrische Betriebsmittel für diese Explosionsgruppen.<br />
Daher muss auf den elektrischen Betriebsmitteln, wenn der<br />
Explosionsschutz von der Grenzspaltweite (Zündschutzart EEx d) oder dem Mindestzündstrom<br />
(Zündschutzart EEx i) abhängt, angegeben werden, für welche<br />
Explosionsgruppe sie ausgelegt sind.<br />
Elektrische Betriebsmittel, die für IIC zugelassen sind, dürfen auch für alle anderen<br />
Explosionsgruppen, Betriebsmittel für IIB auch für Explosionsgruppe IIA verwendet<br />
werden.<br />
5.4.6 Temperaturklassen<br />
Die Zündtemperatur eines brennbaren Gases oder einer brennbaren Flüssigkeit ist<br />
die niedrigste Temperatur, bei der das zündwilligste Gemisch unter den nach<br />
DIN 51794 festgelegten Bedingungen gerade noch zur Explosion gebracht wird.<br />
Sie ermöglicht es, brennbare Gase und Dämpfe nach ihrer Entzündbarkeit in Temperaturklassen<br />
einzuteilen. Die maximale Oberflächentemperatur eines elektrischen<br />
Betriebsmittels muss stets kleiner sein als die Zündtemperatur des Gas- bzw.<br />
Dampf-/Luft-Gemisches, in dem es eingesetzt wird.<br />
Selbstverständlich sind Betriebsmittel, die einer höheren Temperaturklasse entsprechen<br />
(z. B. T5) auch für Anwendungen zulässig, bei denen eine niedrigere<br />
Temperaturklasse gefordert ist (z. B. T2 oder T3).<br />
Eine Übersicht über die Temperaturklassen mit Beispielen von Gasen und Dämpfen<br />
zeigt folgende Aufstellung:<br />
Temperaturklasse T1 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 450 °C<br />
Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 450 °C<br />
Beispiele: Aceton, Ethan, Ethylacetat, Ammoniak, Benzol (rein), Essigsäure, Toluol,<br />
Phenol, Stadtgas (Leuchtgas), Wasserstoff<br />
Temperaturklasse T2 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 300 °C<br />
Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 300 °C<br />
Beispiele: Essigsäureanhydrid, i-Amylacetat, n-Butylalkohol, n-Butan, Ethylen,<br />
Ethylenoxid, Ethylalkohol, Acetylen<br />
Temperaturklasse T3 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 200 °C<br />
Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 200 °C<br />
Beispiele: Benzine, n-Hexan, Dieselkraftstoff, Schwefelwasserstoff<br />
Temperaturklasse T4 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 135 °C<br />
Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 135 °C<br />
Beispiele: Acetaldehyd, Ethylether<br />
Temperaturklasse T5 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 100 °C<br />
Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 100 °C<br />
Beispiele: keine<br />
Temperaturklasse T6 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 85 °C<br />
Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 85 °C<br />
Beispiele: Schwefelkohlenstoff<br />
Zu den Kenndaten weiterer Stoffe siehe: „Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer<br />
Gase und Dämpfe“; Nabert, K.; Schön, G.; 2. erw. Aufl. 1963 und „5. Nachtrag<br />
zum Tabellenwerk“ von Nabert, K. und Schön, G. (Stand 1980); Schön, G.; Redeker,<br />
T.; Deutscher Eichverlag GmbH, Braunschweig<br />
97
98<br />
Installationsvorschriften<br />
Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
5.5 Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
5.5.1 Schutzmaßnahmen<br />
Schutzmaßnahmen gegen das direkte Berühren spannungsführender Teile gleich<br />
welcher Spannungshöhe (also auch bei SELV-Schutzkleinspannung und PELV-<br />
Funktionskleinspannung) sind immer erforderlich. Ausnahmen können nur für Teile<br />
von eigensicheren Stromkreisen gelten.<br />
Zum Schutz bei indirektem Berühren dürfen folgende Schutzmaßnahmen gemäß<br />
DIN VDE 0100, Teil 410 angewandt werden:<br />
Schutz durch Abschaltung im<br />
– TN-S-System (das TN-C-System ist in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
nicht zulässig)<br />
– TT-System (nur mit RCD-Fehlerstrom-Schutzeinrichtung) und im<br />
– IT-System (nur mit Isolationsüberwachungseinrichtung)<br />
SELV-Schutzkleinspannung<br />
PELV-Funktionskleinspannung (mit sicherer Trennung)<br />
Schutztrennung<br />
5.5.2 Potenzialausgleich<br />
5.5.3 Blitzschutz<br />
In explosionsgefährdeten Bereichen ist zur Vermeidung von zündfähigen Funken<br />
ein Potenzialausgleich erforderlich. In TN-, TT- und IT-Systemen müssen alle Körper<br />
elektrischer Betriebsmittel und alle fremden leitfähigen Teile an das Potenzialausgleichssystem<br />
angeschlossen werden.<br />
Die Verbindungen und Anschlüsse müssen gegen Selbstlockern gesichert werden.<br />
Leitfähige Teile, die nicht zur Konstruktion bzw. Installation der Anlage gehören und<br />
bei denen nicht mit einer Potenzialverschleppung durch Fehlerströme gerechnet<br />
werden muss (z. B. Türzargen, Fensterrahmen) sowie metallische Gehäuse von<br />
eigensicheren Betriebsmitteln (außer wenn es in der Dokumentation der Betriebsmittel<br />
gefordert ist) brauchen nicht in den Potenzialausgleich einbezogen werden.<br />
Der Potenzialausgleich muss den Anforderungen der DIN VDE 0100, Teil 410 und<br />
Teil 540 entsprechen.<br />
Die Auswirkungen von Blitzeinschlägen müssen auf ein ungefährliches Maß<br />
beschränkt werden. Dies schließt neben dem Schutz gegen Einwirkungen durch<br />
„direkte“ Blitzeinschläge auch den Schutz vor gebäudefernen Blitzeinschlägen ein.<br />
Die gebäudefernen Blitzeinschläge können zu Gefährdungen durch Überspannungen<br />
führen.<br />
Da die VDE 0185, Teil 1 und 2 zurückgezogen wurden und es daher zur Zeit keine<br />
Norm für Blitzschutzanlagen gibt, sind bei der Errichtung von Blitzschutzanlagen die<br />
Entwürfe DIN VDE 0185, Teil 1 bis Teil 4 zu beachten. In E DIN VDE 0185, Teil 2<br />
„Risiko-Management bei Blitzeinschlag: Abschätzung des Schadensrisikos für bauliche<br />
Anlagen“ wird konkret eine Möglichkeit beschrieben, anhand einer Gefahrenabschätzung<br />
die Notwendigkeit von Blitzschutzmaßnahmen zu ermitteln. Für<br />
Schutzmaßnahmen gegen Überspannungen durch gebäudeferne Blitzeinschläge<br />
ist DIN VDE 0100 Teil 443 zu beachten.<br />
Gemäß dieses Teils der DIN VDE 0100 ist eine Risikoanalyse durchzuführen, die<br />
unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Überspannungen<br />
eine Abwägung zwischen Schutz und Folgen beinhaltet.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Installationsvorschriften<br />
Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
5.5.4 Notabschaltung und Freischalten<br />
Für Notfälle müssen außerhalb des explosionsgefährdeten Bereiches an einer oder<br />
mehreren geeigneten Stellen Einrichtungen zur Abschaltung der Versorgung des<br />
explosionsgefährdeten Bereiches vorhanden sein (Not-Aus-Schalter).<br />
Elektrische Betriebsmittel, die zur Vermeidung zusätzlicher Gefahren weiterbetrieben<br />
werden müssen (z. B. Leuchten), dürfen nicht in die Notabschaltung einbezogen<br />
werden, sondern müssen in einem unabhängig abschaltbaren Stromkreis<br />
liegen. Ferner müssen für jeden Stromkreis oder jede Stromkreisgruppe Einrichtungen<br />
zum Freischalten vorgesehen werden, die das Trennen sämtlicher stromführender<br />
Leiter einschließlich des Neutralleiters ermöglichen.<br />
5.5.5 Installation von elektrischen Maschinen<br />
Bei der Installation von elektrischen Maschinen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
sind einige Besonderheiten zu beachten.<br />
Allgemein sind elektrische Maschinen neben den schädlichen Auswirkungen von<br />
Erd- und Kurzschlüssen auch gegen Überlast zu schützen. Ausgenommen hiervon<br />
sind nur Maschinen, die den Anlauf- oder Kurzschlussstrom ohne unzulässige<br />
Erwärmung dauernd führen können.<br />
Als Überlast-Schutzeinrichtungen müssen gemäß DIN EN 60079-14 (VDE 0165,<br />
Teil 1), Abschnitt 7 eingesetzt werden:<br />
eine stromabhängige, zeitverzögerte Schutzeinrichtung für die Überwachung aller<br />
drei Phasen, nicht höher eingestellt als auf den Bemessungsstrom der Maschine,<br />
die bei 1,2fachem Einstellstrom innerhalb von 2 h ansprechen muss und<br />
bei 1,05fachem Einstellstrom innerhalb von 2 h noch nicht ansprechen darf, oder<br />
eine Einrichtung zur direkten Temperaturüberwachung durch eingebettete Temperaturfühler,<br />
oder<br />
eine andere gleichwertige Einrichtung.<br />
Auch müssen Vorkehrungen getroffen werden, dass ein Drehstrommotor bei Ausfall<br />
einer Phase nicht weiterbetrieben werden kann.<br />
Die Schutzeinrichtungen müssen so ausgelegt werden, dass eine automatische<br />
Wiedereinschaltung unter Fehlerbedingungen verhindert wird.<br />
Bei elektrischen Maschinen in der Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit EEx e“ sind<br />
weitergehende Anforderungen zu beachten. Der Überlastschutz für solche Maschinen<br />
muss so ausgelegt sein, dass nicht nur der Motorstrom überwacht wird, sondern<br />
auch der festgebremste Motor innerhalb der auf dem Leistungsschild<br />
angegebenen Zeit tE abgeschaltet wird.<br />
Dafür muss die Auslösekennlinie der verwendeten Schutzeinrichtung verfügbar<br />
sein. Diese Kennlinie gibt die Auslösezeit als Funktion des ebenfalls auf dem Leistungsschild<br />
des Motors angegebenen Anzugsstromverhältnis I A /I N an. Die anhand<br />
der Auslösekennlinie ermittelte Auslösezeit der Schutzeinrichtung muss kleiner als<br />
die Zeit t E sein.<br />
99
100<br />
Installationsvorschriften<br />
Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
Auslösekennlinie<br />
t in s<br />
40<br />
20<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 7 8 9 10<br />
Die Auslösezeiten der Schutzeinrichtungen können von Hersteller zu Hersteller und<br />
bei einem Hersteller zwischen verschiedenen Bauformen sowie zusätzlich bei den<br />
unterschiedlichen Einstellbereichen einer Bauform stark voneinander abweichen.<br />
Zur Verfügung stehen muss deshalb jeweils die spezielle Kennlinie der eingesetzten<br />
Motorschutzeinrichtung.<br />
Zu beachten ist auch noch, dass die Auslösezeiten tE eines Motors für verschiedene<br />
Temperaturklassen unterschiedlich sein können (z. B. T1: tE = 16 s;<br />
T2: tE = 16 s; T3: tE = 15 s; T4: tE = 8 s). Die Grafik zeigt das Temperaturverhalten<br />
von elektrischen Maschinen und macht den Zusammenhang zwischen tE-Zeit und<br />
Temperaturanstieg deutlich.<br />
Wenn Ex e-Motoren mit Einrichtungen zur direkten Temperaturüberwachung (Wicklungstemperaturfühler)<br />
eingesetzt werden sollen, muss dieses in der Motordokumentation<br />
festgelegt und besonders geprüft und bescheinigt sein. Der Typ des<br />
eingebauten Temperaturfühlers oder der zugehörigen Schutzeinrichtung ist auf der<br />
Maschine anzugeben.<br />
Bild 5.2 Erwärmungsverhalten von elektrischen Maschinen<br />
3-phasig<br />
2-phasig<br />
Einstellstrom I<br />
max. ± 20 %<br />
Bild 5.1 Auslösekennlinie eines Motorschutzschalters<br />
ϑ<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
ISO F<br />
(dauernd)<br />
t E , T4<br />
0<br />
0 Dauerbetrieb 0<br />
(t/h) t<br />
ISO F<br />
(kurzzeitig)<br />
t E , T3<br />
Der Abschaltpunkt für T2 wird durch ISO F begrenzt. ISO F ist die max. Temperatur<br />
des Isolierlackes. Das heißt, die Abschaltung für T2 erfolgt zwar bei 300 °C, wird<br />
aber durch die maximale Temperatur des Isolierlackes (kurzzeitig 210 °C bzw. dauernd<br />
140 °C) entsprechend begrenzt.<br />
T2<br />
T3<br />
T4<br />
tE , T2<br />
Kurzschluss<br />
(t/s)<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Installationsvorschriften<br />
Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
Motoren der Zündschutzart Ex e, die mit veränderlicher Frequenz und Spannung<br />
betrieben werden sollen, müssen hierfür besonders geprüft und bescheinigt sein.<br />
Der Motor muss zusammen mit dem Umrichter und der vorgesehenen Schutzeinrichtung<br />
als Ganzes einer Typprüfung unterzogen worden sein.<br />
Bei elektrischen Maschinen der Zündschutzart „Druckfeste Kapselung: EEx d“ kann<br />
bei Betrieb mit veränderlicher Frequenz und Spannung ebenfalls eine Typprüfung<br />
von Umrichter, Schutzeinrichtung und Maschine durchgeführt worden sein.<br />
Auf eine solche Prüfung kann bei Ex d-Motoren verzichtet werden, wenn eine solche<br />
Maschine mit eingebetteten Temperaturfühlern zur direkten Temperaturüberwachung<br />
ausgerüstet wird. Die Anforderungen an die Schutzeinrichtung zur<br />
Begrenzung der Oberflächentemperatur müssen in der Dokumentation beschrieben<br />
werden. Die Schutzeinrichtung muss den Motor abschalten.<br />
Im praktischen Einsatz zeigt sich, dass bei elektrischen Antrieben in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen, die drehzahlgeregelt betrieben werden sollen, am häufigsten<br />
druckfest gekapselte Motoren eingesetzt werden.<br />
Da bei diesen Motoren, sofern sie eingebettete Temperaturfühler haben und die<br />
Betriebsbedingungen in der Dokumentation angegeben sind, der Einsatzbereich<br />
nicht nur auf zusammengehörig bescheinigte Umrichter beschränkt ist, sind sie vielseitiger<br />
und flexibler einsetzbar.<br />
5.5.6 Elektrische Schutzmaßnahmen für Motoren<br />
Die EN 60079-14 fordert unter Abschnitt 7 „Elektrische Schutzmaßnahmen“ [1]:<br />
Drehende elektrische Maschinen müssen zusätzlich gegen Überlast geschützt werden,<br />
ausgenommen Motoren, die den Anlaufstrom bei Bemessungsspannung und<br />
Bemessungsfrequenz, oder Generatoren, die den Kurzschlussstrom ohne unzulässige<br />
Erwärmung dauernd führen können. Als Überlast-Schutzeinrichtungen müssen<br />
eingesetzt werden:<br />
eine stromabhängige, zeitverzögerte Schutzeinrichtung für die Überwachung aller<br />
drei Phasen, nicht höher eingestellt als auf den Bemessungsstrom der Maschine,<br />
die bei 1,2fachem Einstellstrom innerhalb von 2 h ansprechen muss und<br />
bei 1,05fachem Einstellstrom innerhalb von 2 Stunden noch nicht ansprechen<br />
darf, oder<br />
eine Einrichtung zur direkten Temperaturüberwachung durch eingebettete Temperaturfühler,<br />
oder<br />
eine andere gleichwertige Einrichtung.<br />
Zusätzlich fordert die EN 60079-14 für die Zündschutzart „e“ – Erhöhte Sicherheit<br />
als thermischen Überlastschutz unter Absatz 11.2.1:<br />
Um den Anforderungen des Abschnitts 7 zu entsprechen, müssen stromabhängig<br />
zeitverzögerte Überlastschutzeinrichtungen so ausgelegt sein, dass nicht nur der<br />
Motorstrom überwacht, sondern auch der festgebremste Motor innerhalb der auf<br />
dem Leistungsschild angegebenen Zeit tE abgeschaltet wird. Die Strom/Zeit-Kennlinien,<br />
die die Verzögerungszeit des Überlastrelais oder Überlastauslösers als eine<br />
Funktion des Verhältnisses von Anzugsstrom zu Bemessungsstrom angeben, müssen<br />
beim Betreiber verfügbar sein.<br />
Diese Kennlinien geben die Auslösezeit an, aus dem kalten Zustand bei einer<br />
Umgebungstemperatur von 20 °C und für ein Anzugsstromverhältnis (IA /IN ) von<br />
mindestens 3 bis 8. Die Schutzeinrichtungen müssen die angegebenen Auslösezeiten<br />
mit einer zulässigen Abweichung von 20 % einhalten.<br />
Allgemeine Betrachtung Zwischen Motoren der Zündschutzarten „d“ und „e“ besteht ein wichtiger Unterschied:<br />
Bei Motoren der Zündschutzart „e“ muss sowohl die Temperatur der Ständerwicklung<br />
wie auch im Rotor überwacht werden, eine betriebsmäßige Funkenbildung ist<br />
ausgeschlossen.<br />
101
102<br />
Installationsvorschriften<br />
Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
Bei Motoren der Zündschutzart „d“ muss die äußere Oberflächentemperatur des<br />
Gehäuses unter der Grenztemperatur der Temperaturklasse des umgebenden<br />
Gases gehalten werden, betriebsmäßig ist mit einer Funkenbildung im Gehäuseinneren<br />
zu rechnen [2].<br />
Eine weitere Problematik betrifft Motoren in den Zündschutzarten „d“ und „e“, die<br />
von einem Umrichter mit veränderlicher Frequenz und Spannung gespeist werden.<br />
Unabhängig von den möglichen Zündschutzarten „e“, „d“, „nA“ oder auch „tD“ müssen<br />
elektrische Maschinen demzufolge durch eine der beiden folgenden Überlast-<br />
Schutzeinrichtungen gegen thermische Überlastung geschützt werden:<br />
Motorschutzrelais<br />
TMS<br />
Motorschutzrelais Bei dieser Schutzeinrichtung ist bei allen zur Anwendung gelangenden Zündschutzarten<br />
zu beachten: Die Schutzeinrichtung muss EN 60947 entsprechen und ihre<br />
Funktion muss durch eine benannte Stelle überprüft und gekennzeichnet sein durch<br />
II (2) G D<br />
Schutzeinrichtung TMS als<br />
Alleinschutz<br />
Thermistors PTC DIN 44081/82-145<br />
Relais funktionsgeprüft/function tested ¬ II (2)GD<br />
tA 28 s/20 °C UN IA /IN 5,0<br />
Bild 5.3 Beispiel Kennzeichnung<br />
Dieses Schutzrelais darf sowohl für, aber nicht in Zone 1 oder Zone 21 wirksam<br />
werden.<br />
Die Ansprechzeit tA bezieht sich auf die Prüfung mit festgebremstem Läufer. Sie ist<br />
bei Bemessungsspannung UN bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C und beim<br />
angegebenen relativen Anzugsstrom zu erwarten. Sie ist ein Maß für die thermische<br />
Ankoppelung zwischen Fühler und Kupfer.<br />
Der Motorschutz muss auch bei Ausfall eines Außenleiters („Zweileiterbetrieb“)<br />
sichergestellt sein, z. B. durch Verwendung von Auslösern mit Phasenausfallempfindlichkeit.<br />
Bei polumschaltbaren Motoren sind für jede Drehzahlstufe getrennte, gegenseitig<br />
verriegelte Auslöser vorzusehen.<br />
Bei Y-∆-Anlauf sind die Auslöser mit den Wicklungssträngen in Reihe zu schalten<br />
und auf den Strangstrom (1/1,73 = 0,58facher Motorbemessungsstrom) einzustellen.<br />
Dadurch ist der Motor geschützt, wenn nicht von Stern auf Dreieck<br />
weitergeschaltet wird (siehe auch EN 60079-14 Abschnitt 11.2.1).<br />
Da der Temperaturfühler im Wickelkopf eingebettet wird, ist er nur für die Kupfertemperatur<br />
und für die direkt wärmeleitend verbundene Oberflächentemperatur des<br />
Ständergehäuses, nicht aber für die Rotortemperatur repräsentativ.<br />
Der Thermistor-Temperaturfühler muss elektrisch isoliert in der Wicklung eingebaut<br />
werden, was die thermische Ankopplung behindert. Die elektrische Isolierung<br />
erschwert den Wärmeübergang vom Wickeldraht zum Thermistor und führt<br />
zwangsläufig zu einer Temperaturdifferenz zwischen Kupfer und Temperaturfühler,<br />
die bei Dauerbetrieb durch entsprechende Wahl der Nennansprechtemperatur<br />
(NAT) kompensiert werden kann.<br />
Beim raschen Temperaturanstieg im Kurzschlussfall (blockierter Läufer) bestehen<br />
je nach thermischer Ankoppelung eine mehr oder weniger ausgeprägte Verzögerung<br />
und ein Temperaturüberlauf, für deren Überprüfung die Ansprechzeit tA ein<br />
wichtiger, auf einem Zusatzschild anzugebender Kennwert darstellt [3].<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Installationsvorschriften<br />
Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
Betrieb am<br />
Frequenzumrichter<br />
Achtung<br />
Im allgemeinen sind Motoren mit stromabhängig verzögerten Überlastschutzeinrichtungen<br />
zulässig für Dauerbetrieb mit leichten und nicht häufigen Anlaufvorgängen,<br />
die keine nennenswerte zusätzliche Erwärmung hervorrufen. Die EN 60079-14<br />
bemerkt unter Abschnitt 11.2.1 hierzu:<br />
„Im Allgemeinen sind Motoren mit stromabhängig zeitverzögerten Überlastschutzeinrichtungen<br />
zulässig für Dauerbetrieb mit leichten und nicht häufigen Anlaufvorgängen,<br />
die keine nennenswerte zusätzliche Erwärmung hervorrufen. Motoren,<br />
die häufigen oder schweren Anlaufvorgängen ausgesetzt sind, sind nur dann<br />
zulässig, wenn geeignete Schutzeinrichtungen sicherstellen, dass die Grenztemperatur<br />
nicht überschritten wird.“<br />
Abgesehen von relativ kleinen, „ständerkritischen“ Motoren der Zündschutzart „e“<br />
kann diese Schutzeinrichtung daher nur für Zündschutzarten angewendet werden,<br />
bei denen die Oberflächentemperatur des Gehäuses für den Explosionsschutz<br />
maßgebend ist: Dies sind die Zündschutzarten „d“ und „tD“.<br />
Die Errichterbestimmungen in der EN 60079-14 stellen unter Abschnitt 10.5 hinsichtlich<br />
der Installation umrichtergespeister Motoren im explosionsgefährdeten<br />
Bereich folgende Anforderungen:<br />
Zusätzliche Anforderungen an die Zündschutzart „d“:<br />
„Motoren, die mit veränderlicher Frequenz und Spannung gespeist werden, erfordern<br />
entweder:<br />
a) Mittel (oder Ausrüstung) für die direkte Temperaturüberwachung durch eingebettete<br />
Temperaturfühler, welche in der Motor-Dokumentation beschrieben sind, oder<br />
andere wirksame Maßnahmen zur Begrenzung der Oberflächentemperatur des<br />
Motorgehäuse. Durch die Schutzeinrichtung muss der Motor abgeschaltet werden.<br />
Die Kombination von Motor und Umrichter braucht nicht zusammen geprüft zu werden,<br />
oder<br />
b) der Motor muss für diese Betriebsart mit der vorgesehenen Schutzeinrichtung und<br />
in Verbindung mit dem Umrichter, der in den nach IEC 60079-0 geforderten<br />
Beschreibungen festgelegt ist, als Ganzes einer Baumusterprüfung unterzogen<br />
worden sein.<br />
1. In einigen Fällen entsteht die höchste Oberflächentemperatur an der Motorwelle.<br />
2. Bei Motoren mit Anschlusskästen in der Zündschutzart „e“ ist bei Anwendung<br />
von Umrichtern mit Hochfrequenzimpulsen sorgfältig darauf zu achten, dass<br />
Überspannungsspitzen und Übertemperaturen in den Anschlussgehäusen in<br />
Betracht gezogen werden.<br />
3. Eine stromabhängige, zeitverzögerte Schutzeinrichtung (nach Abschnitt 7a) wird<br />
nicht als eine „andere wirksame Maßnahme“ angesehen.<br />
103
104<br />
Installationsvorschriften<br />
Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
Achtung<br />
Der übliche Anwendungsfall entspricht der Variante a), der Hersteller erstellt eine<br />
EG-Konformitätserklärung, der Anwender muss einen geeigneten Umrichter auswählen.<br />
Die zusätzlichen Anforderungen für die Zündschutzart „e“ – Erhöhte Sicherheit<br />
hinsichtlich veränderlicher Frequenz und Spannung lauten entsprechend<br />
EN 60079-14 Abschnitt 11.2.4<br />
„Motoren, die von einem Umrichter mit veränderlicher Frequenz und Spannung<br />
gespeist werden, müssen für diese Betriebsart in Verbindung mit dem Umrichter,<br />
der in den nach IEC 60079-0 geforderten Unterlagen technisch beschrieben ist, und<br />
zusammen mit der vorgesehenen Schutzeinrichtung als Ganzes einer Baumusterprüfung<br />
unterzogen worden sein oder müssen nach IEC 60079-7 bewertet werden.“<br />
Motoren der Zündschutzarten „nA“ müssen zusammen mit dem Umrichter als Einheit<br />
einer Prüfung unterzogen worden sein. Die erfolgreiche Prüfung wird durch den<br />
Hersteller in einer Konformitätserklärung bestätigt (EN 50021, Abschnitt 10.9.2).<br />
Umrichtergespeiste Käfigläufermotoren und Gleichstrommotoren werden in der<br />
Zündschutzart „d“ angewendet, Drehstrom-Käfigläufermotoren finden in der Zündschutzart<br />
„e“ Anwendung.<br />
Für die Zündschutzart „tD“ fordert die EN 61241-14, Abschnitt 12.4 [4]:<br />
Ex tD-Motoren, die mit veränderlicher Frequenz und veränderlichen Spannungen<br />
gespeist werden, müssen die nachfolgenden Anforderungen entweder nach Punkt<br />
a) oder Punkt b) erfüllen:<br />
a) Es müssen Mittel (oder Einrichtungen) für die direkte Temperaturüberwachung<br />
durch eingebettete Temperaturmessfühler nach den Festlegungen der Dokumentation<br />
des Motorenherstellers oder andere wirksame Maßnahmen für die Begrenzung<br />
der Oberflächentemperatur des Motorgehäuses vorhanden sein.<br />
Das Ansprechen der Schutzeinrichtung muss das Abschalten des Motors zur Folge<br />
haben.<br />
Die Verbindung aus Motor und Umrichter braucht nicht zusammen geprüft zu werden.<br />
b) Der Motor muss für diese Betriebsart in Verbindung mit dem Umrichter, der in den<br />
beschreibenden Dokumenten festgelegt ist, und mit dem vorgesehenen Schutzgerät<br />
der Typprüfung unterzogen werden.<br />
5.5.7 Kabel und Leitungen<br />
In der Zone 0 sind nur Kabel und Leitungen eigensicherer Betriebsmittel sowie<br />
Kabel und Leitungen, die mit anderen Betriebsmitteln in der Zone 0 eingesetzt werden<br />
und dementsprechend zugelassen sind, zulässig.<br />
In den Zonen 1 und 2 sind nur Kabel und Leitungen mit Thermoplastmantel, Duroplastmantel,<br />
Elastomermantel oder mineralisolierte mit Metallmantel für die feste<br />
Verlegung zulässig.<br />
In der Vorgängernorm der heutigen VDE 0165, Teil 1, der DIN VDE 0165 2.91, wurden<br />
konkret die Normen angegeben, denen die zulässigen Kabel- und Leitungstypen<br />
entsprechen mussten. Demnach dürfen für die feste Verlegung nur Kabel und<br />
Leitungen, die folgenden Normen entsprachen, eingesetzt werden:<br />
DIN VDE 0298, Teil 1<br />
DIN VDE 0298, Teil 3<br />
DIN VDE 0891, Teil 1<br />
DIN VDE 0891, Teil 5<br />
DIN VDE 0891, Teil 6<br />
Diese konkreten Angaben sind in der jetzigen harmonisierten Version der<br />
VDE 0165 nicht mehr enthalten.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Installationsvorschriften<br />
Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
Wenn in einer neueren Norm bestimmte Anforderungen jedoch allgemeiner ausgeführt<br />
werden, kann der Inhalt einer älteren Norm zur Spezifizierung und zur Klarstellung<br />
bestimmter Sachverhalte immer noch herangezogen werden.<br />
Bei der Verlegung von Kabel und Leitungen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
sind besondere Vorkehrungen gegen mechanische Beschädigung sowie gegen<br />
Korrosion oder chemische Einwirkungen zu treffen. Es kann nötig sein, dass die<br />
Kabel und Leitungen in Schutzrohren verlegt werden. Zu beachten ist jedoch, dass<br />
geschlossene Rohrsysteme nicht zulässig sind.<br />
Verbindungen von Kabel und Leitungen müssen in einem Gehäuse ausgeführt werden,<br />
das für die betreffende Zone bescheinigt ist. Die Verwendung von losen Klemmen<br />
in diesen Gehäusen ist nicht zulässig.<br />
Kabel- und Leitungsverbindungen können auch mit Epoxidharz oder Kabelmasse<br />
eingegossen oder als Schrumpfschlauchmuffen ausgeführt sein. Gießharzgarnituren<br />
nach DIN VDE 0278-1 bis 4 oder Schrumpfschlauchmuffen nach DIN 47632,<br />
Teile 1 bis 4 benötigen keine Baumusterprüfbescheinigung.<br />
Nicht genutzte Aderleitungen in explosionsgefährdeten Bereichen müssen geerdet<br />
oder ausreichend isoliert werden. Die Isolierung mit Isolierband wird nicht empfohlen<br />
und sollte deshalb nicht angewendet werden.<br />
Besonderes Augenmerk auf die Anschlüsse von Kabel und Leitungen ist bei<br />
Betriebsmitteln erforderlich, bei denen der Explosionsschutz durch das Gehäuse<br />
sichergestellt wird (z. B. bei druckfest- oder überdruckgekapselten Betriebsmitteln<br />
in der Zone 1, z. B. bei schwadensicheren Gehäusen in der Zone 2).<br />
Durch den Anschluss von Kabel oder Leitungen darf die Zündschutzart nicht beeinträchtigt<br />
werden.<br />
Unabhängig von der Zündschutzart dürfen nur Kabel- und Leitungseinführungen<br />
verwendet werden, die gemäß Anhang B der DIN EN 50014 bzw. Anhang A der<br />
DIN EN 60079-0 geprüft und bescheinigt sind. Ist eine Kabel- oder Leitungseinführung<br />
nicht integraler Bestandteil des Betriebsmittel und deshalb nicht zusammengehörig<br />
mit dem Betriebsmittel geprüft worden, muss für diese Kabel- oder<br />
Leitungseinführung eine eigene Baumusterprüfbescheinigung vorliegen. Sie muss<br />
entsprechend der Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) gekennzeichnet sein (Gerätegruppe,<br />
Gerätekategorie).<br />
Bei der Installation ist darauf zu achten, dass z. B. in Betriebsmitteln der Zündschutzart<br />
Druckfeste Kapselung „EEx d“ nur Kabel- und Leitungseinführungen der<br />
gleichen Zündschutzart eingesetzt werden.<br />
Kabel- und Leitungseinführungen z. B. der Zündschutzart Erhöhte Sicherheit<br />
