Wie Füllstand messen in Ex-Bereichen sicher ausgewählt wird

Das Wichtigste auf einen Blick

Welche Zonen ATEX vorgibt und wer sie festlegt

Die Richtlinie 2014/34/EU regelt, welche Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen in Verkehr gebracht werden dürfen. Für Betreiber gilt zusätzlich die Richtlinie 1999/92/EG. In deutsches Recht umgesetzt sind beide über die 14. ProdSV und die Gefahrstoffverordnung.

Die Zoneneinteilung nimmt der Betreiber vor. Er hält sie im Explosionsschutzdokument fest, das nach § 6 GefStoffV zu erstellen ist. Für Gase, Nebel und Dämpfe gelten die Zonen 0, 1 und 2, für brennbare Stäube die Zonen 20, 21 und 22.

Zone 0 steht für ein Gemisch, das ständig oder über lange Zeiträume auftritt. Zone 1 rechnet mit gelegentlichem Auftreten, Zone 2 mit kurzzeitigem Auftreten bei Störungen. Die Zone bestimmt die Mindestkategorie des Füllstandssensors.

Gerätegruppe, Kategorie, EPL und Temperaturklasse

Die Kennzeichnung beginnt mit der Gerätegruppe. Gruppe I ist dem Bergbau unter Tage vorbehalten, Gruppe II gilt für alle übrigen Bereiche. Danach folgt die Kategorie, etwa 1G, 2G oder 3G für Gase und 1D, 2D oder 3D für Stäube. Der Geräteschutzgrad heißt EPL und lautet Ga, Gb, Gc, Da, Db oder Dc.

Für Staub gilt Zone 20 mit Kategorie 1D, Zone 21 mit 1D oder 2D und Zone 22 mit 1D, 2D oder 3D.

Die Temperaturklasse begrenzt die höchste Oberflächentemperatur des Geräts.

Bei Stäuben tritt die Glimmtemperatur der Staubschicht hinzu. Dort wird die zulässige Oberflächentemperatur in Grad Celsius direkt angegeben.

Zündschutzarten Ex ia, Ex d und Ex e richtig einordnen

Ex ia ist eine eigensichere Zündschutzart nach IEC 60079-11. Die Energie im Stromkreis wird so begrenzt, dass weder Funken noch thermische Wirkung zünden können. Ex ia bleibt selbst bei zwei Fehlern sicher und ist damit in Zone 0 einsetzbar. Ex ib erlaubt einen Fehler und ist für Zone 1 ausgelegt.

Eigensichere Kreise verlangen einen Nachweis. Dazu werden die Ausgangsgrößen des Speisegeräts, etwa Uo, Io und Po, den Eingangsgrößen des Sensors gegenübergestellt, also Ui, Ii und Pi. Auch die Kapazitäten und Induktivitäten der Leitungen gehören in die Betrachtung.

Ex d steht für druckfeste Kapselung nach IEC 60079-1. Ein innerer Zünddurchschlag darf nicht nach außen gelangen. Ex d ist für Zone 1 und 2 geeignet, nicht für Zone 0. Ex e bedeutet erhöhte Sicherheit nach IEC 60079-7 und verhindert im Normalbetrieb Funken und heiße Oberflächen. Für Stäube gilt Ex t nach IEC 60079-31.

Sensoren und Zulassungen der Anbieter

Bei Füllstandsmessung im Ex-Bereich arbeiten Anlagen häufig mit Radar, geführtem Radar, Ultraschall oder hydrostatischer Druckmessung. Endress+Hauser, VEGA, Siemens, Krohne und Sick bieten solche Geräte an. Entscheidend ist nicht der Anbieter, sondern die Zulassung des konkreten Gerätetyps.

Die Produktübersicht von VEGA führt Radar- und Ultraschallsensoren für Füllstand und Grenzstand. Die Druckmessumformer von Siemens umfassen tauchfähige hydrostatische Füllstandsmessumformer. Krohne deckt zusätzlich die Durchflussmesstechnik ab.

Prüfen Sie Kennzeichnung und Konformitätsunterlagen, bevor das Gerät in die Zone kommt. Passt die Temperaturklasse nicht zur Zündtemperatur, ist der Einsatz unzulässig.

Prüfungen und Dokumentation im Betrieb

Nach § 14 BetrSichV sind Arbeitsmittel, deren Sicherheit von den Montagebedingungen abhängt, vor der erstmaligen Verwendung prüfen zu lassen. Für wiederkehrende Prüfungen gilt Anhang 2 der Betriebssicherheitsverordnung.

Fristen und Umfang ergeben sich aus der Gefährdungsbeurteilung. Ergebnisse gehören in die Dokumentation. Nach jeder Änderung an der Anlage ist die Eignung des Geräts erneut zu bewerten.

Checkliste:

Häufige Fragen

Welche Zündschutzart ist für Zone 0 zulässig?

In Zone 0 sind Geräte der Kategorie 1G mit EPL Ga einzusetzen, in der Praxis meist Ex ia. Druckfeste Kapselung Ex d ist dort nicht zugelassen.

Was bedeutet die Kennzeichnung II 2G Ex d IIC T4 Gb?

II steht für die Gerätegruppe, 2G für die Kategorie, Ex d für die druckfeste Kapselung, IIC für die Gasgruppe, T4 für die Temperaturklasse und Gb für den Geräteschutzgrad.

Reicht Ex e für eine Füllstandsmessung in Zone 1?

Ex e ist in Zone 1 und 2 zulässig, sofern die übrigen Bedingungen passen. Bei Messumformern mit Elektronik ist häufig Ex ia die praktikablere Lösung.

Wie oft muss ein Füllstandssensor im Ex-Bereich geprüft werden?

Eine feste Frist nennt die BetrSichV nicht. Die Frist ergibt sich aus der Gefährdungsbeurteilung und den Angaben des Herstellers.