Pt100 - Temperatur Sensoren

-Explosionsschutz für Pt100 Widersatndssensoren-

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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.
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Dipl.-Ing. Harald Peters

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ATEX

Jeder Betreiber der mit Pt100 Widerstandsthermometern die Temperatur von explosionsfähigen Stoffen messen möchte, hat sich schon mit dem Thema „Explosionsschutz“ beschäftigt und ist dabei auf den Begriff ATEX gestoßen.
ATEX ist eine Abkürzung des französischen Begriffs Atmosphères exlosibles (explosionsfähige Atmosphären).
ATEX basiert hauptsächlich auf 2 Richtlinien, die in der europäischen Union gesetzlich bindend sind.

Ex-Schutz Zonen

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.

Bild EX-Zonen

Brennbare Gase
Brennbare Stäube
Definition der Zone
Zone 0
Zone 20
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.
Zone 1
Zone 21
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.
Zone 2
Zone 22
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.

Gerätekennzeichnung von Geräten nach ATEX

Die Gerätekennzeichnung nach ATEX ist eine entscheidende Voraussetzung für den sicheren Einsatz von Geräten in explosionsgefährdeten Bereichen.
ATEX steht für die EU-Richtlinien, 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 fest am Gerät angebracht werden.
Hersteller, Betreiber und Wartungspersonal müssen die Kennzeichnung verstehen, um die korrekte Auswahl, Installation und Wartung der Geräte zu gewährleisten.
Geräte 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 vorgeschrieben, um die Sicherheit langfristig zu gewährleisten.

Hauptelemente der Gerätekennzeichnung: Beispiel für die Kennzeichnung elektrischer Geräte:
(Der farbliche Hintergrund dient lediglich der Zuordnung zu nachstehender Erklärung.)
Bild EX-Zeichen
II
1G
Ex ia
IIC
T4
Ga
X
Gerätegruppe
erlaubter
Einsatzbereich
I
geeignet für
Untertage/Minen/Schlagwetter
II
geeignet für alle anderen Bereiche
Gas/Dämpfe/Nebel
III
geeignet für alle anderen Bereiche
Stäube
Gerätekategorie
Untertage
M1
Geräte mit einem sehr hohen Maß an Sicherheit.
Geeigent für den kontinuierlichen Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen,
auch bei vorhandener explosionsfähiger Atmosphäre.
M2
Geräte mit einem hohen Maß an Sicherheit
Für Bereiche, in denen Explosionsgefahr nur gelegentlich auftritt.
Geräte müssen bei Auftreten von Explosionsgefahr abgeschaltet werden.
Gas/
Dampf/
Nebel
1G
Geräte mit einem sehr hohen Maß an Sicherheit
geeignet für Zone 0,1,2
2G
Geräte mit einem hohen Maß an Sicherheit
geeignet für Zone 1,2
3G
Geräte mit Normalmaß an Sicherheit
geeignet für Zone 2
Stäube
1D
Geräte mit einem sehr hohen Maß an Sicherheit
geeignet für Zone 20,21,22
2D
Geräte mit einem hohen Maß an Sicherheit
geeignet für Zone 20,21
3D
Geräte mit Normalmaß an Sicherheit
geeignet für Zone 22
Bemerkung:
  • 2 Zahlen, z.B: 0/1 , bedeutet dass das Gerät 2 Gerätekategorien hat und in 2 Zonen gleichzeitig eingesetzt werden kann., zB. ein Kompaktgerät mit Sensor (in Zone 0) und Transmitter (in Zone 1).
  • Steht die Zahl in Klammern, z.B: (1)G, bedeutet, dass das Gerät außerhalb der Zone 0 installiert wird, aber so konstruiert ist, dass es seine Funktionen sicher in der Zone 0 erfüllt.
    Die Schutzmaßnahmen beziehen sich auf die sichere Funktion innerhalb der Zone 0, während sich das Gerät selbst physisch in einem weniger gefährdeten Bereich befindet, beispielsweise in Zone 1 oder 2.
    z.B: Ein Sensor, der in Zone 0 arbeitet, während das Hauptgerät außerhalb liegt.
  • 2 Buchstaben, z.B: G/D, bedeutet, dass die Geräte sowohl für Gase/Nebel/Dämpfe (G) als auch für Stäube (D) eingesetzt werden dürfen.
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
Zündschutzarten
drucksichere
Kapselung
DIN EN 60079-2
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
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
(optional)
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
Bemerkung:
"EPL" wird weltweit in der IEC-Welt anerkannt, während ATEX spezifisch auf die EU beschränkt ist.
Die EPL-Angabe ist optional, wird aber zunehmend als Best Practice verwendet, um die Explosionssicherheit von Geräten klar und international vergleichbar darzustellen
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.