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Verfahrenstechnik 10/2017

Verfahrenstechnik 10/2017

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Zünd- und IP-Schutz sicherstellen Kabelverschraubungen für explosionsgefährdete Bereiche Die korrekte Auswahl der Kabel- und Leitungseinführungen ist wichtig für die Integrität der jeweiligen Zündschutzart und Installationstechnik. Sie müssen zu den Kabeln und die Zündschutzart zum jeweiligen Betriebsmittel passen. Autor: Andreas Hennecke, Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim Direkteinführungen von Kabeln in druckfeste Gehäuse mittels Ex-d-Verschraubungen sind immer noch die am häufigsten genutzte Installationstechnik. Allerdings kann die korrekte Auswahl und Installation von armierten Kabelverschraubungen oder gar Vergussverschraubungen den Anwender vor größere Herausforderungen stellen. Hierbei kann es passieren, dass die Einsparungen bei den Einkaufskosten durch die höheren Installationskosten wieder aufgefressen werden. Kabelverschraubungen sind die am meisten verbreitete Methode, um Kabel in explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel einzuführen. Bei der Auswahl der richtigen Verschraubung für die jeweilige Anwendung sind verschiedene Eigenschaften zu beachten. Es gibt drei verschiedene Haupttypen von Kabelverschraubungen: n Kabelverschraubungen aus Plastik oder Metall zur Verwendung mit nicht armierten Kabeln n Kabelverschraubungen aus Metall zur Verwendung mit geschirmten Kabeln n Kabelverschraubungen aus Metall zur Verwendung mit armierten Kabeln Betrachtet man Kabelverschraubungen für armierte Kabel, gilt es, die folgenden Auswahlkriterien zu beachten: Armierungstyp, Kabelaußendurchmesser, Durchmesser des inneren Kabels, Größe des Einschraubgewindes und Schlüsselweite. Die äußere Dichtung spielt eine wichtige Rolle für den IP-Schutz des angeschlossenen Betriebsmittels. Hierbei muss der Anwender unterscheiden, ob er die Verschraubung in einer Gewindebohrung installiert, wo der normale O-Ring der Verschraubung ausreicht, um den IP-Schutz sicherzustellen, oder ob die Verschraubung mittels einer Gegenmutter in einer Durchgangsbohrung installiert wird und dann darauf geachtet werden muss, die Toleranzen der Bohrung mittels einer Flachdichtung auszugleichen. Zündschutzarten Die oben genannten Typen von Kabelverschraubungen können in Zündschutzart „druckfeste Kapselung, Ex d“ oder in Zündschutzart „erhöhte Sicherheit, Ex e“ oder als Kombination dieser beiden Zündschutzarten ausgeführt sein. Normalerweise werden alle Ex-d-Kabelverschraubungen auch zugelassen für die Zündschutzarten Ex e und Ex t („Schutz durch Gehäuse“ zur Verwendung in staubexplosionsgefährdeten Bereichen). Ex-d-Verschraubungen müssen mindestens fünf Gewindegänge zusammen mit einem druckfesten Gehäuse im Eingriff haben, sodass ein genügend langer zünddurchschlagsicherer Spalt zwischen den Gewinden gebildet wird. Obwohl es keine offizielle Notwendigkeit für eine Ex-Zulassung für Kabelverschraubungen gibt, die mit eigensicheren Stromkreisen verwendet werden sollen, ist der Stand der Technik, Ex-ezertifizierte Verschraubungen für solche Anwendungen zu verwenden. Vergussverschraubungen Vergussverschraubungen sind Ex-d-Metallverschraubungen für armierte oder nichtarmierte Kabel, die mit einer Zwei-Komponenten-Vergussmasse gefüllt sind, die die einzelnen Adern im Inneren so umschließt, dass ein Explosionsaustritt über das Kabel sicher verhindert wird. Vergussverschraubungen müssen verwendet werden, wenn der innere Kabelaufbau und die äußere installierte Kabellänge es nicht erlauben, normale Ex-d-Verschraubungen zu verwenden. Hierzu sagt die Norm IEC 60079-14 (explosionsgefährdete Bereiche – Projektierung, Auswahl und Errichtung elektrischer Anlagen) in Kapitel 10.6.2., dass die Verwendung von normalen Ex-d-Kabelverschraubungen nur erlaubt ist, wenn die folgenden Bedingungen für die Kabel erfüllt sind: n das verbundene Kabel bzw. die verbundene Leitung muss eine minimale Länge von 3 m aufweisen n die Leitung muss mit einem elastomeren, thermo- oder duroplastischen Werkstoff ummantelt sein; sie muss kreisförmig und kompakt sein; jegliche Einbettungen oder Mäntel müssen extrudiert sein; Füllstoffe, falls vorhanden, dürfen nicht hygroskopisch sein 01 Kabel mit vollständig gefülltem Querschnitt 34 VERFAHRENSTECHNIK 10/2017

Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, müssen Vergussverschraubungen verwendet werden. Der kritischste Punkt bei der Evaluierung, ob die Verwendung von Vergussverschraubungen vermieden werden kann, liegt im Aufbau und der Qualität des Kabels. Dies wirft Fragen auf wie: n Wann ist ein Kabel nicht mehr „kreisförmig“ oder was bedeutet „kompakt“ in der Realität? n Wie weiß der Anwender, ob eine Einbettung oder ein Mantel extrudiert wurde oder ob ein Füllstoff nicht hygroskopisch ist? Die Kabelhersteller werden kaum offizielle Bestätigungen für die Einhaltung einer oder sogar aller der oben genannten Bedingungen geben. Auch die Kabelverschraubungshersteller können in der Regel keine Aussagen zu Kabeln geben, die sich bei herkömmlichen Ex-d-Kabelverschraubungen bewährt haben, obwohl einige Kombinationen in realen Labor-Explosionsexperimenten bereits getestet wurden. In Kreisen erfahrener Installateure in Ex- Bereichen ist es sehr gut bekannt, dass die Installation von Vergussverschraubungen, aber auch von normalen armierten Ex-d- Verschraubungen eine Quelle für zahlreiche potenzielle Installationsfehler ist. Und selbst wenn der Explosionsschutz einwandfrei funktioniert, kann dieser von einer Gummidichtung von lediglich 10 mm Länge abhängen. Umgebungsbedingungen Kabelverschraubungen müssen die Betriebsmittel vor Umwelteinflüssen schützen, die über die Kabeleinführungen eindringen könnten. Ein typischer Schutzgrad ist heute IP66/IP68. In der Vergangenheit wurden Gummitüllen als Option zum Schutz der Verschraubungen gegen Feuchtigkeit und Korrosion eingesetzt. Solche Tüllen können heutzutage nicht mehr empfohlen werden, da moderne Kabelverschraubungen alle hochkorrosionsbeständig sind. Erschwerend kommt hinzu, dass sich zwischen der Tülle und der Verschraubung Wasser und Feuchtigkeit sammeln können und somit ein unerwünschtes „Feuchtbiotop“ entsteht. 02 Kabel mit unvollständig gefülltem Querschnitt erfordern Vergussverschraubungen für Ex-d-Anwendungen Ex-Kabelverschraubungen haben in der Regel einen breiten Umgebungstemperaturbereich. Plastikverschraubungen sind typischerweise für – 40 bis + 60 °C geeignet, während Metallverschraubungen für – 60 bis + 80 °C geeignet sind. Im Markt findet man spezielle Kabelverschraubungen für Temperaturen bis + 200 °C und darüber sowie für sehr niedrige Temperaturen. Installation Schlüssel zu einer sicheren Anwendung ist die korrekte Installation. Je einfacher die Konstruktion der Verschraubung ist, desto weniger Fehler können vor Ort gemacht werden. Gute Beispiele für solche Fehler finden sich bei der Installation von Ex-d-Kabelverschraubungen für armierte Kabel, die bis zu zehn verschiedene Einzelteile enthalten, die in der richtigen Reihenfolge und Art und Weise verwendet werden müssen. Das richtige Ablängen der Armierung, das Drücken der Armierung bis zum Ende des Konus und das Festziehen der Armierung mittels des entsprechenden Rings sind entscheidend. Ein einfacher, aber häufiger Fehler ist der Verlust von inneren Komponenten bei der Demontage der armierten Kabelverschraubungen vor der Installation. Besonders der innere Konus und der Ring sind hiervon betroffen. Qualitätsverschraubungen sichern beide Teile mit inneren O-Ringen, die den zusätzlichen Vorteil haben, das Eindringen von Wasser sowohl zur Gehäuseseite als auch zur Kabelseite zu verhindern. Kabelverschraubungen gehören zu den wichtigsten Komponenten, um eine sichere Installation von elektrischen Betriebsmitteln in explosionsgefährdeten Bereichen zu gewährleisten. Obwohl jeder weiß, wie sie grundsätzlich funktionieren, können verschiedene Fehler während des Auswahlund Installationsprozesses passieren, die den Explosionsschutz gefährden oder sogar unwirksam machen. www.pepperl-fuchs.com BUCHTIPP Dieses Buch erleichtert durch eine möglichst anschauliche und anwendungsorientierte Darstellung der Zusammenhänge dem Leser den Zugang zu dem interessanten Fachgebiet der elektrohydraulischen Antriebe und Steuerungen, ohne allerdings auf die notwendigen physikalischen und mathematischen Grundlagen zu verzichten. Grundlagen elektrohydraulischer Antriebe und Steuerungen von Prof. Dr.-Ing. Siegfried Helduser 380 Seiten, zahlreiche Abbildungen, broschiert, ISBN 978-3-7830-0387-1 € 32,- (zzgl. Versandkosten) Online-Shop unter www.engineering-news.net Bitte bestellen Sie bei: Vereinigte Fachverlage GmbH Vertrieb . Postfach 10 04 65 . 55135 Mainz Telefon: 06131/992-0 Telefax: 06131/992-100 E-Mail: vertrieb@vfmz.de VERFAHRENSTECHNIK 10/2017 35 OUP_Buch_elektrohydraulische_Antriebe_60x265_2016_02.indd 16.02.2016 1 14:35:48

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