Eine kurze Einführung in den Gefahrenbereich

GEFAHRENBEREICHE, DEFINITIONEN UND EXPLOSIONSSCHUTZ

Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über die Konstruktion und Verwendung von Geräten, die für den Einsatz in Bereichen vorgesehen sind, in denen möglicherweise explosionsfähige Atmosphären aufgrund von Gasen, Dämpfen und brennbaren Stäuben oder Fasern vorhanden sind. Diese Bereiche werden allgemein als Gefahrenzonen bezeichnet.

Ein „gefährlicher Bereich“ ist ein Ort, an dem die Atmosphäre brennbare oder explosive Gase, Stäube oder Dämpfe in erheblichen Mengen enthält oder enthalten kann.

GEFÄHRLICHE GEGENDEN

Um Anlagen vor potenziellen Explosionen zu schützen, ist es notwendig, eine Methodik zur Analyse und Klassifizierung potenziell gefährlicher Bereiche anzuwenden. Das Hauptziel dieses Prozesses besteht darin, die richtige Auswahl und ordnungsgemäße Installation der Ausrüstung zu gewährleisten, um letztendlich Explosionen zu verhindern und die Sicherheit von Personen zu gewährleisten.

Beschreibung der explosionsgefährdeten Zone und des Gefahrenbereichs

Explosionsgeschützte elektrische Geräte werden aufgrund ihrer Konstruktion klassifiziert und sind für explosionsgefährdete Bereiche geeignet, wie in der folgenden Tabelle dargestellt