„EEx e“ dürfen in einem druckfest gekapselten Betriebsmittel auf keinen Fall eingesetzt<br />
werden, da dann für dieses Gerät der Explosionsschutz nicht mehr gewährleistet<br />
ist.<br />
Ungenutzte Öffnungen für Kabel- und Leitungseinführungen an elektrischen<br />
Betriebsmitteln müssen mit Blindstopfen versehen werden, die für die jeweilige<br />
Zündschutzart geeignet sein müssen und sich nur mit Werkzeug entfernen lassen.<br />
Auch hier ist wieder besonders auf die Zündschutzarten zu achten, die den Explosionsschutz<br />
durch ihr Gehäuse sicherstellen.<br />
Es kann notwendig sein, z. B. bei einem druckfest gekapselten Gehäuse, dass die<br />
Blindstopfen zusammen mit dem Betriebsmittel bescheinigt sind.<br />
Weitere Anforderungen an die Installation von Kabeln und Leitungen in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen finden sich in der DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1),<br />
Abschnitt 9, z. B. bezüglich flexibler Leitungen und Leitungen für ortsveränderliche<br />
Betriebsmittel.<br />
Spezielle Anforderungen bestehen auch noch für eigensichere Leitungen entsprechend<br />
Abschnitt 12.2.2 der EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1), auf die an anderer<br />
Stelle noch näher eingegangen wird.<br />
105
106<br />
Installationsvorschriften<br />
Entwurf der IEC 60079-14 (VDE 0165-1)<br />
5.6 Entwurf der IEC 60079-14 (VDE 0165-1)<br />
Betriebsmittelschutzgrad<br />
(EPL)<br />
Betriebsmittelschutzgrad<br />
„Ga“<br />
Seit Januar 2006 liegt der Entwurf zur DIN IEC 60079-14 (VDE 0165-1) „Elektrische<br />
Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche – Teil 14: Elektrische Anlagen<br />
für gefährdete Bereiche (ausgenommen Grubenbaue)“ vor, in der einige neue<br />
Begriffe wie z. B. EPL definiert und diese bereits in Anforderungen an die Anlagen<br />
in Zone 0, 1 oder 2 untersetzt. Da diese EPL schon in den neueren Normen zu den<br />
Betriebsmitteln eingearbeitet sind, soll an dieser Stelle auf sie genauer eingegangen<br />
werden.<br />
Schutzgrad, der einem Betriebsmittel aufgrund des von ihm ausgehenden Risikos,<br />
eine Zündquelle zu werden, zugewiesen worden ist und Charakterisierung der<br />
Unterschiede zwischen explosionsfähigen Gasatmosphären, explosionsfähigen<br />
Staubatmosphären und Kohlegruben.<br />
Für Betriebsmittel zur Verwendung in dem gasexplosionsgefährdeten Bereich gibt<br />
es die Betriebsmittelschutzgrade „Ga“, „Gb“, „Gc“. Beim Vergleich mit den Gerätekategorien<br />
der AT<strong>EX</strong> 95 wird die Definition z. B. des Betriebsmittelschutzgrades<br />
„Ga“ verständlicher.<br />
Betriebsmittel für explosionsfähige Gasatmosphären mit dem Schutzgrad „sehr<br />
hoch“, das im bestimmungsgemäßen Betrieb, bei erwarteten Funktionsstörungen<br />
oder bei selten auftretenden Funktionsstörungen, keine Zündquelle darstellt. Derartige<br />
Betriebsmittel besitzen eine Form des Zündschutzes, die selbst beim Auftreten<br />
von zwei möglichen Fehlern wirksam bleibt (beispielsweise Eigensicherheit – Zündschutzart<br />
„ia“), oder die zwei unabhängige Zündschutzmittel haben (beispielsweise<br />
Ex e und Ex d, die unabhängig voneinander wirken).<br />
Für den gasexplosionsgefährdeten Bereich wird es die EPL „Ga“, „Gb“ und „Gc“<br />
geben, für den Bereich mit brennbarem Staub wird es die EPL „Da“, „Db“, „Dc“<br />
geben, für die Gerätegruppe I wird es die EPL „Ma“ und „Mb“ geben.<br />
Das bedeutet, die Technik hat sich nicht verändert, nur die Vorschriften werden<br />
geändert.<br />
Unter Abschnitt 4.1 Allgemeine Anforderungen ist zu lesen:<br />
Um die Auswahl zweckentsprechender elektrischer Betriebsmittel sowie die<br />
Gestaltung von sachgerechten elektrischen Installationen zu erleichtern, sind<br />
explosionsgefährdete Bereiche nach IEC 60079-10 in die Zonen 0, 1 und 2 unterteilt,<br />
sowie beruhend auf der Bewertung der Folgen einer Zündung, den erforderlichen<br />
Betriebsmittelschutzgraden (EPL).<br />
Unter Abschnitt 5 – Auswahl elektrischer Betriebsmittel stellt der Entwurf fest, dass<br />
die bisherige Praxis der Geräteauswahl gemäß festgelegten Zonen (der Gefährdungsgrad<br />
ist entsprechend der Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsfähiger<br />
Atmosphären) nicht die möglichen Fehler einer Explosion berücksichtigt.<br />
Gefordert wird eine richtige Risikobewertung unter Betrachtziehung aller Faktoren.<br />
Wenn eine Risikobewertung aufzeigt, dass die Folgen einer Zündung höher als normal<br />
sind, kann es notwendig sein, die EPL-Anforderung soweit zu steigern, dass<br />
beispielsweise in einem als Zone 2 eingeteilten Bereich Betriebsmittel erforderlich<br />
sein können, die mindestens die Anforderungen an EPL „Gb“ erfüllen.<br />
Liefert die Risikobewertung im umgekehrten Fall, dass die Folgen einer Zündung<br />
niedriger als normal sind, kann es beispielsweise möglich sein, die EPL-Anforderungen<br />
soweit zurückzunehmen, dass in einem als Zone 1 eingeteilten Bereich nur<br />
noch Betriebsmittel erforderlich sind, die die Anforderungen an EPL „Gc“ erfüllen.<br />
Auf eine weitere Kommentierung des Normenentwurfes wird verzichtet.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Installationsvorschriften<br />
Schutz gegen elektrostatische Aufladungen<br />
5.7 Schutz gegen elektrostatische Aufladungen<br />
Unter den möglichen Zündquellen, die eine explosionsfähige Atmosphäre zur Entzündung<br />
bringen können, sind Entladungen statischer Elektrizität eine häufig unterschätzte<br />
Zündquelle. Sie sind besonders zu betrachten, da sie ungewollt ausgelöst<br />
und die Bedingungen für ihr Auftreten oftmals nicht erkannt werden.<br />
Aufladungen können u. a. hervorgerufen werden durch Reiben (Putzen), Entlangstreichen<br />
mit Kleidungsstücken, Teilen eines Stoffes (Zerkleinern, Versprühen, Zerstäuben)<br />
sowie beim Strömen von aufladbaren Flüssigkeiten durch leitfähige oder<br />
nichtleitfähige Rohre.<br />
Bei hinreichend starker Aufladung und dadurch bedingten hohen elektrischen Feldern<br />
kann es zu Entladungen (Gasentladungen) kommen, die explosionsfähige<br />
Atmosphäre entzünden können.<br />
Zündfähige Entladungen können auftreten<br />
zwischen einem isolierten oder geerdeten leitfähigen Gegenstand und einem<br />
aufgeladenen isolierten leitfähigen Gegenstand,<br />
zwischen einem isolierten oder geerdeten leitfähigen Gegenstand und einem<br />
aufgeladenen nichtleitfähigen Stoff.<br />
Der Aufladevorgang wird von vielen Einflussgrößen, wie Geschwindigkeit der Kontakttrennung,<br />
Kontaktdruck, Oberflächenwiderstand der beteiligten Kontaktpartner,<br />
Luftfeuchtigkeit und Temperatur, Oberflächenart usw. bestimmt, so dass ein<br />
bestimmter Prozess über viele Male ohne Auffälligkeiten stattfinden kann bis es<br />
dann doch einmal zur Zündung kommt.<br />
Damit es aufgrund von elektrostatischen Entladungen nicht zur Zündung von explosionsfähigen<br />
Atmosphären kommen kann, sind in explosionsgefährdeten Bereichen<br />
Schutzmaßnahmen gemäß BGR 132 (Richtlinien für die Vermeidung von Zündgefahren<br />
infolge elektrostatischer Aufladungen - Richtlinien „Statische Elektrizität“)<br />
erforderlich.<br />
Konkret sind folgende Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladungen zu beachten:<br />
a) Der Fußboden in explosionsgefährdeten Bereichen (Ausnahme: Zone 2)<br />
muss elektrostatisch leitfähig sein (Ableitwiderstand < 10 8 Ω).<br />
b) In den explosionsgefährdeten Bereichen ist leitfähiges Schuhwerk zu verwenden<br />
(leitfähige Arbeitssicherheitsschuhe, Durchgangswiderstand<br />
108<br />
Installationsvorschriften<br />
Schutz gegen elektrostatische Aufladungen<br />
f) Gemäß BGR 132, Abschnitt 7.2.4.1.4 soll für Betankungsschläuche, die<br />
keine Metalleinlagen enthalten, der obere Grenzwert von 10 6 Ω/40 m zwischen<br />
den Enden des Schlauches bei einem oberen Grenzwert von 10 6 Ω<br />
für den flächenbezogenen Durchgangswiderstand nicht überschritten werden.<br />
Für Schlauchleitungen aus nichtleitfähige Material mit metallenen Einlagen<br />
ist der Grenzwert 10 6 Ω einzuhalten. Die Erdung ist dabei über die<br />
metallischen Anschlussstücke sicherzustellen.<br />
g) Durch das Tragen von handelsüblicher Kleidung können im allgemeinen<br />
keine zündfähigen Entladungen verursacht werden, wenn die Personen leitfähige<br />
Fußbekleidung (Durchgangswiderstand < 108 Ω) tragen und der Fußboden<br />
hinreichend ableitfähig ist (Ableitwiderstand < 108 Ω). In Bereichen<br />
der Zonen 1 und 2 sind deshalb keine zusätzlichen Maßnahmen hinsichtlich<br />
der Kleidung erforderlich. Zu beachten ist allerdings, dass das Ausziehen<br />
von Kleidungsstücken zu zündfähigen Entladungen führen kann und deshalb<br />
in Bereichen der Zonen 0 und 1 zu vermeiden ist.<br />
h) Im Zusammenhang mit der Betrachtung der elektrostatischen Aufladbarkeit<br />
von Anlagenteilen sollte ebenfalls besonderes Augenmerk auf den Potenzialausgleich<br />
gelegt werden. Es ist dabei erforderlich, dass alle leitfähigen<br />
Teile sicher miteinander verbunden werden.<br />
Weitere Anforderungen zur Vermeidung von gefährlichen elektrostatischen Aufladungen<br />
und auch die Angabe von weiteren Grenzwerten sowie die Beurteilung der<br />
Gefährlichkeit der verschiedenen Entladungsformen finden sich in der BGR 132.<br />
Dort sind auch Messverfahren zur Bestimmung von Ableit- und Oberflächenwiderständen<br />
beschrieben.<br />
In dieser berufsgenossenschaftlichen Richtlinie werden auch konkrete Schutzmaßnahmen<br />
bei bestimmten Arbeitsvorgängen, wie z. B. Befüllen, Entleeren und Reinigen<br />
von Tanks oder Beschichten und Lackieren von Folien beschrieben.<br />
Die Lektüre der BGR 132 - Richtlinien „Statische Elektrizität“ - und die Anwendung<br />
der dort beschriebenen Schutzmaßnahmen ist für den Betreiber von Anlagen in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen unerlässlich.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Installationsvorschriften<br />
Quellenverzeichnis<br />
5.8 Quellenverzeichnis<br />
BetrSichV Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Bereitstellung von<br />
Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über Sicherheit beim Betrieb<br />
überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation des betrieblichen<br />
Arbeitsschutzes (Betriebssicherheitsverordnung)<br />
GefStoffV Verordnung zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Gefahrstoffverordnung)<br />
ExVO Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />
von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche -<br />
Explosionsschutzverordnung - 11. GSGV)<br />
AT<strong>EX</strong> 137 Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 16.<br />
Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />
und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre<br />
gefährdet werden können<br />
AT<strong>EX</strong> 95 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 23. März<br />
1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und<br />
Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
DINEN1127-1 Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz, Teil 1: Grundlagen und Methodik<br />
BGR 104 (früher ZH 1/10) „Regeln für Sicherheits- und Gesundheitsschutz bei der Arbeit“<br />
Explosionsschutz-Regeln (<strong>EX</strong>-RL)<br />
BGR 132 (früher ZH 1/200) Richtlinien für die Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen<br />
- Richtlinien „Statische Elektrizität“<br />
DIN VDE 0100 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V<br />
DIN EN 60079-10<br />
(VDE 0165, Teil 101)<br />
[1] – DIN EN 60079-14<br />
(VDE 0165, Teil 1)<br />
DIN EN 50281-1-2<br />
(VDE 0165, Teil 2)<br />
Elektrischer Explosionsschutz<br />
nach DIN VDE 0165<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 10: Einteilung<br />
der gasexplosionsgefährdeten Bereiche<br />
Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 14: Elektrische<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />
Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub<br />
Hauptabschnitt 1: Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse<br />
Teil 2: Auswahl, Errichten und Instandhaltung<br />
Lienenklaus/Wettingfeld „Elektrischer Explosions-schutz nach DIN VDE 0165“<br />
VDE-Schriftenreihe 65, 2. überarbeitete Auflage 2001, VDE Verlag Berlin und<br />
Offenbach<br />
[2] Danfoss Bauer GmbH Sicherheitshinweise für den Betrieb von explosionsgeschützten<br />
Motoren<br />
[3] Obering. Greiner, Danfoss Bauer GmbH, AT<strong>EX</strong>-konforme VF-Motoren<br />
[4] EN 61241-14, Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem<br />
Staub<br />
109
110<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Einführung<br />
6 Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
6.1 Einführung<br />
Achtung<br />
6.2 Nachweis der Eigensicherheit<br />
Die DIN EN 60079-14 VDE 0165, Teil 1 stellt unter Abschnitt 12 Zusätzliche Anforderungen<br />
für die Zündschutzart „i“ - Eigensicherheit fest:<br />
„Bei der Installation von eigensicheren Stromkreisen muss eine grundsätzlich<br />
andere Installationsphilosophie beachtet werden. Im Vergleich zu allen anderen<br />
Installationsarten, bei denen Vorsorge getroffen ist, elektrische Energie in das<br />
installierte System wie ausgelegt so einzuschließen, dass eine explosionsgefährdete<br />
Umgebung nicht entzündet werden kann, muss der gesamte eigensichere<br />
Stromkreis gegen das Eindringen von Energie aus anderen elektrischen Quellen<br />
geschützt werden, so dass die sicher begrenzten Energiewerte in dem Stromkreis<br />
nicht überschritten werden, selbst wenn eine Unterbrechung, ein Kurzschließen<br />
oder Erden des Stromkreises erfolgt.<br />
Als Folge dieses Prinzips besteht das Ziel der Installationsregeln für eigensichere<br />
Stromkreise darin, die Trennung von anderen Stromkreisen aufrecht zu erhalten.“<br />
[1]<br />
Die „sicher begrenzten Energiewerte“ sind durch den Nachweis der Eigensicherheit<br />
festzustellen. Dieser Nachweis ist Bestandteil des Explosionsschutzdokumentes,<br />
das gemäß § 6 der BetrSichV vor Aufnahme der Installationsarbeiten zu erstellen ist<br />
und auf dem letzten Stand gehalten werden muss.<br />
Nach Feststellung der Eigensicherheit ist es dann die Aufgabe des Installateurs,<br />
gemäß den „Zusätzlichen Anforderungen“ der EN 60079-14 zu installieren, insbesondere<br />
bezüglich der Kennzeichnung der Stromkreise, Einhaltung vorgegebener<br />
Abstände und Trennung der unterschiedlichen Stromkreise.<br />
Die DIN EN 60079-14 fordert unter 12.2.5 Nachweis der Eigensicherheit, dass die<br />
dort aufgeführten Anforderungen erfüllt sein müssen, sofern keine Systembeschreibung<br />
für den gesamten eigensicheren Stromkreis vorliegt. Diese Anforderungen<br />
sind unterteilt für<br />
eigensichere Stromkreise mit nur einem zugehörigen Betriebsmittel (einfacher<br />
eigensicherer Stromkreis),<br />
eigensichere Stromkreise mit mehr als einem zugehörigen Betriebsmittel (Zusammenschaltung).<br />
Für die Zusammenschaltung wird eine theoretische Berechnung gefordert. Die<br />
Form des beschreibenden Systemdokumentes ist nicht festgelegt, es muss aber so<br />
erarbeitet und aufbewahrt werden, dass alle für eine bestimmte Anlage zutreffenden<br />
Angaben leicht aufgefunden werden können.<br />
Im nationalen Vorwort zur DIN EN 60079-14 wird auf die Besonderheiten aktiver<br />
eigensicherer Stromkreise sowohl mit konzentrierten Induktivitäten als auch konzentrierten<br />
Kapazitäten verwiesen. Für den Nachweis der Eigensicherheit zur Verwendung<br />
in der Zone 0 sollte auf den PTB-Bericht ThEx-10 zurückgegriffen werden.<br />
Die DIN EN 60079-14 beinhaltet oder verweist auf folgende Verfahren des Nachweises<br />
der Eigensicherheit:<br />
Der Stromkreis enthält nur ein zugehöriges elektrisches Betriebsmittel.<br />
DIN EN 60079-14, Pkt. 12.2.5.1<br />
Der Stromkreis enthält mehr als ein zugehöriges elektrisches Betriebsmittel, die<br />
im Normalbetrieb oder im Fehlerfalle aktiv sind, aber alle eine lineare Strom-/<br />
Spannungs-Kennlinie besitzen. DIN EN 60079-14, Anhang A<br />
Der Stromkreis enthält mehr als ein zugehöriges elektrisches Betriebsmittel, die<br />
im Normalbetrieb oder im Fehlerfalle aktiv sind und von denen mindestens eines<br />
eine nichtlineare Strom-/Spannungs-Kennlinie besitzt. PTB-Bericht ThEx-10 (informativer<br />
Anhang DIN EN 50039)<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Nachweis der Eigensicherheit<br />
Wenn es die Gefährdungsbeurteilung zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes<br />
erfordert, sollte auch für den Nachweis der Eigensicherheit eines einfachen<br />
Stromkreise der PTB-Bericht ThEx-10 benutzt werden.<br />
6.2.1 Nachweis der Eigensicherheit eines einfachen eigensicheren Stromkreises<br />
Einschließlich Kabel und Leitungen dürfen die höchstzulässigen Werte für Induktivität,<br />
Kapazität oder des L/R-Verhältnisse sowie der Temperatur nicht überschritten<br />
werden.<br />
Es gilt:<br />
eigensichere Betriebsmittel<br />
Elektrische Parameter<br />
Kabel/Leitungen zugehöriges Betriebsmittel<br />
Ui ≥ Uo I i ≥ I o<br />
P i ≥ P o<br />
L i + L c ≤ L o<br />
C i + C c ≤ C o<br />
Tabelle 6.1 Elektrische Parameter eines einfachen eigensicheren Stromkreises<br />
Für einfache Betriebsmittel ist die Temperaturklasse nach Abschnitt 12.2.5.1 der<br />
DIN EN 60079-14 zu ermitteln.<br />
Als Beispiel soll der Nachweis eines einfachen eigensicheren Stromkreises bestehend<br />
aus einem Näherungsschalter und einem Trennschaltverstärker, gemäß<br />
12.2.5.1 der DIN EN 60079-14 geführt werden.<br />
+<br />
-<br />
SJ3,5-N LED<br />
EEx i<br />
Bild 6.1 Eigensicherer Stromkreis für die Überwachung der Klappenstellung<br />
zugehöriges Betriebsmittel Hersteller EG-Baumuster-<br />
Bezeichnung Typ<br />
bescheinigungTrennschalt-<br />
KFD2-SR2-Ex2.W <strong>Pepperl+Fuchs</strong> PTB 00<br />
verstärker<br />
GmbH AT<strong>EX</strong> 2080<br />
lfd.<br />
Nr.<br />
eigensichere elektr.<br />
Betriebsmittel<br />
Bezeichnung Typ<br />
1 Näherungsschalter<br />
SJ3,5-N LED <strong>Pepperl+Fuchs</strong><br />
GmbH<br />
Hersteller EG-Baumusterbescheinigung<br />
2<br />
Kabelinduktivität und -kapazität: Lc = 700 µH/km<br />
Cc = 45,9 nF/km<br />
l = 600 m<br />
PTB 99<br />
AT<strong>EX</strong> 2219<br />
U o<br />
[V]<br />
I o<br />
[mA]<br />
P o<br />
[mW]<br />
24 V DC<br />
KFD2-SR2-Ex2.W<br />
L o<br />
[mH]<br />
C o<br />
[nF]<br />
Ex-Gruppe<br />
10,5 13 34 3 620 IIC<br />
U i<br />
[V]<br />
I i<br />
[mA]<br />
P i<br />
[mW]<br />
L i<br />
[mH]<br />
C i<br />
[nF]<br />
Ex-Gruppe<br />
16 25 64 0,25 50 IIC<br />
0,42 27,54<br />
Gesamtinduktivität und -kapazität: Σ Li /Σ Ci 0,67 77,54<br />
Bedingungen für Eigensicherheit: Uo Io Po Lo Co ≤<br />
≤<br />
≤<br />
≤<br />
≤<br />
Ui Ii Pi Σ Li + Lc Σ Ci + Cc 10,5 V<br />
13 mA<br />
34 mW<br />
3 mH<br />
620 nF<br />
≤ 16 V<br />
≤ 25 mA<br />
≤ 64 mW<br />
≥ 0,67 mH<br />
≥ 77,54 nF<br />
Tabelle 6.2 Nachweis der Eigensichereheit eines einfachen eigensicheren Stromkreises (Beispiel)<br />
111
112<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Nachweis der Eigensicherheit<br />
Unter Berücksichtigung der im Stromkreis vorhandenen konzentrierten Induktivitäten<br />
und Kapazitäten ergibt der unter Verwendung des PTB-Berichtes ThEx-10<br />
geführte Nachweis der Eigensicherheit für die Explosionsgruppe IIC, dass bei einer<br />
maximalen Induktivität von 1 mH im Stromkreis eine Gesamtkapazität von 500 nF<br />
zulässig ist. Die in der EG-Baumusterprüfbescheinigung angegebene anschließbare<br />
Kapazität C o = 620 nF ergibt sich aus der für die PTB zulässigen exakten<br />
Berechnung unter Anwendung des Berichtes ThEx-10.<br />
Fazit: Auch unter diesen Bedingungen ist der Nachweis der Eigensicherheit gegeben.<br />
6.2.2 Nachweis der Eigensicherheit für Stromkreise mit mehreren zugehörigen Betriebsmitteln<br />
(Zusammenschaltung)<br />
Rechnerischer Nachweis der Eigensicherheit<br />
Bei einer Zusammenschaltung mehrerer aktiver zugehöriger Betriebsmittel dürfen<br />
deren elektrische Grenzwerte lt. EG-Baumusterprüfbescheinigung nicht direkt für<br />
den Nachweis der Eigensicherheit herangezogen werden.<br />
Die Zusammenschaltung der einzelnen zugehörigen Betriebsmittel ist als ein einziges<br />
elektrisches Betriebsmittel zu betrachten, für das neue Grenzwerte zu ermitteln<br />
sind.<br />
Entsprechend der Zusammenschaltung oder dem möglichen Fehlerfall sind die Reihen-,<br />
Parallelschaltung oder (speziell im Fehlerfall) eine gemischte Zusammenschaltung<br />
(Reihen- oder Parallelschaltung) zu berücksichtigen.<br />
Die EN 60079-14 beschreibt im Anhang A den rechnerischen Nachweis der Eigensicherheit<br />
für die Zusammenschaltung zugehöriger elektrischer Betriebsmittel mit<br />
linearen Strom-/Spannungsausgangskennlinien. Diese zugehörigen elektrischen<br />
Betriebsmittel enthalten im Normalbetrieb oder nur im Fehlerfall aktive Quellen. Dieses<br />
Verfahren berücksichtigt nicht das gemeinsame Auftreten von Induktivitäten<br />
und Kapazitäten und gilt nur für einen eingeschränkten Leerlaufspannungsbereich<br />
bei der Ermittlung der zulässigen Induktivitäten. Da die Zusammenschaltungen<br />
nicht für die Zone 0 zulässig sind, können in den meisten Fällen diese Einschränkungen<br />
unberücksichtigt bleiben.<br />
Der PTB-Bericht ThEx-10 vom November 1999 schließt diese Einschränkungen<br />
ein. Eine rechnergestützte Funkenmodellierung gestattet es, für nichtlineare Quellen<br />
und bei gemeinsamem Auftreten von Induktivitäten und Kapazitäten den für die<br />
Zone 1 geforderten Sicherheitsfaktor zu berücksichtigen.<br />
Somit kann der PTB-Bericht ThEx-10 für alle Varianten des Nachweises der Eigensicherheit<br />
angewendet werden:<br />
einfache Zusammenschaltung mit oder ohne konzentrierte Induktivitäten und<br />
konzentrierte Kapazitäten (hierbei ist die Kennlinienform des zugehörigen Betriebsmittels<br />
ohne Bedeutung);<br />
Zusammenschaltung mehrerer zugehöriger Betriebsmittel (beliebiger Kennlinienform)<br />
mit oder ohne konzentrierte Induktivitäten und konzentrierte Kapazitäten.<br />
6.2.3 Ermittlung der neuen Grenzwerte gemäß EN 60079-14<br />
Die EN 60079-14 beschreibt im Anhang A den Nachweis der Eigensicherheit für<br />
eigensichere Stromkreise mit mehr als einem zugehörigen Betriebsmittel mit linearen<br />
Strom-/Spannungskennlinie.<br />
Im Anhang B ist das Verfahren zur Bestimmung der maximalen Systemspannungen<br />
und -ströme in eigensicheren Stromkreis gemäß Anhang A beschrieben.<br />
Für die Zusammenschaltung muss als Schutzniveau „ib“ betrachtet werden, selbst<br />
wenn alle zugehörigen Betriebsmittel der Schutzniveau „ia“ entsprechen; demzufolge<br />
sind solche Zusammenschaltungen für die Zone 0 unzulässig.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Nachweis der Eigensicherheit<br />
Die Grenzwerte für Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom errechnen sich bei<br />
a) Parallelschaltung: Uo- aus der größten der Einzel-Leerlaufsspannungen/<br />
Io- aus der Summe aller Einzel-Kurzschlussströme;<br />
b) Reihenschaltung: Uo- aus der Summe aller Einzel-Leerlaufspannungen/<br />
Io- aus dem größten aller Einzel-Kurzschlussströme;<br />
c) Gemischte Schaltung: Uo bzw. Io aus der Summe aller jeweiligen Einzelwerte<br />
Uo bzw. Io .<br />
zugehörige Betriebsmittel Explosionsgefährdeter Bereich,<br />
Zone 1<br />
Io1 U o1<br />
I o2<br />
U o2<br />
Ex ib<br />
Bild 6.2 Parallelschaltung - Summierung von Strömen<br />
Neue System-Höchstwerte: Uo = max. (Ui )<br />
Io = Σ Ioi = Io1 + Io2 Ex ib<br />
Bild 6.3 Reihenschaltung - Summierung von Spannungen<br />
Neue System-Höchstwerte: U o = Σ U oi = U o1 + U o2<br />
I o = max. (U oi )<br />
eigensicheres<br />
Betriebsmittel<br />
zugehörige Betriebsmittel Explosionsgefährdeter Bereich,<br />
Zone 1<br />
Io1 U o1<br />
I o2<br />
U o2<br />
eigensicheres<br />
Betriebsmittel<br />
zugehörige Betriebsmittel Explosionsgefährdeter Bereich,<br />
Zone 1<br />
Io1 U o1<br />
I o2<br />
U o2<br />
Ex ib<br />
eigensicheres<br />
Betriebsmittel<br />
Bild 6.4 Parallel- und Reihenschaltung - Summierung von Spannungen und Summierung von<br />
Strömen<br />
Neue System-Höchstwerte: Uo = Σ Uoi = Uo1 + Uo2 oder Uo = max. (Uoi )<br />
Io = max. (Ioi) oder Io = Σ Ioi = Io1 + Io2 113
114<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Nachweis der Eigensicherheit<br />
Diese Betrachtungsweise sollte grundsätzlich bei einfach übersehbaren Zusammenschaltungen<br />
angewendet werden. Sie geht von den ungünstigsten Verhältnissen<br />
aus und ergibt damit ein hohes Maß an Sicherheit. Die maximal zulässigen<br />
Grenzwerte Uo , Io , Lo und Co sollen gemäß dem Berechnungsverfahren der<br />
EN 60079-14 aus den Zündgrenzkurven der EN 50020 entnommen werden.<br />
In der EN 50020 (April 1996) sind die Zündgrenzkurven für ohmsche und kapazitive<br />
Stromkreise ebenfalls tabellarisch aufgelistet.<br />
6.2.4 PTB-Bericht ThEx-10<br />
Der PTB-Bericht ThEx-10 beschreibt ein allgemeingültiges Verfahren zum Erstellen<br />
eines Eigensicherheits-Nachweises. Er berücksichtigt sowohl das Vorhandensein<br />
konzentrierter Induktivitäten als auch konzentrierter Kapazitäten im Stromkreis und<br />
beliebige Kennlinienformen für die Zusammenschaltung mehrerer zugehöriger<br />
Betriebsmittel.<br />
Im Falle der Zusammenschaltung mehrerer zugehöriger Betriebsmittel, die nicht<br />
alle eine lineare Strom/Spannungskennlinie besitzen, ist eine rechnerisch-additive<br />
Ermittlung der Grenzwerte nicht möglich. Die im Normalbetrieb oder Fehlerfall wirksame<br />
Strom-/Spannungs-Kennlinie wird als Summen-Ausgangskennlinie durch grafische<br />
Addition der Strom- oder/und Spannungskennlinie analog 6.2.3 ermittelt.<br />
Diese Summen-Ausgangskennlinie ist in ein Grenzkurven-Diagramm einzuzeichnen,<br />
in dem der Nachweis der Eigensicherheit geführt wird.<br />
Für die Explosionsgruppen IIB und IIC gibt es jeweils 5 Grenzkurven-Diagramme,<br />
die sich in der Größe (0,15 mH; 0,5 mH; 1 mH; 2 mH; 5 mH) der zulässigen Induktivität<br />
der Zusammenschaltung unterscheiden. Jedes dieser Diagramme besteht aus<br />
einer induktiven Grenzkennlinie für die lineare und die rechteckförmige Quelle und<br />
einer Kurvenschar für die Bestimmung der maximal zulässigen Kapazität. Die<br />
Ermittlung der Eigensicherheit in Abhängigkeit der Induktivität schließt die Eigensicherheit<br />
des ohmschen Verhaltens der Zusammenschaltung ein, somit fehlt eine<br />
ohmsche Grenzkennlinie.<br />
Die ersten Schritte beim Erstellen des Nachweises der Eigensicherheit sind die<br />
Bestimmung der Explosionsgruppe IIC oder IIB und die Auswahl des einen von fünf<br />
möglichen Zündgrenzkurvendiagrammen in Abhängigkeit der kleinsten zulässigen<br />
Induktivität. Diese ergibt sich aus der Summe aller im Stromkreis vorhandenen konzentrierten<br />
Induktivitäten, die kleiner sein muss als die kleinste zulässig anschließbare<br />
Induktivität Lo aller einzelner zugehöriger Betriebsmittel im Stromkreis.<br />
6.2.5 Vorgehensweise beim Nachweis der Eigensicherheit<br />
Beim Nachweis der Eigensicherheit für einen einfachen Stromkreis ohne gleichzeitiges<br />
Auftreten konzentrierter Induktivitäten und Kapazitäten genügt die<br />
Gegenüberstellung der Ex i-Parameter gemäß EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />
(s. Punkt 6.2.1).<br />
Sind aber in einem einfachen eigensicheren Stromkreis (mit nur einem zugehörigen<br />
Betriebsmittel) gleichzeitig konzentrierte Induktivitäten und Kapazitäten vorhanden,<br />
