Für eine Anlage zur Videoüberwachung in Öl- und Gasförderanlagen in Algerien galt es, geeignete Schaltschränke mit integriertem Kühlgerät zu entwickeln. Hierzu setzt die Firma Rittal neue Ex-Überdruckschränke mit integrierten Schaltschrank-Kühlgeräten ein. In ihnen lassen sich auch Betriebsmittel installieren, die keinen Explosionsschutz erfüllen. Die Systemschränke aus dem „TS 8"- Programm sind für den Einsatz in Zone 2 (Gase) vorbereitet. Ihre Eignung für den Ex-Bereich wird gemäß der Normen DIN EN 60079-0 und DIN EN 60079-2 durch ein Überdrucksystem gewährleistet, das in den Schaltschränken installiert ist.

Ein ständiger Überdruck von 1,5 bis 2 mbar stellt sicher, dass während des Betriebs Inertgas nur aus dem Schrank entweichen und auf keinen Fall explosive Gase von außen in den Schrank gelangen können. Gleichzeitig ist dafür gesorgt, dass die Leckrate des Schranks den Wert von 10 Litern pro Minute nicht übersteigt.

Bei der Inbetriebnahme muss zunächst sichergestellt werden, dass sich keine explosiven Gase innerhalb des Schrankes befinden. Hierzu wird der Schrank mit einem Überdruck von 20 mbar gespült, wodurch im Schrank-Innenraum eine Exfreie Zone entsteht. Während des Betriebs überwacht das Überdrucksystem den ausreichenden Überdruck im Schrank und schaltet die Komponenten spannungsfrei, falls die Druckversorgung ausfallen sollte oder die Tür geöffnet wird. Sämtliche Komponenten des Überdrucksystems sind in einer Seitenwand des Schrankes integriert.

Klimagerät mit Ex-Schutz

Für die Anwendung in Algerien mussten darüber hinaus weitere Anforderungen erfüllt werden: Steigt die Temperatur im Schrankinnenraum durch die hohen Außentemperaturen oder aufgrund der Verlustleistung der installierten Geräte zu stark an, ist eine Kühlung des Schaltschrankes unerlässlich. Diese muss allerdings so erfolgen, dass das Überdrucksystem, das den Ex-Schutz gewährleistet, weiterhin funktionstüchtig bleibt. Zudem muss das Klimagerät selbst den Vorgaben des Explosionsschutzes entsprechend konstruiert sein.

Die Durchbrüche in der Wand zwischen den beiden Systemschränken sorgt dafür, dass auch der linke Schrank, in dem das Klimagerät untergebracht ist, durch das Überdrucksystem mitversorgt wird.

© Rittal

Die Wahl fiel auf ein Klimagerät mit einer Kühlleistung von 3,3 kW, das in einem separaten Schrank neben dem eigentlichen Schaltschrank für die Betriebsmittel untergebracht ist. Die konstruktive Herausforderung bestand darin, den äußeren Luftkreislauf mit all seinen Komponenten des Kältekreislaufs so anzuordnen, dass die effektive Kälteleistung erbracht und gleichzeitig der Ex-Schutz erfüllt wird. Das heißt, zunächst war durch eine entsprechende Verbindung der beiden Schränke sicherzustellen, dass das Überdrucksystem auch den Schrank mit dem Klimagerät wirkungsvoll versorgt.

Dazu sind zwischen den beiden Schränken an einer speziellen Trennwand zahlreiche Durchbrüche angebracht, die für einen einfachen Gas- und Temperaturaustausch sorgen. Da die Leckrate des Schrankes nicht über den vorgegebenen Grenzwert ansteigen darf, muss auch der Schrank mit dem Klimagerät entsprechend abgedichtet sein. So wird zum Beispiel der Verdampfer gasdicht mit der Außenwand verschraubt. Sämtliche Komponenten des äußeren Luftkreislaufs müssen natürlich wiederum Ex-geschützt sein. So kommen zum Beispiel Ex-geschützte Lüfter zum Einsatz, bei denen Funkenbildung oder heiße Oberflächen ausgeschlossen sind. Aufgrund der besonderen Rahmenbedingungen des Ex-Schutzes - prinzipiell muss der Ex-Schutz bei Änderungen am System jeweils neu geprüft werden - wurden die Prozesse bei der Fertigung und der Montage optimiert.

Würden die Systeme erst vor Ort in Algerien montiert, hätte auch die Ex-Schutz-Prüfung dort stattfinden müssen, was mit einem erhöhten logistischen Aufwand verbunden wäre. Stattdessen werden die Schränke komplett montiert und ausgebaut nach Algerien geliefert, wo sie nur noch angeschlossen werden müssen. Die Bestückung der Schaltschränke mit den entsprechenden Komponenten und die Tests der installierten Systeme werden bei Rittal durchgeführt. Dabei wird insbesondere die einwandfreie Funktion des Ex-Schutz-Systems im Werk getestet und zertifiziert.

Autoren: Reimund Hering ist Innendienstleiter Technisches Sondergeschäft bei Rittal in Herborn.

Michael Maage ist Gruppenleiter ISS International Sales Support bei Rittal in Herborn.

Die Anforderungen des Ex-Schutzes

Die Ex-Schutzanforderungen werden durch die europäische Richtlinie 94/9/EG geregelt, die in Deutschland durch die Betriebssicherheitsverordnung in nationales Recht umgesetzt wird. Verschiedene Normen befassen sich mit den Details der technischen Umsetzung des Ex- Schutzes. So sind beispielsweise in der DIN EN 60079-2 Systeme mit Überdruckkapselung beschrieben. Darüber hinaus gelten die Vorschriften und Regelwerke der Berufsgenossenschaften. Grundsätzlich unterschieden wird zwischen den Anforderungen, die sich an die Hersteller richten (Richtlinie 94/9/EG, ATEX-Zulassung), und den Anforderungen an den Arbeitgeber beziehungsweise Betreiber der Anlage (Richtlinie 1999/92/EG).

Beide Richtlinien werden auch als ATEX-Richtlinien bezeichnet, die vom Arbeitgeber respektive Betreiber fordern, Explosionen zu vermeiden und Schutz zu gewährleisten. Jeder Betrieb, in dem mit explosionsfähigen Stoffen gearbeitet wird, muss so genannte Explosionsschutz-Dokumente führen, in denen unter anderem die Einteilung der explosionsgefährdeten Bereiche in Zonen vorgenommen wird. Dokumentiert wird darin auch die vorgeschriebene Prüfung von Arbeitsmitteln und Anlagen. Seit 1. Januar 2008 dürfen alle überwachungsbedürftigen Anlagen nur noch von zugelassenen Überwachungsstellen geprüft werden, die ihre Kompetenz zuvor in einem Akkreditierungsverfahren durch die Zentralstelle der Länder für Sicherheitstechnik (ZLS) nachgewiesen haben.