Name und Code	Definition und Eigenschaften	Diagramm	Geeignete Bereiche
Druck- beständig explosionsgeschützt （d）	(1) Das Gehäuse ist mit elektrischen Komponenten wie NFB, MS usw. ausgestattet, die im Normalbetrieb Funken erzeugen können. (2) Wenn gefährliche Gase austreten und möglicherweise eine Explosion verursachen, muss das Gehäuse dem Explosionsdruck standhalten und verhindern, dass Flammen aus der Verbindungsstelle entweichen und Explosionen externer gefährlicher Gase entzünden.		ZONE 1 ZONE 2
erhöhte Sicherheit explosionsgeschützt （e）	(1) Das Gehäuse ist ausschließlich auf Luftdichtheit ausgelegt und weist keine Druckfestigkeit auf. (2) Der Innenraum kann nur Komponenten aufnehmen die keine Funken oder übermäßige Hitze erzeugen während des normalen Betriebs, z. B. Eexe-Terminals und Eexd-Module (druckfeste explosionsgeschützte Proof-Module). Die druckfeste explosionsgeschützte Elektrik Bei den im Eex-d-Formverfahren hergestellten Komponenten handelt es sich um neue Produkte, die absolut frei von Funken und übermäßiger Hitze sind und sich daher für den Einsatz in verschiedenen Schaltkästen eignen.		ZONE 1 ZONE 2 Wenn elektrische Komponenten vorhanden sind, die Funken oder übermäßige Hitze erzeugen können, dürfen diese nur in ZONE 2 verwendet werden.
intern Druck Explosion- nachweisen （p）	Das Gehäuse ist ein typischer Verteilerkasten, jedoch vollständig abgedichtet. Durch die Innendruckbeaufschlagung wird ein etwas höherer Druck als der Atmosphärendruck erzeugt, um das Eindringen gefährlicher Gase von außen zu verhindern. Die Konvektion der Inflationsleitung trägt zur Ableitung der inneren Wärme bei. Es wird häufig in großen Geräten oder ganzen Kontrollräumen eingesetzt		ZONE 1 ZONE 2
grundsätzlich sicher explosionsgeschützt （i）	(1) Konzipiert für elektronische Schaltkreise oder Niedrigenergie-Elektrogeräte, um das Auftreten von Gasexplosionen in der Nähe von Instrumenten und Schaltkreisen zu verhindern, unabhängig von normalen oder anormalen Vorgängen. (2) Die Schaltkreisausgänge oder -eingänge der intrinsischen explosionsgeschützten elektrischen Komponenten sind so ausgelegt, dass sie unterhalb des Energieniveaus gesteuert werden, das eine Entzündung und Explosion von Wasserstoffgas verursachen kann.		ZONE 0(ia） ZONE 1 (ia,ib) ZONE 2 (ia,ib)
Ölexplosion nachweisen （o）	(1) Die elektrischen Komponenten im Inneren des Gehäuses sind Transformatoren, und zur Isolierung wird Isolieröl mit hohem Flammpunkt verwendet, um eine explosionsgeschützte Wirkung zu erzielen. (2) Diese Art von Ausrüstung weist eine geringe Zuverlässigkeit auf und wird heutzutage nur noch selten verwendet.		ZONE 1 ZONE 2
gefüllt explosionsgeschützt （q）	(1) Elektronische Schaltkreise wie Kondensatoren, Widerstände und kleine Transformatoren werden im Inneren des Gehäuses installiert und mit feiner Sandfüllung isoliert, um eine explosionssichere Wirkung zu erzielen. (2) Diese Art von Struktur wird nicht separat verwendet, sondern zur Verwendung in einem EExe-Gehäuse installiert.		ZONE 1 ZONE 2
Injektion geformter Druck -beständig explosionsgeschützt （m）	(1) Hierbei handelt es sich um eine Methode des Explosionsschutzes, bei der Komponenten, die Funken oder übermäßige Hitze erzeugen können, mit einem gesamten Polyesterformteil ummantelt werden, um sicherzustellen, dass die Oberfläche des gesamten Formgehäuses keine Funken oder Temperaturerhöhungen erzeugt, die zur Entzündung gefährlicher Gase führen könnten . (2) Steuerkomponenten von allgemeinen Schaltern unter 630 A werden durch Formen aus Polyestermaterial gemäß den Anforderungen der Druckfestigkeits- und Explosionsschutzspezifikationen verarbeitet und sind von EEx-d zugelassen.		ZONE 1 ZONE 2
besonders explosionsgeschützt (s)	Die spezielle explosionsgeschützte Struktur bezieht sich auf spezielle elektrische Kombinationen oder Steuerungsmethoden, die gemäß den oben genannten Strukturen verarbeitet werden. Sie müssen individuell für die spezifischen elektrischen Geräte ausgelegt sein, die für den Einsatz in den erforderlichen Gefahrenbereichen geeignet sind, und von einer Explosionsschutz-Zertifizierungsstelle zugelassen sein.		ZONE 0 ZONE 1 ZONE 2

Vergleichstabelle explosionsgeschützter Elektrokonstruktionen, Definitionen und anwendbare Gefahrenbereiche

Druckfeste explosionsgeschützte Konstruktion und Klassifizierung

Ein häufiger Fehler, den viele Menschen machen, besteht darin, die Begriffe „druckfeste explosionsgeschützte Zone“ oder „explosionsgeschützte Zone mit erhöhter Sicherheit“ zu verwenden, was falsch ist. Zur Beschreibung der Klassifizierung von explosionsgeschützten Bereichen als „0-Ebene“, „1-Ebene“ oder „2-Ebene“-Räumlichkeiten sollte die korrekte Terminologie verwendet werden. Die Begriffe „druckfest“ und „erhöhte Sicherheit“ sollten nicht nur für bestimmte Zonen, sondern für die Beschreibung der Bauweise explosionsgeschützter elektrischer Geräte verwendet werden. Es ist für jeden wichtig, zwischen diesen Konzepten zu unterscheiden.