sichert die unter Punkt 6.2.1 beschriebene Gegenüberstellung der relevanten Ex i-<br />
Kennwerte nicht die gewünschte Anlagensicherheit, da die Kennwerte Lo und Co ,<br />
wenn sie aus den Zündgrenzkurven abgeleitet wurden, nur für den Fall rein induktiver<br />
oder rein kapazitiver Belastung des Stromkreises gelten (s. Ersatzschaltbild in<br />
den Zündgrenzkurven).<br />
Für den unter 6.2.1 beschriebenen Stromkreis mit konzentrierten Induktivitäten<br />
und Kapazitäten ergibt sich nach Auswahl des Zündgrenzkurvendiagrammes für<br />
die Gruppe IIC mit einer zulässigen Induktivität von L i +L c = 0,67 mH, also kleiner<br />
als 1 mH, die Auswahl des Diagrammes IIC; 1 mH. In dieses Diagramm ist die<br />
Strom-/Spannungs-Kennlinie des Trennschaltverstärkers KFD2-SR-Ex2.W einzuzeichnen,<br />
deren Lage durch die Werte U o = 10,5 V und I o = 13 mA festgelegt ist. Da<br />
weder die Grenzlinie der linearen Quelle noch die der Rechteck-Quelle geschnitten<br />
wird, ist dieser Stromkreis eigensicher, wenn die Gesamtkapazität des Stromkreises<br />
kleiner als 500 nF ist (der Strahl für diese Kapazität wird nicht durch die Strom-/<br />
Spannungs-Kennlinie geschnitten).<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Nachweis der Eigensicherheit<br />
Hinweis<br />
Ausgangspunkt des Nachweises der Eigensicherheit für die Zusammenschaltung<br />
mehrerer zugehöriger Betriebsmittel ist die grafische Erstellung einer Summenausgangskennlinie<br />
für die Zusammenschaltung. Dabei sind die gleichen Überlegungen<br />
hinsichtlich Art der Zusammenschaltung und möglicher Fehler anzustellen wie sie in<br />
der EN 60079-14, Anhang A und B für Zusammenschaltungen mehrerer Betriebsmittel<br />
mit linearer Ausgangskennlinie festgelegt sind. Der einzige Unterschied<br />
besteht darin, dass jetzt eine grafische und nicht rechnerische Ermittlung durchzuführen<br />
ist.<br />
Die grafisch ermittelte(n) Summenausgangskennlinie(n) ist (sind) entsprechend der<br />
Betriebsmittelgruppe IIB oder IIC und der zulässigen Gesamtinduktivität in das entsprechende<br />
Grenzkurvendiagramm einzuzeichnen.<br />
Die Eigensicherheit ist nachgewiesen, wenn die Grenzkurve der Rechteck-Quelle<br />
an keiner Stelle im Diagramm geschnitten wird und der Schnittpunkt von maximalem<br />
Strom und maximaler Spannung im Diagramm von der Grenzkurve der linearen<br />
Quelle eingeschlossen ist. Die höchstzulässige Kapazität der Zusammenschaltung<br />
ergibt sich aus der Grenzkurvenschar der Kapazität unter Bewertung der maximalen<br />
Spannung<br />
Wegen vieler im PTB-Bericht ThEx-10 [3] genannter zusätzlicher Bedingungen,<br />
Ausnahmen und sonstiger Annahmen wird an dieser Stelle nicht ausführlicher auf<br />
diesen Bericht eingegangen, sondern gebeten, dies im Bericht nachzulesen. Dieser<br />
Bericht wird der EN 50039 als informativer Anhang beigefügt.<br />
115
116<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Nachweis der Eigensicherheit<br />
Bild 6.5 Grenzkurvendiagramm für allgemeine Quellenkennlinie<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in den Zonen 1 und 2<br />
6.3 Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in den Zonen 1 und 2<br />
Die in der DIN EN 60079-14 unter 12.2 Anlagen für die Zonen 1 und 2 detailliert<br />
angegebenen Anforderungen können nachfolgend nur sinngemäß und auszugsweise<br />
erläutert werden, es ist zwingend notwendig, in der Norm nachzulesen.<br />
6.3.1 Anforderungen an Betriebsmittel<br />
Eigensichere und zugehörige Betriebsmittel mindestens Schutzniveau „ib“,<br />
für einfache Betriebsmittel ist keine Prüfung oder Kennzeichnung erforderlich,<br />
sie müssen aber den Anforderungen der DIN EN 50020 entsprechen, sofern die<br />
Eigensicherheit davon abhängt,<br />
zugehörige Betriebsmittel ohne zusätzliche Zündschutzart außerhalb des explosionsgefährdeten<br />
Bereiches installieren,<br />
maximale Speisespannung nicht größer als Um des zugehörigen Betriebsmittels,<br />
Bauelemente, Kabel und Leitungen der Betriebsmittel sollten in IP20-Gehäuse<br />
eingebaut sein.<br />
6.3.2 Installation eigensicherer Stromkreise<br />
Nur isolierte Kabel und Leitungen (Prüfspannung ≥ 500 V AC oder 750 V DC)<br />
Mindestdurchmesser eines Einzelleiters im explosionsgefährdeten Bereich<br />
0,1 mm<br />
Die elektrischen Kennwerte (Cc und Lc ) oder (Cc und Lc /Rc ) müssen bestimmt<br />
werden. Die DIN EN 60079-14/2004 bestimmt unter 12.2.2.2 – Elektrische Kennwerte<br />
von Kabeln und Leitungen folgende Kabelkennwerte, wenn diese nicht bekannt<br />
sind gilt: 200 pF/m und entweder 1 µH/m oder 30 µH/Ω<br />
Schutz eigensicherer Stromkreise gegen äußere elektrische oder magnetische<br />
Felder durch Einsatz von Schirmen und/oder verdrillten Adern oder durch Einhaltung<br />
eines angemessenen Abstandes<br />
Zusätzlich zu den Anforderungen zur Vermeidung von Beschädigungen sind<br />
– Kabel und Leitungen mit eigensicheren Stromkreisen von allen Kabeln und<br />
Leitungen mit nichteigensicheren Stromkreisen getrennt zu führen, oder<br />
– Kabel und Leitungen der eigensicheren oder der nichteigensicheren Stromkreise<br />
sind bewehrt, metallummantelt oder geschirmt.<br />
Aderleitungen von eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen dürfen<br />
nicht in derselben Leitung geführt werden.<br />
6.3.3 Anschluss eigensicherer Stromkreise<br />
Anschlussklemmen für eigensichere Stromkreise müssen als solche gekennzeichnet<br />
sein,<br />
zuverlässige Trennung der Anschlussklemmen eigensicherer von nicht-eigensicheren<br />
Stromkreisen (z. B. durch Trennwand oder Luftspalt ≥ 50 mm),<br />
Mindestluftstrecke 3 mm zwischen nichtisolierten leitenden Teilen und geerdeten<br />
oder anderen leitfähigen Teilen, zwischen nichtisolierten leitenden Teilen<br />
und getrennten eigensicheren Stromkreisen 6 mm.<br />
6.3.4 Installation und Kennzeichnung von Kabel und Leitungen<br />
Trennung eigensicherer und nichteigensicherer Stromkreise in Kabelbündeln<br />
oder -kanal durch Isolierstoffzwischenlage oder geerdeter Metall-Zwischenlage<br />
(nicht erforderlich bei Schirmung oder Mänteln für eigensichere oder nichteigensichere<br />
Stromkreise),<br />
unbenutzte Adern mehradriger Kabel sind zueinander und gegen Erde (wenn im<br />
Kabel z. B. über ein zugehöriges Betriebsmittel bereits eine Erdverbindung existiert)<br />
durch geeignete Abschlüsse zu isolieren,<br />
Kabel und Leitungen eigensicherer Stromkreise müssen gekennzeichnet sein,<br />
wenn Mäntel oder Umhüllungen durch eine Farbe gekennzeichnet sind, muss<br />
die verwendete Farbe hellblau sein, in diesem Falle dürfen hellblau ummantelte<br />
Kabel und Leitungen nicht für andere Zwecke verwendet werden,<br />
117
118<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in den Zonen 1 und 2<br />
wenn die eigensicheren oder alle nichteigensicheren Kabel und Leitungen bewehrt,<br />
metallummantelt oder geschirmt sind, ist die Kennzeichnung eigensicherer<br />
Kabel und Leitungen nicht erforderlich,<br />
bei Vorhandensein eines blauen Neutralleiters in MSR-Schränken, Schalt- oder<br />
Verteilungsanlagen sind Maßnahmen gegen eine Verwechselung zu treffen,<br />
z. B. gemeinsame Verlegung der Adern in hellblauem Kabelbaum, Beschriftung<br />
oder übersichtliche Anordnung und räumliche Trennung.<br />
6.3.5 Mehradrige Kabel und Leitungen mit mehr als einem eigensicheren Stromkreis<br />
(Grundanforderungen und Fehlerbetrachtungen)<br />
Leiterisolierung mindestens 0,2 mm dick,<br />
Prüfspannung der Leiterisolation mindestens 500 Veff (oder 2fache Nennspannung),<br />
spezielle Anforderungen an Isolation zwischen<br />
– allen miteinander verbundenen Einzeladern und der Schirmung/Bewehrung<br />
(500 Veff AC oder 750 V DC)<br />
– jeweils der Hälfte der miteinander verbundenen Einzeladern zueinander<br />
(1000 Veff AC oder 1500 V DC).<br />
Die in den eigensicheren Stromkreisen für die jeweiligen Zonen geforderten Gerätekategorien<br />
(Zone 1 Kategorie 2) sind den Baumusterprüfbescheinigungen der<br />
Geräte zu entnehmen, sie müssen Fehleranforderungen erfüllen.<br />
Hinweis<br />
Für Kabel und Leitungen sind nachfolgende Fehlerbetrachtungen zu führen:<br />
Typ A: erfüllt Grundanforderungen, Adern jedes eigensicheren Stromkreises sind<br />
geschirmt,<br />
Typ B: erfüllt Grundanforderungen, fest verlegt, mechanisch geschützt/Uomax
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in den Zonen 1 und 2<br />
Erdung leitender Schirme:<br />
erforderlicher leitender Schirm darf nur an einer Stelle geerdet sein, üblicherweise<br />
am Ende im nichtexplosionsgefährdeten Bereich,<br />
falls ein geerdeter eigensicherer Stromkreis in einem geschirmten Kabel verläuft,<br />
sollte der Schirm an der gleichen Stelle wie der eigensichere Stromkreis geerdet<br />
sein,<br />
der Schirm sollte an einer Stelle des Potenzialausgleichssystemes geerdet sein,<br />
falls im geschirmten Kabel ein erdfreier eigensicherer Stromkreis verläuft,<br />
wenn in hohem Grade sichergestellt ist, dass zwischen jedem Ende des Stromkreises<br />
ein Potenzialausgleich besteht, dürfen Kabel- und Leitungsschirme an<br />
beiden Enden des Kabels und der Leitung und, falls erforderlich, an Zwischenstellen<br />
an Erde angeschlossen sein,<br />
Mehrfacherdung über kleine Kondensatoren (z. B. 1 nF, 1500 V, Keramik) ist zulässig,<br />
vorausgesetzt, dass die Gesamtkapazität 10 nF nicht überschreitet,<br />
In Sonderfällen (hoher Widerstand des Schirmes oder erforderliche Abschirmung<br />
gegen induktive Störbeeinflussung) ist eine Mehrfacherdung entsprechend Bild 2<br />
Abschnitt 12.2.2.4 der DIN EN 60079-14 zulässig, wenn:<br />
robuster isolierter Erdungsleiter vorliegt (mindestens 4 mm 2 ),<br />
Isolationsprüfung mit 500 V in verschiedenen Prüfungen bestanden wird,<br />
isolierter Erdungsleiter und Schirm nur an einem Punkt (normalerweise am Ende<br />
des Kabels im nichtexplosionsgefährdeten Bereich) mit Erde verbunden sind,<br />
der isolierte Erdungsleiter geschützt verlegt ist,<br />
das L/R-Verhältnis des Kabels und der Leitung, das zusammen mit dem isolierten<br />
Erdungsleiter angebracht ist, der Eigensicherheit genügt.<br />
6.3.7 Floating-Schaltung<br />
Da ein eigensicherer Stromkreis nur an einer Stelle geerdet werden darf, ist bei Einsatz<br />
von Zenerbarrieren eine weitere Erdung (z. B. am Fühler) nicht zulässig. Zenerbarrieren<br />
müssen im sicheren Bereich errichtet werden. Wenn messtechnisch die<br />
unmittelbare Erdung stört, so ist es möglich, durch Zusammenschaltung zweier<br />
Zenerbarrieren die Messleitungen bis zum Betrag der Zenerspannung quasi erdfrei<br />
zu halten (Floating-Schaltung).<br />
Thermoelement<br />
Z-Dioden<br />
Z-Dioden<br />
3x<br />
3x<br />
3x<br />
3x<br />
Nicht erden!<br />
Isolationsspannung > 500 V AC<br />
Messgerät<br />
Bild 6.6 Prinzip Floating-Schaltung<br />
Hierbei ist zu beachten, daß zwei eigensichere Stromkreise zusammengeschaltet<br />
werden. Die Höchstwerte von Strom und Spannung und die neuen zulässigen<br />
äußeren Induktivitäten und Kapazitäten sind zu ermitteln. Im Katalog „Interface Aufbaugehäuse“<br />
des Geschäftsbereiches <strong>Pepperl+Fuchs</strong> Prozessautomation sind in<br />
den Auswahltabellen für Zenerbarrieren die sicherheitsrelevanten Kennwerte für die<br />
separaten Kanäle sowie die Reihen- und Parallelschaltungen der Kanäle angegeben.<br />
Auch bei dieser Schaltung darf keine Doppelerdung vorgenommen werden,<br />
d. h. das Thermoelement muss isoliert aufgebaut sein.<br />
119
120<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in der Zone 0<br />
6.4 Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in der Zone 0<br />
6.5 Instandhaltung eigensicherer Anlagen<br />
Zusätzlich zu den für die Zone 1 gestellten Anforderungen wird gefordert:<br />
Betriebsmittel des Schutzniveaus „ia“ gemäß DIN EN 50020 erforderlich,<br />
Stromkreise mit mehr als einem zugehörigen elektrischen Betriebsmittel sind in<br />
der Zone 0 nicht zulässig, da deren Schutzniveau als „ib“ betrachtet werden<br />
muss, selbst wenn alle Betriebsmittel dem Schutzniveau „ia“ entsprechen,<br />
galvanische Trennung eigensicherer und nichteigensicherer Stromkreise in den<br />
zugehörigen Betriebsmitteln bevorzugt,<br />
bei Verwendung von zugehörigen Betriebsmitteln ohne galvanische Trennung<br />
Impedanz von Ansschlusspunkt bis Erdungspunkt des Starkstromnetzes<br />
(TN-S-Netz) weniger als 1 Ω, zusätzlich Trenntrafo für netzgespeiste Betriebsmittel<br />
gefordert,<br />
aus Funktionsgründen erforderliche Erdung außerhalb der Zone 0 (aber so nah<br />
wie möglich am Betriebsmittel für Zone 0), vorzugsweise in einem Abstand bis<br />
zu 1 m,<br />
detaillierte Blitzschutzmaßnahmen für eigensichere Stromkreise außerhalb von<br />
Bauwerken oder über Erdbodenniveau.<br />
Die DIN EN 60079-17 VDE 0165 Teil 10 Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />
Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue) enthält<br />
im Abschnitt 5.3 zusätzliche Anforderungen für die Zündschutzart Eigensicherheit:<br />
Instandhaltungsarbeiten eigensicherer Anlagen dürfen bei Einhaltung bestimmter<br />
Bedingungen an unter Spannung stehenden Einrichtungen durchgeführt werden,<br />
Erdverbindungen von Sicherheitsbarrieren dürfen nicht entfernt werden, bevor<br />
die Stromkreise zum explosionsgefährdeten Bereich abgetrennt sind,<br />
im explosionsgefährdeten Bereich sind die Arbeiten zu begrenzen auf:<br />
– Abklemmen, Entfernen oder Auswechseln von Teilen<br />
– Justierung aller für die Kalibrierung erforderlichen Einstellungen<br />
– Entfernen, Auswechseln steckbarer Komponenten/Baugruppen<br />
– Benutzung in der Dokumentation festgelegter Prüfinstrumente,<br />
nach der Prüfung muss das eigensichere System/Betriebsmittel alle Anforderungen<br />
gemäß Anlagendokumentation erfüllen;<br />
die Dokumentation muss folgende Einzelheiten enthalten:<br />
– Nachweis der Eigensicherheit,<br />
– Hersteller, Betriebsmitteltyp und -bescheinigungsnummer, Kategorie, Betriebsmittelgruppe,<br />
Temperaturklasse,<br />
– elektrische Parameter (Induktivität, Kapazität, Länge, Typ und Verlauf von<br />
Kabeln, Leitungen),<br />
– besondere Anforderungen laut Betriebsmittelbescheinigung,<br />
– Einbauort jedes Betriebsmittels in der Anlage.<br />
Weiterhin werden geprüft:<br />
eindeutige Kennzeichnung eigensicherer Stromkreise,<br />
Übereinstimmung der Installation mit der Anlagendokumentation,<br />
Trennbaugruppen zwischen eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen,<br />
Kabel und Leitungen sowie deren Abschirmungen,<br />
Durchgängigkeit der Erdung von nicht galvanisch getrennten Stromkreisen, Erdverbindungen<br />
zur Bewahrung der Eigensicherheit,<br />
Erdung und/oder Isolierung eigensicherer Stromkreise,<br />
Trennung zwischen eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen,<br />
Einhaltung vorgeschriebener Mindestabstände.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />
Quellenverzeichnis<br />
6.6 Quellenverzeichnis<br />
[1] DIN EN 60079-14: 1998 Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />
Bereiche, Teil 14: Elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen<br />
Grubenbaue)<br />
[2] DIN EN 50020: 2001 Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche<br />
Eigensicherheit „i“<br />
[3] Ulrich Johannsmeyer, Martin Krämer PTB-Bericht ThEx-10 Zusammenschaltung<br />
nichtlinearer und linearer eigensicherer Stromkreise<br />
121
122<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Staubexplosionen und ihre Ursachen<br />
7 Staubexplosionsschutz<br />
7.1 Staubexplosionen und ihre Ursachen<br />
Bei der Herstellung, dem Verarbeiten, Transportieren, Lagern oder Verpacken<br />
brennbarer Stäube besteht die Gefahr einer Staubexplosion.<br />
Nachfolgend sind einige staubexplosionsgefährdete Arbeiten aufgeführt:<br />
Mahlen/Trocknen von Kohle<br />
Befüllen von Kohlenstaubsilos<br />
Absaugen und Fördern von Holzstaub in Filtern und Abscheideanlagen, Umschlagen<br />
und Silieren von Getreide<br />
Mahlen, Mischen und mechanisches Fördern von organischen Produkten (Getreide,<br />
Futtermittel, Zucker, Kunststoffe, Farbstoffe, Pharmazeutika)<br />
Sprühtrocknen von organischen Produkten (Milch)<br />
Trocknen, Granulieren, Coaten (Beschichten) in Wirbelschichtapparaturen (Klärschlammverarbeitung)<br />
Schleifen von Leichtmetallen und deren Legierungen<br />
Herstellen und Verarbeiten von Metallpulvern<br />
Gemäß einer Studie der Berufsgenossenschaften Nahrungsmittel und Gaststätten<br />
„Staubexplosionen - Nahrungsmittel-, Futtermittel- und Getreidestäube“ kann davon<br />
ausgegangen werden, dass sich in Deutschland durchschnittlich pro Tag eine<br />
Staubexplosion ereignet. Jede vierte davon wird durch Nahrungs- oder Futtermittelstäube<br />
ausgelöst.<br />
Anteil der Staubarten an den Staubexplosionen [1]:<br />
Getreidestaub 24 %<br />
Holzstaub 34 %<br />
Kunststoffe 14 %<br />
Metallstaub 10 %<br />
Kohlenstaub 10 %<br />
Papierstaub 2 %<br />
sonstige Stäube 6 %<br />
Folgende Zündquellen wurden bei den Staubexplosionen festgestellt:<br />
mechanische Funken 30 %<br />
statische Elektrizität 9 %<br />
Reibung 9 %<br />
Glimmnester 9 %<br />
Feuer 8 %<br />
heiße Oberflächen 6,5 %<br />
Selbstentzündung 6 %<br />
Schweißarbeiten 5 %<br />
elektrische Betriebsmittel 3,5 %<br />
sonstige 13,5 %<br />
Zündfähiger Staub entsteht, wenn aus brennbarem Material feinteilige Feststoffe<br />
mit Korngrößen unter ca. 0,4 mm erzeugt werden. Diese Erzeugung kann gewollt<br />
(z. B. durch Mahlen oder Zerkleinern) oder ungewollt (z. B. durch Abrieb) erfolgen.<br />
Gemäß einer Untersuchung der Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gaststätten<br />
entstehen beim Transport und Verarbeiten grobkörnigen Materials 0,1 bis<br />
0,25 Gewichtsprozente Feinanteile.<br />
Teilt man einen Würfel mit einer Kantenlänge von 1 cm in Partikel mit einer Kantenlänge<br />
von 0,001 mm, so ergibt sich eine Gesamtoberfläche von 6 m 2 , die mit Sauerstoff<br />
reagieren kann. Der Würfel könnte brennen, der Staub explodiert [2].<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />
7.2 Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />
Die sicherheitstechnischen Kenngrößen sind keine Naturkonstanten, sondern experimentell<br />
ermittelte Stoffeigenschaften zur Charakterisierung der Stäube. Sehr viele<br />
dieser Kenngrößen werden zur Auswahl der Betriebsmittel benötigt, andere sind<br />
grundlegende Parameter für den konstruktiven oder auch tertiären Explosionsschutz.<br />
Auf die speziell beim Staubexplosionsschutz wichtige Problematik des<br />
Begrenzens der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß durch<br />
Explosionsfeste Bauweise,<br />
Explosionsdruckentlastung,<br />
Explosionsunterdrückung,<br />
Verhindern der Explosionsübertragung<br />
kann an dieser Stelle nicht eingegangen werden (siehe Abschnitt 3.6).<br />
Es kann auch nicht auf alle wichtigen sicherheitstechnischen Kenngrößen eingegangen<br />
werden, hierzu gibt es ein umfangreiches Nachschlagewerk. Einige wichtige<br />
Veröffentlichungen sind nachfolgend aufgelistet:<br />
VDI-Richtlinie 2263 Staubbrände und Staubexplosionen<br />
– Blatt 1 Ermittlung sicherheitstechnischer Kenngrößen<br />
– Blatt 2 Inertisierung<br />
– Blatt 3 Explosionsdruckstoßfeste Behälter und Apparate, Berechnung, Bau<br />
und Prüfung<br />
– Blatt 4 Unterdrückung von Staubexplosionen<br />
– Blatt 5 Gefahren und Beurteilungen - Schutzmaßnahmen, Explosionsschutz<br />
bei Wirbelschichtanlagen<br />
VDI-Richtlinie 3673 Druckentlastung von Staubexplosionen<br />
TRD 413 Kohlenstaubfeuerungen an Dampfkesseln<br />
TRD 415 Wirbelschichtfeuerungen an Dampfkesseln<br />
Leitfäden des Technischen Ausschusses für Anlagensicherheit (TAA)<br />
TAA-GS 15 Explosionsfähige Staub-/Luft-Gemische und<br />
Störfallverordnung<br />
BGV C15 Kohlenstaubanlagen (früher VBG 3)<br />
GESTIS-Staub-<strong>EX</strong> Datenbank Brenn- und Explosionskenngrößen von<br />
Stäuben (Hauptverband der gewerblichen BG)<br />
BIA-Report 12/97 Brenn- und Explosionskenngrößen von Stäuben<br />
BGI 747 Merkblatt R003 Anlagensicherheit Sicherheitstechnische<br />
Kenngrößen - Ermitteln und Bewerten<br />
Wichtige Parameter und Kenngrößen sind:<br />
Staubexplosionsfähigkeit,<br />
Explosionsgrenzen,<br />
Mindestzündenergie,<br />
Medianwert,<br />
Explosionsdruck, Staubexplosionsklassen ST,<br />
Zündtemperatur,<br />
Glimmtemperatur,<br />
Selbstentzündungstemperatur,<br />
Brennverhalten (Brennzahl BZ, Abbrandgeschwindigkeit)<br />
123
124<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />
7.2.1 Staubexplosionsfähigkeit<br />
Ein Stoff ist staubexplosionsfähig, wenn er im Gemisch mit Luft durch Einwirkung<br />
einer Zündquelle definierter Energie zu einer sich selbst erhaltenden Flammenausbreitung<br />
initiiert werden kann, die im geschlossenen Behälter (Vorprüfung mit modifiziertem<br />
Hartmannrohr) mit einer Drucksteigerung verbunden ist.<br />
Die meisten organischen Stäube, viele Staubgemische, aber auch einige anorganische<br />
Stäube (z. B. Metallstäube) sind staubexplosionsfähig. [3]<br />
7.2.2 Explosionsgrenzen<br />
Ebenso wie im gasexplosionsgefährdeten Bereich gibt es auch im staubexplosionsgefährdeten<br />
Bereich Konzentrationsgrenzen, innerhalb derer das Staub-Luft-<br />
Gemisch explosionsfähig ist. Die untere Staubexplosionsgrenze wird in einem<br />
geschlossenen, annähernd kugelförmigen Druckbehälter mit einer zugehörigen<br />
Steuereinheit ermittelt. Da die obere Staubexplosionsgrenze für Sicherheitskonzepte<br />
wenig Bedeutung hat, wird sie in der Regel nicht bestimmt.<br />
Untere Explosionsgrenze UEG: Untere Grenze des Konzentrationsbereiches, in<br />
dem ein Staub im Gemisch mit Luft zur Explosion gebracht werden kann. [4]<br />
Als Explosionsgrenzen werden genannt:<br />
untere Explosionsgrenze ca. (20 ... 60) g/m 3 ,<br />
obere Explosionsgrenze ca. (2 ... 6) kg/m 3 .<br />
Der Bereich der unteren Explosionsgrenze kann durch 2 optische Versuche verdeutlicht<br />
werden:<br />
bei einer Staubdichte von 30 g/m 3 ist eine 40-Watt-Lampe aus 1 m Entfernung<br />
nicht mehr sichtbar [2];<br />
nach Messungen der DMT besteht bei einer Staubdichte von ca. 50 g/m3 in nur<br />
5 cm Abstand von der Lichtquelle ein Lichtverlust von 50 %.<br />
Viel wichtiger ist aber der Hinweis, dass in einem Raum normaler Höhe eine Staubschicht<br />
von weniger als 1 mm ausreicht, diesen Raum mit einem explosionsfähigen<br />
Gemisch zu füllen.<br />
7.2.3 Mindestzündenergie (MZE)<br />
Mindestzündenergie MZE: unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelte,<br />
kleinste in einem Kondensator gespeicherte Energie, die bei Entladung ausreicht,<br />
das zündwilligste Gemisch eines explosionsfähigen Staub-Luft-Gemisches<br />
zu zünden. [3]<br />
Die Mindestzündenergie von Stäuben ist abhängig von der Konzentration des Staubes,<br />
seiner Korngröße, Zusammensetzung (z. B. Feuchte, Lösungsmittelanteile),<br />
der Temperatur und anderer Faktoren.<br />
Mindestzündenergien:<br />
sehr leicht entzündliche Stäube (feine Aluminium- und Schwefelstäube)<br />
MZE < 1 mJ,<br />
leicht entzündliche Stäube (Wachsstäube)<br />
MZE = (1 - 10) mJ,<br />
gemäßigt entzündliche Stäube (Zucker, Milchpulver)<br />
MZE = (10 - 100) mJ,<br />
schwer entzündliche Stäube (Abrieb von Kohlearten, Weizenmehl)<br />
MZE > 100 mJ.<br />
Im VDI-Bericht 1272 „Mindestzündenergie als Beurteilungsmaßstab für die Auswahl<br />
von Schutzmaßnahmen“ ist folgende Unterteilung zu finden:<br />
besonders zündempfindliche Stäube MZE = (3 –10) mJ,<br />
extrem zündempfindliche Stäube MZE < 3 mJ. [5]<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />
7.2.4 Medianwert (MW)<br />
Ein bedeutender Parameter bezüglich der Explosionsfähigkeit ist die Teilchengröße;<br />
man spricht hier vom sogenannten Medianwert. Die Gesamtoberfläche<br />
wächst mit abnehmender Teilchengröße exponentiell, es steht mehr Fläche für die<br />
Absorption von Luft und Oxidation mit dem darin befindliche Sauerstoff zur Verfügung.<br />
Feinstäube reagieren heftiger als grobe Stäube.<br />
Der Medianwert ist der Wert für die mittlere Korngröße (50 Gewichts-% des Staubes<br />
sind gröber, 50 Gewichts-% sind feiner als der Medianwert). [3]<br />
7.2.5 Explosionsdruck, Staubexplosionsklassen (ST)<br />
Der maximale Explosions(über)druck pmax ist der unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen<br />
ermittelte maximale Druck, der in einem geschlossenen Behälter<br />
bei der Explosion eines Staubes im Gemisch mit Luft auftritt.<br />
Der maximale zeitliche Druckanstieg (dp/dt) max ist der unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen<br />
ermittelte höchste Wert für den zeitlichen Druckanstieg, der bei<br />
der Explosion eines Staubes in einem geschlossenen Behälter auftritt. [3]<br />
Wenn man berücksichtigt, dass nach dem Kubischen Gesetz für die Volumenabgängigkeit<br />
des maximalen zeitlichen Druckanstieges gilt:<br />
(dp/dt) max . V 1/3 = konst = Kst (in bar.m.s -1 ),<br />
so ist der Kst-Wert gleich dem Wert des maximalen zeitlichen Druckanstieges in<br />
einem 1 m3-Behälter, das heißt, der maximale zeitliche Druckanstieg wird auf den<br />
volumenunabhängigen Kst-Wert umgerechnet. Anhand des Kst-Wertes erfolgt eine<br />
Einteilung der Stäube in Staubexplosionsklassen: [4]<br />
Staubexplosionsklasse KSt-Wert in bar · m · s -1<br />
St 1 0 bis 200<br />
St 2 200 bis 300<br />
St 3 größer 300<br />
7.2.6 Zündtemperatur<br />
Die Zündtemperatur einer Staubwolke ist die niedrigste Temperatur einer heißen<br />
inneren Wand eines Ofens, bei der die Zündung einer darin enthaltenen Staubwolke<br />
in Luft eintritt. [6]<br />
Bei der Auswahl des Betriebsmittels darf dessen Oberflächentemperatur gemäß<br />
Baumusterprüfbescheinigung maximal 2/3 der Zündtemperatur der Staubwolke<br />
betragen.<br />
Tmax = 2/3 Tcl , Tcl - Zündtemperatur der Staubwolke<br />
125
126<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />
7.2.7 Glimmtemperatur<br />
Die Glimmtemperatur einer Staubschicht ist die niedrigste Temperatur einer heißen<br />
Oberfläche, bei der sich eine Staubschicht von festgelegter Dicke auf dieser Oberfläche<br />
entzündet. [6]<br />
In der DIN EN 61241-1 wird darauf hingewiesen, dass 2 unterschiedliche Verfahren<br />
zur Ermittelung der maximalen Oberflächentemperatur mit einer Staubschicht angewendet<br />
werden.<br />
Verfahren A Die maximale Oberflächentemperatur wird mit einer 5 mm dicken Staubschicht<br />
bestimmt und die Errichtungsbestimmungen fordern eine Differenz von 75 K zwischen<br />
der Oberflächentemperatur und der Glimmtemperatur eines bestimmten<br />
Staubes.<br />
Verfahren B Die maximale Oberflächentemperatur wird mit einer 12,5 mm dicken Staubschicht<br />
bestimmt und die Errichtungsbestimmungen fordern eine Differenz von 25 K zwischen<br />
der Oberflächentemperatur und der Glimmtemperatur eines bestimmten<br />
Staubes.<br />
Das bedeutet für die Auswahl der Betriebsmittel, dass in Abhängigkeit der Kennzeichnung<br />
der Betriebsmittel (Ex tD A... oder Ex tD B...) dessen Oberflächentemperatur<br />
75K (Verfahren A) oder 25K (Verfahren B) niedriger sein muss als die<br />
Glimmtemperatur der betreffenden Staubschicht.<br />
Zündtemperatur (°C) Glimmtemperatur (°C)<br />
Baumwolle 560 350<br />
Holzmehl 400 300<br />
Kork 470 300<br />
Milchpulver 440 340<br />
Stärke 440 290<br />
Tabak 450 300<br />
Zuckerrüben 460 290<br />
Braunkohle 380 225<br />
Kautschuk 460 220<br />
Schichtpressstoff 510 330<br />
Aluminium 530 280<br />
Bronze 390 260<br />
Eisen 310 300<br />
Magnesium 610 410<br />
Ruß 620 385<br />
