Gefahrenzonen sind definiert als Bereiche, in denen Konzentrationen brennbarer Gase, Dämpfe oder Stäube auftreten können, entweder ständig (Zonen 0 und 20), unter normalen Betriebsbedingungen (Zonen 1 und 21) oder in Ausnahmefällen (Zonen 2 und 22). Eine ganze Reihe zusätzlicher Bedingungen, die sich auf die Temperaturklassifizierung und die Selbstentzündungstemperaturen der Gas- oder Staubarten beziehen, sollen sicherstellen, dass die Geräte keine Explosion oder keinen Brand auslösen können. Produkte, die für explosionsgefährdete Bereiche konzipiert sind, müssen immer mehr Normen und Vorschriften erfüllen. In Europa ist die ATEX die wichtigste Anforderung, während in Nordamerika die UL-Normen gelten. In anderen Teilen der Welt, insbesondere in Australien, setzt sich IECEx immer mehr durch. Neben diesen weltweit anerkannten Normen müssen in der Regel auch zahlreiche lokale Brandschutzzulassungen erfüllt werden. Zusätzliche Zertifizierungen wie VNIIPO in Russland, BOMBA in Malaysia und CCCF in China sind erforderlich.
Produkte für explosionsgefährdete Bereiche lassen sich in zwei Kategorien einteilen. Sie verhindern entweder eine Explosion, indem sie die in das Gerät eintretende Energiemenge begrenzen (eigensicher), oder sie verfügen über ein ausreichend robustes Gehäuse, um eine Explosion im Inneren einzudämmen (explosionssicher). In den meisten Fällen bieten sie ein robustes, wetterfestes Gerät, das in der Lage ist, in rauen Umgebungen zuverlässig zu arbeiten.
Umgebungen, in denen sie häufig installiert werden.
Es ist nicht beabsichtigt, in diesem Artikel Normen für Gefahrenbereiche zu erörtern, sondern einige praktische Hinweise für den Einsatz von Signalgeräten und deren Anwendung in diesen Bereichen zu geben.
Eigensichere Produkte sind für Zone 0 (Gas) und Zone 20 (Staub) ausgelegt und können daher auch in den Zonen 1, 2, 21 und 22 verwendet werden. Sie verwenden in der Regel Standard-Industriegehäuse, und der Schutz kommt von der Elektronik, die speziell zur Begrenzung der Energiemenge ausgelegt ist, um eine Explosion zu verhindern. Zusammen mit einer Zener-Barriere oder einem galvanischen Isolator bieten sie eine sehr sichere Lösung, die einfach zu installieren ist, aber die begrenzte Energiemenge bedeutet, dass IS-Geräte immer nur eine geringere Leistung haben werden als das gleiche Gerät, das in einem sicheren Bereich installiert ist. In der Regel haben Peilsender eine Leistung zwischen 90 dB und 105 dB in 1 m Entfernung, und Baken verwenden LED-Warnleuchten mit geringem Stromverbrauch und keine ultrahellen Xenon-Blitzlichter.
Diese Einschränkung bedeutet, dass sie zwar im Freien in einer Anlage eingesetzt werden können, die Signalgeber aber nicht laut genug sind, um über den Hintergrundgeräuschen hörbar zu sein. Daher werden IS-Produkte in der Regel am besten in Innenräumen in Lagereinrichtungen, pharmazeutischen Anlagen und Kontrollräumen sowie in Brandmeldesystemen für gefährliche Bereiche installiert.
Explosionsgeschützte Produkte verwenden Standardelektronik, sind aber in robusten Gehäusen untergebracht, die dafür ausgelegt sind, mögliche Explosionen im Inneren einzudämmen. Das bedeutet, dass sie schwerer und schwieriger zu installieren sind als ihre IS-Äquivalente, aber sie können eine wesentlich höhere Leistung haben. So können z. B. Alarmsirenen einen Schalldruckpegel von bis zu 120 dB bei 1 m erreichen, und Kennleuchten können mit leistungsstarken Xenon-Blitzlampen ausgestattet sein, die eine effektive Lichtleistung von bis zu 500 cd bieten.
