Pt100 - Temperatur Sensoren

-Explosionsschutz für Pt100 Widersatndssensoren nach IECEx-

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Dies ist eine private Informationsseite über die elektrische Temperturmessung mit Widerstandthermometern (z.B. Pt100, Pt500, Pt1000) Es werden meine langjährigen Erfahrungen aus dem Bereich der Mess-und Regeltechnik festgehalten. Ich übernehme keinerlei Haftung für fehlerhafte Angaben und würde mich über weitere Anregungen und Ergänzungswünsche freuen.
Bitte besuchen Sie auch meine Informationsseite über Schwebekörper Durchflussmesser: https://schwebekörper.de

Dipl.-Ing. Harald Peters

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IECEx

Jeder außerhalb der EU ansässige Betreiber, der mit Pt100-Widerstandsthermometern die Temperatur von explosionsfähigen Stoffen messen möchte, hat sich bereits mit dem Thema „Explosionsschutz“ beschäftigt und ist dabei auf den Begriff IECEx gestoßen.
IECEx steht für das International Electrotechnical Certification System für die Zertifizierung von Geräten, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden.
Es handelt sich um ein globales Zertifizierungssystem, das einheitliche Standards für den Explosionsschutz sicherstellt und weltweit anerkannt ist.
Im Gegensatz zu ATEX, das auf europäischen Richtlinien basiert, bietet IECEx eine international anerkannte Alternative, die insbesondere für Unternehmen außerhalb der Europäischen Union relevant ist.
IECEx ist keine gesetzlich bindende "Richtlinie", sondern verwendet technische Normen, die international als Grundlage für den Explosionsschutz anerkannt sind.
Diese Normen sind vor allem Teil der IEC-Normenreihe IEC 60079, die sich mit dem sicheren Betrieb elektrischer Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen befasst.

IECEx-Systemvorgaben

Eckpunkte

Wann kommt es zur Explosion?

Eine Explosion ist eine plötzliche und heftige Freisetzung von Energie, die durch verschiedene physikalische oder chemische Prozesse ausgelöst werden kann.
Sie tritt auf, wenn eine schnelle Umwandlung von Materie oder Energie stattfindet, wodurch ein plötzlicher Druckanstieg entsteht. Dabei entstehen meist Schockwellen, Hitze und manchmal Licht.
Chemische Explosionen resultieren häufig aus einer schnellen Reaktion von brennbaren Substanzen mit Sauerstoff, wie bei der Detonation von Sprengstoffen oder brennbaren Gasen.
Zu einer Explosion kommt es, wenn drei Bedingungen erfüllt sind:

Bild Explosionsbedingungen

  • Brennbarer Stoff
    Es muss ein brennbarer Stoff als Gas, Dampf, Nebel oder Staub, in ausreichender Konzentration vorhanden sein.
  • Sauerstoff
    Es muss Sauerstoff (bzw. Luft) in ausreichender Konzentration vorhandne sein.
  • Zündquelle
    Es muss eine Zündquelle mit ausreichender Energie vorhanden sein.
    z.B.: Wärme, Funken, chemische Reaktion, Reibung

    Fehlt eine der 3 Bedingungen, kommt es nicht zu einer Explosion.

Ex-Schutz Zonen nach IECEx

Explosionsgefährdete Bereiche, auch als Ex-Schutz-Zonen bezeichnet, entstehen überall dort, wo entzündliche Stoffe in Form von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben in gefährlichen Konzentrationen auftreten können. Diese spielen beim Arbeiten mit brennbaren Stoffen eine zentrale Rolle.
Um Risiken für Menschen, Anlagen und die Umwelt zu minimieren, werden Ex-Schutz-Zonen in verschiedene Kategorien eingeteilt, die jeweils unterschiedliche Sicherheitsanforderungen erfordern. Die Einteilung erfolgt gemäß der Wahrscheinlichkeit und Dauer des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre.
Diese systematische Einteilung ist die Grundlage für die Auswahl geeigneter Schutzmaßnahmen, wie explosionsgeschützte Geräte und sicherheitsbewusste Betriebsabläufe, und stellt die Betriebssicherheit in potenziell gefährlichen Umgebungen sicher.