Schwefel 280 280<br />
Tabelle 7.1 Zünd- und Glimmtemperaturen von Stäuben<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />
7.2.8 Selbstentzündungstemperatur<br />
Unter Selbstentzündung wird der Vorgang verstanden, bei dem ein Stoff bei allseitiger<br />
Wärmeeinwirkung und Anwesenheit von Luft ohne weitere Zündquelle zur Entzündung<br />
kommt. Überschreitet die Probe dabei die Umgebungstemperatur um<br />
mehr als 60 K, spricht man von Selbstentzündung. Die Selbstentzündungstemperatur<br />
ist eine wichtige Kenngröße für die sicherheitstechnische Beurteilung von Trocknungsprozessen,<br />
Lagerung und Transport. [4]<br />
Brennzahl in Abhängigkeit<br />
vom Brennverhalten<br />
Staubart Dm µm Tz °C TG °C TSE °C<br />
Baumwolle 51 380 220 100<br />
Gaskohle 28 630 250 100<br />
Aktivkohle 23 780 > 400 250<br />
Altholz 45 590 360 190<br />
Klärschlamm 31 450 270 140<br />
Tiermehl 182 520 > 400 165<br />
Farbpulver < 20 > 1000 360 180<br />
Tabelle 7.2 Selbstentzündungstemperatur von Stäuben<br />
Dm: Medianwert<br />
Tz: Zündtemperatur des aufgewirbelten Staubes<br />
TG: Glimmtemperatur des lagerndes Staubes (h = 5 mm)<br />
TSE: Selbstentzündungtemperatur des lagernden Staubes (V = 400 cm3 )<br />
Brennzahl Die Brennzahl (BZ) ist ein Kriterium für die Ausbreitung eines Brandes nach lokaler<br />
Einwirkung einer hinreichend starken Zündquelle [4].<br />
Die Brennbarkeit eines abgelagerten Staubes wird mit den Brennzahlen (BZ) 1 bis 6<br />
klassifiziert. BZ 1 bedeutet „kein Brennen“, BZ 6 bedeutet „verpuffungsartiges<br />
Abbrennen oder rasche flammenlose Zersetzung“.<br />
Art der Reaktion BZ<br />
Keine<br />
Ausbreitung<br />
eines Brandes<br />
Ausbreitung<br />
eines Brandes<br />
Kein Anbrennen 1 Kochsalz<br />
Kurzes Entzünden und rasches Verlöschen 2 Weinsäure<br />
Örtliches Brennen oder Glimmen mit<br />
höchstens geringer Ausbreitung<br />
3 Milchzucker<br />
Durchglühen ohne Funkenwurf<br />
(Glimmbrand) oder langsame flammenlose<br />
Zersetzung<br />
Abbrennen unter Flammenerscheinung<br />
oder Funkensprühen<br />
Verpuffungsartiges Abbrennen oder rasche<br />
flammenlose Zersetzung<br />
Tabelle 7.3 Brennzahl in Abhängigkeit vom Brennverhalten<br />
4 Tabak<br />
5 Schwefel<br />
6 Schwarzpulver<br />
Es ist zu beachten, dass sich mit der Erhöhung der Umgebungstemperatur auch die<br />
Brennzahl verändern kann. Zum Beispiel ist Kartoffelstärke bei normaler Umgebungstemperatur<br />
nicht brennbar, bei erhöhten Temperaturen jedoch sehr gut<br />
brennbar.<br />
127
128<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />
7.2.9 Schutzmaßnahmen unter Beachtung der Kenngrößen<br />
Unter Beachtung obengenannter Kenngrößen und weiterer Parameter sind folgende<br />
Schutzmaßnahmen zu ergreifen:<br />
Schutzmaßnahmen zu beachtende Kenngrößen<br />
Vermeidung brennbarer Stoffe Brennbarkeit,Explosionsfähigkeit,<br />
Verbrennungswärme<br />
Konzentrations-/<br />
untere Explosionsgrenze<br />
Mengebegrenzung<br />
Inertisierung Sauerstoffgrenzkonzentration<br />
Vermeidung von Zündquellen Glimm-, Zünd,- Zersetzungstemp.,<br />
Selbstentzündungsverhalten, Schwelpunkt,<br />
Mindestzündenergie, Schlagempfindlichkeit,<br />
elektrostatisches Verhalten<br />
Explosionsfeste Bauweise für maximaler Explosionsdruck<br />
den maximalen Explosionsdruck<br />
Explosionsdruckentlastung KSt-Wert u. max. Explosionsdruck<br />
Explosionsunterdrückung KSt-Wert u. max. Explosionsdruck<br />
Tabelle 7.4 Zuordnung von Kenngrößen zu Schutzmaßnahmen<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Einteilung der staubexplosionsgefährdeten Bereiche in Zonen<br />
7.3 Einteilung der staubexplosionsgefährdeten Bereiche in Zonen<br />
Gemäß Anhang 3 der Betriebssicherheitsverordnung sind die staubexplosionsgefährdeten<br />
Bereiche wie folgt definiert:<br />
Zone 20 ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer<br />
Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub, ständig, über lange Zeiträume<br />
oder häufig vorhanden ist.<br />
Hierzu gehört im Allgemeinen nur das Innere von Behältern oder Apparaturen, wie<br />
z. B. das Innere von Mühlen, Trocknern, Mischern, Förderleitungen, Silos usw.,<br />
wenn die Bedingungen der Definition der Zone 20 erfüllt sind.<br />
Zone 21 ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />
Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren<br />
Staub bilden kann.<br />
Hierzu gehören z. B. die nähere Umgebung von Beschickungsöffnungen, der<br />
nähere Bereich um Füll- und Entleerungseinrichtungen und Bereiche, wo Staubablagerungen<br />
vorhanden sind, durch deren Aufwirbeln gelegentlich eine gefährliche<br />
explosionsfähige Atmosphäre auftritt.<br />
Zone 22 ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />
in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise<br />
nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />
Hierzu gehören Bereiche in der Umgebung Staub enthaltender Anlagen, wenn<br />
Staub aus Undichtigkeiten austreten kann und sich Staubablagerungen bilden können.<br />
Die IEC 61241-10 – Einteilung von staubexplosionsgefährdeten Bereichen ist im<br />
Konzept stark an die Vorgehensweise zur Einteilung der gasexplosionsgefährdeten<br />
Bereiche angelehnt (siehe EN 60079-10). Wichtige Kriterien sind unter Einbeziehung<br />
der sicherheitstechnischen Kenngrößen der Stäube die Freisetzungsquellen<br />
von Stäuben, die Möglichkeiten der Staubabsaugung, die Gefahr der Staubablagerung.<br />
In einem Verfahren zur Einteilung staubexplosionsgefährdeter Bereiche (siehe 4.3<br />
[7]) wird für die Festlegung der Gefährdungszonen nur die Wahrscheinlichkeit der<br />
Bildung von Staubwolken betrachtet und dabei in 3 Schritten vorgegangen:<br />
1. Identifizierung der Materialeigenschaften (Teilchengröße, Feuchtegehalt, Mindestzündtemperatur<br />
der Staubwolke, spezifischer elektrischer Widerstand.<br />
2. Feststellung, wo Staub einschließende Behältnisse oder Staubfreisetzungsquellen<br />
vorhanden sind.<br />
3. Bestimmung der Wahrscheinlichkeit, mit der Staub von solchen Quellen freigesetzt<br />
wird.<br />
Im Abschnitt 6.3 werden anschaulich Beispiele für Zonen explosionsfähiger Staubatmosphären<br />
genannt. In einem informativen Anhang A werden Beispiele aus der<br />
Praxis behandelt. In der BGR 104 Explosionsschutz-Regeln Ex-RL (TRBS 2152) ist<br />
eine umfangreiche Zusammenstellung von Beispielen enthalten.<br />
129
130<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Europanormen und -entwürfe zum Staubexplosionsschutz<br />
7.4 Europanormen und -entwürfe zum Staubexplosionsschutz<br />
Hinweis<br />
Neben verschiedenen Normen zu Untersuchungsverfahren liegen folgende für den<br />
Betreiber elektrischer Anlagen wichtigen Normen und Normenentwürfe unter der<br />
Überschrift IEC 61214 – Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen<br />
mit brennbarem Staub (ausgenommen Grubenbaue) vor (Stand Januar 2006 mit<br />
neu zugewiesenen Nummern):<br />
IEC 61241-0 Allgemeine Anforderungen<br />
IEC 61241-1 Schutz durch Gehäuse (Zündschutzart „tD“)<br />
IEC 61241-2 Schutz durch Überdruck (Zündschutzart „pD“)<br />
IEC 61241-10 Klassifizierung von Bereichen, in denen brennbarer Staub<br />
vorhanden ist oder sein kann.<br />
IEC 61241-11 Schutz durch Eigensicherheit (Zündschutzart „iD“)<br />
IEC 61241-14 Auswahl und Errichten<br />
IEC 61241-17 Prüfung und Instandhaltung<br />
IEC 61241-18 Schutz durch Kapselung (Zündschutzart „mD“)<br />
Als Normen liegen zum Zeitpunkt der Überarbeitung des Handbuches (Oktober<br />
2006) folgende Normen zu „Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen<br />
mit brennbarem Staub“ vor, die aber z. T. durch die oben genannten Normen<br />
bereits ersetzt wurden:<br />
DIN EN 50281-1-1 (VDE 0170/0171, Teil 15-1-1): 1999-10<br />
Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Konstruktion und Prüfung<br />
DIN EN 50281-1-2 (VDE 0165, Teil 2): 1999-11<br />
Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Auswahl, Errichten und<br />
Instandhaltung<br />
DIN EN 50281-1-2/A1 (VDE 0165, Teil 2/A1): 2002-11<br />
Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Auswahl, Errichten und<br />
Instandhaltung<br />
DIN EN 50281-1-1/A1 (VDE 0170/0171, Teil 15-1-1/A1): 2002-11<br />
Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Konstruktion und Prüfung<br />
DIN EN 50281-3 (VDE 0165, Teil 102): 2003-05<br />
Einteilung von staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
IEC 61241-1: 2004-05 Schutz durch Gehäuse „tD“<br />
IEC 61241-10: 2004-06 Einteilung staubexplosionsgefährdeter Bereiche<br />
IEC 61241-14: 2004-07 Auswahl und Errichten<br />
Diese Auflistung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, zeigt aber, dass derzeit<br />
sehr intensiv an den Normen zum Staubexplosionsschutz gearbeitet wird.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz<br />
7.5 Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz<br />
7.5.1 Allgemeine Anforderungen (E IEC 61241-0)<br />
Da sich diese Norm fast ausschließlich an den Betriebsmittelhersteller wendet und<br />
zu dem noch als Entwurf vorlegt, sollen an dieser Stelle nur die wichtigsten Begriffe<br />
(siehe auch Abschnitt 7.2) und Festlegungen behandelt werden.<br />
Die gesamte Normenreihe IEC 61241 trägt den Titel „Elektrische Betriebsmittel zur<br />
Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub“.<br />
Brennbarer Staub wird definiert als Staub, Fasern oder Flugstaub, der in Luft brennen<br />
oder glimmen kann und der bei atmosphärischem Druck und bei normalen<br />
Temperaturen mit Luft explosionsfähige Gemische bilden kann.<br />
Bei der Geräteauswahl in Abhängigkeit der Zone, in der das Betriebsmittel eingesetzt<br />
werden soll, ist die Leitfähigkeit des Staubes ein Auswahlkriterium.<br />
Leitfähiger Staub ist ein Staub mit einem spezifischen elektrischen Widerstand<br />
≤ 10 3 Ω x m.<br />
Speziell bei der Zündschutzart „tD“ – Schutz durch Gehäuse werden unterschieden:<br />
Staubdichtes Gehäuse ist ein Gehäuse, das den Eintritt von Staubteilchen in<br />
sichtbarer Menge verhindert.<br />
Staubgeschütztes Gehäuse ist ein Gehäuse, bei dem der Eintritt von Staub<br />
nicht vollständig verhindert ist, aber Staub nicht in ausreichender Menge eindringt,<br />
um das sichere Arbeiten des Betriebsmittels zu beeinträchtigen. Staub<br />
darf sich nicht an solchen Stellen innerhalb des Gehäuses ansammeln, wo er<br />
eine Zündgefahr verursachen könnte.<br />
Im Unterschied zu den elektrischen Betriebsmitteln zur Benutzung in gasexplosionsgefährdeten<br />
Bereichen, wo es für die Betriebsmittel und für die explosionsfähige<br />
Atmosphäre eine Zuordnung zu den Temperaturklassen gibt, müssen die Betriebsmittel<br />
zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub mit ihrer maximalen<br />
Oberflächentemperatur gekennzeichnet sein. Bei der Auswahl der Betriebsmittel<br />
müssen sowohl die Zündtemperatur der Staubwolke als auch die Glimmtemperatur<br />
der Staubschicht in Betracht gezogen werden.<br />
Auf diese Problematik wird ausführlich bei der Zündschutzart „tD“ – Schutz durch<br />
Gehäuse eingegangen, ebenso werden die Festlegungen zur Betriebsmittelkennzeichnung<br />
unter der jeweilige Zündschutzart erläutert.<br />
7.5.2 Zündschutzart „tD“ – Schutz durch Gehäuse (IEC61241-1)<br />
Diese Norm ersetzt die DIN EN 50281-1-1, die aber noch bis zum 01.06.2007 angewendet<br />
werden darf.<br />
Die Staub-Zündschutzart „tD“ – Schutz durch Gehäuse umfasst sämtliche zu treffenden<br />
Maßnahmen, die in dieser Norm festgelegt sind (z. B. Schutz gegen das<br />
Eindringen von Staub und Begrenzung der Oberflächentemperatur), die an elektrischen<br />
Betriebsmitteln mit Schutz durch Gehäuse getroffen sind, um die Zündung<br />
einer Staubschicht oder -wolke zu verhindern.<br />
Zur Ermittelung der maximalen Oberflächentemperatur des Gehäuses in Abhängigkeit<br />
des Vorhandenseins und der Dicke der Staubschicht auf dem Gehäuse werden<br />
die Verfahren A und B angewendet (siehe Abschnitt 7.2.7). Auf die Temperaturbegrenzungen<br />
wegen des Vorhandenseins von Staubschichten wird bei der Behandlung<br />
der IEC 61241-14 0 Auswahl und Errichten eingegangen.<br />
Für die Betriebsmittel, deren Gehäuse nach dem Verfahren A geschützt sind, wird<br />
nach staubdichten und staubgeschützten Gehäuse unterschieden und deren Verwendung<br />
in den Zonen 20, 21 und 22 wie folgt festgelegt:<br />
Staubdichte Gehäuse in IP6X sind anzuwenden in<br />
– Zone 20,<br />
– Zone 21,<br />
– Zone 22 mit leitfähigem Staub.<br />
131
132<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz<br />
Beispiele für die<br />
Kennzeichnung:<br />
Staubgeschützte Gehäuse in IP5X sind anzuwenden in<br />
– Zone 22 mit nichtleitfähigem Staub.<br />
Betriebsmittel der Zündschutzart „tD“, Ausführung A, temperaturgeprüft mit 500 mm<br />
dicker Staubschicht (siehe auch IEC 61241-2) für die Verwendung in Zone 21<br />
Ex tD A21 IP 65 T225°C T500 320°C<br />
Betriebsmittel der Zündschutzart „tD“, Ausführung B, für die Verwendung in<br />
Zone 22 (für Verfahren B braucht die IP-Bemessung nicht berücksichtigt werden)<br />
Ex tD B22 T170°C<br />
7.5.3 Zündschutzart „mD“ – Schutz durch Vergusskapselung (IEC 61241-18)<br />
Vergusskapselung „mD“:<br />
Zündschutzart, bei der Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre entweder durch<br />
Funken oder durch Erwärmung zünden können, in eine Vergussmasse so eingebettet<br />
sind, dass weder eine Staubwolke noch eine Staubablagerung unter Betriebsoder<br />
Installationsbedingungen gezündet werden kann.<br />
Elektrische Geräte der Zündschutzart Vergusskapselung „mD“ müssen entweder in<br />
das Schutzniveau „maD“ oder „mbD“ eingruppiert werden.<br />
Geräte mit dem Schutzniveau „maD“ dürfen in keinem der folgenden Fälle eine<br />
Zündung verursachen:<br />
bei normalen Betriebs- und Installationsbedingungen,<br />
bei allen spezifizierten abnormalen Bedingungen,<br />
bei definierten Fehlerbedingungen.<br />
Geräte mit dem Schutzniveau „mbD“ dürfen in keinem der folgenden Fälle eine<br />
Zündung verursachen:<br />
bei normalen Betriebs- und Installationsbedingungen,<br />
bei definierten Fehlerbedingungen.<br />
Zu den Temperaturen trifft die IEC 61241-18 folgende Aussage: Die maximale<br />
Oberflächentemperatur und der Maximalwert der Dauergebrauchstemperatur der<br />
Vergussmasse dürfen unter normalen Betriebsbedingungen nicht überschritten<br />
werden.<br />
Beispiel für die<br />
Kennzeichnung:<br />
Betriebsmittel der Zündschutzart „mD“ für die Verwendung in Zone 20<br />
Ex mD 20 T120°C<br />
7.5.4 Zündschutzart „iD“ – Eigensichere elektrische Betriebsmittel (E DIN IEC 61241-11)<br />
Eigensicherheit „iD“: Zündschutzart, die auf der Beschränkung von elektrischer<br />
Energie innerhalb eines Betriebsmittels und der Kabel und Leitungen zum<br />
Anschluss, die der potentiell explosionsfähigen Atmosphäre ausgesetzt sind, auf<br />
einem Pegel unter dem beruht, bei dem eine Zündung durch entweder Funkenbildung<br />
oder Erwärmungswirkungen auftreten kann.<br />
Da dieser Normenentwurf an allen möglichen Stellen auf die Eigensicherheits-Norm<br />
für den gasexplosionsgefährdeten Bereich verweist, soll an dieser Stelle nur auf die<br />
spezifischen Besonderheiten verwiesen werden, die mit der staubexplosionsgefährlichen<br />
Atmosphäre zusammenhängen.<br />
Unter dem Abschnitt „Kategorien der elektrischen Betriebsmittel“ wird angemerkt,<br />
dass elektrische Betriebsmittel der Kategorie IIA geeignet sein könnten.<br />
Der Verweis auf die Explosionsgruppe IIA findet sich nochmals unter dem<br />
Abschnitt 6 – Aufbau von elektrischen Betriebsmittel:<br />
„Stromkreise von eigensicheren elektrischen Betriebsmitteln, die nicht in einem<br />
Gehäuse mit beschränktem Eindringen von Staub enthalten sind (d. h. nicht isolierte<br />
eigensichere Messfühlerstromkreise mit direktem Kontakt zur explosionsgefährdeten<br />
Staubatmosphäre) müssen mindestens die Anforderungen an die<br />
Funkenzündung für elektrische Betriebsmittel der Gruppe IIA erfüllen können.“<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz<br />
Beispiele für die<br />
Kennzeichnung:<br />
Durch beide Festlegungen wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Mindestzündenergie<br />
von Stäuben um ein Vielfaches größer ist als die von Gasen.<br />
Für die Möglichkeit, dass Betriebsmittel wie z. B. Temperaturmessfühler oder<br />
andere Überwachungsstromkreise völlig von Staub umgeben sein können, legt die<br />
E DIN IEC 61241-11 fest:<br />
„Alle Temperaturen müssen unter den schwersten Fehlerzuständen in der vorliegenden<br />
Norm, jedoch ohne Anwendung von Sicherheitsfaktoren für Strom, Spannung<br />
oder Leistung, gemessen oder bewertet werden. Die nachfolgenden<br />
Anforderungen gelten für elektrische Betriebsmittel, die bei Stäuben verwendet<br />
werden, die eine Schweltemperatur von weniger als 210 °C aufweisen.“<br />
Unabhängiges eigensicheres elektrisches Betriebsmittel<br />
Ex iaD IIIC T4<br />
Zugehöriges Betriebsmittel<br />
[Ex ibD] IIIA<br />
Anmerkungen: Den Freizügigkeiten all derer, die kennzeichnen dürfen, wird Freiraum<br />
gewährt, zu erkennen daran, dass in diesem Normenentwurf bereits die<br />
geplante Explosionsgruppe III erwähnt wird.<br />
Die höchste Oberflächentemperatur TA muss mit entweder einem Temperaturwert,<br />
einer Temperaturklasse oder mit beidem gekennzeichnet sein.<br />
7.5.5 Zündschutzart „pD“ – Überdruckkapselung<br />
Überdruckkapselung „pD“: Technik zur Anwendung eines Schutzgases in einem<br />
Gehäuse zur Verhinderung der Bildung einer explosionsfähigen Staubatmosphäre<br />
durch Aufrechterhaltung eines Überdruckes gegenüber der umgebenden Atmosphäre.<br />
Zu dieser Zündschutzart liegt ein Normenentwurf aus dem Jahre 1997 vor, der an<br />
dieser Stelle nicht kommentiert werden soll.<br />
7.5.6 Errichtungsbestimmungen<br />
Einige wichtige Forderungen der EN 50281-1-2 hinsichtlich der Installation in staubexplosionsgefährdeten<br />
Bereichen werden nachfolgend zusammengefasst:<br />
elektrische Betriebsmittel, die von einer dicken Staubauflage bedeckt sind, müssen<br />
besonders betrachtet werden;<br />
in Anlageplänen und -aufzeichnungen sind Staubauflagen größer 5 mm besonders<br />
zu führen;<br />
für Prüfung, Wartung und Reinigung ist eine leichte Zugänglichkeit vorzusehen;<br />
Schutzmaßnahmen gegen äußere Einflüsse dürfen die übliche Wärmeabfuhr<br />
nicht beeinträchtigen;<br />
alle unbenutzten Leitungseinführungen sind durch geeignete Blindstopfen zu<br />
verschließen;<br />
alle elektrischen Stromkreise müssen mit einer wirksamen Einrichtung zur vollständigen<br />
Trennung aller Leiter einschließlich des Neutralleiters, jedoch nicht<br />
des Schutzleiters, ausgestattet sein;<br />
in allen Zonen dürfen Kabel- und Leitungssysteme verwendet werden, die in verschraubten,<br />
nahtlos gezogenen oder durchgehend geschweißten Rohren eingezogen<br />
sind oder durch ihren Aufbau gegen mechanische Beschädigung<br />
geschützt oder staubdicht sind;<br />
bei geschützter Verlegung gelten reduzierte Anforderungen;<br />
die Leitungseinführung in ein Betriebsmittel darf die Dichtwirkung des Gehäuses<br />
nicht beeinträchtigen;<br />
falls sich Staubablagerungen auf Kabel und Leitungen bilden und die freie Luftumwälzung<br />
behindern können, muss eine Verminderung der Strombelastbarkeit<br />
in Betracht gezogen werden.<br />
133
134<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
7.6 Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
7.6.1 Auswahl elektrischer Betriebsmittel für die Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub<br />
Betriebsmittel für den<br />
Einsatz in der Zone 20<br />
Betriebsmittel für den<br />
Einsatz in der Zone 21<br />
Elektrische Betriebsmittel<br />
für den Einsatz in der<br />
Zone 22<br />
In der Zone 20 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die<br />
potenzielle Zündquellen sind oder enthalten sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />
Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie<br />
folgt gekennzeichnet sind:<br />
¬ II 1 D<br />
Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 0, die<br />
nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />
Bis zum 30.06.2003 durften in staubexplosionsgefährdeten Bereichen auch noch<br />
Betriebsmittel installiert werden, die für die Zonen 10 oder 11 geeignet sind.<br />
Der Einsatz von für die Zone 10 geeigneten elektrischen Betriebsmitteln in der<br />
Zone 20 ist dann zulässig, wenn dieses Gerät vor dem 30.06.2003 in Verkehr<br />
gebracht wurde.<br />
In der Zone 10 durften nur bauartzugelassene elektrische Betriebsmittel verwendet<br />
werden, die für den Einsatz in der Zone 10 ausdrücklich zugelassen sind. Die<br />
Betriebsmittel müssen einer Baumusterprüfung unterzogen worden sein und entsprechend<br />
gekennzeichnet sein.<br />
Auch die Eignung für die Zone 10 sowie alle für die sichere Verwendung erforderlichen<br />
Daten müssen eindeutig angegeben sein.<br />
Betriebsmittel, die für die Zone 11 geeignet sind, dürfen in der Zone 20 jedoch nicht<br />
eingesetzt werden.<br />
In der Zone 21 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die<br />
potenzielle Zündquellen sind oder enthalten sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />
Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie<br />
folgt gekennzeichnet sind:<br />
¬ II 2 D<br />
Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 21, die<br />
nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />
Daneben dürfen auch die für die Zone 20 zugelassenen Betriebsmittel in der<br />
Zone 21 eingesetzt werden.<br />
Bis zum 30.06.2003 durften in staubexplosionsgefährdeten Bereichen auch noch<br />
Betriebsmittel installiert werden, die für die Zonen 10 oder 11 geeignet sind.<br />
Der Einsatz von für die Zone 10 geeigneten elektrischen Betriebsmitteln in der<br />
Zone 21 ist dann zulässig, wenn diese Geräte vor dem 30.06.2003 in Verkehr<br />
gebracht wurden.<br />
Elektrische Betriebsmittel, die für die Zone 11 geeignet sind, dürfen in der Zone 21<br />
jedoch nicht eingesetzt werden.<br />
In der Zone 22 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die<br />
potenzielle Zündquellen sind oder enthalten sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />
Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie<br />
folgt gekennzeichnet sind:<br />
¬ II 3 D<br />
Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 22, die<br />
nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />
Daneben dürfen auch die für die Zonen 20 und 21 zugelassenen Betriebsmittel in<br />
der Zone 22 eingesetzt werden.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
Auswahl nach<br />
Glimmtemperatur und<br />
Zündtemperatur<br />
Als Besonderheit ist bei der Zone 22 zu beachten, dass beim Vorhandensein von<br />
leitfähigem Staub die Betriebsmittel der Kategorie 2D (mit der Schutzart IP6X), den<br />
Anforderungen an die Zone 21 also, entsprechen müssen (in den neuen Normentwürfen<br />
für die Installation in staubexplosionsgefährdeten Bereichen wird allerdings<br />
nur noch die Schutzart IP6X und die Kategorie 3D gefordert).<br />
Bis zum 30.06.2003 durften in staubexplosionsgefährdeten Bereichen auch noch<br />
Betriebsmittel eingesetzt werden, die für die Zonen 10 oder 11 geeignet sind<br />
Der Einsatz von für die Zonen 10 oder 11 geeigneten elektrischen Betriebsmitteln in<br />
der Zone 22 ist deshalb zulässig, wenn diese Geräte vor dem 30.06.2003 in Verkehr<br />
gebracht wurden. Die besonderen Anforderungen an staubexplosionsgefährdete<br />
Bereiche mit leitfähigem Staub (Schutzart IP6X) sind zu beachten.<br />
Für die Auswahl von elektrischen Betriebsmitteln in staubexplosionsgefährdeten<br />
Bereichen müssen, unabhängig von der Explosionsschutzzone die Glimmtemperatur<br />
des abgelagerten Staubes und die Zündtemperatur des explosionsfähigen<br />
Staub-/Luft-Gemisches bekannt sein.<br />
Die Glimmtemperatur ist die niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der<br />
sich eine Staubschicht von festgelegter Dicke auf dieser heißen Oberfläche entzündet.<br />
Die Zündtemperatur einer Staubwolke ist als die niedrigste Temperatur der heißen<br />
Wand eines Ofens, bei der sich eine Staubwolke mit Luft im Ofen entzündet, definiert.<br />
Eine Unterteilung z. B. in Temperaturklassen wie bei den gasexplosionsgefährdeten<br />
Bereichen erfolgt nicht. Auf den elektrischen Geräten muss die maximale Oberflächentemperatur<br />
angegeben sein.<br />
Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht der Explosionskenngrößen (Zündtemperatur,<br />
Glimmtemperatur und Mindestzündenergie) einiger Stäube.<br />
Substanz TZünd [°C] TGlimm [°C] ø Emin [mJ]<br />
Mehl ≥ 380 ≥ 300 ≥ 30<br />
Holz ≥ 410 ≥ 200 ≥ 100<br />
Braunkohle ≥ 380 ≥ 225 –<br />
Steinkohle ≥ 500 ≥ 240 ≥ 1000<br />
PVC ≥ 530 ≥ 340 ≥ 5<br />
Aluminium ≥ 560 ≥ 270 ≥ 5<br />
Schwefel ≥ 240 ≥ 250 10<br />
Tabelle 7.5 Zündtemperatur, Glimmtemperatur und Mindestzündenergie von Stäuben<br />
Zu beachten bei den brennbaren Stäuben ist, dass ein Sammelbegriff, z. B. Mehlstaub,<br />
unterschiedliche Sorten mit voneinander abweichenden sicherheitstechnischen<br />
Kennzahlen beinhaltet. So hat z. B. Weizenmehl ganz andere Kenndaten als<br />
Roggenmehl.<br />
Für jeden staubexplosionsgefährdeten Bereich ist es erforderlich, die spezifischen<br />
Kenndaten des dort vorhandenen Staubes zu ermitteln. Die Anwendung der Kennzahlen<br />
von Sammelbegriffen kann zu Fehleinschätzungen führen.<br />
135
136<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
7.6.2 Auswahl von elektrischen Betriebsmitteln (IEC 61241-14) [9]<br />
Zulässige Betriebsmittel Zulässige Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub sind:<br />
1. staubdichte, nichtzündfähige Gehäuse (Ex tD), Gehäuse nach IEC 61241-1<br />
2. vergussgekapselte Betriebsmittel (Ex mD), vergussgekapselte Betriebsmittel<br />
nach IEC 61241-18<br />
3. eigensichere Betriebsmittel (Ex iD) nach IEC 61241-11<br />
4. überdruckgekapselte Gehäuse (Ex pD), überdruckgekapselte Gehäuse, die den<br />
Anforderungen an staubexplosionsgefährdete Bereiche nach IEC 61241-2 entsprechen.<br />
Elektrische Betriebsmittel für Zone 20, 21 und 22 sind für die Verwendung bei einer<br />
Umgebungstemperatur im Bereich von -20 °C bis +40 °C vorgesehen, sofern sie<br />
nicht anders gekennzeichnet sind.<br />
Temperaturbegrenzungen Besondere Aufmerksamkeit ist der Problematik der Temperaturbegrenzung zu widmen.<br />
Staubschichten zeigen mit zunehmender Schichtdicke zwei Eigenschaften:<br />
Verringerung der Glimmtemperatur und Erhöhung der Wärmedämmung.<br />
Die maximal zulässige Oberflächentemperatur des Betriebsmittels wird bestimmt<br />
durch den Abzug eines Sicherheitsabstandes von der Mindestzündtemperatur des<br />
betreffenden Staubes, die nach den in IEC 61241-20-1 festgelegten Verfahren für<br />
sowohl Staubwolken als auch Schichten bis zu einer Dicke von 5 mm für die Zündschutzart<br />
„tD“, Verfahren A, einschließlich aller weiteren Zündschutzarten sowie für<br />
eine Schichtdicke von 12,5 mm für die Zündschutzart „tD“, Verfahren B, geprüft wird<br />
(zu Verfahren A und B siehe Abschnitt 7.2.7).<br />
Temperaturbegrenzungen wegen des Vorhandenseins von Staubwolken<br />
Die maximale Oberflächentemperatur des Betriebsmittels darf zwei Drittel der Mindestzündtemperatur<br />
des betreffenden Staub/Luft-Gemisches in Grad Celsius nicht<br />
überschreiten:<br />
Tmax = 2/3 TCL , dabei ist TCL die Mindestzündtemperatur der Staubwolke.<br />
Temperaturbegrenzungen wegen des Vorhandenseins von Staubschichten<br />