Eine eigensichere LED-Kennleuchte kann beispielsweise nur Personen im Umkreis von wenigen Metern warnen, eine explosionssichere Xenon-Kennleuchte mit 21 Joule hat jedoch eine effektive Warnreichweite von bis zu 35 Metern. Noch wichtiger ist, dass der hochintensive Blitz von allen Oberflächen reflektiert wird und auch dann Aufmerksamkeit erregt, wenn man nicht direkt darauf schaut - ein besonders wichtiger Aspekt in einer Werksumgebung, in der sich das Wartungspersonal auf seine Arbeit konzentriert und wissen muss, ob es einen Notfall gibt.
Diese Produkte sind die Hauptstütze von Feueralarm-, Gasdetektions- und Beschallungssystemen in großen petrochemischen Anlagen rund um den Globus, in denen Gas die Hauptgefahr darstellt. Zunehmend werden Warngeräte auch in Zuckerverarbeitungsanlagen, Getreidelagern und anderen Bereichen installiert, in denen Staub und nicht Gas die Hauptgefahr darstellt.
Natürlich müssen alle Geräte, die in solchen Bereichen installiert werden, für den Einsatz in Zone 20, 21 oder 22 zertifiziert sein.
Viele Orte sind als Zone 2 eingestuft, und es ist möglich, Alarmgeräte zu installieren, die speziell für diese Bereiche entwickelt wurden. Dies bedeutet, dass leistungsstarke Produkte spezifiziert werden können, die einfacher zu installieren sind und geringere Anschaffungskosten haben. Überraschenderweise sind die meisten Bereiche der Zone 2 mit Produkten der Zone 1 ausgestattet, obwohl es ein starkes Kosten-Nutzen-Verhältnis für diese Art von Produkten gibt; es scheint, dass die Konstrukteure bei der Spezifizierung einen vorsichtigen Ansatz verfolgen.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Lichterzeugung und der Notsignalisierung: Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile der einzelnen Arten zu kennen, um die richtige Wahl zu treffen.
Drehspiegelleuchten sind bei weitem am effektivsten und werden auch heute noch häufig eingesetzt, insbesondere bei Fahrzeugen und beweglichen Maschinen. Ihre hohe Lichtleistung reflektiert alles, aber die Verwendung von Halogenlampen (etwa 200 Stunden Lebensdauer) und ein mechanisches Antriebssystem bedeuten, dass sie regelmäßig gewartet werden müssen und im Allgemeinen nicht für gefährliche Bereiche geeignet sind.
Gefahrenzonen geeignet, insbesondere dort, wo die Wartungsvorschriften vorsehen, dass das System bei jeder Arbeit ausgeschaltet werden muss.
Xenon-Blitzlichter, insbesondere die leistungsstärkeren Versionen, haben eine Lebensdauer von mehr als 2.000 Stunden und erzeugen einen Effekt, der fast so gut ist wie der von Drehspiegelleuchten, was bedeutet, dass sie die bevorzugte Wahl für kritische Alarmsysteme wie Feuer, Gas und PA sind.
Diese bilden das Rückgrat der meisten Alarmsysteme, und viele Länder haben nationale Alarmtöne für Feueralarm, die gesetzlich vorgeschrieben sind. In Frankreich gibt es zum Beispiel den AFNOR-Ton, in Deutschland den DIN-Ton und für die Offshore-Industrie gibt es die PFEER-Töne.
Die Wahl des Tons ist sehr wichtig. Dauertöne können sehr schnell mit dem Hintergrundgeräusch von Motoren, Kompressoren und Dampf verschmelzen und erregen nicht die gleiche Aufmerksamkeit wie ein Ton mit wechselnder Frequenz. Der deutsche DIN-Ton, der auch einer der PFEER-Töne ist, ist besonders effektiv. Er wechselt alle 1 Sekunde von 1200 Hz auf 500 Hz und ist in weit größerer Entfernung zu hören als viele andere Töne.
