Gasleckerkennung in explosionsgefährdeten Bereichen

Einführung

Während sich der Begriff „Gefahr“ im allgemeinen Gebrauch auf viele verschiedene Arten von Risiken oder Gefahren beziehen kann, hat der Begriff „explosionsgefährdeter Bereich“ eine sehr spezifische Bedeutung. Dabei handelt es sich um einen Bereich, in dem explosive oder entzündliche Gase, Dämpfe oder Staub in ausreichender Menge vorhanden sein können, um die Gefahr einer Explosion oder eines Brandes zu verursachen. Solche Bereiche werden oft mit Prozessanlagen in Verbindung gebracht, die Druckgase verwenden, und es ist leicht zu verstehen, dass Gaslecks in diesen Bereichen das Risikoniveau deutlich erhöhen können. Die Gasleckerkennung spielt eine wichtige Rolle bei der Sicherheit von Personal und Anlagen und erfordert zuverlässige und zertifizierte Ausrüstung zur Minderung potenzieller Gefahren. Die Verwendung nicht zertifizierter Instrumente in solchen Umgebungen kann katastrophale Folgen haben, weshalb die Auswahl geeigneter Gasleckerkennungslösungen unerlässlich ist.  

Explosive Atmosphären verstehen

Explosionsgefährdete Bereiche werden je nach Wahrscheinlichkeit und Dauer einer explosiven Atmosphäre in verschiedene Zonen eingeteilt. Zone 0 (Gas/Dampf) und Zone 20 (Staub) sind Bereiche, in denen Explosionsgefahren ständig vorhanden sind oder über einen längeren Zeitraum bestehen bleiben. Zone 1 (Gas/Dampf) und Zone 21 (Staub) weisen auf Bereiche hin, in denen während des normalen Betriebs mit einer periodischen explosionsfähigen Atmosphäre zu rechnen ist, während Zone 2 (Gas/Dampf) und Zone 22 (Staub) sich auf Bereiche beziehen, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre unwahrscheinlich oder nur kurzzeitig vorhanden ist. Häufige explosive Gase sind z. B. Methan, Wasserstoff und Propan, während brennbarer Staub von Kohle und Getreide bis hin zu Metallpulvern reichen kann.  

Gerätesicherheit für explosionsgefährdete Umgebungen

Gasleckerkennungsgeräte müssen nach strengen Sicherheitsstandards zertifiziert sein, um ihren sicheren Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen zu gewährleisten. Die ATEX-Zertifizierung (ATmosphères EXplosibles) ist eine Anforderung für Geräte, die innerhalb der Europäischen Union verwendet werden, jedoch wird dieser Standard auch in vielen anderen Ländern auf der ganzen Welt anerkannt. ATEX-zertifizierte Geräte wurden entwickelt, um Zündquellen zu verhindern und den rauen Bedingungen in explosionsgefährdeten Umgebungen standzuhalten.

Eigensicherheit ist ein grundlegendes Konstruktionsprinzip für ATEX-zertifizierte Geräte. Dabei wird die im Gerät vorhandene elektrische Energie begrenzt, um Funken oder thermische Auswirkungen zu verhindern, die explosive Atmosphären entzünden könnten. Dies wird durch den Einsatz von Barrieren, Spannungs- und Strombegrenzungskomponenten und speziell entwickelten Schaltungen erreicht.

Neben der ATEX-Zertifizierung ist auch die IP-Schutzart wichtig für die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Geräts in explosionsgefährdeten Bereichen. IP-Schutzarten geben den Grad des Schutzes gegen feste Partikel und das Eindringen von Flüssigkeiten an. Ein Gerät der Schutzklasse IP54 ist beispielsweise vollständig gegen Staub und gegen Spritzwasser aus jeder Richtung geschützt.  

Akustische Bildgebung zur Gasleckerkennung

Für die Gasleckerkennung stehen mehrere Optionen zur Verfügung, wobei die Verwendung akustischer Kameras zweifellos eine der einfachsten, vielseitigsten, zuverlässigsten und kostengünstigsten Methoden ist. Das Funktionsprinzip dieses Geräts ist einfach zu verstehen: Es nutzt den Umstand, dass Leckagen unweigerlich Geräusche erzeugen. Manchmal liegen diese im hörbaren Bereich, ein Zischen oder Pfeifen, häufig liegen sie aber im Ultraschallbereich und können vom menschlichen Ohr nicht direkt wahrgenommen werden.  

Ultraschall-Bildkameras verfügen über eine Reihe von Mikrofonen, die Töne im hörbaren und Ultraschallbereich von der Leckstelle aufnehmen. Wie nicht anders zu erwarten, werden auch andere Geräusche erfasst. Die Signalverarbeitung unterdrückt die Hintergrundgeräusche, um sicherzustellen, dass die Kamera nur die spezifischen Informationen des Leckgeräuschs anzeigt. Durch die Verwendung eines bestimmten Mikrofon-Arrays und die weitere Verarbeitung kann das Gerät die Richtung und die ungefähre Größe des Lecks mithilfe einer Technik bestimmen, die als „Beam-Forming“ bezeichnet wird.  Diese Informationen werden verwendet, um ein Bild zu erstellen, bei dem das Leck durch eine „Wolkenübersicht“ dargestellt wird, die den gemessenen Schalldruck darstellt. Zur leichteren Interpretation wird die „Wolkenübersicht“ auf ein gewöhnliches digitales Bild der zu untersuchenden Anlage oder Ausrüstung gelegt.