Für jede der oben genannten explosionsgeschützten Konstruktionen gelten spezifische Herstellungsvorschriften. Bei druckfesten explosionsgeschützten Geräten sind besondere Anforderungen zu beachten, da elektrische Bauteile vorhanden sind, die im Normalbetrieb Funken oder übermäßige Hitze erzeugen können. Typischerweise muss die Hülle dieser Geräte eine größere Dicke (Stärke) haben und einem Druck von mindestens 10 kg/cm² durch explosive Gasmischungen wie H2 standhalten, ohne dass es nach wiederholten Tests (allgemein als Explosionstests bekannt) zu Schäden kommt. Darüber hinaus sind die Toleranzen und Tiefen der Fugen zwischen den Schalenbauteilen streng geregelt. Typischerweise umfasst das Testverfahren das Füllen der äußeren Umgebung des Tankkörpers mit einem brennbaren Gasgemisch. Wenn die innere Flamme des Tankkörpers das äußere Gas zehn aufeinanderfolgende Tests lang nicht entzündet, kann der Test als bestanden betrachtet werden. Alternativ kann die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften auch durch die Einhaltung internationaler Prüfstandards bestätigt werden. Die folgende Tabelle enthält ein Beispiel basierend auf den JIS-Kriterien (Japanese Industrial Standards) mit geringfügigen Abweichungen von den in Europa und den Vereinigten Staaten verwendeten Werten (die im Allgemeinen ähnlich sind).

Explosionsstufe	Abstand m/m	Volumen der Box	Tiefe des Freiraums
1	Über 0.6	(A) 2000 cm³	Größer oder gleich 25 m/m
2	0.4 oben 0.6 unten	(B) 2000-100CM³	Größer oder gleich 15 m/m
		(C) 100-2CM³	Größer oder gleich 10 m/m
3	0.4 unten	(D) 2CM³Unten	Größer oder gleich 5 m/m

Die Darstellung der Explosionsstufen im europäischen, amerikanischen und japanischen System

Tabelle 5 (Die internationalen Systemcodes und der Vergleich in Bezug auf Explosionsniveaus) Jap EU USA 1 IIA D 2 IIB C 3 3a 3b 3c 3n IIC (IIC) B A

Aus der obigen Tabelle geht hervor, dass die Darstellung zwischen Japan und Europa konsistent ist, während die Vereinigten Staaten einen anderen Ansatz verfolgen. Es handelt sich jedoch um zwei unterschiedliche Situationen. Erstens, wenn die Explosionsstufe durch den japanischen Stil 1, 2, 3 oder den europäischen Stil IIA, IIB, IIC oder den amerikanischen Stil A, B, C, D dargestellt wird, dann ist die druckbeständige Explosionsstufe Die Beschusshülse muss gemäß den Angaben in der Tabelle gefertigt werden. Zweitens stellt es neben der Darstellung der Bedingungen auch relativ die gefährlichen Gas- (Flüssigkeits-)Umgebungen dar, die für eine bestimmte Gruppe gelten. Tatsächlich repräsentieren die europäischen A, B, C und amerikanischen A, B, C, D die Empfindlichkeit gefährlicher Gase (Flüssigkeiten) gegenüber Funkenexplosionen und das erforderliche Maß an druckfester, explosionsgeschützter Konstruktion. Häufige gefährliche Gase (Flüssigkeiten) werden in Europa und den Vereinigten Staaten getrennt klassifiziert (siehe Tabelle 6). Diese Klassifizierung basiert auf der Gefährlichkeit von Funken (dh dem Flammpunkt) und dem Zündpunkt verschiedener gefährlicher Gase (Flüssigkeiten) und gibt die Temperatur an, bei der sie sich auch ohne Funken entzünden. Daher ist es notwendig, die Zündtemperatur gefährlicher Gase (Flüssigkeiten) im Verhältnis zur Oberflächentemperatur explosionsgeschützter elektrischer Geräte anzugeben (wie in Tabelle sieben dargestellt), um einen vollständigen Sicherheitsschutz zu erreichen.