Für Gehäuse nach Verfahren A und alle weiteren Betriebsmittel gilt<br />
bis zu einer Schichtdicke von 5 mm:<br />
Die maximale Oberflächentemperatur des Betriebsmittels bei der Prüfung in einer<br />
staubfreien Umgebung nach IEC 61241-0 darf den Wert von 75 °C unter der<br />
Glimmtemperatur bei einer Schichtdicke des betreffenden Staubes von 5 mm<br />
nicht überschreiten:<br />
Tmax = T5 mm - 75 °C, dabei ist T5 mm die Mindestzündtemperatur der Staubschicht<br />
(Glimmtemperatur) von 5 mm.<br />
bei einer Schichtdicke über 5 mm bis 50 mm:<br />
Wo es die Möglichkeit gibt, dass Staubschichten über 5 mm bei Gehäusen nach<br />
Verfahren A gebildet werden, muss die maximal zulässige Oberflächentemperatur<br />
verringert werden. Siehe hierzu nachfolgendes Diagramm.<br />
bei einer Schichtdicke über 50 mm siehe weitere Festlegungen dieser Norm.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Staubexplosionsschutz<br />
Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
max. zulässige Oberflächentemperatur<br />
des Betriebsmittels ˚C<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
0 10 20 30 40 50<br />
Schichtdicke in mm<br />
Glimmtemperatur<br />
bei 5 mm Schichtdicke<br />
400 ˚C ≤ T5<br />
320 ˚C ≤ T5 < 400 ˚C<br />
250 ˚C ≤ T5 < 320 ˚C<br />
Bild 7.1 Verminderung der maximal zulässigen Oberflächentemperatur bei zunehmender<br />
Schichtdicke der Staubauflage<br />
Für Gehäuse nach dem Verfahren B und für Staubschichten bis zu einer Dicke von<br />
12,5 mm gilt:<br />
Die maximale Oberflächentemperatur von Betriebsmitteln darf einen Wert von<br />
25 °C unterhalb der Glimmtemperatur für eine Schichtdicke des betreffenden Staubes<br />
von 12,5 mm nicht überschreiten:<br />
Tmax = T12,5 mm - 25 °C, dabei ist T12,5 mm die Glimmtemperatur einer 12,5 mm<br />
dicken Staubschicht.<br />
Geräte der Zündschutzart „tD“ werden gemäß AT<strong>EX</strong> 95 mit der Gerätegruppe und -<br />
kategorie und dem Buchstaben „D“ gekennzeichnet, zusätzlich durch den IP-Code<br />
und die zulässige maximale Oberflächentemperatur als Temperaturwert (sowie weitere<br />
Angaben siehe [8]). Ist der Einsatz in Medien unterschiedlicher Temperaturen<br />
vorgesehen, werden dementsprechend dazugehörige zulässige Oberflächentemperaturen<br />
angegeben.<br />
Da eine Staubablagerung nicht ohne vorherigem Auftreten einer Staubwolke entstehen<br />
kann, ist der niedrigste errechnete Wert der zulässigen Oberflächentemperatur<br />
in Abhängigkeit von Staubwolke oder -schicht für die Auswahl des<br />
Betriebsmittels maßgebend.<br />
Zustand des Staubes Weizenmehl Papier Polyvenylacetat<br />
Schicht 450 °C - 75 K 300 °C - 75 K 340 °C - 75 K<br />
Wolke 2/3 x 480 °C 2/3 x 540 °C 2/3 x 500 °C<br />
zulässige Bedingungen 320 °C 225 °C 265 °C<br />
Tabelle 7.6 Temperaturbegrenzung in Abhängigkeit von der Staubart<br />
Im Abschnitt 10 „Kabel und Leitungen“ wird zum Problem Staubansammlung vermerkt:<br />
Kabel- und Leitungsführungen sollten in solch einer Weise angeordnet werden,<br />
dass sich eine möglichst geringe Staubmenge ansammelt und dass sie für die Reinigung<br />
zugänglich sind. Falls zur Aufnahme von Kabeln und Leitungen Pritschen,<br />
Kanäle oder Rohre oder Gräben verwendet werden, sollten Vorkehrungen gegen<br />
den Durchgang oder das Ansammeln von brennbarem Staub an solchen Orten<br />
getroffen werden. Wo sich auf Kabeln und Leitungen leicht Staubschichten bilden<br />
und die freie Luftzirkulation beeinträchtigen, ist eine Herabsetzung ihrer Stromtragfähigkeit<br />
in Betracht zu ziehen, insbesondere bei Stäuben mit einer niedrigen Mindestzündtemperatur.<br />
137
Staubexplosionsschutz<br />
Quellenverzeichnis<br />
7.7 Quellenverzeichnis<br />
138<br />
Auf eine weitere ausführliche Kommentierung der IEC 61241-14 wird verzichtet, da<br />
die Festlegungen zur Installation in Bereichen mit brennbarem Staub sehr stark an<br />
die Festlegungen der IEC 60079-14 für den gasexplosionsgefährdeten Bereich<br />
angelehnt sind bzw. die Zusatzanforderungen an die Zündschutzarten „iD“ und<br />
„mD“ den Betriebsmittelnormen zu entnehmen sind.<br />
[1] Obering. Greiner Explosionsschutz bei Getriebemotoren (Danfoss Bauer GmbH)<br />
[2] Freytag, H.H. Handbuch der Raumexplosionen<br />
[3] GESTIS-STAUB-<strong>EX</strong> Datenbank Brenn- und Explosionskenngrößen von Stäuben,<br />
Hauptverband der gewerblichen BG<br />
[4] Merkblatt R 003 BGI 747 Sicherheitstechnische Kenngrößen (Ermitteln und Bewerten)<br />
[5] VDI-Bericht 1272 Mindestzündenergie als Beurteilungsmaßstab für die Auswahl<br />
von Schutzmaßnahmen<br />
[6] DIN EN 50281-1-2 Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit<br />
brennbarem Staub, Teil 1-2: Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse -<br />
Auswahl, Errichten und Instandhaltung<br />
[7] EN 50281 - 3 Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub,<br />
Teil 3: Einteilung von staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />
[8] DIN EN 50281-1-1 Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Konstruktion<br />
und Prüfung<br />
[9] DIN EN 61241-14 (VDE 0165-2) Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in<br />
Bereichen mit brennbarem Staub – Teil 14: Auswahl und Errichten<br />
(IEC 61241-14:2004)<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />
Vorbemerkungen<br />
8 Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />
8.1 Vorbemerkungen<br />
Mit der Verabschiedung der Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes<br />
und des Rates vom 23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten<br />
für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung<br />
in explosionsgefährdeten Bereichen (AT<strong>EX</strong> 95) wurde die Grundlage für eine<br />
umfassende Harmonisierung des europäischen Rechtes auf dem Gebiete des<br />
Explosionsschutzes gelegt.<br />
Dass diese Harmonisierung auch den nicht-elektrischen Explosionsschutz betrifft,<br />
wurde vielen Planern, Installateuren, aber vor allem den Herstellern nicht-elektrischer<br />
Geräte, Vorrichtungen, Sicherheits-, Kontroll- und Regeleinrichtungen erst<br />
viel später so richtig klar. Zur Bekräftigung der Sachlage merkt die AT<strong>EX</strong>-Leitlinie<br />
vom Mai 2000 hierzu an:<br />
„Zu beachten ist, dass die Richtlinie 94/9/EG erstmals grundlegende Gesundheitsund<br />
Sicherheitsanforderungen für nichtelektrische Geräte, die für den Einsatz in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind, für Geräte, die für den Einsatz in<br />
Bereichen, in denen wegen der Staubbildung Explosionsgefahr besteht, und<br />
Schutzsystemen bestimmt sind, und für Vorrichtungen, die für den Einsatz außerhalb<br />
von explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind und zur sicheren Funktionsweise<br />
von Geräten und Schutzsystemen in Bezug auf Explosionsrisiken<br />
erforderlich sind beziehungsweise dazu beitragen, festgelegt“[1].<br />
Neben der AT<strong>EX</strong> 95 ist die AT<strong>EX</strong> 137 als eine weitere Richtlinie veröffentlicht und<br />
durch die BetrSichV bereits in deutsches Recht umgesetzt worden, sie wendet sich<br />
aber nicht an den Hersteller von Betriebsmitteln und wird deshalb an anderer Stelle<br />
behandelt.<br />
Neben den grundlegenden Sicherheitsanforderungen legt die AT<strong>EX</strong> 95 unter Kapitel<br />
II „Konformitätsbewertungsverfahren“ genau fest, welche Anforderungen ein<br />
Betriebsmittel erfüllen muss, wer es prüfen muss, wie es Gerätegruppen und -kategorien<br />
zuzuordnen ist, wer es in Verkehr bringen darf. Diese sehr hohen Anforderungen,<br />
wie sie für elektrische Betriebsmittel zum Beispiel hinsichtlich der<br />
Zulassung gelten, sind für nicht-elektrische Betriebsmittel nicht so scharf. Wenn ein<br />
elektrisches Betriebsmittel der Kategorie 2 im Normalfall nicht ohne EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />
in Verkehr gebracht werden darf, so genügt bei den nicht-elektrischen<br />
Betriebsmitteln für die gleiche Kategorie eine „Interne Fertigungskontrolle“.<br />
Anders als bei Schutzsystemen oder elektrischen Betriebsmitteln sieht die AT<strong>EX</strong> 95<br />
für nicht-elektrische Betriebsmittel nur in einer Minderzahl der Fälle vor, dass<br />
benannte Stellen bei der Prüfung der Produkte beteiligt werden müssen. Daher ist<br />
der Adressat der Normen für nicht-elektrische explosionsgeschützte Betriebsmittel<br />
in erster Linie der Hersteller und nur in seltenen Fällen die benannte Stelle.<br />
Und noch eine Vorbemerkung scheint wichtig. Obwohl die AT<strong>EX</strong> 95 bereits seit<br />
1994 auf dem Tisch liegt und deren Umsetzung hinsichtlich des Inverkehrbringens<br />
der Betriebsmittel ab 1.7.2003 zwingend gilt, gibt es mit Ausnahme der Grundnorm<br />
DIN EN 13463-1 noch keine weitere gültige Europanorm für „Nicht-elektrische<br />
Betriebsmittel für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen“. Neben 3 Entwürfen<br />
gibt es nur Arbeitspapiere und abgelehnte Entwürfe.<br />
Der Hinweis im Vorwort der AT<strong>EX</strong> 95, dass die Einhaltung der grundlegenden<br />
Anforderungen des Sicherheits- und Gesundheitsschutzes zwingend erforderlich ist<br />
und „sie mit Umsicht umgesetzt werden müssen, um dem zum Zeitpunkt des Baus<br />
der Geräte erreichten Stand der Technik gerecht zu werden“, lässt die Variante<br />
offen, auch ohne Bezug auf Normen die Geräte in Verkehr zu bringen. Trotzdem<br />
fordert die Richtlinie: „Um den Nachweis zu erleichtern, dass ein Gerät diesen<br />
Anforderungen entspricht, müssen auf europäischer Ebene einheitliche Normen<br />
geschaffen werden und zwar insbesondere für den nicht-elektrischen Bereich<br />
des Explosionsschutzes“ [ 2].<br />
139
140<br />
Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />
Bestimmungen der AT<strong>EX</strong> 95<br />
8.2 Bestimmungen der AT<strong>EX</strong> 95<br />
Der Stand der Normung zu „Nicht-elektrische Betriebsmittel für den Einsatz in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen“ zum Zeitpunkt der Überarbeitung dieses Handbuches<br />
(Oktober 2006) ist folgender:<br />
DIN EN 13463-1:2002-04<br />
Teil 1: Grundlagen und Anforderungen<br />
DIN EN 13463-5:2004-03<br />
Teil 5: Schutz durch sichere Bauweise „c“<br />
DIN EN 13463-6:2005-07<br />
Teil 6: Zündquellenüberwachung „b“<br />
DIN EN 13463-8:2004-01<br />
Teil 8: Schutz durch Flüssigkeitskapselung „k“<br />
Zu den Zündschutzarten „fr“ (schwadenhemmende Kapselung), „d“ (druckfeste<br />
Kapselung) und „b“ (Zündquellenüberwachung) liegen Entwürfe vor.<br />
Die DIN EN 13463-1 ähnelt in vielen Bereichen der EN 50014 des elektrischen<br />
Explosionsschutzes, aus der sie zunächst auch entwickelt wurde. Ein Unterschied<br />
zu dieser Norm besteht aber auch darin, dass die DIN EN 13463-1 alle Gerätegruppen<br />
und auch deren Einsatz in staubexplosionsgefährdeten Bereichen umfasst. Ein<br />
weiterer wesentlicher Unterschied besteht darin, dass die DIN EN 13463-1 eine formalisierte<br />
Zündgefahrenanalyse beinhaltet [3].<br />
Den Stand der Technik widerspiegeln u.a.:<br />
DIN EN 1834-.. Hubkolben-Verbrennungsmotoren, Sicherheitsanforderungen für<br />
die Konstruktion und den Bau von Motoren zur Verwendung in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen<br />
DIN EN 1755 Sicherheit von Flurförderzeugen<br />
DIN EN 12874 Flammendurchschlagssicherungen<br />
EN 1010-1 Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen<br />
VDMA 24169 Richtlinie für Ventilatoren zur Förderung von brennbaren Gase,<br />
Dämpfe oder Nebel enthaltender Atmosphäre<br />
Die Bestimmungen der AT<strong>EX</strong> 95 zu Gerätegruppen und -kategorien, Betriebsanleitungen<br />
und Kennzeichnung gelten auch für die nicht-elektrischen Geräte (und wurden<br />
an anderer Stelle ausführlich erläutert).<br />
Der Artikel 1 der Richtlinie nennt unter Anwendungsbereich:<br />
Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung im explosionsgefährdeten<br />
Bereich,<br />
Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen außerhalb von explosionsgefährdeten<br />
Bereichen, die im Hinblick auf Explosionsgefahren für den sicheren Betrieb<br />
erforderlich sind.<br />
Beispiele betroffener Geräte sind:<br />
Ventilatoren, Gebläse, Verdichter, (Vakuum-)Pumpen, Rührwerke einschließlich<br />
Getriebe/Treibriemen, Zentrifugen, Flurförderfahrzeuge, Rüttelantriebe, mechanische<br />
Mühlen, Hebezeuge.<br />
Im Artikel 8 sind die Konformitätsbewertungsverfahren aufgelistet. Bezüglich der<br />
nicht-elektrischen Geräte heißt es sinngemäß:<br />
„Für Motoren mit innerer Verbrennung und für elektrische Geräte der Gerätegruppen<br />
I und II und Gerätekategorien M 2 und 2 muss der Hersteller oder ......, damit<br />
die CE-Kennzeichnung angebracht werden kann, das Verfahren der EG-Baumusterprüfung<br />
gemäß .... dem Verfahren der „Konformität mit der Bauart“ oder „Qualitätssicherung<br />
der Produkte“ anwenden.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />
Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte<br />
Für die übrigen Geräte dieser Gruppen und Kategorien muss der Hersteller .... das<br />
Verfahren der internen Fertigungskontrolle ..... anwenden und die Unterlagen<br />
..... einer benannten Stelle übermitteln, die den Erhalt unverzüglich bestätigt und sie<br />
aufbewahrt.“<br />
Außerdem kann das Verfahren der EG-Einzelprüfung angewandt werden.<br />
Hieraus ist zu ersehen, dass die Anforderungen an nicht-elektrische Geräte nicht so<br />
aufwendig sind. Bei Vorliegen einer guten Konstruktion sind zumindest für Geräte<br />
der Kategorie 3 im Rahmen der „Internen Fertigungskontrolle“ kaum weitere Maßnahmen<br />
erforderlich.<br />
8.3 Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte<br />
Unter 1. „Anwendungsbereich“ nennt die DIN EN 13463-1 folgende Normen, die<br />
gegenwärtig erarbeitet werden:<br />
prEN 13463-2, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
Schutz durch schwadenhemmende Kapselung (fr).<br />
prEN 13463-3, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
Druckfeste Kapselung (d).<br />
prEN 13463-4, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
Eigensicherheit (g).<br />
prEN 13463-5, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
Konstruktive Sicherheit (c).<br />
prEN 13463-6, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
Zündquellenüberwachung (b).<br />
prEN 13463-7, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
Überdruckkapselung (p).<br />
prEN 13463-8, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen<br />
Flüssigkeitskapselung(k).<br />
Der Titel der prEN 13463-4 wurde aus der englischen Fassung übernommen, um<br />
nicht in Konflikt mit dem Begriff „Eigensicherheit Ex-i“ zu kommen.<br />
EN 50303, Gruppe I, Kategorie M1-Geräte für den Einsatz in Atmosphären, die<br />
durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet sind.<br />
Die allgemeinen Anforderungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:<br />
Geräte müssen allen vorgesehenen Anwendungsbedingungen (z. B. raue Handhabung,<br />
Einwirkung von Feuchtigkeit, Umgebungstemperatur und Druckschwankungen,<br />
Einfluss von Chemikalien, Korrosion, Schwingungen) genügen<br />
(siehe Bedienungsanleitung);<br />
Ermittlung und Bewertung der Zündgefahren<br />
– Gerät intern (störungsbedingte Erwärmung mit Zündgefahr im Inneren)<br />
– Staubablagerungen (Reibung zwischen bewegten Teilen)<br />
– Bewertung der Oberflächentemperatur nach Kategorie<br />
Dokumentation der Zündgefahrenbewertung<br />
maximale Oberflächentemperatur für äußere und innere Oberflächen bestimmen<br />
(für Kategorie 1 maximal 80 % von T1 ... T6)<br />
Verhinderung mechanisch erzeugter Funken durch Reib-, Schlag- und Schleifvorgänge<br />
(Anteile von Aluminium, Magnesium, Titan, Zirkonium in Legierungen<br />
und Beschichtungen entspr. Kategorie begrenzt)<br />
141
142<br />
Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />
Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte<br />
Normalbetrieb<br />
(1a)<br />
gegen Funken durch statische Elektrizität sind alle leitfähigen Teile zu verbinden<br />
und erden; Durchschlagsspannung nichtleitender Schichten auf metallischen<br />
Oberflächen kleiner 4 kV; Oberflächenwiderstand kleiner 10 9 Ω<br />
weitere detaillierte Forderungen in Abhängigkeit der Gerätekategorien und möglicher<br />
Zündquellen.<br />
Die maximal zulässigen Massenanteile für Werkstoffe außenliegender Teile, wenn<br />
ein Zündrisiko durch Reibung, Schlag oder Reibfunken gemäß Zündgefahrbewertung<br />
vorliegt, betragen:<br />
Kategorie 1<br />
insgesamt nicht mehr als 10 % Aluminium, Magnesium, Titan und Zirkonium sowie<br />
insgesamt nicht mehr als 7,5 % Magnesium, Titan und Zirkonium,<br />
Kategorie 2<br />
nicht mehr als 7,5 % Magnesium,<br />
Kategorie 3<br />
keine besonderen Anforderungen.<br />
Unter 5.2 „Bewertung der Zündgefahr“ wird gefordert, dass das Gerät und alle seine<br />
Teile nach einer formellen dokumentierten Gefahrenabschätzung untersucht werden<br />
müssen (Beispiel siehe Anhang B). Im Ergebnis der Zündgefahrenbewertung<br />
erfolgt eine Zuordnung zu den Gerätekategorien:<br />
„Wenn ein Gerät in Übereinstimmung mit der guten Ingenieurpraxis konstruiert<br />
und hergestellt ist und mit der Bewertung der Zündgefahr sichergestellt wird, dass<br />
das Gerät im Normalbetrieb keine wirksame Zündquelle aufweist, dann kann das<br />
Gerät der Gerätekategorie 3 zugeordnet werden.<br />
Wird bei der Bewertung der Zündgefahr sichergestellt, dass das Gerät keine wirksamen<br />
Zündquellen bei vorhersehbaren oder seltenen Störungen aufweist, dann<br />
darf das Gerät der Gerätekategorie 2 bzw. der Gerätekategorie 1 zugeordnet werden.“[<br />
4]<br />
In der EN 13463-1 ist unter 5.2.7 ein Schema zur Bewertung der Zündgefahr für<br />
Geräte der Gruppe II enthalten.<br />
Mögliche Zündquellen<br />
(1)<br />
Vorhersehbare Störung<br />
(1b)<br />
Seltene Störung<br />
(1c)<br />
Eingeleitete Maßnahmen<br />
zur Verhinderung<br />
des Wirksamwerdens<br />
der Zündquelle<br />
(2)<br />
Angewendeter<br />
Zündschutz<br />
(3)<br />
Tabelle 8.1 Bewertung der Zündgefahr für Geräte der Gruppe II<br />
Die Spalten (1b) und (1c) brauchen nur dann ausgefüllt zu werden, wenn durch die<br />
Festlegung der Gerätekategorie in der Gruppe II gefordert ist, dass sie bei bestimmten<br />
Störungen zu schützen sind, z. B. bei Gerätekategorie 2 oder 1.<br />
Die Bewertung der Zündgefahr muss der Hersteller des Betriebsmittels durchführen<br />
und dokumentieren. Die gleiche Aufgabe hat aber auch der Betreiber einer Anlage,<br />
der eine Gefährdungsbeurteilung für in der Anlage vorhandene Betriebsmittel<br />
durchführen muss, die noch nicht der AT<strong>EX</strong> 95 genügen mussten.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
lfd.<br />
Nr.<br />
1<br />
2<br />
3<br />
Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />
Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte<br />
im Normalbetrieb<br />
Die PTB veröffentlicht hierzu ein erweitertes Berichtsschema zur Bewertung der<br />
Zündgefahren.<br />
Produktbezeichnung<br />
1 2 3 4<br />
Zündgefahr Bewertung der Häufigkeit des Angewendete Maßnahmen zur Verhinde- Häufigkeit des Auftretens<br />
Auftretens ohne Anwendung<br />
rung des Wirksamwerdens<br />
einschließlich Maßnah-<br />
zusätzlicher Maßnahmen<br />
men<br />
a b a b c d e a b c a b c d e f<br />
Potentielle Ursache<br />
Begründung Beschrei- Grundlage Nachweis<br />
Zündquelle (Unter<br />
bung (Normen, (einschließ-<br />
welchen<br />
technische lich der in<br />
Umständen<br />
Regeln, Spalte 1<br />
tritt die Zündexperimen-<br />
genannten<br />
gefahr auf?)<br />
telleEx-relevan- Ergebnisse) tenEigenschaften) bei zu erwartender Störung<br />
bei seltener Störung<br />
nicht zu berücksichtigen<br />
Resultierende Gerätekategorie für alle vorhandenen Zündgefahren:<br />
Tabelle 8.2 Bewertungsschema zur Bewertung der Zündgefahren<br />
Dieses Bewertungsschema wird inzwischen von vielen benannten Stellen benutzt,<br />
die nur bei der Baumusterprüfung für Geräte der Kategorie 1 tätig werden müssen.<br />
im Normalbetrieb<br />
bei zu erwartender Störung<br />
bei seltener Störung<br />
nicht zu berücksichtigen<br />
resultierende Gerätekategorie bezüglich dieser Zündquelle<br />
notwendige Einschränkungen<br />
143
144<br />
Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />
Kurzcharakteristik der Zündschutzarten für nicht-elektrische Geräte<br />
8.4 Kurzcharakteristik der Zündschutzarten für nicht-elektrische Geräte<br />
Da bisher nur 3 Normen für nicht-elektrische Geräte vorliegen und die übrigen noch<br />
erarbeitet werden, sollen nur stichpunktartig die Grundgedanken aufgelistet werden.<br />
Für den Fall, dass ein Anlagenbetreiber im Zuge der Erstellung eines Explosionsschutzdokumentes<br />
eine Gefährdungsbeurteilung zu einem nicht-elektrischen<br />
Betriebsmittel durchführen muss, ist speziell die Anwendung der EN 13463-5 –<br />
Schutz durch Konstruktive Sicherheit „c“ zu empfehlen. Zusätzlich zu empfehlen<br />
sind Fachartikel, die in der atp oder TÜ erschienen sind [6], [7].<br />
8.4.1 Schwadenhemmende Kapselung „fr“<br />
Zündschutzart, die durch betriebliche und bauliche Einschränkungen die Wahrscheinlichkeit,<br />
dass eine explosionsfähige Atmosphäre in das Gehäuse eindringt,<br />
auf ein vertretbar geringes Maß verringert,<br />
lediglich als Kategorie 3-Betriebsmittel im gasexplosionsgefährdeten Bereich<br />
einsetzbar,<br />
potenzielle Zündquellen durch ausreichend dichtes Gehäuse umgeben, so dass<br />
keine explosionsfähige Atmosphäre in Kontakt mit der Zündquelle kommen<br />
kann,<br />
vergleichbar mit „schwadensicherer Kapselung“.<br />
8.4.2 Druckfeste Kapselung „d“<br />
im Fall einer Zündung im Inneren der Kapselung muss das Gehäuse dem Druck<br />
standhalten, eine Übertragung der „inneren“ Explosion nach außen muss ausgeschlossen<br />
sein;<br />
sehr stark an die elektrische „Druckfeste Kapselung“ angelehnt.<br />
8.4.3 Inherent Safety „g“<br />
Der Entwurf enthält Werkstoffaspekte möglicher Schlagpartner mechanischer<br />
Funken (Reib- und Schlagfunken) und zulässige Schlagenergien.<br />
8.4.4 Konstruktive Sicherheit „c“<br />
Explosionsschutzart, bei der bauliche Maßnahmen angewendet werden, um<br />
Schutz gegen eine mögliche Entzündung durch heiße Oberflächen, Funken und<br />
durch bewegte Teile erzeugte adiabatische Kompressionen zu gewährleisten,<br />
auf langjähriger Erfahrung basierend,<br />
Wahrscheinlichkeit einer gefährlichen Störung sehr klein,<br />
Betrachtungen zur Lebensdauer von Kugel- und Wälzlagern, Abständen zwischen<br />
bewegten und festen Teilen, Umlaufgeschwindigkeiten größer 1 m/s,<br />
Elektrostatikproblematik bei Riemenantrieben.<br />
8.4.5 Schutz durch Zündquellenüberwachung „b“<br />
Einrichtung in einem nicht-elektrischen Gerät, mit der (ein) durch in das Gerät<br />
eingebaute(r) Sensor(en) sich anbahnende Betriebszustände ermittelt werden<br />
können, durch die möglicherweise eine Zündung der umgebenden Atmosphäre<br />
ausgelöst wird und die entweder automatische oder manuelle Zündüberwachungsmaßnahmen<br />
einleitet, um das Wirksamwerden einer potentiellen Zündquelle<br />
zu verhindern,<br />
mechanische Sensoren/Aktoren sind Schmelzeinsätze, Fliehkraftregler, Thermostat-Ventile,<br />
Überdruckventile,<br />
elektro-mechanische Sensor-/Aktorsysteme dienen der Erfassung von Temperatur,<br />
Durchfluss, Füllstand, Drehzahlen, Riemenspannung u.a.<br />
Der Hersteller der nicht-elektrischen Geräte wird verpflichtet, das notwendige Zündschutzniveau<br />
(IPL) zu ermitteln [8].<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />
Quellenverzeichnis<br />
8.4.6 Überdruckkapselung „p“<br />
Verdrängung der explosionsfähigen Atmosphäre durch ein Schutzgas,<br />
sehr stark an die elektrische Norm angelegt.<br />
8.4.7 Flüssigkeitskapselung „k“<br />
Flüssigkeitskapselung ist eine Schutzart, bei der potenzielle Zündquellen nicht aktiv<br />
werden können oder von der explosionsfähigen Atmosphäre getrennt werden, entweder<br />
durch vollständiges Eintauchen in eine Schutzflüssigkeit oder durch teilweises<br />
Eintauchen und ständiges Benetzen ihrer aktiven Oberflächen mit einer<br />
Schutzflüssigkeit, so dass eine explosionsfähige Atmosphäre, die sich über der<br />
Flüssigkeit oder außerhalb des Gerätegehäuses befinden kann, nicht entzündet<br />
wird [9].<br />
Beispiele:<br />
Membran- oder andereTauchpumpen<br />
hydraulische Pumpen und Motoren, Flüssigkeitskupplungen<br />
ölgefüllte Getriebe, in Öl eingetauchte Scheibenbremsen<br />
8.4.8 Kennzeichnung<br />
8.5 Quellenverzeichnis<br />
Grundforderung: für alle ex-relevanten Geräte, Schutzsysteme und Komponenten<br />
muss der Einsatzbereich erkennbar sein,<br />
II 3 G EEx fr II T4<br />
II 1 G c/k T4 „/“ kennzeichnet 2 unabhängige Zündschutzarten<br />
II 2 GD EEx c II 230 °C<br />
[1] AT<strong>EX</strong>-Leitlinien (Erste Ausgabe Mai 2000) Leitlinien zur Anwendung der Richtlinie<br />
94/9/EG<br />
[2] Richtlinie 94/9/EG vom 23. März 1994 (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
[3] H. Bothe Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Fachbereich 3.3<br />
Europäische Normung nichtelektrischer explosionsgeschützter Geräte<br />
[4] DIN EN 13463-1 Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen, Teil 1: Grundlagen und Anforderungen<br />
[5] Dr.-Ing. Michael Beyer Systematische Zündgefahrenbewertung an explosionsgeschützten<br />
mechanischen Geräten<br />
[6] Matthias Himstedt, Dr.-Ing. Michael Beyer, TÜ Bd. 45 (2004) Nr. 5<br />
Explosionsgeschützte Rührwerke, Beispiele für eine Zündgefahrenbewertung<br />
[7] Dipl.-Ing. Bernd Kujawski, atp 47 (2005) Heft 1, AT<strong>EX</strong> implizierte spezielle Qualitätsanforderungen<br />
an pneumatische Stellantriebe<br />
[8] EN 13463-6<br />
[9] EN 13463-8<br />
145
146<br />
Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />
Vorbemerkungen<br />
9 Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />
9.1 Vorbemerkungen<br />
9.2 Struktur eigensicherer Feldbussysteme<br />
Feldbussysteme werden in zunehmendem Maße im Bereich der Prozessautomatisierung<br />
eingesetzt. Dazu gibt es mehrere Gründe:<br />
1. Der Einsatz von Feldbussystemen spart Hardware in Form von Verkabelung, Kabelkanälen,<br />
Klemmen, Ein- bzw. Ausgangskarten in der Steuerung bzw. dem<br />
Prozessleitsystem usw..<br />
2. Feldgeräte mit einer Kommunikationsschnittstelle weisen eine höhere Funktionalität<br />
auf als Feldgeräte ohne Kommunikationsschnittstelle. Sie liefern neben<br />
dem eigentlichen Prozesswert zusätzlich Diagnosedaten. Diese Diagnosedaten<br />
können z. B. für eine vorbeugende Wartung verwendet werden. Durch diese vorbeugende<br />
Wartung können die Stillstandszeiten der Anlage reduziert werden.<br />
Weiterhin können von einem Feldgerät durchaus mehrere Prozesswerte erzeugt<br />
und übertragen werden. Diese „intelligenten“ Feldgeräte werden über das Feldbussystem<br />
konfiguriert und parametriert, so dass eine zusätzliche Parametrierschnittstelle<br />
nicht notwendig ist<br />
3. Die Verfügbarkeit der Anlage kann erhöht werden. Die Gründe dafür wurden<br />
schon im Punkt 2 erläutert.<br />
In der Prozessautomation müssen solche Feldgeräte auch im explosionsgefährdeten<br />
Bereich eingesetzt werden können. Da sie im Fehlerfall im laufenden Betrieb<br />
getauscht werden müssen, kommt als Zündschutzart nur die Zündschutzart Eigensicherheit<br />
in Frage.<br />
Prinzipiell sind eigensichere Feldbussysteme wie folgt aufgebaut:<br />
zugehöriges<br />
