Verfahrenstechnik 6/2017

TOP-THEMA I EX-SCHUTZ

TOP-THEMA I EX-SCHUTZ UND ARBEITSSICHERHEIT Damit Staub nicht zum Problem wird Einfache Staubüberwachung mit Partikel- und Feinstaubmonitoren Staub lässt sich nie komplett vermeiden. Deshalb ist es wichtig, den Staub mit zuverlässigen Partikel- und Feinstaubmonitoren zu überwachen. Das ermöglicht zum einen eine vorausschauende Instandhaltung von Filtern und Zyklonabscheidern, und zum anderen kann das Personal vor zu hoher Staubbelastung geschützt werden. Autor: Gerd R. Biller, Bühler Technologies, Ratingen schaft, dem Handwerk und natürlich dem Verkehr wird ununterbrochen Staub produziert und emittiert. Dazu kommen in manchen Ländern noch ganz natürliche Quellen wie Wüsten, Vulkanausbrüche oder Waldund Flächenbrände. Gegen diese natürlichen Ursachen ist man machtlos, aber der Gesetzgeber hat durch entsprechende Vorschriften wie z. B. die TA Luft in Deutschland dafür gesorgt, dass auch die staubförmigen Emissionen aus Produktionsanlagen und Kraftwerken durch den Einsatz von Filtern oder Abscheidern bestimmte Grenzwerte nicht mehr überschreiten. Für Arbeitsplätze kontrolliert man z. B. die Schwebstoffkonzentration in der Raumluft. Vorausschauende Instandhaltung Filter, die für die Reststaubüberwachung eingesetzt werden, sind aus wirtschaftlichen Gründen in der Regel mit auswechselbaren Elementen, Taschen oder Schläuchen ausgestattet, die rückgespült werden können. Dazu wird im laufenden Prozess oder – je nach Größe der Filteranlage durch sektorale Isolierung mittels Druckluftstoß entgegen der normalen Durchströmungsrichtung – Befasst man sich mit dem Thema Staub einmal intensiver, erkennt man schnell, wie vielfältig die Quellen sind, aus denen Staub entsteht: Das sind Produktionsanlagen jeder Art und Kohlekraftwerke, aber auch in der Lebensmittelproduktion, der Landwirtder angesammelte Staub abgelöst und in einen Staubsammelraum gefördert. Die eingesetzten Filtermaterialien unterliegen harten Einsatzbedingungen und dadurch auch dem Verschleiß. Daher ist es nur folgerichtig, die Funktionsfähigkeit der Filter und der Abscheider zu überwachen. Bei elektrostatischen Filtern und Zyklonabscheidern ist dafür die Reststaubkonzentration oder der gesetzlich festgelegte Grenzwert das Maß der Dinge. Bei Filtern hingegen verlangen die Betreiber nicht nur die Dokumentation der eingehaltenen Grenzwerte, sondern mehr und mehr im Sinne von Industrie 4.0 die Überwachung der Betriebsbereitschaft und einer vorausschauenden Instandhaltung. Diese beim ersten Anschein kompliziert und aufwändig erscheinende Forderung lässt sich mit modernen Überwachungsgeräten zu durchaus moderaten Kosten realisieren. Abweichungen aufspüren Eine besondere Position haben dabei einfach aufgebaute und leicht zu installierende Überwachungsgeräte erreicht, die nach dem triboelektrischen Prinzip arbeiten. Sie sind aufgrund ihrer einfachen Bauart auch zur 46 VERFAHRENSTECHNIK 6/2017

