Ex-Barriere und eigensichere Sensoren – Wie wähle ich die richtige Barriere für meinen Sensor aus?

Der Nachweis der Eigensicherheit ist bei der Installation von elektronischen Devices in der ATEX-Zone einer der wichtigsten Arbeitsschritte. Denn die Arbeitnehmer in der Anlage dürfen nicht gefährdet werden. Deswegen ist eine genau Dokumentation der verbauten Geräte, Verkabelungen und Anschlüsse zu erstellen.

Inhaltsverzeichnis

Ein wichtiger Punkt bei der Installation von eigensicheren Geräten ist der Nachweis der Eigensicherheit (Ex i). Das ist so wichtig, weil jeder Anlagenbetreiber sicherstellen muss, dass die Arbeitnehmer in der Anlage nicht gefährdet oder sogar verletzt werden. Bei Verwendung der Schutzart Ex i, ist eine genaue Dokumentation der verbauten Geräte, Verkabelung und Anschlüsse zu erstellen.

Für eigensichere Stromkreise, die aus Betriebsmitteln verschiedenster Hersteller und Bauarten bestehen, ist dieser Nachweis der Eigensicherheit oft nicht einfach zu realisieren!
Es muss geprüft werden, ob die zusammengeschalteten Geräte sicher betrieben werden und keine heißen Oberflächen und zündfähigen Funken entstehen können.

Wie machen Sie das in der Praxis für Ihren gewünschten Sensor?

Sehen wir uns ein konkretes Beispiel an. Angenommen Sie möchten einen myDatalogEASY IoT ATEX in Kombination mit dem Füllstands-Radarsensor VEGAPULS C 21 betreiben. Der Sensor soll sich in ATEX Zone 0 befinden.

1. Kontrolle der ATEX Zone

Kontrollieren Sie mithilfe der EG-Baumusterprüfbescheinigungen, ob der Sensor und der Datenlogger (oder die verbauten Barrieren) für den Betrieb in der gewünschten Zone geeignet sind.

Abbildung 1: ATEX Kennzeichnung für den VEGAPULS C 21

Da hier das Equipment Protection Level (EPL) „Ga“ genannt wird, ist der Betrieb in Zone 0 zulässig.
Das G steht für „Gase, Dämpfe und Nebel“. Der zweite Buchstabe gibt das Schutzniveau an. Dieses wird in drei Stufen unterteilt:

  • EPL Ga -> sehr hohes Schutzniveau | einsetzbar in Zone 0, 1, 2
    Im Normalbetrieb besteht bei vorhersehbaren oder seltenen Fehlern keine Zündgefahr.
  • EPL Gb -> hohes Schutzniveau | einsetzbar in Zone 1, 2
    Im Normalbetrieb besteht bei vorhersehbaren Fehlern keine Zündgefahr.
  • EPL Gc -> erweitertes Schutzniveau | einsetzbar in Zone 2
    Im Normalbetrieb besteht keine Zündgefahr. Zusätzliche Maßnahmen werden getroffen, sodass bei vorhersehbaren Störungen ebenfalls keine Zündgefahr besteht.

2. Elektrische ATEX-Parameter ermitteln

Ermitteln Sie die elektrischen ATEX-Parameter für die eigensicheren Signale. Diese sind in der EG-Baumusterprüfbescheinigung zu finden:

Abbildung 2: ATEX Parameter aus der EG-Baumusterprüfbescheinigung für den VEGAPULS C 21

3. Wahl der passenden Zenerbarriere

Anhand der ATEX-Sensorparameter, kann nun die passende Microtronics-Zenerbarriere für den myDatalogEASY IoT ATEX ausgewählt werden.

Wie bereits im Beitrag „Einsatz von eigensicheren ATEX Geräten – Wo und wie darf ich was installieren?“ gezeigt, erfolgt die Auswahl laut folgender Tabelle:

Elektrische Parameter (laut EG-Baumusterprüfbescheinigung)
zugehöriges BetriebsmittelKabel und Leitungeneigensicheres Betriebsmittel
max. AusgangsspannungUo<= Uimax. Eingangsspannung
max. AusgangsstromIo<= limax. Eingangsstrom
max. AusgangsleistungPo<= Pimax. Eingangsleistung
max. äußere InduktivitätLo>=Lc (Kabelinduktivität) +Limax. innere Induktivität
max. äußere KapazitätCo>=Cc (Kabelkapazität) +Cimax. innere Kapazität

In unserem Beispiel stellt der myDatalogEASY IoT ATEX dabei das „zugehörige Betriebsmittel“ -> Uo, Io, Po, … dar.
Der Radarsensor ist das „eigensichere Betriebsmittel“ -> Ui, Ii, Pi, …
In unserem konkreten Fall ist die Zenerbarriere der Type „167“ somit die beste Lösung.

Abbildung 3: Übersicht der Microtronics-Zenerbarrieren

Hinweis:
Aus technischer Sicht ist die Type mit dem niedrigsten Längswiderstand zu bevorzugen, da dadurch der Längsspannungsabfall in der mA-Signalschleife (inklusive der externen und internen Bürden) am geringsten ausfällt.
Dies ist auch für die Wahl der „effizientesten“ Sensor-Versorgungsspannung ein wichtiger Faktor!

4. Nachweise der Eigensicherheit

Für den Nachweis der Eigensicherheit stellt Microtronics als Hilfsmittel eine passende Vorlage zur Verfügung. Hier tragen Sie sehr komfortabel die entsprechenden Parameter und Werte ein. Die notwendige Dokumentation ist somit schnell erledigt. 

Abbildung 4: Auszug aus dem Dokument für den Nachweis der Eigensicherheit

Hinweis:

  • Sind alle fünf Felder in der Vorlage GRÜN, ist die Kombination der Betriebsmittel eigensicher. Sie kann somit in der Anlage oder Maschine eingesetzt werden.
  • Ist eines der Felder ROT, ist die Kombination der Betriebsmittel nicht eigensicher. Es muss eine andere Barriere-Type verwendet werden oder eine Anpassung an der Kabellänge erfolgen.

Benötigen Sie auch einen Nachweis der Eigensicherheit?

Eine Dokumentation ist dafür zwar unumgänglich, trotzdem kann die Umsetzung mit einer komfortablen Lösung Spaß machen. Microtronics stellt Ihnen eine passende Vorlage zur Verfügung und die Dokumentation ist im Nu erledigt.

Fazit

Mit den entsprechenden Unterlagen zu den Betriebsmitteln, steht einer korrekten Installation und Dokumentation der Anlage nichts mehr im Wege.

Für gängige Sensoren bietet Microtronics Unterstützung an. Der rechnerisch geführte Nachweis der Eigensicherheit in Kombination mit Microtronics ATEX-Produkten und Barrieren für einfache eigensichere Kreise wird zur Verfügung gestellt. Diese Nachweise finden Sie beispielsweise im Downloadbereich für den myDatalogEASY IoT ATEX und den myDatalogEx.

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