Betriebsmittel<br />
Explosionsgefährdeter Bereich<br />
Zone 0 oder Zone 1<br />
eigensichere Betriebsmittel<br />
Feldbusabschlusswiderstand<br />
Bild 9.1 Struktur eigensicherer Feldbussysteme<br />
Als zugehörige Betriebsmittel werden in Abhängigkeit des verwendeten Feldbussystems<br />
folgende Komponenten eingesetzt:<br />
Bei Einsatz von PROFIBUS PA ist der Segmentkoppler das zugehörige Betriebsmittel.<br />
Bei Einsatz von FOUNDATION Fieldbus ist der Power Repeater das zugehörige<br />
Betriebsmittel.<br />
Die eingesetzten Feldgeräte repräsentieren die eigensicheren Betriebsmittel.<br />
Die beiden in der Prozessautomatisierung am häufigsten eingesetzten Feldbussysteme,<br />
der PROFIBUS PA und der FOUNDATION Fieldbus, nutzen für die eigensichere<br />
Übertragung eine Physik, die in der IEC 61158-2 genormt ist.<br />
Vorteil dieser Physik ist, dass die Daten und die Energieversorgung über ein<br />
gemeinsames, 2-adriges Kabel übertragen werden. Der Nachteil besteht darin,<br />
dass die Übertragungsrate mit 31,25 kBit/s sehr niedrig ist. Dies führt insbesondere<br />
bei Einsatz von Remote I/O Systemen zu Übertragungszeiten, die für manche<br />
Anwendungen zu lang sind. Deshalb wird in Verbindung mit Remote I/O Systemen,<br />
die in der Zone 1 eines explosionsgefährdeten Bereichs montiert sind, sehr häufig<br />
eine eigensichere Variante, die ebenfalls genormte RS 485-Schnittstelle eingesetzt.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />
Nachweis der Eigensicherheit für eine RS 485-Schnittstelle<br />
9.3 Nachweis der Eigensicherheit für eine RS 485-Schnittstelle<br />
Feldbussysteme arbeiten in der Regel nach einem Master/Slave Prinzip. Das<br />
bedeutet, dass der Master ein Telegramm schickt, das über das zugehörige<br />
Betriebsmittel in den explosionsgefährdeten Bereich übertragen wird. Damit speist<br />
das zugehörige Betriebsmittel Energie in den explosionsgefährdeten Bereich ein<br />
und stellt eine Quelle dar.<br />
Der Slave, d. h. das Feldgerät bzw. Betriebsmittel, antwortet auf dieses Telegramm.<br />
Somit speist der Slave im Falle der Antwort Energie in das Übertragungsmedium<br />
ein und stellt zu diesem Zeitpunkt eine Quelle dar.<br />
Das hat zur Konsequenz, dass bei einem Nachweis der Eigensicherheit an einer<br />
RS 485-Schnittstelle mehrere Quellen berücksichtigt werden müssen. Jeder Feldbusteilnehmer,<br />
der nicht sendet, empfängt das laufende Telegramm und stellt somit<br />
eine Senke dar. Das bedeutet, dass der für den Nachweis der Eigensicherheit notwendige<br />
Vergleich von Spannung, Strom und Leistung auf alle denkbaren Kommunikationsrichtungen<br />
auszudehnen ist:<br />
zugehöriges Betriebsmittel → Feldbusteilnehmer<br />
Feldbusteilnehmer → zugehöriges Betriebsmittel<br />
Feldbusteilnehmer ↔ Feldbusteilnehmer<br />
Bei diesem Vergleich brauchen nur die Spannungen Uo und Ui betrachtet werden.<br />
Warum dies so ist, wird später begründet.<br />
Durch den Vergleich der Spannungskennwerte wird nachgewiesen, dass die<br />
Zusammenschaltung des zugehörigen Betriebsmittels mit den Feldgeräten und die<br />
Zusammenschaltung der Feldgeräte untereinander eigensicher ist. Jedoch ist nicht<br />
nachgewiesen, dass dies auch für die Übertragungsleitung gilt. Das Problem stellen<br />
hier die Induktivitäten und Kapazitäten dar. Diese dürfen nicht einfach zusammengezählt<br />
werden, da deren Verhalten und deren Zusammenschaltung im Fehlerfall<br />
nicht eindeutig beschreibbar ist.<br />
In solchen Fällen gestattet die EN 50020, dass der Nachweis der Eigensicherheit<br />
über das sog. L/R-Verhältnis erbracht werden kann.<br />
Zuerst muss allerdings nachgewiesen werden, dass dieses Verfahren zulässig ist.<br />
Dieses Verfahren ist zulässig, wenn:<br />
1. es sich bei dem betrachteten System um verteilte Induktivitäten und Kapazitäten<br />
handelt. Dies ist hier nach europäischer Sichtweise der Fall. Im Falle einer Leitungsunterbrechung<br />
oder eines Leitungskurzschlusses ist die Induktivität und die<br />
Kapazität des Kabels nicht konzentriert an einem eng begrenzten Raum verfügbar,<br />
2. in dem zugehörigen Betriebsmittel und in jedem Feldgerät eine resistive Strombegrenzung<br />
vorhanden ist,<br />
3. für das zugehörige Betriebsmittel und jedes Feldgerät das Verhältnis von interner<br />
Kapazität zu max. anschließbarer Kapazität (Ci /Co ) < 0,01 ist. Ist gem. Baumusterprüfbescheinigung<br />
die interne Kapazität Ci vernachlässigbar klein, ist<br />
auch das Verhältnis Ci /Co < 0,01.<br />
Sind diese 3 Bedingungen erfüllt, ist nachgewiesen, dass der Nachweis der Eigensicherheit<br />
über das L/R-Verhältnis erbracht werden darf. Die Punkte 2 und 3 sind<br />
der Baumusterprüfbescheinigung des jeweiligen Geräts zu entnehmen.<br />
Aufgrund der resistiven Strombegrenzung braucht bei dem Vergleich der elektrischen<br />
Kennwerte nur die Spannung berücksichtigt werden, da verhindert ist, dass<br />
ein zu hoher Strom fließen kann bzw. eine zu hohe Leistung auftritt. Nachzulesen<br />
ist dies in der EN 50020 Kapitel 6.3.3.<br />
Im nächsten Schritt wird berechnet, wie hoch das maximal zulässige L/R-Verhältnis<br />
bei der aktuellen Zusammenschaltung sein darf.<br />
147
148<br />
Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />
Nachweis der Eigensicherheit für eine RS 485-Schnittstelle<br />
Geht man davon aus, dass auch L i vernachlässigbar klein ist, berechnet sich das<br />
maximal zulässige L/R-Verhältnis aus folgender Gleichung:<br />
L<br />
R<br />
(max)<br />
Hierbei ist:<br />
Uo ist die maximale Ausgangsspannung eines Feldgeräts oder des zugehörigen<br />
Betriebsmittels unter Fehlerbedingungen. Wenn das maximal zulässige L/R-Verhältnis<br />
ermittelt wird, muss dafür der kritischste Fall angenommen werden. Dies<br />
ist dann der Fall, wenn die höchste, verfügbare Uo angesetzt wird.<br />
e ist die Mindestzündenergie gem. EN 50020 Kapitel 6.3.3, z. B. 40 µJ für IIC.<br />
Ri muss berechnet werden. Dies geschieht dadurch, dass man den niedrigsten,<br />
zur Verfügung stehenden Wert Uo durch den höchsten denkbaren Stromwert<br />
teilt. Dieser Strom bestimmt sich aus der Summe aller Io , die die Feldgeräte und<br />
das zugehörige Betriebsmittel liefern können. Die Addition der Ströme resultiert<br />
daraus, dass die Feldbusteilnehmer parallel geschaltet sind (siehe Bild 9.1) und<br />
sich die Ströme damit addieren. Bei dieser Betrachtung wird von dem „worst case“-Fall<br />
ausgegangen, dass alle Komponenten gleichzeitig senden.<br />
Ist nun das max. zulässige L/R-Verhältnis bekannt, muss das tatsächliche L/R-Verhältnis<br />
bestimmt werden (L/R ist).<br />
Dies kann aus dem Verhältnis von Induktivitätsbelag zum Widerstandsbelag des<br />
Kabels ermittelt werden. Das System ist eigensicher, wenn die Bedingung<br />
L<br />
R (max)<br />
><br />
= 32 * e * R i<br />
9 * U o 2<br />
L<br />
R (ist)<br />
erfüllt ist.<br />
Zu beachten ist, dass dieser Nachweis nur für das betrachtete Bussegment gilt. Bei<br />
anderen Zusammenschaltungen ergeben sich andere Werte für das maximale L/R-<br />
Verhältnis. Wird z. B. eine laufende Anlage erweitert, muss neben den Vergleichen<br />
der Spannungen auch die Berechnung für das maximal zulässige L/R-Verhältnis<br />
neu durchgeführt werden, da sich der maximal denkbare Strom ändert und damit<br />
auch das maximal zulässige L/R-Verhältnis.<br />
Sollte bei einem Teilnehmer Li nicht vernachlässigbar klein sein, ist die folgende<br />
Gleichung zu verwenden:<br />
L<br />
R (max) = 8*e*R i + 64*e²*R i ² - 72*U 0 ²*e*L i<br />
4,5 * U 0 ²<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />
Das FISCO-Modell<br />
9.4 Das FISCO-Modell<br />
FISCO steht für Fieldbus Intrinsically Safe COncept.<br />
Die Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) hat das FISCO-Modell entwickelt<br />
und im Bericht PTB-W-53 „Untersuchung zur Eigensicherheit bei Feldbus-Systemen“<br />
veröffentlicht. Dieses Modell basiert auf folgenden Voraussetzungen:<br />
1. Das Bussystem verwendet zur Übertragung der Energie und der Daten die Physik<br />
gem. IEC 61158-2. Dies ist beim z. B. bei PROFIBUS PA und dem H1-Bus<br />
des FOUNDATION Fieldbus der Fall. Die Physik sieht wie folgt aus:<br />
zu übertragende Bitfolge<br />
Mittelwert + 9 mA<br />
Mittelwert<br />
Mittelwert - 9 mA<br />
I<br />
Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5<br />
„1“ „0“ „1“ 1“ „0“<br />
Bild 9.2 Physik gemäß IEC 61158-2<br />
Das Datensignal ist Manchester kodiert. Das bedeutet, dass eine fallende Flanke<br />
in der Bitmitte eine logische „1“ und eine steigende Flanke in der Bitmitte eine<br />
logische „0“ repräsentiert. Werden, wie in Bild 9.2 zwischen Bit 3 und Bit 4 zwei<br />
gleiche logische Zustände nacheinander übertragen, muss zu Beginn des Folgebits<br />
eine „Ausgleichsflanke“ übertragen werden. In dem obigen Beispiel heißt<br />
das, dass am Anfang des Datenbits 4 eine positive Flanke übertragen werden<br />
muss. Dadurch wird das Signal gleichstrom- und gleichspannungsfrei.<br />
Dies ist die Voraussetzung dafür, dass gleichzeitig das Datensignal und die Energieversorgung<br />
über das gleiche Kabel übertragen werden können. In Bild 9.2<br />
wird der Versorgungsstrom durch den Mittelwert repräsentiert.<br />
2. An einem Bussegment ist nur eine aktive Quelle erlaubt (hier das zugehörige Betriebsmittel,<br />
Segmentkoppler oder Power Repeater). Alle anderen Busteilnehmer<br />
wirken als passive Stromsenken.<br />
3. Die Grundstromaufnahme eines Busteilnehmers beträgt mindestens 10 mA.<br />
Wird an einem zugehörigen Betriebsmittel nur ein Feldgerät betrieben, muss das<br />
Feldgerät mindestens 10 mA Versorgungsstrom aus der Übertragungsleitung<br />
entnehmen. Nach Bild 9.2 beträgt der Stromhub des Datensignals nur + 9 mA.<br />
Das bedeutet, dass bei ungünstigsten Gegebenheiten ein Strom von<br />
10 mA - 9 mA = 1 mA vom zugehörigen Betriebsmittel in den explosionsgefährdeten<br />
Bereich übertragen wird. Somit findet ein Energiefluss nur in den explosionsgefährdeten<br />
Bereich statt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Punkt 2<br />
erfüllt wird.<br />
4. Für jedes Feldgerät muss gewährleistet sein, dass<br />
Ui > Uo des zugehörigen Betriebsmittels<br />
(Segmentkoppler oder Power Repeater)<br />
Ii > Io des zugehörigen Betriebsmittels<br />
(Segmentkoppler oder Power Repeater)<br />
Pi > Po des zugehörigen Betriebsmittels<br />
(Segmentkoppler oder Power Repeater)<br />
ist. Dieser Vergleich ist schriftlich zu erbringen.<br />
t<br />
149
150<br />
Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />
Anwendung anderer Zündschutzarten in Verbindung mit Feldbussystemen<br />
5. Jeder Busteilnehmer muss folgende Bedingung erfüllen:<br />
C i < 5 nF<br />
L i < 10 µH<br />
Dies ist immer dann gewährleistet, wenn ein Betriebsmittel explizit gemäß<br />
FISCO zertifiziert ist. In diesem Fall befindet sich im Zertifikat ein Hinweis darauf,<br />
dass das Geräte gem. FISCO-Modell zertifiziert wurde.<br />
6. Die zulässige maximale Leitungslänge für EEx ia IIC-Applikationen beträgt<br />
1000 m. Diese Leitungslänge bestimmt sich aus der Länge der Hauptleitung plus<br />
die Summe aller Stichleitungen.<br />
7. Die zulässige Stichleitungslänge beträgt für Ex-Applikationen 30 m pro Stichleitung.<br />
8. Die verwendete Übertragungsleitung muss folgende Kabelparameter einhalten:<br />
Widerstandsbelag: 15 Ω/km < R’ < 150 Ω/km<br />
Induktivitätsbelag: 0,4 mH/Km < L’ < 1 mH/km<br />
Kapazitätsbelag: 80 nF/km < C’ < 200 nF/km (inklusive des Schirms)<br />
Unter Berücksichtigung des Schirms berechnet sich der Kapazitätsbelag wie<br />
folgt:<br />
C’ = C’ Ader/Ader + 0,5 * C’ Ader/Schirm, wenn die Busleitung potenzialfrei ist bzw.<br />
C’ = C’ Ader/Ader + C’ Ader/Schirm , wenn der Schirm mit einem Pol des zugehörigen<br />
Betriebsmittels verbunden ist.<br />
9. Das Bussegment muss an beiden Leitungsenden mit einem Busabschlusswiderstand<br />
abgeschlossen sein. Ein Abschlusswiderstand ist in den Segmentkopplern<br />
oder Power Repeater integriert, so dass ein externer Busabschluss nur am jeweils<br />
anderen Ende notwendig ist. Gem. FISCO-Modell muss der Busabschlusswiderstand<br />
folgende Grenzwerte einhalten:<br />
90 Ω < R < 100 Ω<br />
0 µF < C < 2,2 µF<br />
10. Unter der Voraussetzung, dass die Punkte 1 bis 9 alle erfüllt sind, ist der Nachweis<br />
der Eigensicherheit mittels des FISCO-Modells erbracht worden. Die Punkte<br />
1, 3 und 5 sind automatisch erfüllt, wenn ein Produkt gem. FISCO-Modell<br />
zertifiziert ist. Wenn dies der Fall ist, wird im Zertifikat des Produktes explizit darauf<br />
hingewiesen, dass das Produkt die Anforderungen gemäß dem FISCO-Modell<br />
erfüllt.<br />
Zugehörige Betriebsmittel gem. FISCO-Modell, wie der Segmentkoppler für PROFI-<br />
BUS PA und der Power Repeater für FOUNDATION Fieldbus, arbeiten in der Regel<br />
mit einer Ausgangsspannung von 12,8 V und einem Ausgangsstrom von 100 mA.<br />
Da die Feldgeräte gemäß FISCO-Modell mindestens 10 mA Versorgungsstrom der<br />
Übertragungsleitung entnehmen müssen, können theoretisch 10 Feldbusteilnehmer<br />
an einem zugehörigen Betriebsmittel betrieben werden. Bei vielen Feldgeräte liegt<br />
die Stromaufnahme jedoch höher als 10 mA. Dies reduziert die Anzahl der betreibbaren<br />
Feldgeräte an einem Bussegment. Die tatsächlich betreibbare Anzahl von<br />
Feldgeräten hängt von deren tatsächlicher Stromaufnahme ab.<br />
9.5 Anwendung anderer Zündschutzarten in Verbindung mit Feldbussystemen<br />
Werden Feldbussysteme ausschließlich eigensicher ausgelegt, bedeutet das, dass<br />
relativ viele Segmentkoppler/Power Repeater benötigt werden. Dies wurde im vorigen<br />
Kapitel kurz dargelegt. Allerdings haben eigensichere Betriebsmittel den Vorteil,<br />
dass sie im laufenden Betrieb von der Übertragungsleitung entfernt oder wieder<br />
hinzugefügt werden können. Dies ist bei Konzepten, die komplett auf andere Zündschutzarten<br />
setzen, nur unter sehr großem, meist mechanischem, Aufwand möglich.<br />
Dies macht sich wiederum im Preis der Komponenten bemerkbar.<br />
Allerdings können bei anderen Zündschutzarten wesentlich höhere Energiemengen<br />
in den explosionsgefährdeten Bereich eingespeist werden als bei der Zündschutzart<br />
Eigensicherheit.<br />
Um den Materialeinsatz zu reduzieren und sowohl die Vorteile der Zündschutzart<br />
Eigensicherheit mit den Vorteilen anderer Zündschutzarten zu kombinieren, bietet<br />
sich ein anderes Konzept an.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />
Anwendung anderer Zündschutzarten in Verbindung mit Feldbussystemen<br />
PROFIBUS DP PROFIBUS PA<br />
Dies soll im Folgenden am Beispiel PROFIBUS erläutert werden:<br />
sicherer Bereich explosionsgefährdeter Bereich<br />
EEx ia<br />
EEx e<br />
FieldBarrier 1 FieldBarrier 2<br />
Bild 9.3 Der Segmentkoppler als Schnittstelle zwischen PROFIBUS DP und PROFIBUS PA.<br />
Es wird hier ein Segmentkoppler ohne eigensichere Schnittstelle eingesetzt. Dieser<br />
liefert z. Zt. bis zu 400 mA Versorgungsstrom für die PROFIBUS PA-Teilnehmer.<br />
Die Ausgangsleitung des Segmentkopplers wird als PROFIBUS PA-Hauptleitung,<br />
kurz Hauptleitung, bezeichnet. Wird die Hauptleitung in den explosionsgefährdeten<br />
Bereich geführt, wird sie in erhöhter Sicherheit EEx e verlegt. Damit darf sie im laufenden<br />
Betrieb nur dann geöffnet werden, wenn ein sog. Feuerschein vorliegt.<br />
Da es sich bei der Hauptleitung um ein nicht eigensicheres Feldbussegment handelt,<br />
kann dieses bis zu 1900 m lang sein. Weiterhin arbeiten nicht eigensichere<br />
Segmentkoppler mit einer Ausgangsspannung von mindestens 24 V.<br />
Vor Ort findet in der FieldBarrier eine Umsetzung von einem nicht eigensicheren<br />
Feldbussegment auf bis zu 4 eigensichere Ausgänge statt, an die die Feldgeräte<br />
angeschlossen werden. Die FieldBarrier darf in der Zone 1 eine explosionsgefährdeten<br />
Bereichs montiert werden. Die Elektronik der FieldBarrier ist vergussgekapselt.<br />
Für die Anschlüsse der Hauptleitung stehen EEx e-Klemmen zur Verfügung.<br />
Pro eigensicherem Ausgang stehen 40 mA Versorgungsstrom für die Feldgeräte<br />
zur Verfügung. Dies ist ausreichend um auch eigensichere PROFIBUS PA-Feldgeräte<br />
über die Feldbusleitung zu versorgen, die eine wesentlich höhere Stromaufnahme<br />
als 10 mA haben.<br />
Die Ausgangsströme und der Versorgungsstrom der FieldBarrier selbst werden aus<br />
der Hauptleitung entnommen. Die Leitungslänge pro eigensicherem Ausgang<br />
beträgt max. 120 m und wird ohne Feldbusabschlusswiderstand betrieben. Die<br />
eigensicheren Ausgänge der FieldBarrier sind gemäß FISCO-Modell zertifiziert.<br />
Der Vorteil dieser Feldbusstruktur besteht darin, dass weniger PROFIBUS PA-Segmente<br />
und damit weniger Segmentkoppler benötigt werden. Weiterhin ersetzen die<br />
FieldBarriers die sonst notwendigen Verteilerboxen. Jeder Ausgang der FieldBarrier<br />
ist galvanisch von der Hauptleitung getrennt und besitzt eine Kurzschlussstrombegrenzung.<br />
Tritt bei einer „normalen“ Feldbusanwendung ein Kurzschluss zwischen den Übertragungsleitungen<br />
auf, fällt das komplette Feldbussegment aus. Dies wird durch die<br />
Kurzschlussstrombegrenzung in Verbindung mit der galvanischen Trennung verhindert.<br />
Es ist ebenso verhindert, dass sich ein Fehler an einem der FieldBarrier Ausgänge<br />
auf die anderen Ausgänge auswirkt (Rückwirkungsfreiheit). Dadurch fällt bei<br />
einem Kurzschluss nur das Feldgerät aus, das an dem betroffenen Ausgang angeschlossen<br />
ist. Dadurch wird die Anlagenverfügbarkeit erhöht.<br />
EEx ia<br />
151
152<br />
Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />
Schirmung einer eigensicheren Feldbusapplikation<br />
Dieses Konzept mit der FieldBarrier kann auch für FOUNDATION Fieldbus eingesetzt<br />
werden. Bei FOUNDATION Fieldbus kommen als Speisegeräte nicht eigensichere<br />
Power Repeater mit max. 400 mA Ausgangsstrom und 24 V<br />
Ausgangsspannung oder Power Conditioner mit bis zu 1 A Ausgangsstrom und<br />
31 V Ausgangsspannung zum Einsatz.<br />
9.6 Schirmung einer eigensicheren Feldbusapplikation<br />
Als Feldbusübertragungsleitungen sollten geschirmte Kabel eingesetzt werden.<br />
Dazu werden in den Installationsrichtlinien der einzelnen Feldbussysteme entsprechende<br />
Kabel empfohlen. Damit der Schirm seine Aufgabe, nämlich den Schutz vor<br />
elektromagnetischen Störungen, erfüllen kann, muss er geerdet werden.<br />
Hierzu gibt es 3 Möglichkeiten:<br />
1. Der Schirm wird einseitig direkt mit dem Potenzialausgleich verbunden, d. h. hart<br />
geerdet.<br />
2. Der Schirm wird auf der einen Seite hart geerdet und das andere Ende des<br />
Schirms wird über einen Kondensator mit dem Potenzialausgleich verbunden<br />
(kapazitive Erdung).<br />
3. Der Schirm wird auf beiden Seiten hart geerdet.<br />
Wird die Variante 1 gewählt, ist das aus Sicht des Explosionsschutzes unproblematisch,<br />
da über den Schirm keine Ausgleichsströme fließen können. Allerdings kann<br />
es passieren, dass bei dieser Variante der EMV-Schutz nicht ausreicht.<br />
Einen besseren Schutz bietet die Variante 2. Hier ist üblicherweise der Schirm an<br />
jedem Feldgerät direkt mit dem Potenzialausgleich verbunden (harte Erdung an den<br />
Feldgeräten). Am zugehörigen Betriebsmittel wird der Schirm über einen Kondensator<br />
an den Potenzialausgleich angeschlossen.<br />
Hochfrequente EMV-Störimpulse werden an beiden Leitungsenden, also auch über<br />
den Kondensator, abgeführt werden. Somit wird ein besserer EMV-Schutz als bei<br />
Variante 1 erreicht.<br />
Da bei dieser Variante der Kondensator im sicheren Bereich montiert wird, aber mit<br />
einem Schirm verbunden ist, der im explosionsgefährdeten Bereich verlegt ist,<br />
muss er bestimmte Voraussetzungen erfüllen. Er muss<br />
ein festes Dielektrikum besitzen (z. B. Keramik)<br />
eine Kapazität C < 10 nF besitzen<br />
für eine Prüfspannung zwischen Schirm und Datenleitung > 1500 V ausgelegt<br />
sein.<br />
Der beste EMV-Schutz wird allerdings erreicht, wenn der Schirm auf beiden Seiten<br />
direkt mit dem Potenzialausgleich verbunden wird.<br />
Dieser Potenzialausgleich bedeutet in der Praxis einen nicht unerheblichen Aufwand.<br />
So sind beispielsweise die Installationsvorschriften, wie sie in Abschnitt 5<br />
dieses Handbuchs dargelegt wurden, zu berücksichtigen.<br />
Nur der Anwender kann entscheiden, welchen EMV-Schutz er in seinen Anlagen<br />
tatsächlich benötigt. In Anlagen mit geringer „EMV-Verschmutzung“ mag es ausreichend<br />
sein, die 1. der drei Möglichkeiten zu wählen. In Anlagen mit sehr starker<br />
„EMV-Verschmutzung“ kann es notwendig sein, dass die 3. Variante eingesetzt<br />
werden muss.<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Stichwortverzeichnis<br />
10 Stichwortverzeichnis<br />
A<br />
AT<strong>EX</strong> 95 (Richtlinie 94/9/EG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13<br />
AT<strong>EX</strong> 137 (Richtlinie 1999/92/EG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />
B<br />
Betriebsmittelgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />
Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />
Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />
Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95<br />
Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134<br />
Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134<br />
Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134<br />
Betriebsmittelschutzgrad (EPL). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106<br />
Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />
Bewertungsschema zur Bewertung der Zündgefahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143<br />
Blitzschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />
Brennbare Stoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />
Brennzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />
D<br />
Detailprüfung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43<br />
Detonation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />
Druckfeste Kapselung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69, 144<br />
E<br />
Eigensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />
Eigensicheres (elektrisches) Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71, 132<br />
Elektrische Grenzwerte eigensicherer Stromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />
Erdung eigensicherer Stromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />
Erhöhte Sicherheit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67<br />
Explosion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />
Explosionsdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125<br />
Explosionsdruckfeste Bauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />
Explosionsdruckstoßfeste Bauweise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />
Explosionsfähige Atmosphäre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29, 48<br />
Explosionsgefahr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49, 52<br />
Explosionsgefährdeter Bereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21, 29<br />
Explosionsgrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 , 124<br />
Explosionsgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96<br />
Ex-RL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />
Ex-VO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />
153
154<br />
Stichwortverzeichnis<br />
F<br />
FISCO-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />
Flammpunkt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />
Flüssigkeitskapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />
G<br />
Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29, 49<br />
Gerätegruppe I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />
Gerätegruppe II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />
Glimmtemperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126, 135<br />
I<br />
Inherent Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
Instandhaltung eigensicherer Stromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />
K<br />
Kategorie 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />
Kategorie 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />
Kategorie 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />
Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />
Konstruktive Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
M<br />
Medianwert (MW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />
Mindestzündenergie MZE (Staub). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />
N<br />
Nachweis der Eigensicherheit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110, 111, 112<br />
Nahprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43<br />
Notabschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />
P<br />
Potenzialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />
Primärer Explosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />
R<br />
Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />
Richtlinie 1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Stichwortverzeichnis<br />
S<br />
Sandkapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74<br />
Sauerstoffkonzentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />
Schutzniveau ia/ib. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />
Schutz durch Gehäuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131<br />
Schutz durch Vergusskapselung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132<br />
Schutz durch Zündquellenüberwachung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
Schwadenhemmende Kapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
Sekundärer Explosionsschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />
Selbstentzündungstemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />
Sichtprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43<br />
Staubexplosionsfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />
Staubexplosionsklassen (ST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />
T<br />
Temperaturbegrenzungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136<br />
Temperaturklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76, 97<br />
Tertiärer (konstruktiver) Explosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />
U<br />
Überdruckkapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67, 133, 145<br />
Überwachung von Zündquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />
Untere Explosionsgrenze (Staub) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />
V<br />
Vergusskapselung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68<br />
Verpuffung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />
Z<br />
Zone 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 55, 120<br />
Zone 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 56, 117<br />
Zone 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 , 56, 117<br />
Zone 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 56, 129<br />
Zone 21. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 , 56, 129<br />
Zone 22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 56, 129<br />
Zündgrenzkurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />
Zündschutzart „n“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72<br />
Zündtemperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97, 125, 135<br />
Zugehöriges elektrisches Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />
155
156<br />
Bildverzeichnis<br />
11 Bildverzeichnis<br />