Diese Methode zur Erkennung und Ortung von Fehlern bietet mehrere Vorteile, wobei der wichtigste Vorteil ist, dass kein Kontakt mit dem zu prüfenden Gerät bzw. der zu prüfenden Anlage erforderlich ist. Mit den MPAC-Kameras von Megger können Fehler in Entfernungen von bis zu 120 Metern erkannt werden. Das kann in explosionsgefährdeten Bereichen, in denen es gefährlich sein kann, sich der Anlage zu nähern, äußerst wichtig sein. Die vergrößerte Reichweite ermöglicht auch schnelle Untersuchungen großer Anlagen, was Zeit und Ressourcen im Vergleich zu herkömmlichen kontaktbasierten Methoden spart.  

Eine weitere wesentliche Stärke der akustischen Bildgebung besteht in ihrer Vielseitigkeit bei der Erkennung von Leckagen jeglicher Art von Gasen oder Dämpfen. Im Gegensatz zu anderen Leckerkennungsmethoden, die für bestimmte Gase spezifisch sind, können akustische Bildkameras verwendet werden, um beliebige Druckgaslecks zu messen. Dies macht sie zu einer kostengünstigen Lösung für Branchen, die mit verschiedenen Arten von Gasen oder Dämpfen arbeiten.

Moderne akustische Bildkameras, wie beispielsweise die aus der MPAC-Serie von Megger, sind auf Benutzerfreundlichkeit selbst unter schwierigen Bedingungen ausgelegt. In den meisten Anwendungen müssen Benutzer nur zwei Parameter einstellen: Den Frequenzbereich und den Dynamikbereich. Die besten Geräte verfügen über eine Fokusfunktion, mit der sie auch in sehr lauten Umgebungen eingesetzt werden können und so das Auffinden von einzelnen Lecks erleichtern. Sie sollten auch die Leckrate abschätzen und deren Schweregrad sowie die potenziellen jährlichen Schäden angeben können, was den Bediener dabei unterstützt, die am besten geeignete Lösung für das Problem zu finden.

ATEX-zertifizierte Gasleckerkennung

Obwohl die akustische Bildgebung viele Vorteile für die Leckerkennung in explosionsgefährdeten Bereichen bietet, muss ein wesentlicher Punkt berücksichtigt werden: Es können nur ATEX-zertifizierte Geräte verwendet werden. Es mag unnötig erscheinen, dies zu betonen, insbesondere für diejenigen, die es gewohnt sind, in explosionsgefährdeten Umgebungen zu arbeiten, aber es ist wichtig zu beachten, dass viele akustische Kameras keine ATEX-Zulassung haben und dies möglicherweise nicht sofort erkennbar ist. Daher ist vor der Verwendung einer akustischen Bildkamera in einem explosionsgefährdeten Bereich immer die Herstellerdokumentation zu beachten und die ATEX-Zulassung zu prüfen.

IP-Schutzart für industrielle Anwendungen

Es ist außerdem darauf zu achten, dass eine akustische Bildkamera die entsprechende IP-Schutzart für die Umgebung hat, in der sie verwendet wird. Bei Verwendung in einer industriellen Umgebung wird im Allgemeinen eine IP-Schutzart von IP54 als Minimum akzeptiert, da dadurch sichergestellt wird, dass die Kamera vor dem Eindringen von Staub und Feuchtigkeit geschützt ist.  

Fazit

Bei der Auswahl von Gasleckerkennungsgeräten für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ist die ATEX-Zertifizierung nicht verhandelbar. Es ist wichtig, zu überprüfen, ob das Gerät über die erforderlichen Zulassungen verfügt, um Konformität und Sicherheit zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es wichtig, die IP-Schutzart des Geräts zu berücksichtigen, um einen zuverlässigen Betrieb unter den rauen Bedingungen zu gewährleisten, die häufig in industriellen Umgebungen auftreten.

Die akustische Bildgebung hat sich als wertvolles Werkzeug zur Erkennung von Gaslecks in explosionsgefährdeten Bereichen erwiesen und bietet einzigartige Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden. Die Fähigkeit, Lecks aus sicherer Entfernung zu erkennen, präzise Lokalisierungsfunktionen und Vielseitigkeit bei der Erkennung verschiedener Gase machen sie zu einer effizienten und effektiven Lösung. Das Austreten von Gasen, die potenziell explosiv, giftig, umweltschädlich, sehr teuer oder sogar alles gleichzeitig sind, kann minimiert werden.