Druckfeste explosionsgeschützte Konstruktion und Klassifizierung

Zündung Temperatur zu /l/in Grad	EN ODER IEC			JIS	NEC		Zündung Temp Unbedingt /2/in Grad
	Gruppe	Blitz Punktgrad	Typische Gase bzw Dämpfe	IGNI- TION KLASSE	Gruppe	Typischerweise Gase oder Dämpfe
540 515 425 460 630 630 555 365 340 505 370 530 215 240 220 595 455 475 210 285 360 220-300 470 405 455 550 490 535 385 415 140 605 425 535 495 180 440 415	II A	-19 GAS 11.1 GAS -11.1 28.9 -4 -21.7 GAS 11 12 32.7 -42.8 GAS 11.7 -32.7 32 17.2 -37.8 GAS	Aceton Athan Athanol Ethylacetat Athylnitrit Ammoniak Anilin Benzol Butan Butanol Butanon Butylaacetat Dichlorathie Heptan Hexan Heizol Methan Methanol Methylacetat Oktan Pentan Pentanol Erdöl-Naphta Petrolum(einschl.Fahtbenzin) Propan Propanol Propylen Pyridin Styrol Toluol Vinyl-Lacetat Viny lCHLORID Xylol Acetaldehyd Kohlenmonoxid	1	D	Aceton Athan Ethanol (Ethylalkohol) Ethylacetat Ammoniak Benzol Butan 1-Butanol 2-Butanol Methyl-Ethyl Ketone n-Butylacetat Ethylendichlorid Heptane Hexane Methan (Erdgas) Methanol (Methylalkohol) Oktan Pentane 1-Pentanol Erdölnaphtha Benzin Propan 1-Propanol 2-Propanol Propylen Pyridin styerne Toluol Vinylacetat Vinylchlorid Xylole	465 515 356 427 651 560 405 365/405 516 425 413 280 225 539 385 220 260 300 288 280-456 450 440/399 460 482 490 480 427 472 530
					C	Acetaldehyd Kohlenmonoxid Ethylen Blausäure Cyclopropan Diethylether	175 610 490 500 160
	II B	GAS GAS GAS	Athylen Cyanwasserstoff Cyclopropan Diathyschäumer Tetrafluorethylen Acrylaldehyd (Acroleiin) Athylenoxid Butadien-1,3	2
					B	Acrolein Ethylenoxid Butadien	220 429 420

Zündung Temperatur zu /l/in Grad	EN ODER IEC			JIS	NEC		Zündung Temp Unbedingt /2/in Grad
	Gruppe	Blitz Punktgrad	Typische Gase bzw Dämpfe	IGNI- TION KLASSE	Gruppe	Typischerweise Gase oder Dämpfe
560 430 560 305 95	IIB	GAS -37.2	Koksofengas Propylenoxid	2	B	hergestellte Gase (enthält mehr als 30 Vol.-% Wasserstoff) Propylenoxid Wasserstoff	449 400
	II. Jh	GAS GAS -30	Wasserstoff Acetylen Ethylnitrat Schwefelkoh -Lenstoff	3a 3 3c 3b
					A	Acetylen	305
					Besonders Schutzmaßnahmen	Schwefelkohlenstoff	100
Anmerkung	In der obigen Tabelle sind innerhalb der japanischen JIS-Explosionsstufe 3 aufgrund ihrer höheren Stufe weniger gefährliche Gase (Flüssigkeiten) unter dieser Stufe klassifiziert. Insbesondere Gase (Flüssigkeiten), die mit 3a| bezeichnet werden 3b und 3c repräsentieren direkt diese Ebene, während der Rest, der nicht spezifiziert ist, als 3N dargestellt wird.