Ex-Zone
Definition der Zone
Bild EX-Zonen
Ex-Zone 0
(Gase/ Dampf/ Nebel)

Ex-Zone 20
(Stäube)
Explosionsfähige Atmosphäre ist ständig, häufig oder über längeren Zeitraum vorhanden.
Die Begriffe "häufig, ständig" sind in der DIN nicht definiert.
Allgemein hat man sich geeinigt, dass das dann der Fall ist wenn mehr als 50 % während der Betriebsdauer einer Anlage explosionsfähige Atmosphäre vorherrscht.
Das gilt z.B. im Inneren von Rohren und Behältern.
Ex-Zone 1
(Gase/ Dampf/ Nebel)

Ex-Zone 21
(Stäube)
Explosionsfähige Atmosphäre ist gelegentlich vorhanden.
Der Begriff "gelegentlich" ist in der DIN nicht definiert.
Allgemein hat man sich geeinigt, dass dann der Fall ist wenn explosionsfähiger Atmosphäre in unregelmäßigen Abständen auftritt und eine Zeitdauer von 1 bis 10% der Betriebszeit der Anlage nicht überschreitet.
Das ist z:B. in der direkten Umgebung der Zone 0 der Fall, wenn man gelegentlich Proben entnimmt oder die Anlage entlüftet.
Ex-Zone 2
(Gase/ Dampf/ Nebel)

Ex-Zone 22
(Stäube)
Explosionsfähige Atmosphäre ist nur selten und kurzzeitig vorhanden.
Die Begriffe "selten, kurzzeitig" sind in der DIN nicht definiert.
Allgemein hat man sich geeinigt, dass das der Fall ist, wenn weniger als 1 bis 10 Stunden/Jahr explosionsfähige Atmosphäre vorherrscht. Das ist normalerweise nur störungsbedingt der Fall und ist im Normalbetrieb normalerweise nicht zu erwarten.
Das ist z:B. in der direkten Umgebung der Zone 0 der Fall, wenn man gelegentlich Proben entnimmt oder die Anlage entlüftet.

Gerätekennzeichnung von Pt100 - Widerstandsthermometer nach ATEX

Die Gerätekennzeichnung nach IECEx ist eine entscheidende Voraussetzung für den sicheren Einsatz von Pt100 - Widerstandsthermometer in explosionsgefährdeten Bereichen.
IECEx steht für das internationale Zertifizierungssystem, die Anforderungen an Geräte und Schutzsysteme für den Einsatz in Umgebungen mit potenzieller Explosionsgefahr regeln.
Die Kennzeichnung liefert wichtige Informationen über die Eignung eines Geräts für bestimmte Zonen und Stoffe sowie über die Schutzmaßnahmen, die das Gerät bietet. Die Kennzeichnung muss dauerhaft und gut sichtbar am Gerät angebracht sein.
Hersteller, Betreiber und Wartungspersonal müssen die Kennzeichnung verstehen, um die korrekte Auswahl, Installation und Wartung der Pt100-Widerstandsthermometer gemäß den IECEx-Anforderungen sicherzustellen.
Pt100 - Widerstandsthermometer ohne korrekte Kennzeichnung, dürfen in explosionsgefährdeten Bereichen nicht verwendet werden, da sie ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen können.
Neben der Kennzeichnung sind auch regelmäßige Prüfungen und Wartungen nach IECEx-Vorgaben erforderlich, um die Sicherheit langfristig zu gewährleisten.

