Systeme für den Explosionsschutz können sowohl präventiv als auch eindämmend wirken. Entscheidend ist, dass sie als intelligente Einheit funktionieren.

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Schutzsysteme vernetzen Bei Funkenerkennung sofort reagieren

16.04.2019

In der Schüttgutindustrie hat der sichere Betrieb von Anlagen höchste Priorität. Betreiber können eine ganze Reihe von Maßnahmen ergreifen, um das Risiko und die Auswirkungen von Explosionen zu minimieren. Entscheidend ist, dass die Lösungen im Rahmen eines maßgeschneiderten Konzepts im Verbund zusammenwirken und als intelligente Systeme miteinander kommunizieren.

Funkenerkennung ist eine komplexe Methode, um Brände und Explosionen zu vermeiden. Das Prinzip setzt direkt bei den Zündquellen an – noch bevor ein Brand oder eine Explosion entstanden sind.

Der Funkendetektor von IEP Technologies etwa kann Funken innerhalb eines Sekundenbruchteils erkennen. Er setzt dann automatisch eine Prozesskette in Gang: Eine Löscheinheit löscht Funken und Glut mit einer geringen Wassermenge. Dieser Vorgang wird durch den Signalrouter geregelt und überwacht. Derweil kontrolliert das Steuergerät das gesamte System und löst bei Bedarf akustische und optische Signale an die Umgebung. Eine Druckerhöhungsanlage stellt sicher, dass das Löschwasser frei von Luft ist und den richtigen Druck aufweist.

Wenige Sekunden nach Beseitigung der Gefahr wird der Löschvorgang schließlich vom Automatiksystem gestoppt. Das System ist nun wieder bereit, einen erneuten Brand zu verhindern.

Explosionsschutz mit smarter Sensorik

Die Funkendetektion bildet als vorbeugende Maßnahme das Bindeglied zum konstruktiven Explosionsschutz. Hier spielt das Detektionssystem SmartDS zur frühzeitigen Erkennung von anlaufenden Explosionen eine zentrale Rolle: Seine Funktionsweise beruht auf dem charakteristischen zeitlichen Verlauf des Druckanstiegs im Zusammenhang mit räumlich begrenzten Explosionsereignissen.

Das SmartDS besteht aus einem dynamischen Drucksensor mit zwei Keramikzellen und einer Auswerteeinheit. Dynamische Messzellen im Detektor erkennen Druckveränderungen. Sobald die voreingestellten Druckwerte überschritten werden, reagiert der Detektor innerhalb von Millisekunden und löst einen Alarm aus.

Bei dem System handelt es sich um einen Detektor mit einer Algorithmus-basierten Ausgabe und einer Entscheidungslogik auf Grundlage von Explosionstests, Fachwissen und Anwendungserfahrung. Diese Ausgabe- und Entscheidungslogik ermittelt den Unterschied zwischen einem Druckanstieg durch eine Explosion und den normalen Druckschwankungen im Prozess und soll somit eine sehr hohe Erkennungssicherheit und Immunität gegen Fehlalarme liefern.

Zudem speichert die integrierte Auswerteeinheit FAB4 alle Ereignisse und ermöglicht die Aufzeichnung aller Prozessdrücke. Das unterstützt die Analyse und Ursachenforschung von Explosionen sowie die zukünftige Minimierung von Explosionsgefahren.

Steuerungszentralen kommunizieren mit Schutzorganen

Die Steuergeräte von IEP Technologies basieren auf einem Mikroprozessor und verfügen über Steuer- und Überprüfungsfunktionen. Sie bestehen aus Steuer- und Batterieladekreisen, Netzteil sowie einem Bedienfeld mit Steuer- und Anzeigefunktionen.

Alle Signale, die von den Sensoren für Explosionsdruck und Flammen ausgehen, werden vom Steuergerät aufgezeichnet, geprüft und ausgewertet. Im Falle einer anlaufenden Explosion werden die Schutzorgane selektiv aktiviert. Die Überwachungs- und Aktivierungsleitungen werden permanent auf Unterbrechung, Erdschluss und Kurzschluss kontrolliert.

Ein automatisches Selbsttestsystem soll darüber hinaus sicherstellen, dass alle wichtigen Funktionen des Steuergeräts elektronisch überprüft werden. Die Steuergeräte von IEP Technologies verfügen neben Störungsrelaiskontakten für die Prozessverriegelung auch über Alarmrelaiskontakte für Meldungen bei einer Systemauslösung.

Bindeglied in der Kommunikationskette

Mit der Entwicklung des eSuppressors lässt sich der Kreis vom Unterdrückungsbehälter über die Steuerungseinheit, die Auswerteeinheit und die Detektion schließen. Der Unterdrückungsbehälter funktioniert ohne Pyrotechnik oder Gasgeneratoren. Stattdessen basiert das Gerät auf einer elektrischen Lösung, die von einem Magneten gesteuert wird.

Bei Auslösern, die Pyrotechnik oder Gasgeneratoren nutzen, kann zwar die elektrische Verbindung überprüft werden – nicht allerdings, ob beispielsweise tatsächlich Gas im Gasgenerator vorhanden ist und dieser somit im Ernstfall auslösen würde. Das Szenario ist unwahrscheinlich, aber möglich. Nur das Zünden würde die Funktionalität bestätigen. Vergleichbar ist das mit einem Streichholz: Es ist erst dann sicher, dass es tatsächlich brennt, sobald es entzündet wird. Der eSuppressor ermöglicht es, die Funktionalität des Auslösemechanismus permanent zu überwachen.

Zudem kommt IEPs Unterdrückungsbehälter mit intelligentem Explosionsschutz in Form eines integrierten Safety Lockouts für den sicheren Zugang zum Prozessbehälter. Er ist wiederinstandsetzbar und eignet sich für Bereiche von der Kohlevermahlung bis hin zu Industrien mit hohen Hygieneanforderungen, beispielsweise in der Produktion von Babynahrung und Milchpulver. In beiden Bereichen muss das Personal aufgrund von Reinigungsarbeiten regelmäßig in die Behälter steigen.

Aufeinander abgestimmtes Schutzkonzept

Mit dem eSuppressor soll künftig vom Kontrollraum aus die elektronische, SIL-zertifizierte Kette zwischen den zentralen Baugruppen inklusive Unterdrückungsbehälter effizient gesteuert werden können. Die wichtigsten Vorteile des integrierten Sicherheitskonzepts laut Hersteller: Verbesserungen hinsichtlich Arbeitssicherheit und Total Cost of Ownership sowie die Möglichkeit, die Druckbehälter per Fernsteuerung in Zukunft mechanisch abzusichern und somit den Workflow zu verschlanken.

Darüber hinaus lassen sich Arbeitssicherheitsmängel aufgrund von menschlichem Fehlverhalten reduzieren. Durch die ganzheitliche Vernetzung der Systeme gelingt es, ein lückenloses Explosionsschutzkonzept zu realisieren, dessen einzelne Komponenten exakt ineinandergreifen. Diese Herangehensweise bildet die Grundlage für maßgeschneiderte und optimierte Gesamtsysteme, die Menschen und Vermögenswerte umfassend schützen.

Bildergalerie

  • Der eSuppressor stellt das Bindeglied in der durchgängigen Kommunikationskette dar.

    Bild: IEP Technologies

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