Vergleichende Erläuterung der Zündpunkte und Symbole in explosionsgeschützten Systemen verschiedener Länder

Ebene	Temperaturbereich	Code Jap	Kodex EU	Code USA
1	450 Grad darüber	G1	T1 oder G1	T1 450 Grad
2	300-450 Grad	G2	T2 oder G2	T2	300 Grad	T2C	230 Grad
				T2A	280 Grad	T2D	215 Grad
				T2B	260 Grad
3	200-300 Grad	G3	T3 oder G3	T3	200 Grad	T3B	165 Grad
				T3A	180 Grad	T3C	160 Grad
4	135-200 Grad	G4	T4 oder G4	T4	135 Grad	T4A	120 Grad
5	100-135 Grad	G5	T5 oder G5	T5 100 Grad
6	85-100 Grad	G6	T6 oder G6	T6 85 Grad

Es gibt ein wichtiges Konzept bezüglich der Temperaturwerte in der Temperaturklasse, das in der breiten Öffentlichkeit häufig missverstanden wird. Wenn in Tabelle 7 auf die Vorschriften für explosionsgeschützte elektrische Geräte verwiesen wird, bedeutet dies, dass die Oberflächentemperatur des elektrischen Gehäuses diesen Wert nicht überschreiten darf. Sie sagt nichts über die Temperaturbeständigkeit der elektrischen Komponenten aus. Typischerweise wird bei der Auswahl elektrischer Geräte die Oberflächentemperatur niedriger sein als der Zündpunkt des gefährlichen Gases (der gefährlichen Flüssigkeit) an diesem bestimmten Ort, um die Sicherheit zu erhöhen.

Unter Berücksichtigung der obigen Informationen scheint es, dass das Vorhandensein von Funken oder Temperaturen über dem Zündpunkt des gefährlichen Gases (der gefährlichen Flüssigkeit) nicht die einzige Sorge darstellt. Tatsächlich gibt es drei Faktoren, die zu einer Verbrennung führen können: 1. Vorhandensein von brennbaren oder brennbaren Dämpfen. 2. Zündquelle (z. B. Funken oder Oberflächentemperatur, die den Zündpunkt des gefährlichen Gases erreicht). 3. Verfügbarkeit von Oxidationsmitteln (z. B. Luft oder reiner Sauerstoff). Selbst wenn potenzielle Zündquellen in Bereichen vorhanden sind, in denen gefährliche Stoffe vorhanden sind, kann es daher nicht zu Explosionen kommen, wenn die Konzentration des gefährlichen Stoffes zu hoch ist oder nicht genügend oxidierende Luft vorhanden ist. Auch eine zu geringe Konzentration des Gefahrstoffs stellt in der Regel kein nennenswertes Risiko dar. Jedes gefährliche Material hat unterschiedliche Konzentrationsniveaus und Konzentrationen innerhalb des angegebenen Bereichs gelten als äußerst gefährlich. Dies bedeutet, dass die drei Elemente der Verbrennung nur innerhalb dieses Bereichs auftreten können, was ein besseres Verständnis bestimmter Merkmale explosionsgeschützter Umgebungen ermöglicht.

In Zukunft ist es auch wichtig, den Ausdruck der in Europa, Amerika und Japan verwendeten Explosionsschutzsymbole zu verstehen, um entsprechende Produktentscheidungen treffen zu können. (Wie Tabelle 8).

	Systemcode	Erste Nr. Bauordnung	Zweite Nr. Explosionsstufencode	Dritte Nr. Flammpunkttemperaturniveau	Anmerkung
EU	IEC (EEx)	d ,e ,i ,q ,s	IIA, IIB, IIC	T1-T6 G1-G6	Beispiel: EExde IIc T6
USA	NEC (NEMA)	KLASSE 1 DIV 1 KLASSE 1 DIV 2	A ,B ,C ,D	T1-T6	Beispiel: KLASSE 1 DIV 1 GRUPPE C@ D
Jap SK CHN	NEC (JIS) (CKS) (ZNS)	d ,e ,I ,q ,s	1 ,2 ,3 3a 3b 3c 3n	G1-G6	Beispiel d3nG6 d2G4 eG3