Hauptelemente der Gerätekennzeichnung: Beispiel für die Kennzeichnung elektrischer Geräte nach IECEx-Zertifikat:
(Der farbliche Hintergrund dient lediglich der Zuordnung zu nachstehender Erklärung.)
IECEx
Ex ia
IIC
T4
Ga
X
Zündschutzarten
drucksichere
Kapselung
DIN EN 60079- 1
Ex da
Gerätegehäuse, die dem Innendruck einer Explosion widerstehen, ohne die Umgebung zu gefährden.
Geeignet für Zone 0,1,2
Ex db
dito, jedoch für Zone 1, 2
Ex dc
dito, jedoch für Zone 2
erhöhte
Sicherheit
DIN EN 60079- 7
Ex eb
Maßnahmen zur Vermeidung von Funkenbildung oder Überhitzung.
Geeignet für Zone 1,2
Ex ec
dito, jedoch für Zone 2
Eigensicherheit
DIN EN 60079- 11
Ex ia
Begrenzung elektrischer Energie, um eine Zündung zu verhindern.
Geeignet für Zone 0,1,2,20,21,22
Ex ib
dito, jedoch für Zone 1,2,21,22
Ex ic
dito, jedoch für Zone 2, 22
Überdruck-
kapselung
DIN EN 60079- 2
Ex pxb
Nutzung eines Überdrucks im Gehäuse, um das Eindringen explosiver Atmosphäre zu verhindern.
Geeignet für Zone 1,2,21,22
Ex pyb
dito, jedoch für Zone 1,2,21,22
Ex pzb
dito, jedoch für Zone 2,22
Verguss-
kapselung
DIN EN 60079- 18
Ex ma
Verguss, damit explosionsfähige Atmosphären nicht mit der potentiellen Zündquellen in Kontakt kommt.
Geeignet für Zone 0,1,2,20,21,22
Ex mb
dito, jedoch für Zone 1,2,21,22
Ex mc
dito, jedoch für Zone 2, 22
Öl-
kapselung
DIN EN 60079- 6
Ex ob
Elektrische Bauteile werden vollständig in eine nicht brennbare Flüssigkeit eingetaucht, damit explosionsfähige Atmosphären nicht mit der potentiellen Zündquellen in Kontakt kommt.
Geeignet für für Zone 1,2
Ex doc
dito, jedoch für Zone 2
Sand-
kapselung
DIN EN 60079- 5
Ex qb
Elektrische Bauteile werden in einem Gehäuse eingeschlossen und vollständig mit dem Füllmaterial umgeben, wodurch Funken usw. explosionsfähige Atmosphäre entzünden können.
Geeignet für Zone 1,2
Zündschutz-
art "n"
DIN EN 60079- 15
Ex nC
Geräte die keinen Zündfunken erzeugen. Vermeidung von Funken, Lichtbögen oder heißen Oberflächen durch konstruktive Maßnahmen.
Geeignet für Zone 2
Ex nR
Die Geräte sind so gestaltet, dass das Eindringen von explosionsfähigen Gasgemischen in das Gehäuse durch eine begrenzte "Atmung" verhindert wird.
Geeignet für Zone 2
Schutz
durch Gehäuse
DIN EN 60079- 31
Ex ta
Das Gehäuse verhindert das Eindringen von brennbarem Staub nd gewährleistet eine begrenzte Oberflächentemperatur.
Geeignet für Zone 20,21,22
Ex tb
dito, jedoch für Zone 21, 22
Ex tc
dito, jedoch für Zone 22
Explosionsgruppe
Gas/
Dampf/
Nebel
IIA
Gase mit niedriger Zündenergie
z.B: Methan, Ethan, Benzin
IIB
Gase mit mittlerer Zündenergie
z.B: Ethylen, Schwefelwasserstoff
IIC
Gase mit hoher Zündenergie
z.B: Wasserstoff, Acethylen
Stäube
IIIA
brennbare Flusen
IIIB
nicht leitfähiger Staub
IIIC
leitfähiger Staub
Temperaturklasse
max. zulässige
Oberflächen-
temperatur
des Gerätes
T1
<450 °C
T2
<300 °C
T3
<200 °C
T4
<135 °C
T5
<100 °C
T6
<85 °C
T90°C
90 °C
Bemerkung:
T90°C Bei Gerätegruppe III (Staub), wird die max. Oberflächentemperatur direkt als Wert angegeben.
EPL= Equipment Protection Level
Untertage
Ma
bei seltenen Fehlern
Mb
bis zum Abschalten des Gerätes
Gas/
Dampf/
Nebel
Ga
geeignet für Zone 0,1,2
Gb
geeignet für Zone 1,2
Gc
geeignet für Zone 2
Stäube
Da
geeignet für Zone 20,21,22
Db
geeignet für Zone 21,22
Dc
geeignet für Zone 22
Zusatzbedingungen
(optional)
leer
keine Zusatzbedingungen
X
Besondere in der Konformitätsbescheinigung
genannten Bedingungen
U
Ex-Bauteile mit Teilbescheinigung.
Das Gerät darf nicht ohne weitere Prüfung verbaut werden.