Bild 2.1 Kennzeichnung explosionsgefährdeter Räume und Bereiche gemäß Richtlinie 1999/92/EG. . . . . 31<br />
Bild 2.2 Kennzeichnung feuergefährlicher Bereiche gemäß Gefahrstoffverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<br />
Bild 3.1 Explosionsdreieck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />
Bild 3.2 Dampfdruckkurve Äthylalkohol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50<br />
Bild 3.3 Beispiele für die Entstehung explosionsfähiger Atmosphäre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51<br />
Bild 3.4 Beispiel für die Zoneneinteilung bei einem Tank für brennbare Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . 56<br />
Bild 3.5 Beispiel für eine Zoneneinteilung für brennbare Stäube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57<br />
Bild 3.6 Überspannungsableiter in der Ausführung als Steckgehäuse für Aufbaugehäuse . . . . . . . . . . . . . 60<br />
Bild 3.7 Berstscheibe (Quelle REMBE GmbH SAFETY + CONTROL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />
Bild 3.8 ECO-Q-Rohr (Quelle REMBE GmbH SAFETY + CONTROL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />
Bild 4.1 Aufbau Multifunktionsklemme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70<br />
Bild 4.2 Elektrisches Betriebsmittel in Zündschutzart „Eigensicherheit“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />
Bild 4.3 Zugehöriges eigensicheres Betriebsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72<br />
Bild 4.4 EEx qe-Computer PC<strong>EX</strong> 410-.... (Quelle: <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />
Bild 4.5 Abhängigkeit zwischen Zündwilligkeit, Grenzspaltwert und Mindestzündstrom bei<br />
Gasen und Dämpfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />
Bild 4.6 Zugehöriges eigensichers Betriebsmittel in den Zündschutzarten „i“ und „n“ . . . . . . . . . . . . . . . . . 79<br />
Bild 4.7 Füllstandssensor für die Zonen 0 und 1 sowie 20 und 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81<br />
Bild 4.8 Prinzipschaltbild der Zenerbarriere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85<br />
Bild 4.9 Zenerbarriere mit auswechselbarer Vorsicherung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85<br />
Bild 4.10 Stromkreis eines Ventilsteuerkreises mit Netzversorgung, Zenerbarriere und<br />
eigensicherem Ventilsteuerstromkreis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86<br />
Bild 4.11 Zenerbarriere für wechselnde Polarität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86<br />
Bild 4.12 Trennschaltverstärker (Aufbaugehäuse) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87<br />
Bild 4.13 Züngrenzkurven ohmscher und kapazitiver Stromkreise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90<br />
Bild 5.1 Auslösekennlinie eines Motorschutzschalters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100<br />
Bild 5.2 Erwärmungsverhalten von elektrischen Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100<br />
Bild 5.3 Beispiel Kennzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102<br />
Bild 6.1 Eigensicherer Stromkreis für die Überwachung der Klappenstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />
Bild 6.2 Parallelschaltung - Summierung von Strömen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113<br />
Bild 6.3 Reihenschaltung - Summierung von Spannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113<br />
Bild 6.4 Parallel- und Reihenschaltung - Summierung von Spannungen und<br />
Summierung von Strömen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113<br />
Bild 6.5 Grenzkurvendiagramm für allgemeine Quellenkennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116<br />
Bild 6.6 Prinzip Floating-Schaltung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119<br />
Bild 7.1 Verminderung der maximal zulässigen Oberflächentemperatur bei<br />
zunehmender Schichtdicke der Staubauflage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137<br />
Bild 9.1 Struktur eigensicherer Feldbussysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146<br />
Bild 9.2 Physik gemäß IEC 61158-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />
Bild 9.3 Der Segmentkoppler als Schnittstelle zwischen PROFIBUS DP und PROFIBUS PA. . . . . . . . . . 151<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Tabellenverzeichnis<br />
12 Tabellenverzeichnis<br />
Tabelle 1.1 Zuordnung von Gerätegruppen, -kategorien und Zonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />
Tabelle 3.1 Beispiele für Explosionsgefährdungen in verschiedenen Bereichen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52<br />
Tabelle 4.1 Prinzip und Anwendung der verschiedenen Zündschutzarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66<br />
Tabelle 4.2 Mögliche Schutzprinzipien der Zündschutzart „n“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73<br />
Tabelle 4.3 Einteilung der Temperaturklassen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />
Tabelle 4.4 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78<br />
Tabelle 4.5 Mindestabstand zwischen Anschlussteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />
Tabelle 6.1 Elektrische Parameter eines einfachen eigensicheren Stromkreises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />
Tabelle 6.2 Nachweis der Eigensichereheit eines einfachen eigensicheren Stromkreises (Beispiel) . . . . . . . 111<br />
Tabelle 7.1 Zünd- und Glimmtemperaturen von Stäuben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126<br />
Tabelle 7.2 Selbstentzündungstemperatur von Stäuben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />
Tabelle 7.3 Brennzahl in Abhängigkeit vom Brennverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />
Tabelle 7.4 Zuordnung von Kenngrößen zu Schutzmaßnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128<br />
Tabelle 7.5 Zündtemperatur, Glimmtemperatur und Mindestzündenergie von Stäuben . . . . . . . . . . . . . . . . . 135<br />
Tabelle 7.6 Temperaturbegrenzung in Abhängigkeit von der Staubart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137<br />
Tabelle 8.1 Bewertung der Zündgefahr für Geräte der Gruppe II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142<br />
Tabelle 8.2 Bewertungsschema zur Bewertung der Zündgefahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143<br />
Tabelle 13.1 Aufbau der Kurzzeichen für Schlagwetterschutz (Sch) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />
Tabelle 13.2 Aufbau der Kurzzeichen für Explosionsschutz (Ex). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />
Tabelle 13.3 Aufbau der Kurzzeichen für Schlagwetterschutz und Explosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159<br />
Tabelle 13.4 Gegenüberstellung der Kennzeichnungen schlagwetter- und explosionsgeschützter<br />
elektrischer Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160<br />
Tabelle 13.5 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161<br />
Tabelle 13.6 Allgemeine Bestimmungen des Explosionsschutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163<br />
157
Anhang<br />
13 Anhang<br />
13.1 Kennzeichnung schlagwetter- und explosionsgeschützter elektrischer<br />
Betriebsmittel nach VDE 0170/V.43<br />
Vorschriften für schlagwettergeschützte elektrische Betriebsmittel VDE 0170/V.43<br />
Vorschriften für explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel VDE 0170/V.43<br />
Allgemeiner Kennbuchstabe für Schlagwetterschutz Sch<br />
Buchstabe für<br />
Schutzart<br />
(Sch) mit Plattenschutzkapselung p<br />
158<br />
druckfeste Kapselung<br />
Plattenschutzkapselung<br />
Ölkapselung<br />
Fremdbelüftung<br />
erhöhte Sicherung<br />
Sonderschutzart<br />
Tabelle 13.1 Aufbau der Kurzzeichen für Schlagwetterschutz (Sch)<br />
Allgemeiner Kennbuchstabe für Explosionsschutz Ex<br />
Buchstabe für<br />
Schutzart<br />
Buchstabe für<br />
Zündgruppe<br />
Ziffer für<br />
Explosionsgruppe*<br />
Beispiele für<br />
Kurzzeichen<br />
* nur für druckfeste Kapselung d<br />
druckfeste Kapselung<br />
Ölkapselung<br />
Fremdbelüftung<br />
erhöhte Sicherung<br />
Sonderschutzart<br />
Zündtemperatur über 450 °C<br />
(Ermittelung über 300 °C<br />
nach VDE 0173) über 175 °C<br />
über 120 °C<br />
Spaltweite, bei über 0,8 mm<br />
der ein Zünddurch- über 0,5 mm bis 0,8 mm<br />
schlag bei 25 mm 0,5 mm<br />
Spaltlänge erfolgt<br />
(Ermittlung nach VDE 0173)<br />
Schutzart druckfeste Kapselung für Benzin<br />
Schutzart druckfeste Kapselung für Äthyläther<br />
Schutzart Ölkapselung für Schwefelkohlenstoff<br />
Schutzart erhöhte Sicherheit für Azetylen<br />
Tabelle 13.2 Aufbau der Kurzzeichen für Explosionsschutz (Ex)<br />
Ex<br />
Ex<br />
Ex<br />
Ex<br />
d<br />
o<br />
f<br />
e<br />
s<br />
d<br />
d<br />
o<br />
e<br />
A<br />
B<br />
C<br />
D<br />
A<br />
C<br />
D<br />
B<br />
d<br />
p<br />
o<br />
f<br />
e<br />
s<br />
1<br />
2<br />
3<br />
1<br />
1<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Anhang<br />
13.2 Kennzeichnung schlagwetter- und explosionsgeschützter elektrischer<br />
Betriebsmittel nach VDE 0170b/9.57 und VDE 0171b/9.57<br />
Vorschriften für schlagwetter- und explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel VDE 0170b/9.57 und VDE 0171b/9.57<br />
Allgemeines Kurzzeichen:<br />
für Schlagwetterschutz<br />
für Explosionschutz<br />
Kurzzeichen für<br />
Schutzart<br />
Kurzzeichen für<br />
Explosionsklasse*<br />
Kurzzeichen für<br />
Zündgruppe<br />
* nur für druckfeste Kapselung d<br />
druckfeste Kapselung<br />
Plattenschutzkapselung<br />
Ölkapselung<br />
Fremdbelüftung<br />
erhöhte Sicherung<br />
Sonderschutzart<br />
Spaltweite, bei über 0,6 mm<br />
der ein Zünddurch- über 0,4 mm bis 0,6 mm<br />
schlag bei 25 mm 0,5 mm<br />
Spaltlänge erfolgt<br />
(Ermittlung nach 0,4 mm und kleiner<br />
VDE 0173)<br />
Neufassung<br />
Zündtemperatur über 450<br />
in °C über 300 bis 450<br />
(Ermittlung nach über 200 bis 300<br />
VDE 0173) über 135 bis 200<br />
Neufassung von 100 bis 135<br />
Sch<br />
Schutzart<br />
Explosionsklasse<br />
Tabelle 13.3 Aufbau der Kurzzeichen für Schlagwetterschutz und Explosionsschutz<br />
Ex<br />
d<br />
p<br />
o<br />
f<br />
e<br />
s<br />
1<br />
2<br />
3a<br />
3b<br />
3c<br />
...<br />
3n<br />
Zündgruppe<br />
G1<br />
G2<br />
G3<br />
G4<br />
G5<br />
159
Anhang<br />
13.3 Kennzeichnung schlagwetter- und explosionsgeschützter elektrischer<br />
Betriebsmittel, Gegenüberstellung der Kennzeichnungen gemäß VDE 0170/0172<br />
2.65 zu VDE 0170/0171 5.78<br />
160<br />
Symbol<br />
EEx<br />
Schlagwetterschutz<br />
Explosionsschutz<br />
Anwendungsbereich<br />
alt neu<br />
(Sch) I<br />
(Ex) II<br />
Plattenschutzschutzkapselung [nur (Sch)]<br />
Überdruckkapselung, Fremdbelüftung (alt)<br />
Ölkapselung<br />
druckfeste Kapselung<br />
Sandkapselung<br />
erhöhte Sicherheit<br />
Sonderschutzart, Vergußkapselung<br />
Eigensicherheit<br />
Zündschutzart<br />
alt neu<br />
p<br />
f p<br />
o o<br />
d d<br />
q<br />
e e<br />
s m<br />
i ia<br />
ib<br />
Grenzspaltweite (alt) > 0,6 mm<br />
gilt nur > 0,4 ... 0,6 mm<br />
für (Ex) d ≤ 0,4 mm<br />
Explosionsklasse<br />
neu<br />
1<br />
2<br />
3a - 3n<br />
MESG: Grenzspaltweite (für (EEx d) MESG MIC<br />
MIC: Mindestzündstromverhältnis > 0,9 mm > 0,8<br />
zu Laboratoriumsmethan 0,5 mm ... 0,9 mm 0,45 ... 0,8<br />
(für EEx i) < 0,5 mm < 0,45<br />
Explosionsgruppe<br />
Zündtemperatur der Max. Oberflächentemperatur Zündgruppe nach<br />
brennbaren Stoffe (°C) der Betriebsmittel (°C) VDE 0170/0171/05.43<br />
> 450 450 A<br />
> 300 300 B<br />
> 200 200 C<br />
> 135 135 C<br />
> 100 100 D<br />
> 85 85 -<br />
Tabelle 13.4 Gegenüberstellung der Kennzeichnungen schlagwetter- und explosionsgeschützter elektrischer<br />
Betriebsmittel<br />
neu<br />
II<br />
IIA<br />
IIB<br />
IIC<br />
Zündgruppe<br />
alt<br />
G1<br />
G2<br />
G3<br />
G4<br />
G5<br />
G6<br />
Temperaturklasse<br />
neu<br />
T1<br />
T2<br />
T3<br />
T4<br />
T5<br />
T6<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Anhang<br />
13.4 Kennzeichnung explosionsgeschützter elektrischer Betriebsmittel gemäß<br />
DIN EN 50014 (VDE 0170/0171, Teil 1) 2.2000<br />
Eine dauerhaft lesbare Kennzeichnung muss neben dem<br />
Herstellernamen oder dessen Warenzeichen und der<br />
Typenbezeichnung enthalten:<br />
- das Symbol EEx<br />
- das Kurzzeichen der verwendeten Zündschutzart<br />
- das Symbol für die Gruppe des elektrischen Betriebsmittels<br />
- das Symbol der Temperaturenklasse oder die höchste<br />
Oberflächentemperatur in °C (für Gruppe II)<br />
Zur Kennzeichnung gehören außerdem bei Ausstellung einer<br />
Prüfbescheinigung die Benennung der Prüfstelle und die<br />
Bescheinigungsnummer.<br />
Kennzeichen für elektrische Betriebsmittel mit Konformitätsbescheinigung<br />
einer EG-Prüfstelle<br />
E: nach Europanorm gebaut<br />
Ex: explosionsgeschützes Betriebsmittel<br />
Angewendete Zündschutzart<br />
o: Ölkapselung<br />
p: Überdruckkapselung<br />
q: Sandkapselung<br />
d: druckfeste Kapselung<br />
e: erhöhte Sicherheit<br />
i: Eigensicherheit<br />
m: Vergusskapselung<br />
SYST:eigensichere Systeme<br />
n: non incendive<br />
Einsatzbereich<br />
I: schlagwettergefährdete Grubenbaue<br />
II: alle explosionsgefährdeten Bereiche außer schlagwettergefährdete<br />
Grubenbaue<br />
Unterteilung Gruppe II in IIA, IIB, IIC nur für<br />
druckfeste Kapselung „d“<br />
Grenzspaltweite<br />
A = > 0,9 mm<br />
B = > 0,5 mm ... 0,9 mm<br />
C = < 0,5 mm<br />
Alle bei einem Betriebsmittel<br />
benutzten Zündschutzarten<br />
müssen hinter<br />
der Haupt-Zündschutzart<br />
angegeben werden.<br />
Im obigen Beispiel:<br />
Haupt-Zündschutzart „d“<br />
Neben-Zündschutzart „e“<br />
Eigensicherheit „i“<br />
Mindestzündstrom-Verhältnis MIC<br />
Verhältniszahl bezogen auf<br />
Methan<br />
Temperatur- max. Oberflächen- Zündtemperatur der<br />
klasse temperatur [°C] brennbaren Stoffe [°C]<br />
T1 450 > 450<br />
T2 300 > 300<br />
T3 200 > 200<br />
T4 135 > 135<br />
T5 100 > 100<br />
T6 85 > 85<br />
bei einem Umgebungstemperaturbereich außerhalb<br />
(-20 °C ... +40 °C) zusätzliche Kennzeichnung mit T a oder T amb .<br />
Tabelle 13.5 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel<br />
Zur Kennzeichnung gehören außerdem bei<br />
Ausstellung einer Prüfbescheinigung die Benennung<br />
der Prüfstelle und die Bescheinigungsnummer.<br />
¬ EEx de II C T6<br />
MIC<br />
A = > 0,8<br />
B = > 0,45 ... 0,8<br />
C = < 0,45<br />
161
162<br />
Anhang<br />
13.5 Kennzeichnung Geräte und Schutzsysteme gemäß Anhang II der<br />
Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
Auf jedem Gerät und Schutzsystem müssen deutlich und unauslöschbar die folgenden<br />
Mindestausgaben angebracht werden:<br />
Name und Anschrift des Herstellers,<br />
CE-Kennzeichnung,<br />
Bezeichnung der Serie und des Types,<br />
gegebenenfalls die Seriennummer,<br />
das Baujahr,<br />
das spezielle Kennzeichen zur Verhütung von Explosionen ¬ in Verbindung<br />
mit dem Kennzeichen, das auf die Kategorie verweist,<br />
für die Gerätegruppe ΙΙ oder Buchstabe „G“ (für Bereiche, in denen explosionsfähige<br />
Gas-, Dampf-, Nebel-, Luft-Gemische vorhanden sind)* und oder der<br />
Buchstabe „D“ (für Bereiche, in denen Staub explosionsfähige Atmosphäre bilden<br />
kann).**<br />
Zusätzlich und wenn erforderlich müssen auch alle für die Sicherheit bei der Verwendung<br />
unabdingbare Hinweise angebracht werden.<br />
Beispiele<br />
* Betriebsmittel für die Zone 1 ¬ II 2 G<br />
** Betriebsmittel für die Zone 1 ¬ II 1 D<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Anhang<br />
13.6 Allgemeine Bestimmungen des Explosionsschutzes<br />
Gefahrenunterteilung<br />
Zündgefahr durch Funken<br />
Zündgefahr durch<br />
heiße Oberflächen<br />
Einteilung der<br />
Gefahrenbereiche<br />
Sicherheitstechnische<br />
Kennzahlen<br />
Zulassungsstellen<br />
(benannte Stellen gemäß<br />
Richtlinie 94/9/EG)<br />
Installationsbestimmungen<br />
Europäische Union Nordamerika<br />
Explosionsfähige Gemische in<br />
Gruppe I: schlagwettergefährdeten Grubenbauen<br />
Gruppe II: anderen Bereichen außer Grubenbauen<br />
Unterteilung für die Zündschutzarten<br />
Eigensicherheit/Druckfeste Kapselung nach<br />
Mindestzündstrom/Grenzspaltweite unter<br />
Zuordnung der Mindestzündenergie<br />
repräsentativer Gase:<br />
Gruppe I Methan<br />
Gruppe IIA Propan<br />
Gruppe IIB Äthylen<br />
Gruppe IIC Wasserstoff, Acetylen<br />
Tabelle 13.6 Allgemeine Bestimmungen des Explosionsschutzes<br />
Explosionsfähiges Gemisch von Luft mit<br />
CLASS I: Gasen und Dämpfen<br />
CLASS II: Stäuben<br />
CLASS III: Fasern<br />
Unterteilung der Class nach der Zündenergie:<br />
CLASS I Group<br />
A Acetylen<br />
B Wasserstoff<br />
C Äthylen<br />
D Methan<br />
CLASS II Group<br />
E Metallstäube<br />
F Kohlenstäube<br />
G Getreidestäube<br />
CLASS III keine Gruppierung<br />
Einteilung in Temperaturklassen nach IEC 79-8 für maximale Oberflächen-temperaturen bei<br />
einer Umgebungstemperatur von 40°C unter Fehler-bedingungen:<br />
T1 < 450 °C T2 < 300 °C T3 < 200 °C T4 < 135 °C T5 < 100 °C T6 < 85 °C<br />
Nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre<br />
werden eingeteilt:<br />
für Gase, Dämpfe, Nebel:<br />
Zone 0 ständig o. langzeitig<br />
1 gelegentlich<br />
2 selten und kurzzeitig<br />
für Stäube:<br />
Zone 20 ständig langzeitig oder häufig<br />
21 gelegentlich<br />
22 keine oder kurzzeitig<br />
für Gase und Stäube:<br />
Division 1<br />
Division 1<br />
Division 2<br />
Anmerkung (siehe IEC 79-10): ständig oder langzeitig entspr. > 1000 h/Jahr, gelegentlich<br />
entspr. 10...1000 h/Jahr, selten oder kurzzeitig entspr. < 10 h/Jahr<br />
Die Kennzahlen brennbarer Gase und Dämpfe als Grundlage für die Eingruppierung nach<br />
Zündenergie und -temperatur sowie Flammpunkt siehe:<br />
DIN EN 50014: 1997 Anhang A<br />
BS 5345 Part 1<br />
PTB Physikalisch-Technische Bundesanstalt<br />
DMT Deutsche Montan Technologie<br />
GmbH<br />
<strong>EX</strong>AM BBG Prüf- und Zertifizier GmbH<br />
BASEEFA British Approvals Service for Electrical<br />
Equipment in Flammable<br />
Atmosphere<br />
TÜV TÜV Nord Cert GmbH & Co. KG<br />
und weitere<br />
EN 60079-14<br />
DIN EN 50281-1-2 (für Stäube)<br />
EN 60079-10<br />
und weitere EG-weite und nationale (z. B.<br />
ExVo) Vorschriften<br />
NFPA 497 M<br />
CSA Nr. C22-1<br />
UL Underwriters Laboratories,USA<br />
FM Factory Mutual Research, USA<br />
CSA Canadian Standards Association<br />
NFPA 70<br />
National Electrical Code Art. 500<br />
NFPA 493<br />
Standard for Intrinsically safe operations...<br />
NFPA 70<br />
National Electrical Code Art. 505<br />
163
164<br />
Anhang<br />
13.7 Wichtige Internet-Adressen<br />
Beuth Verlag http://www.beuth.de<br />
BG Chemie<br />
Berufsgenossenschaftliches<br />
http://www.bgchemie.de<br />
Institut für Arbeitsschutz<br />
Physikalisch-technische<br />
http://www.hvbg.de/d/bia<br />
Bundesanstalt http://www.explosionsschutz.ptb.de<br />
DIN http://www.din.de<br />
DKE http://www.dke.de<br />
CENELEC http://www.cenelec.org<br />
IEC http://www.iec.ch<br />
IECEx http://www.iecex.com<br />
Unfallverhütungsvorschriften http://www.bc-verlag.de/uvven<br />
Europäische Richtlinien http://wwweuropa.eu.int/eur-lex/de<br />
Internet-Adressen zu weiterführenden Informationen<br />
(Quelle: Deutsche Montan Technologie GmbH)<br />
Richtlinien des neuen Konzepts allgemein<br />
http://www.newapproach.org/directiveList.asp<br />
Richtlinien des neuen Konzepts, Informationsseite der Generaldirektion Unternehmen<br />
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/newapproach/standardization/info.html<br />
Alle Richtlinien des neuen Konzept, u.a. EMV-Richtlinie, europäisch und Listen der<br />
harmonisierten Normen zu RL des neuen Konzepts, europäisch<br />
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/newapproach/standardization/harmstds/<br />
reflist.html<br />
Weiterführende Informationen, z. B. Leitfäden oder Änhliches<br />
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/newapproach/standardization/<br />
publicat.html<br />
RL 94/9/EG und RL 98/37/EG usw., spezielle Seiten bei der Generaldirektion Unternehmen<br />
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/policy_en.htm<br />
AT<strong>EX</strong>-Richtlinie<br />
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/atex/index.htm<br />
Elektrische Geräte, d. h. Niederspannnungs-RL, EMV-RL und RL<br />
zur elektromagnetischer Umweltbeeinflussung<br />
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/electr_equipment/index.htm<br />
Mechanische Geräte, d. h. Maschinen-RL, Aufzugs-RL und pers. Schutzausrüstungen<br />
http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/mechan_equipment/index.htm<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Anhang<br />
13.8 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und Rates vom 23. März 1994<br />
zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und<br />
Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen (AT<strong>EX</strong> 95)<br />
165
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Anhang<br />
13.9 Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und Rates vom<br />
16. Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesser ung des<br />
Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch<br />
explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können (AT<strong>EX</strong> 137)<br />
195
28. 1. 2000 DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften<br />
L 23/57<br />
RICHTLINIE 1999/92/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES<br />
vom 16. Dezember 1999<br />
über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der<br />
Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können (Fünfzehnte<br />
Einzelrichtlinie im Sinne von Artikel 16 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG)<br />
DAS EUROPÄISCHE PARLAMENT UND DER RAT DER<br />
EUROPÄISCHEN UNION —<br />
gestützt auf den Vertrag zur Gründung der Europäischen<br />
Gemeinschaft, insbesondere auf Artikel 137,<br />
auf Vorschlag der Kommission ( 1 ), der nach Anhörung des<br />
Beratenden Ausschusses für Sicherheit, Arbeitshygiene und<br />
Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz sowie des Ständigen<br />
Ausschusses für die Betriebssicherheit und den Gesundheitsschutz<br />
im Steinkohlenbergbau und in den anderen mineralgewinnenden<br />
Betrieben vorgelegt wurde,<br />
nach Anhörung des Ausschusses der Regionen,<br />
nach Stellungnahme des Wirtschafts- und Sozialausschusses ( 2 ),<br />
gemäß dem Verfahren des Artikels 251 des Vertrags ( 3 ),<br />
aufgrund des vom Vermittlungsausschuß am 21. Oktober 1999<br />
gebilligten gemeinsamen Entwurfs,<br />
in Erwägung nachstehender Gründe:<br />
(1) Artikel 137des Vertrags sieht vor, daß der Rat durch<br />
Richtlinien Mindestvorschriften erlassen kann, die die<br />
Verbesserung insbesondere der Arbeitsumwelt fördern,<br />
um die Sicherheit und die Gesundheit der Arbeitnehmer<br />
verstärkt zu schützen.<br />
(2) Gemäß jenem Artikel sollen diese Richtlinien keine<br />
verwaltungsmäßigen, finanziellen oder rechtlichen<br />
Auflagen vorschreiben, die der Gründung und Entwicklung<br />
von kleinen und mittleren Unternehmen entgegenstehen.<br />
(3) Die Verbesserung der Sicherheit, der Arbeitshygiene und<br />
des Gesundheitsschutzes der Arbeitnehmer am Arbeitsplatz<br />
ist ein Ziel, das nicht rein wirtschaftlichen Überlegungen<br />
untergeordnet werden sollte.<br />
(4) Die Einhaltung der Mindestvorschriften zur Verbesserung<br />
des Gesundheitsschutzes und der Arbeitssicherheit<br />
der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären<br />
gefährdet werden können, ist eine unabdingbare<br />
Voraussetzung für die Sicherheit und den Gesundheitsschutz<br />
der Arbeitnehmer.<br />
(5) Diese Richtlinie ist eine Einzelrichtlinie im Sinne des<br />
Artikels 16 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG des<br />
Rates vom 12. Juni 1989 über die Durchführung von<br />
Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit und des<br />
Gesundheitsschutzes der Arbeitnehmer bei der Arbeit ( 4 ).<br />
Die Bestimmungen der letztgenannten Richtlinie, insbesondere<br />
die über die Information der Arbeitnehmer, die<br />
Anhörung und die Beteiligung der Arbeitnehmer und die<br />
Unterweisung der Arbeitnehmer, finden daher unbeschadet<br />
strengerer oder spezifischer Bestimmungen der<br />
vorliegenden Richtlinie auch auf den Fall in vollem<br />
Umfang Anwendung, daß Arbeitnehmer durch explosionsfähige<br />
Atmosphären gefährdet werden können.<br />
(6) Diese Richtlinie stellt einen praktischen Beitrag zur<br />
Verwirklichung der sozialen Dimension des Binnenmarktes<br />
dar.<br />
(7) In der Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlaments<br />
und des Rates vom 23. März 1994 zur Angleichung der<br />
Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und<br />
Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung<br />
in explosionsgefährdeten Bereichen ( 5 ) ist festgelegt, daß<br />
eine ergänzende Richtlinie nach Artikel 137des Vertrags<br />
vorgesehen ist, die sich insbesondere mit der Gefahr<br />
durch Explosionen aufgrund der Verwendung und/oder<br />
der Art und Weise der Installation der Geräte befaßt.<br />
(8) Der Explosionsschutz zählt zu den besonders sicherheitsrelevanten<br />
Aufgabenbereichen. Im Explosionsfall<br />
sind das Leben und die Gesundheit der Arbeitnehmer<br />
durch unkontrollierte Flammen- und Druckwirkung<br />
sowie durch schädliche Reaktionsprodukte und<br />
Verbrauch des zum Atmen benötigten Sauerstoffs aus<br />
der Umgebungsluft gefährdet.<br />
(9) Das Erstellen eines stimmigen Explosionsschutzkonzeptes<br />
erfordert, daß organisatorische Maßnahmen die<br />
für die Arbeitsstätte getroffenen technischen<br />
Maßnahmen ergänzen. Gemäß der Richtlinie 89/<br />
391/EWG muß der Arbeitgeber über eine Evaluierung<br />
der am Arbeitsplatz bestehenden Gefahren für Sicherheit<br />
und Gesundheit der Arbeitnehmer verfügen. Diese<br />
Vorschrift wird durch die vorliegende Richtlinie dahin<br />
gehend präzisiert, daß der Arbeitgeber verpflichtet wird,<br />
ein Explosionsschutzdokument oder eine Reihe von<br />
Dokumenten, die die in dieser Richtlinie dargelegten<br />
Mindestanforderungen erfüllen, zu erstellen und auf dem<br />
letzten Stand zu halten. In dem Explosionsschutzdokument<br />
werden Gefährdungen festgelegt, Risiken bewertet<br />
und spezifische Maßnahmen zum Schutz der Gesundheit<br />
und Sicherheit von Arbeitnehmern vor explosionsfähigen<br />
Atmosphären gemäß Artikel 9 der Richtlinie 89/<br />
391/EWG definiert. Diese Explosionsschutzdokumente<br />
können Bestandteil der Evaluierung der am Arbeitsplatz<br />
bestehenden Gefahren für Sicherheit und Gesundheit<br />
gemäß Artikel 9 der Richtlinie 89/391/EWG sein.<br />
( 1 ) ABl. C 332 vom 9.12.1995, S. 10, und ABl. C 184 vom<br />
17.6.1997, S. 1.<br />
( 2 ) ABl. C 153 vom 28.5.1996, S. 35.<br />
( 3 ) Stellungnahme des Europäischen Parlaments vom 20. Juni 1996<br />
(ABl. C 198 vom 8.7.1996, S. 160), bestätigt am 4. Mai 1999 (ABl.<br />
C 279 vom 1.10.1999, S. 55). Gemeinsamer Standpunkt des Rates<br />
vom 22. Dezember 1998 (ABl. C 55 vom 25.2.1999, S. 45).<br />
Beschluß des Europäischen Parlaments vom 6. Mai 1999 (ABl. C<br />
279 vom 1.10.1999, S. 386). Beschluß des Europäischen Parlaments<br />
vom 2. Dezember 1999 und Beschluß des Rates vom 6. Dezember<br />
1999.<br />
( 4 ) ABl. L 183 vom 29.6.1989, S. 1. ( 5 ) ABl. L 100 vom 19.4.1994, S. 1.