EX-SCHUTZ UND ARBEITSSICHERHEIT I TOP-THEMA in explosionsgefährdeten Bereichen der Zonen 2/22 nach Atex ist eine 24-V-DC- Versorgung erforderlich. Schutz des Personals 01 Beim Partikelmonitor ist der Sensorstab mit einer maximal möglichen Länge von 1000 mm koaxial angeordnet Überwachung kleinerer Filteranlagen kosteneffizient einsetzbar. Das Arbeitsprinzip beruht darauf, dass alle im Luftstrom getragenen Staubpartikel elektrisch geladen sind. Bei der Kollision oder dem nahen Vorbeistreichen an der in den Luftstrom hinein ragenden Lanze des Monitors wird die elektrische Ladung übertragen und im Monitor gegen Null abgeführt. Die abgeführte Ladung ist nahezu proportional zur Masse der vorbei strömenden Partikel. Die durch eine eventuell variierende Strömungsgeschwindigkeit und/oder schwankende Partikelgrößen bedingten Abweichungen dieses Messverfahrens sind bei der Überwachung von Filtern zu vernachlässigen. Zum einen werden ja nur noch die Reststaubpartikel überwacht, die das Filtermaterial und seinen darauf befindlichen Filterkuchen bereits passiert haben und deshalb eine eingegrenzte Partikelgrößenverteilung aufweisen, und zum anderen werden Filteranlagen überwiegend mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit betrieben. Letztlich dient das Filter-Monitoring lediglich dem Aufspüren funktions- oder verschleißbedingter Abweichungen. Wie bei jedem Filter muss ja die Grundauslegung bereits darauf abgestimmt sein, die vorgeschriebenen Grenzwerte sicher einzuhalten. 02 Der Feinstaubmonitor hat einen Referenz- und einen Messsensor Aus dem Ladungstransfer werden im Filtermonitor dann entsprechende elektrische Signale erzeugt und herausgegeben. Für die vorausschauende Instandhaltung lassen sich diese Signale nun mit anderen, ebenfalls systembasierten Daten zu einem Gesamtbild über den Zustand der Anlage oder nur einzelner Filterreihen verknüpfen. Damit ist der Zeitpunkt für einen Elementaustausch so planbar, dass eine ungeplante Betriebsunterbrechung vermieden wird. Je nach Größe und Komplexität der Filteranlage wird es so auch möglich, eventuelle Ausreißer innerhalb der Anlage zu lokalisieren. Ein typischer Filtermonitor funktioniert nach folgendem Prinzip: Ein kompaktes Gehäuse trägt in einem 1"-Gewindeanschluss den in einer Isolation koaxial angeordneten Sensorstab mit einer maximal möglichen Länge von 1000 mm. Der Anschluss an den Abgaskanal erfolgt sehr einfach über eine entsprechende Gewindemuffe. Zur Erleichterung der Ausrichtung dient eine Gegenmutter. Optional ist auch eine Version mit Tri-Clamp- Anschluss erhältlich. Die Anpassung an die Einsatzparameter erleichtert ein 2,5"- Display. Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Stromversorgung. Für den Einsatz Innerhalb unzähliger Produktionsstätten besteht Bedarf an der Überwachung eventuell austretender Schwebstoffe. Dies kann zum Schutz des Personals, aber auch zum reibungslosen Betrieb automatisierter Anlagen gewünscht sein, wie z. B. in einer Sackabfüllanlage. Da ausgetretene Schwebstoffe ja nicht unbedingt sofort als sichtbare Beläge erkennbar werden, ist es wichtig, sie so früh wie möglich zu detektieren. Während die Filtermonitore passiv arbeiten, weil die Staubpartikel vom Luftstrom zu ihnen hin getragen werden, müssen die zur Feinstaubdetektion geeigneten Monitore aktiv arbeiten. Ein integriertes Gebläse saugt die Umgebungsluft an und führt sie in die optische Messkammer, nachdem sie zur Stabilisierung des Taupunktes auf ca. 50 °C aufgeheizt wurde. Zur Überwachung der Raumluft genügt häufig ein einzelner Monitor. Für die Überwachung der eingangs zitierten automatisierten Abfüllanlage empfiehlt sich jedoch der Einsatz eines Netzwerks von Monitoren, um die Reaktionszeit so kurz wie möglich zu halten. Jeder Feinstaubmonitor arbeitet zwar autonom, kann aber über Wlan, Router und Internet mit einer zentralen Überwachungsstelle kommunizieren. Ein einfacher, netzwerkfähiger Feinstaubmonitor zur Überwachung von Feinstaub nach DIN EN 481 besteht aus folgenden Komponenten: Ein kompaktes Gehäuse beherbergt einen Lüfter zur Zwangsdurchströmung, eine Heizung zur Messgaskonditionierung (Einhaltung der Taupunktdifferenz), einen Referenzsensor und einen Messsensor. Beide arbeiten nach dem Prinzip der Streulichtmessung und werden getrennt angesteuert. Das Wlan-Modul und der 4–20- mA-Ausgang sind serienmäßig. Fotos: Fotolia (Srady, 110537779), Bühler www.buehler-technologies.com Gefahrstofflagerung. Sicher. Energieeffizient. NEU. SAFE Tank CONTROL & SAFE Tank ECO - die intelligent weiterentwickelten Gefahrstofflager. SAFE Tank CONTROL SAFE Tank ECO Höchste Sicherheit durch automatisierte Explosionsschutzeinrichtung. Optimierte Energieeffizienz durch bedarfsgerechte Lüftungssteuerung. SÄBU Morsbach GmbH | Tel.: 02294 694-0 | E-Mail: safe@saebu.de www.safe-container.de Säbu.indd 1 24.02.2017 10:17:47 VERFAHRENSTECHNIK 6/2017 47