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Verfahrenstechnik 11/2022

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Verfahrenstechnik 11/2022

BETRIEBSTECHNIK

BETRIEBSTECHNIK VORBEUGENDER EXPLOSIONSSCHUTZ DIE BERSTSCHEIBE IST NUR DER ANFANG Das Thema Explosionsschutz ist für Anlagenbetreiber und Maschinenhersteller allgegenwärtig, sobald es um die Bearbeitung oder den Transport von brennbaren und/oder explosionsfähigen Stäuben geht. Im Gegensatz zur gesellschaftlichen Annahme, wonach ein erhöhtes Explo sionsrisiko nur bei Gasen besteht, können auch bei brennbaren Stäuben durchaus enorme Kräfte freigesetzt werden. Um das Explosionsrisiko bei der Handhabung brennbarer Feststoffe und Stäube zu minimieren, werden im Folgenden die Voraussetzungen für eine Explosion und die jeweiligen Staub-Charakteristiken beschrieben. Grundsätzlich wird hierbei das sogenannte Zünddreieck oder auch Zündfünfeck betrachtet. Wird eine der o. g. Voraussetzungen eliminiert, wurde so gesehen bereits Explosionsschutz praktiziert. Doch nicht immer lässt sich eine der Voraussetzungen beseitigen. Ist dies jedoch nicht zu jeder Zeit und in jedem Zustand im Betrieb möglich, bleibt Explosionsgefahr bestehen, was die Einteilung explosionsgefährdeter Bereiche in Zonen und darüber systematisch abgeleitete Schutzmaßnahmen erfordert. Üblicherweise landet man gerade bei staubführenden Anlagen schnell beim sogenannten konstruktiven Explosionsschutz, wie beispielsweise der Explosionsdruckentlastung und in Verbindung mit der explosionstechnischen Entkopplung, um verschiedene Maschinen voneinander abzusichern, Leben zu retten und Schäden zu begrenzen. Dieser Ansatz ist zielführend, dennoch: Verglichen mit der Nutzung von Kraftfahrzeugen lässt sich ein Unfall ebenfalls nicht zu 100 Prozent verhindern, weswegen eine Gurt-Pflicht besteht und standardmäßig Airbags verbaut sind, um die Auswirkungen eines Unfalles zu reduzieren. Bleiben wir in dem Beispiel stellen wir fest, dass Unfälle mithilfe von Fahrassistenzsystemen wie beispielsweise Abbiege- und Spurhalteassistenten mit einer höheren Zuverlässigkeit vermieden werden können. Es kommt damit also erst gar nicht mehr zu einem Unfall, vielmehr wird eine riskante Situation frühzeitig vorab erkannt und abgewendet. Um einen derartigen Umgang mit riskanten Situationen auch in der Schüttgut-Industrie zu ermöglichen, haben die Rembe-Ingenieure gewissermaßen smarte und vorbeugende Fahrassistenzsysteme für unterschiedliche Zündgefahren und -szenarien entwickelt. ZÜNDGEFAHR: ELEKTROSTATISCHE AUFLADUNG Funkenentladungen, Gleitstielbüschelentladungen, Schüttkegelentladungen und gewitterblitzähnliche Entladungen sind dazu fähig, Staub/Luft-Gemische zu entzünden. Zur Vermeidung muss stets auf eine ausreichende Erdung der unterschiedlichen Behälter, Anlagen und Maschinen geachtet werden. Im Fall einer pneumatischen Entladung eines Tankfahrzeuges können aufgrund der hohen Geschwindigkeiten auch hohe elektrostatische Potenziale entstehen, die in der Lage sind, explosionsfähige Staubatmosphären zu entzünden. Dieses Risiko kann aus- 38 VERFAHRENSTECHNIK 2022/11 www.verfahrenstechnik.de

BETRIEBSTECHNIK 01 Bausteine einer Staubexplosion geschlossen werden, indem Silo, Annahmestation und Fahrzeug geerdet sind. Da keine konstante Erdverbindung am Fahrzeug möglich ist, werden hierfür Erdungsüberwachungssysteme als vorbeugende Assistenzsysteme eingesetzt. Mithilfe dieser Systeme kann während der Entladung oder Befüllung eines Fahrzeuges sichergestellt werden, dass die Verbindung zur Erde ausreichend leitfähig ist. Die Erdungsklammer der Überwachungseinheit wird am Fahrzeug angeschlossen und anschließend der Leitungswiderstand gemessen. Liegt dieser unter 10 Ω gibt das Erdungssystem eine Freigabe und startet den Erdungsprozess. Freigabesignale können mittels integrierter Relais weitergeleitet werden. Das System Farado II geht hier noch einen Schritt weiter. Die intelligente Manipulationssicherung sorgt dafür, dass eine vorab eingestellte Objektgröße an der Erdungsklammer verbunden sein muss. Objektgrößen werden in diesem Fall anhand der elektrischen Kapazität (gemessen in pF) festgestellt. Dies verhindert, dass Erdungsklammern an bereits geerdeten Stahlträgern oder kleinen Objekten wie Schraubendrehern angeschlossen werden. ZÜNDGEFAHR: HOHE TEMPERATUREN, SELBSTENTZÜNDUNG UND GLIMMNESTER Eine weitere Zündgefahr, die frühzeitig erkannt werden sollte, ist ein Temperaturanstieg im geförderten oder bearbeiteten Material/Produkt. Häufig führt Reibung zu einem schleichenden Temperaturanstieg, der das Material entzünden und Glimmnester hervorrufen kann. Je nach Materialverhalten können ebenfalls Maillard-Reaktionen auftreten, die sich – bis hin zur Selbstentzündung – fortführen. Derartige Temperaturanstiege ohne Flammen- oder Funkenerscheinungen können im Produkt nicht von allen Flammenmeldern und auch nicht von PT100-Temperatur-Sensoren zuverlässig und frühzeitig erkannt werden. Im Sinne vorbeugender Fahrassistenzsysteme besteht jedoch die Möglichkeit des Einsat- zes smarter Infrarot-Kameras mit einem längeren Wellenbereich: Der Hotspot X20 misst Oberflächentemperaturen und setzt hierbei auf eine intelligente Auswertung, die das Sichtfeld in Detektionszonen unterteilt. Jede einzelne dieser Zonen kann mit einem eigenen Temperatur-Grenzwert versehen werden, um die Detektion so gut wie möglich auf den Prozess anzupassen. Der Hotspot X20 kann selbst geringe Temperaturanstiege erkennen (1 °C) und den Betreiber frühzeitig in der Entstehungsphase eines Brands oder einem vorhandenen Glimmnest warnen. Auch in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 20 und unter hoher Staubbelastung überwacht der Hotspot X20 zuverlässig einen Temperaturbereich von 0 bis 200 °C (höhere Temperaturen möglich). Intelligente Lösungen. Halle 7A Stand411 08.–10.11.2022 HMI-Systeme,die perfektzu Ihrer Anwendung passen. Mehr Informationenunter pepperl-fuchs.com/hmi VisuNetvon Pepperl+Fuchs – Industrielle Human Machine Interfaces fürdie Prozessautomation.