Elektronische Schallgeber können oft bis zu 45 Alarmtöne erzeugen, und viele Geräte ermöglichen die Verwendung von drei oder vier verschiedenen Alarmstufen, was bedeutet, dass von einem einzigen Gerät aus ein Feuer-, Giftgas- oder eine andere Art von Alarm ausgelöst werden kann. Dies ermöglicht eine größere Funktionalität der einzelnen Geräte und spart Kosten für Verkabelung und Installation.
In der Regel haben Alarmgeber für Gefahrenbereiche einen Ausgangspegel von 110 bis 120 dB in 1 m Entfernung. Um eine wirksame Warnung zu erzeugen, muss der Schallpegel mindestens 5 dB über dem Hintergrundgeräusch liegen, und zusammen mit einer Auswahl geeigneter Töne wird ein wirksamer Alarm erzeugt.
Wenn mehrere verschiedene Signale für unterschiedliche Alarme verwendet werden, ist es wichtig, dass die zwei oder drei ausgewählten Töne unterschiedlich sind und vom Betriebspersonal leicht unterschieden werden können, da eine schnelle Reaktion in einem Notfall lebenswichtig ist.
Neben den elektronischen Alarmtönen gibt es auch die traditionellen elektromechanischen Produkte wie Glocken, Summer und Sirenen. Diese Geräte sind reich an Obertönen, sehr wirkungsvoll und leicht erkennbar, aber sie leiden unter der Zuverlässigkeit ihrer mechanischen Mechanismen. Glücklicherweise kann die digitale Elektronik diese Töne jetzt nachbilden, oft mit
Oftmals mit höherer Ausgangsleistung als die Originale und mit der Zuverlässigkeit der Elektronik, und, was am wichtigsten ist, sie sind sowohl in wetterfesten als auch in Ex-Ausführungen erhältlich.
Es wird immer üblicher, dass große Industriestandorte ihre Warnsysteme auf Parkplätze und Lagereinrichtungen ausdehnen, um eine Katastrophensirene für größere Notfälle und die Freisetzung giftiger Gase bereitzustellen. Damit können sowohl die Menschen auf dem Werksgelände als auch die Menschen, die in den an die Anlage angrenzenden Gebieten leben und arbeiten, gewarnt werden. Manchmal sind die
Anforderungen für kurze Entfernungen (200 bis 400 Meter), in anderen Fällen für weit größere Entfernungen, möglicherweise bis zu 2 km oder mehr.
Typische Lösungen verfügen jetzt über eine Batterieunterstützung, einen geräuschlosen Test und Optionen für verschiedene Kommunikationsmethoden, einschließlich TCP/IP, Funksteuerung, GSM und RS485, was bedeutet, dass eine Sirene ohne große Kosten vom Kontrollraum aus installiert und verwaltet werden kann.
Für den Betrieb von Katastrophensirenen ist eine hohe Leistungsaufnahme erforderlich, weshalb sie normalerweise in sicheren Bereichen installiert werden. Es ist jedoch möglich, die Elektronik in einem Ex d-Gehäuse zu installieren und die Lautsprecher in einem Abstand von 15 m zu montieren, der in der Regel als sicherer Bereich eingestuft wird, um das Beste aus beiden Welten zu erhalten.
Mit diesen Produkten kann auch eine qualitativ hochwertige Sprachwiedergabe erreicht werden, so dass die Möglichkeit besteht, das Beschallungssystem auf weitere Bereiche auszudehnen.
Neben den üblichen Anforderungen an fest installierte Sicherheitswarngeräte in einer bestehenden Anlage werden sie zunehmend auch als temporäre Alarme eingesetzt, insbesondere während der Bauphase einer neuen oder erweiterten Anlage. Durch die Funksteuerung ist dies eine einfach zu implementierende Lösung, und da nur eine kleine Wechselstromversorgung erforderlich ist oder die Geräte mit Solarzellen betrieben werden, können sie
schnell einsatzbereit und kann nach Abschluss der Bauphase an einen anderen Standort verlegt werden.
Dies gibt den Bauingenieuren die Möglichkeit, ein komplettes Feueralarm- und/oder Notfallmanagementsystem einzurichten, das von fast überall in der Anlage ohne Verkabelung aktiviert werden kann und eine temporäre Lösung darstellt, die genauso effektiv ist wie eine feste Installation.
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