L 23/58<br />
DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften 28. 1. 2000<br />
(10) Eine Evaluierung der Explosionsgefahren kann möglicherweise<br />
auch aufgrund anderer Gemeinschaftsrechtsakte<br />
erforderlich sein. Zur Vermeidung unnötiger<br />
Doppelarbeit sollte dem Arbeitgeber in Einklang mit den<br />
nationalen Gepflogenheiten die Möglichkeit eingeräumt<br />
werden, ein oder mehrere Dokumente oder Teile von<br />
Dokumenten oder andere aufgrund anderer Gemeinschaftsrechtsakte<br />
vorzulegende gleichwertige Berichte zu<br />
einem einzigen „Sicherheitsbericht“ zusammenzufassen.<br />
(11) Zur Verhinderung der Bildung explosionsfähiger Atmosphären<br />
ist auch das Substitutionsprinzip anzuwenden.<br />
(12) Wenn sich Arbeitnehmer mehrerer Unternehmen an<br />
derselben Arbeitsstätte befinden, sollte eine Koordinierung<br />
erfolgen.<br />
(13) Neben den vorbeugenden Maßnahmen sind erforderlichenfalls<br />
ergänzende Maßnahmen vorzusehen, die<br />
wirksam werden, wenn eine Zündung bereits erfolgt ist.<br />
Das größtmögliche Sicherheitsniveau kann erreicht<br />
werden, indem vorbeugende Maßnahmen mit anderen,<br />
ergänzenden Maßnahmen, die die schädigenden<br />
Wirkungen von Explosionen begrenzen, kombiniert<br />
werden.<br />
(14) Die Richtlinie 92/58/EWG des Rates vom 24. Juni 1992<br />
über Mindestvorschriften für die Sicherheits- und/oder<br />
Gesundheitsschutzkennzeichnung am Arbeitsplatz<br />
(Neunte Einzelrichtlinie im Sinne des Artikels 16 Absatz<br />
1 der Richtlinie 89/391/EWG) ( 1 ) findet in vollem<br />
Umfang Anwendung, insbesondere auf Bereiche, die<br />
unmittelbar an die explosionsgefährdeten Bereiche<br />
anschließen und in denen Rauchen, Schneide- und<br />
Schweißarbeiten und andere Tätigkeiten mit offener<br />
Flamme und Funkenbildung auf den explosionsgefährdeten<br />
Bereich einwirken können.<br />
(15) Die Richtlinie 94/9/EG teilt die ihr unterliegenden Geräte<br />
und Schutzsysteme in Gerätegruppen und Kategorien<br />
ein. Die vorliegende Richtlinie sieht seitens des Arbeitgebers<br />
eine Einteilung der Bereiche, in denen explosionsfähige<br />
Atmosphären vorhanden sein können, in Zonen<br />
vor und legt fest, welche Geräte und Schutzsysteme in<br />
den jeweiligen Zonen benutzt werden sollen —<br />
HABEN FOLGENDE RICHTLINIE ERLASSEN:<br />
ABSCHNITT I<br />
ALLGEMEINE BESTIMMUNGEN<br />
Artikel 1<br />
Zweck und Anwendungsbereich der Richtlinie<br />
(1) Diese Richtlinie ist die Fünfzehnte Einzelrichtlinie im<br />
Sinne von Artikel 16 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG; sie<br />
legt Mindestvorschriften in bezug auf Sicherheit und Gesundheitsschutz<br />
der Arbeitnehmer fest, die durch explosionsfähige<br />
Atmosphären gemäß der Definition in Artikel 2 gefährdet<br />
werden können.<br />
(2) Diese Richtlinie gilt nicht für:<br />
a) Bereiche, die unmittelbar für die medizinische Behandlung<br />
von Patienten und während dieser Behandlung genutzt<br />
werden;<br />
b) die Verwendung von Gasverbrauchseinrichtungen gemäß<br />
der Richtlinie 90/396/EWG ( 2 );<br />
c) Herstellung, Handhabung, Verwendung, Lagerung und<br />
Transport von Sprengstoffen oder chemisch instabilen<br />
Stoffen;<br />
d) mineralgewinnende Betriebe, die den Richtlinien 92/<br />
91/EWG ( 3 ) oder 92/104/EWG ( 4 ) unterliegen;<br />
e) die Benutzung von Transportmitteln auf dem Land-,<br />
Wasser- und Luftweg, auf die die einschlägigen Bestimmungen<br />
der internationalen Übereinkünfte (z. B. ADNR,<br />
ADR, ICAO, IMO, RID) und die Gemeinschaftsrichtlinien<br />
zur Umsetzung dieser Übereinkünfte angewandt werden.<br />
Transportmittel zur bestimmungsgemäßen Verwendung in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen sind nicht ausgenommen.<br />
(3) Die Richtlinie 89/391/EWG sowie die einschlägigen<br />
Einzelrichtlinien finden auf den in Absatz 1 genannten Bereich<br />
in vollem Umfang Anwendung, unbeschadet strengerer und/<br />
oder spezifischer Bestimmungen der vorliegenden Richtlinie.<br />
Artikel 2<br />
Definition<br />
Im Sinne dieser Richtlinie gilt als explosionsfähige Atmosphäre<br />
ein Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln<br />
oder Stäuben unter atmosphärischen Bedingungen, in dem sich<br />
der Verbrennungsvorgang nach erfolgter Entzündung auf das<br />
gesamte unverbrannte Gemisch überträgt.<br />
ABSCHNITT II<br />
PFLICHTEN DES ARBEITGEBERS<br />
Artikel 3<br />
Verhinderung von und Schutz gegen Explosionen<br />
Mit dem Ziel des Verhinderns von Explosionen im Sinne von<br />
Artikel 6 Absatz 2 der Richtlinie 89/391/EWG und des<br />
Schutzes gegen Explosionen trifft der Arbeitgeber die der Art<br />
des Betriebes entsprechenden technischen und/oder organisatorischen<br />
Maßnahmen nach folgender Rangordnung von Grundsätzen:<br />
— Verhinderung der Bildung explosionsfähiger Atmosphären,<br />
oder, falls dies aufgrund der Art der Tätigkeit nicht möglich<br />
ist,<br />
— Vermeidung der Zündung explosionsfähiger Atmosphären<br />
und<br />
— Abschwächung der schädlichen Auswirkungen einer Explosion,<br />
um die Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer<br />
zu gewährleisten.<br />
Wo erforderlich, werden diese Maßnahmen mit Maßnahmen<br />
gegen die Ausbreitung von Explosionen kombiniert und/oder<br />
durch sie ergänzt; sie werden regelmäßig überprüft, auf jeden<br />
Fall aber dann, wenn sich wesentliche Änderungen ergeben.<br />
( 2 ) ABl. L 196 vom 26.7.1990, S. 15. Richtlinie geändert durch die<br />
Richtlinie 93/68/EWG (ABl. L 220 vom 30.8.1993, S. 1).<br />
( 3 ) ABl. L 348 vom 28.11.1992, S. 9.<br />
( 1 ) ABl. L 245 vom 26.8.1992, S. 23. ( 4 ) ABl. L 404 vom 31.12.1992, S. 10.
28. 1. 2000 DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften<br />
L 23/59<br />
Artikel 4<br />
Beurteilung der Explosionsrisiken<br />
(1) Im Rahmen seiner Pflichten gemäß Artikel 6 Absatz 3<br />
und Artikel 9 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG beurteilt<br />
der Arbeitgeber die spezifischen Risiken, die von explosionsfähigen<br />
Atmosphären ausgehen, wobei mindestens folgendes<br />
berücksichtigt wird:<br />
— Wahrscheinlichkeit und Dauer des Auftretens von explosionsfähigen<br />
Atmosphären;<br />
— Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins und der Aktivierung<br />
und des Wirksamwerdens von Zündquellen,<br />
einschließlich elektrostatischer Entladungen;<br />
— die Anlagen, verwendeten Stoffe, Verfahren und ihre möglichen<br />
Wechselwirkungen;<br />
— das Ausmaß der zu erwartenden Auswirkungen.<br />
Die Explosionsrisiken sind in ihrer Gesamtheit zu beurteilen.<br />
(2) Bereiche, die über Öffnungen mit Bereichen verbunden<br />
sind oder verbunden werden können, in denen explosionsfähige<br />
Atmosphären auftreten können, werden bei der Beurteilung<br />
der Explosionsrisiken ebenfalls berücksichtigt.<br />
Artikel 5<br />
Allgemeine Verpflichtungen<br />
Zum Schutz der Gesundheit und zur Gewährleistung der<br />
Sicherheit der Arbeitnehmer trifft der Arbeitgeber in Anwendung<br />
der Grundsätze der Risikobewertung sowie der in Artikel<br />
3 festgelegten Grundsätze die erforderlichen Maßnahmen,<br />
damit<br />
— das Arbeitsumfeld, in dem explosionsfähige Atmosphäre in<br />
einer Menge, die die Gesundheit und Sicherheit von Arbeitnehmern<br />
oder anderen gefährden kann, auftreten kann, so<br />
gestaltet ist, daß die Arbeit gefahrlos ausgeführt werden<br />
kann,<br />
— während der Anwesenheit von Arbeitnehmern in einem<br />
Arbeitsumfeld, in dem explosionsfähige Atmosphäre in<br />
einer Menge, die die Gesundheit und Sicherheit von Arbeitnehmern<br />
gefährden kann, auftreten kann, eine angemessene<br />
Aufsicht gemäß den Grundsätzen der Risikobewertung<br />
durch Verwendung von geeigneten technischen Mitteln<br />
gewährleistet ist.<br />
Artikel 6<br />
Koordinierungspflicht<br />
Sind Arbeitnehmer mehrerer Betriebe an derselben Arbeitsstätte<br />
tätig, so ist jeder Arbeitgeber für die Bereiche, die seiner<br />
Kontrolle unterstehen, verantwortlich.<br />
Unbeschadet der Einzelverantwortung jedes Arbeitgebers<br />
gemäß der Richtlinie 89/391/EWG koordiniert der Arbeitgeber,<br />
der nach den einzelstaatlichen Rechtsvorschriften und/oder<br />
Praktiken die Verantwortung für die Arbeitsstätte hat, die<br />
Durchführung aller die Sicherheit und den Gesundheitsschutz<br />
der Arbeitnehmer betreffenden Maßnahmen und macht in<br />
seinem Explosionsschutzdokument nach Artikel 8 genauere<br />
Angaben über das Ziel, die Maßnahmen und die Modalitäten<br />
der Durchführung dieser Koordinierung.<br />
Artikel 7<br />
Bereiche mit explosionsfähigen Atmosphären<br />
(1) Der Arbeitgeber teilt Bereiche, in denen explosionsfähige<br />
Atmosphären vorhanden sein können, entsprechend Anhang I<br />
in Zonen ein.<br />
(2) Der Arbeitgeber stellt sicher, daß die Mindestvorschriften<br />
des Anhangs II in Bereichen, die unter Absatz 1 fallen, angewendet<br />
werden.<br />
(3) Wo erforderlich, werden Bereiche, in denen explosionsfähige<br />
Atmosphären in einer die Sicherheit und die Gesundheit<br />
der Arbeitnehmer gefährdenden Menge auftreten können, an<br />
ihren Zugängen gemäß Anhang III gekennzeichnet.<br />
Artikel 8<br />
Explosionsschutzdokument<br />
Im Rahmen seiner Pflichten nach Artikel 4 stellt der Arbeitgeber<br />
sicher, daß ein Dokument (nachstehend „Explosionsschutzdokument“<br />
genannt) erstellt und auf dem letzten Stand<br />
gehalten wird.<br />
Aus dem Explosionsschutzdokument geht insbesondere hervor,<br />
— daß die Explosionsrisiken ermittelt und einer Bewertung<br />
unterzogen worden sind;<br />
— daß angemessene Maßnahmen getroffen werden, um die<br />
Ziele dieser Richtlinie zu erreichen;<br />
— welche Bereiche entsprechend Anhang I in Zonen eingeteilt<br />
wurden;<br />
— für welche Bereiche die Mindestvorschriften gemäß Anhang<br />
II gelten;<br />
— daß die Arbeitsstätte und die Arbeitsmittel einschließlich<br />
der Warneinrichtungen sicher gestaltet sind, und sicher<br />
betrieben und gewartet werden;<br />
— daß gemäß der Richtlinie 89/655/EWG des Rates ( 1 ) Vorkehrungen<br />
für die sichere Benutzung von Arbeitsmitteln<br />
getroffen worden sind.<br />
Das Explosionsschutzdokument wird vor Aufnahme der Arbeit<br />
erstellt; es wird überarbeitet, wenn wesentliche Änderungen,<br />
Erweiterungen oder Umgestaltungen der Arbeitsstätte, der<br />
Arbeitsmittel oder des Arbeitsablaufes vorgenommen werden.<br />
Der Arbeitgeber kann bereits vorhandene Explosionsrisikoabschätzungen,<br />
Dokumente oder andere gleichwertige Berichte,<br />
die im Rahmen anderer gemeinschaftlicher Akte erstellt<br />
wurden, miteinander kombinieren.<br />
Artikel 9<br />
Besondere Vorschriften für Arbeitsmittel und Arbeitsstätten<br />
(1) Vor dem 30. Juni 2003 bereits verwendete oder erstmalig<br />
im Unternehmen bzw. Betrieb zur Verfügung gestellte<br />
Arbeitsmittel zur Verwendung in Bereichen, in denen explosionsfähige<br />
Atmosphären auftreten können, müssen ab dem<br />
genannten Zeitpunkt den in Anhang II Abschnitt A aufgeführten<br />
Mindestvorschriften entsprechen, wenn keine andere<br />
Gemeinschaftsrichtlinie anwendbar ist oder wenn eine etwaige<br />
andere Gemeinschaftsrichtlinie nur teilweise anwendbar ist.<br />
( 1 ) ABl. L 393 vom 30.12.1989, S. 13. Richtlinie geändert durch die<br />
Richtlinie 95/63/EG (ABl. L 335 vom 30.12.1995, S. 28).
L 23/60<br />
DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften 28. 1. 2000<br />
(2) Nach dem 30. Juni 2003 erstmalig im Unternehmen<br />
bzw. Betrieb zur Verfügung gestellte Arbeitsmittel zur Verwendung<br />
in Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären<br />
auftreten können, müssen den Anforderungen des Anhangs II<br />
Abschnitte A und B entsprechen.<br />
(3) Nach dem 30. Juni 2003 erstmalig genutzte Arbeitsstätten<br />
mit Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären<br />
auftreten können, müssen den Mindestvorschriften dieser<br />
Richtlinie entsprechen.<br />
(4) Vor dem 30. Juni 2003 bereits genutzte Arbeitsstätten<br />
mit Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären<br />
auftreten können, müssen spätestens drei Jahre nach diesem<br />
Zeitpunkt den Mindestvorschriften dieser Richtlinie entsprechen.<br />
(5) Werden an Arbeitsstätten mit Bereichen, in denen explosionsfähige<br />
Atmosphären auftreten können, nach dem 30. Juni<br />
2003 Änderungen, Erweiterungen und/oder Umgestaltungen<br />
vorgenommen, so trifft der Arbeitgeber die erforderlichen<br />
Maßnahmen, damit diese Änderungen, Erweiterungen und/oder<br />
Umgestaltungen mit den Mindestvorschriften dieser Richtlinie<br />
übereinstimmen.<br />
ABSCHNITT III<br />
SONSTIGE BESTIMMUNGEN<br />
Artikel 10<br />
Anpassung der Anhänge<br />
Rein technische Anpassungen der Anhänge, die<br />
— durch die Annahme von Richtlinien zur technischen<br />
Harmonisierung und Normung betreffend den Explosionsschutz<br />
und/oder<br />
— durch den technischen Fortschritt, die Entwicklung der<br />
internationalen Regelwerke oder Spezifikationen oder des<br />
Wissensstands betreffend die Vermeidung von und den<br />
Schutz gegen Explosionen<br />
bedingt sind, werden nach dem Verfahren des Artikels 17der<br />
Richtlinie 89/391/EWG vorgenommen.<br />
Artikel 11<br />
Leitfaden für bewährte Verfahren<br />
Die Kommission stellt in einem unverbindlichen Leitfaden für<br />
bewährte Verfahren praktische Leitlinien auf. Dieser Leitfaden<br />
behandelt die in den Artikeln 3, 4, 5, 6, 7und 8 sowie in<br />
Anhang I und Anhang II Abschnitt A genannten Themen.<br />
Die Kommission hört zunächst den Beratenden Ausschuß für<br />
Sicherheit, Arbeitshygiene und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz<br />
gemäß dem Beschluß 74/325/EWG des Rates ( 1 ).<br />
( 1 ) ABl. L 185 vom 9.7.1974, S. 15. Beschluß zuletzt geändert durch<br />
die Beitrittsakte von 1994.<br />
Im Rahmen der Anwendung dieser Richtlinie berücksichtigen<br />
die Mitgliedstaaten soweit wie möglich den obengenannten<br />
Leitfaden bei der Festlegung ihrer einzelstaatlichen Politik für<br />
den Schutz von Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer.<br />
Artikel 12<br />
Unterrichtung der Unternehmen<br />
Auf Antrag bemühen sich die Mitgliedstaaten, Arbeitgebern<br />
gemäß Artikel 11 einschlägige Informationen zugänglich zu<br />
machen, und zwar mit besonderer Bezugnahme auf den Leitfaden.<br />
Artikel 13<br />
Schlußbestimmungen<br />
(1) Die Mitgliedstaaten setzen die Rechts- und Verwaltungsvorschriften<br />
in Kraft, die erforderlich sind, um dieser Richtlinie<br />
spätestens am 30. Juni 2003 nachzukommen. Sie setzen die<br />
Kommission unverzüglich davon in Kenntnis.<br />
Wenn die Mitgliedstaaten derartige Vorschriften erlassen,<br />
nehmen sie in den Vorschriften selbst oder durch einen<br />
Hinweis bei der amtlichen Veröffentlichung auf diese Richtlinie<br />
Bezug. Die Mitgliedstaaten regeln die Einzelheiten der Bezugnahme.<br />
(2) Die Mitgliedstaaten teilen der Kommission den Wortlaut<br />
der innerstaatlichen Rechtsvorschriften mit, die sie auf dem<br />
unter diese Richtlinie fallenden Gebiet bereits erlassen haben<br />
oder erlassen.<br />
(3) Die Mitgliedstaaten erstatten der Kommission alle fünf<br />
Jahre Bericht über die praktische Durchführung dieser Richtlinie<br />
und geben dabei die Standpunkte der Sozialpartner an.<br />
Die Kommission unterrichtet darüber das Europäische Parlament,<br />
den Rat, den Wirtschafts- und Sozialausschuß sowie den<br />
Beratenden Ausschuß für Sicherheit, Arbeitshygiene und<br />
Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz.<br />
Artikel 14<br />
Diese Richtlinie tritt am Tag ihrer Veröffentlichung im Amtsblatt<br />
der Europäischen Gemeinschaften in Kraft.<br />
Artikel 15<br />
Diese Richtlinie ist an alle Mitgliedstaaten gerichtet.<br />
Geschehen zu Brüssel am 16. Dezember 1999.<br />
Im Namen des Europäischen<br />
Parlaments<br />
Die Präsidentin<br />
N. FONTAINE<br />
In Namen des Rates<br />
Der Präsident<br />
K. HEMILÄ
28. 1. 2000 DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften<br />
L 23/61<br />
ANHANGI<br />
EINTEILUNG VON BEREICHEN, IN DENEN <strong>EX</strong>PLOSIONSFÄHIGE ATMOSPHÄREN VORHANDEN SEIN<br />
KÖNNEN<br />
Vorbemerkung<br />
Die nachfolgende Einteilung gilt für Bereiche, in denen Schutzmaßnahmen gemäß den Artikeln 3, 4, 7und 8 getroffen<br />
werden müssen.<br />
1. Bereiche, in denen explosionsfähige Atmosphären vorhanden sein können<br />
Ein Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre in solchen Mengen auftreten kann, daß besondere Schutzmaßnahmen<br />
für die Aufrechterhaltung des Schutzes von Sicherheit und Gesundheit der betroffenen Arbeitnehmer erforderlich<br />
werden, gilt als explosionsgefährdeter Bereich.<br />
Ein Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre nicht in solchen Mengen zu erwarten ist, daß besondere Schutzmaßnahmen<br />
erforderlich werden, gilt als nichtexplosionsgefährdeter Bereich.<br />
Brennbare Substanzen sind als Stoffe, die explosionsfähige Atmosphäre bilden können, einzustufen, es sei denn, die<br />
Prüfung ihrer Eigenschaften hat ergeben, daß sie in Mischungen mit Luft nicht in der Lage sind, eine Explosion<br />
selbsttätig fortzuleiten.<br />
2. Einteilung von explosionsgefährdeten Bereichen<br />
Explosionsgefährdete Bereiche werden nach Häufigkeit und Dauer des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre in<br />
Zonen unterteilt.<br />
Aus dieser Einteilung ergibt sich der Umfang der zu ergreifenden Maßnahmen nach Anhang II Abschnitt A.<br />
Zone 0<br />
Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln<br />
ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.<br />
Zone 1<br />
Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und<br />
brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann.<br />
Zone 2<br />
Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen,<br />
Dämpfen oder Nebeln normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />
Zone 20<br />
Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub<br />
ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.<br />
Zone 21<br />
Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der<br />
Luft enthaltenem brennbaren Staub bilden kann.<br />
Zone 22<br />
Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem<br />
brennbaren Staub normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />
Anmerkungen:<br />
1. Schichten, Ablagerungen und Aufhäufungen von brennbarem Staub sind wie jede andere Ursache, die zur Bildung<br />
einer explosionsfähigen Atmosphäre führen kann, zu berücksichtigen.<br />
2. Als Normalbetrieb gilt der Zustand, in dem Anlagen innerhalb ihrer Auslegungsparameter benutzt werden.
L 23/62<br />
DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften 28. 1. 2000<br />
ANHANGII<br />
A. MINDESTVORSCHRIFTEN ZUR VERBESSERUNG DER SICHERHEIT UND DES GESUNDHEITS<strong>SCHUTZ</strong>ES DER<br />
ARBEITNEHMER, DIE DURCH <strong>EX</strong>PLOSIONSFÄHIGE ATMOSPHÄREN GEFÄHRDET WERDEN KÖNNEN<br />
Vorbemerkung<br />
Die Anforderungen dieses Anhangs gelten<br />
— für Bereiche, die gemäß Anhang I als explosionsgefährdet eingestuft sind, in allen Fällen, in denen die Eigenschaften<br />
der Arbeitsstätte, der Arbeitsplätze, der verwendeten Einrichtungen oder Stoffe oder die von der Tätigkeit ausgehenden<br />
Gefahren durch explosionsfähige Atmosphären dies erfordern;<br />
— für Einrichtungen in nichtexplosionsgefährdeten Bereichen, die für den explosionssicheren Betrieb von Einrichtungen,<br />
die sich innerhalb von explosionsgefährdeten Bereichen befinden, erforderlich sind oder dazu beitragen.<br />
1. Organisatorische Maßnahmen<br />
1.1 Unterweisung der Arbeitnehmer<br />
Für Arbeiten in Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären auftreten können, muß der Arbeitgeber die<br />
Arbeitnehmer ausreichend und angemessen hinsichtlich des Explosionsschutzes unterweisen.<br />
1.2 Schriftliche Anweisungen, Arbeitsfreigaben<br />
Soweit im Explosionsschutzdokument vorgesehen,<br />
— sind Arbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen gemäß den schriftlichen Anweisungen des Arbeitgebers auszuführen;<br />
— ist ein Arbeitsfreigabesystem für die Durchführung von gefährlichen Tätigkeiten und von Tätigkeiten, die durch<br />
Wechselwirkung mit anderen Arbeiten gefährlich werden können, anzuwenden.<br />
Die Arbeitsfreigabe ist vor Beginn der Arbeiten von einer hierfür verantwortlichen Person zu erteilen.<br />
2. Explosionsschutzmaßnahmen<br />
2.1 Entwichene und/oder absichtlich oder unabsichtlich freigesetzte brennbare Gase, Dämpfe, Nebel oder Stäube, die zu<br />
einer Explosionsgefahr führen können, sind auf sichere Weise abzuführen oder zu einem sicheren Platz abzuleiten<br />
oder, wenn dies nicht möglich ist, sicher einzuschließen oder auf andere Weise unschädlich zu machen.<br />
2.2 Enthält die explosionsfähige Atmosphäre mehrere Arten von brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben, so<br />
müssen die Schutzmaßnahmen auf das größtmögliche Risikopotential ausgelegt sein.<br />
2.3 Bei der Vermeidung von Zündgefahren gemäß Artikel 3 sind auch die elektrostatischen Entladungen zu berücksichtigen,<br />
die von Arbeitnehmern oder der Arbeitsumwelt als Ladungsträger oder Ladungserzeuger ausgehen. Den<br />
Arbeitnehmern muß geeignete Arbeitskleidung zur Verfügung gestellt werden; diese muß aus Materialien bestehen,<br />
die nicht zu elektrostatischen Entladungen führen, durch die die explosionsfähige Atmosphären entzündet werden<br />
können.<br />
2.4 Anlagen, Geräte, Schutzsysteme und die dazugehörigen Verbindungsvorrichtungen dürfen nur in Betrieb genommen<br />
werden, wenn aus dem Explosionsschutzdokument hervorgeht, daß sie in explosionsfähiger Atmosphäre sicher<br />
verwendet werden können. Dies gilt ebenfalls für Arbeitsmittel und die dazugehörigen Verbindungsvorrichtungen, die<br />
nicht als Geräte oder Schutzsysteme im Sinne der Richtlinie 94/9/EG gelten, wenn ihre Verwendung in einer<br />
Einrichtung an sich eine potentielle Zündquelle darstellt. Es sind die erforderlichen Maßnahmen zu ergreifen, damit<br />
Verbindungsvorrichtungen nicht verwechselt werden.<br />
2.5 Es sind alle erforderlichen Maßnahmen zu treffen, um sicherzustellen, daß der Arbeitsplatz, die Arbeitsmittel und die<br />
dazugehörigen Verbindungsvorrichtungen, die den Arbeitnehmern zur Verfügung gestellt werden, so konstruiert,<br />
errichtet, zusammengebaut und installiert wurden und so gewartet und betrieben werden, daß das Explosionsrisiko so<br />
gering wie möglich gehalten wird und, falls es doch zu einer Explosion kommen sollte, das Risiko einer Explosionsübertragung<br />
innerhalb des Bereichs des betreffenden Arbeitsplatzes und/oder des Arbeitsmittels kontrolliert oder so<br />
gering wie möglich gehalten wird. Bei solchen Arbeitsplätzen sind geeignete Maßnahmen zu treffen, um die<br />
Gefährdung der Arbeitnehmer durch die physikalischen Auswirkungen der Explosion so gering wie möglich zu<br />
halten.<br />
2.6 Erforderlichenfalls sind die Arbeitnehmer vor Erreichen der Explosionsbedingungen optisch und/oder akustisch zu<br />
warnen und zurückzuziehen.<br />
2.7Soweit im Explosionsschutzdokument vorgesehen, sind Fluchtmittel bereitzustellen und zu warten, um zu gewährleisten,<br />
daß die Arbeitnehmer gefährdete Bereiche bei Gefahr schnell und sicher verlassen können.<br />
2.8 Vor der erstmaligen Nutzung von Arbeitsstätten mit Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären auftreten<br />
können, muß die Explosionssicherheit der Gesamtanlage überprüft werden. Sämtliche zur Gewährleistung des<br />
Explosionsschutzes erforderlichen Bedingungen sind aufrechtzuerhalten.
28. 1. 2000 DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften<br />
L 23/63<br />
Eine solche Prüfung ist von Personen durchzuführen, die durch ihre Erfahrung und/oder berufliche Ausbildung auf<br />
dem Gebiet des Explosionsschutzes hierzu befähigt sind.<br />
2.9 Wenn sich aus der Risikobewertung die Notwendigkeit dazu ergibt,<br />
— und ein Energieausfall zu einer Gefahrenausweitung führen kann, muß es bei Energieausfall möglich sein, die<br />
Geräte und Schutzsysteme unabhängig vom übrigen Betriebssystem in einem sicheren Betriebszustand zu halten;<br />
— müssen im Automatikbetrieb laufende Geräte und Schutzsysteme, die vom bestimmungsgemäßen Betrieb abweichen,<br />
unter sicheren Bedingungen von Hand abgeschaltet werden können. Derartige Eingriffe dürfen nur von<br />
fachkundigen Arbeitnehmern durchgeführt werden;<br />
— müssen gespeicherte Energien beim Betätigen der Notabschalteinrichtungen so schnell und sicher wie möglich<br />
abgebaut oder isoliert werden, damit sie ihre gefahrbringende Wirkung verlieren.<br />
B. KRITERIEN FÜR DIE AUSWAHL VON GERÄTEN UND <strong>SCHUTZ</strong>SYSTEMEN<br />
Sofern das Explosionsschutzdokument unter Zugrundelegung einer Risikoabschätzung nichts anderes vorsieht, sind in<br />
allen Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären vorhanden sein können, Geräte und Schutzsysteme entsprechend<br />
den Kategorien gemäß der Richtlinie 94/9/EG auszuwählen.<br />
Insbesondere sind in diesen Zonen folgende Kategorien von Geräten zu verwenden, sofern sie für Gase, Dämpfe, Nebel<br />
und/oder Stäube geeignet sind:<br />
— in Zone 0 oder Zone 20: Geräte der Kategorie 1,<br />
— in Zone 1 oder Zone 21: Geräte der Kategorie 1 oder der Kategorie 2,<br />
— in Zone 2 oder Zone 22: Geräte der Kategorie 1, der Kategorie 2 oder der Kategorie 3.
L 23/64<br />
DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften 28. 1. 2000<br />
ANHANGIII<br />
Warnzeichen zur Kennzeichnung von Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären auftreten können, gemäß<br />
Artikel 7Absatz 3:<br />
Warnung vor einem Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphären auftreten können<br />
Unterscheidungsmerkmale:<br />
— Form: dreieckig,<br />
— schwarze Buchstaben auf gelbem Grund, schwarzer Rand (die Sicherheitsfarbe Gelb muß mindestens 50 % der<br />
Oberfläche des Zeichens ausmachen).<br />
Die Mitgliedstaaten können auf Wunsch weitere Erläuterungen hinzufügen.
204<br />
Notizen<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Notizen<br />
205
206<br />
Notizen<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />
Notizen<br />
207
208<br />
Notizen<br />
Ausgabedatum 2007-05-15 021417
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
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7<br />
4<br />
2