Die Lagerung und der Umgang mit brennbaren Flüssigkeiten ist für viele Chemieunternehmen im täglichen Betrieb unumgänglich. Sobald der betreffende Bereich als explosionsgefährdet eingestuft wurde, sollte man sich auf die Überwachung und Vermeidung potenzieller Zündquellen in diesen Bereichen konzentrieren.

Bei der Durchführung einer Risikobewertung oder einer Gefahren- und Betriebsfähigkeitsanalyse (HAZOP) für solche Vorgänge werden oft elektrostatische Entladungen als potenzielle Zündquelle identifiziert. Während Best-Practice-Leitlinien wie IEC TS 60079-32-1:2013+AMD1:2017 „Elektrostatische Gefährdungen, Leitfaden“ Ratschläge zur Verwendung von isolierenden und halbleitenden Materialien geben, besteht eine häufige Herausforderung für Betriebsleiter und Personal in der Erdung von potentialgetrennten metallischen Anlagenteilen innerhalb eines explosionsgefährdeten Bereichs.

Werden metallische Anlagenteile vor Beginn von Arbeiten, bei denen mit brennbaren Flüssigkeiten umgegangen wird, nicht angemessen geerdet, können sich diese Anlagenteile während der Arbeit schnell elektrostatisch aufladen. Dies führt zu einem Anstieg der Spannung. Sobald ein Gegenstand dann eine kritische „Durchbruchspannung“ erreicht, besteht die Gefahr einer elektrostatischen Entladung. Liegt die Konzentration der brennbaren Gase und/oder Dämpfe innerhalb der oberen und unteren Explosionsgrenzen der betreffenden Stoffe und übersteigt das Energieniveau der Entladung die Mindestzündenergie (MZE) der umgebenden explosionsfähigen Atmosphäre, kann eine Zündung erfolgen.

Ziel ≤ 10 Ω

Oberste Priorität hat die Sicherstellung des Vorhandenseins eines lokalen Erdungspunktes, in der Regel eine vorab geprüfte Erdungsschiene, die elektrostatische Ladungen sicher zur Erde ableiten kann. Sobald dies bestätigt ist, kann sichergestellt werden, dass alle metallischen Anlagenteile über einen Potenzialausgleich mit dem benannten Erdungspunkt verfügen, der sie zur sicheren Ableitung elektrostatischer Ladungen auf “Erdpotential” bringt.

Best-Practice-Leitlinien wie IEC TS 60079-32-1:2013 +AMD1:2017 & NFPA 77 „Recommended Practice on Static Electricity, (2019 Edition) [Empfehlungen für den Umgang mit statischer Elektrizität]“ können herangezogen werden, um festzulegen, was eine wiederholbare und zuverlässige Erdverbindung für metallische Anlagenteile ausmacht. Obwohl ≤ 1 Megaohm (1 x 106 Ω) im Allgemeinen als „angemessen“ (NFPA 77, 7.4.1.3) für den Zweck der Ableitung elektrostatischer Ladungen angesehen wird, sollte dies nicht als Hinweis auf Erdung mehrerer Metallbehälter in einer explosionsgefährdeten Atmosphäre eine wiederholbare und zuverlässige Erdverbindung für alle Metallverbindungen verstanden werden. In der Tat kommen sowohl IEC TS 60079-32-1 als auch NFPA 77 zu dem Schluss, dass jede Erdverbindung, die 10 Ω bei metallischen Anlagenteilen übersteigt, ein Zeichen für „lose Verbindungen oder Korrosion“ sein kann, das weitere Untersuchungen erfordert.

Die meisten ortsfesten Anlagen verfügen in der Regel über eine konstruktive Erdverbindung, die bei ordnungsgemäßer Wartung und Prüfung verlässlich ist. Das Sicherstellen einer ≤ 10 Ω Erdung für ortsbewegliche Metallbehälter wie Fässer, Ex-Zonen-taugliche IBCs oder Edelstahl-IBCs, Mischtöpfe und Eimer kann jedoch eine weitaus größere Herausforderung darstellen, wenn mehrere ortsbewegliche Behälter gleichzeitig verwendet werden.

Mehrere Metallbehälter

Viele Nutzer entscheiden sich für ein Erdungssystem, das die Verbindung bis zum vorgesehenen Erdungspunkt ständig überwacht, um lose oder korrodierte Verbindungen zu vermeiden. Ein System, das bis zu einem zulässigen Schwellwert von 10 Ω überwacht, liefert kontinuierliche Hinweise auf eine Verbindung, die den Empfehlungen der Best-Practice-Leitlinien entspricht.

Mehrkanaliges Erdungsüberwachungssystem

Werden in einem Prozessbereich mehrere überwachte Erdverbindungen zur Ableitung elektrostatischer Aufladung benötigt, ist der Einsatz herkömmlicher einkanaliger Überwachungssysteme, die jeweils eine Stromversorgung im Bereich 110/230 V AC benötigen, im Hinblick auf die Installationsanforderungen nicht unbedingt die kostengünstigste oder flexibelste Lösung. Daher sollte der Einsatz eines mehrkanaligen Erdungsüberwachungssystems wie dem Earth-Rite® MULTIPOINT II in Betracht gezogen werden. Dieses System ermöglicht die gleichzeitige Überwachung von bis zu acht Prozessanlagen bis zu einem zulässigen Schwellwert von 10 Ω mit einer einzigen ATEX-, IECEx-, NEC- und CEC-zertifizierten Überwachungseinheit und einem 110/230-V-Wechselstrom-Netzteil.

Merkmale und Vorteile des Earth-Rite® MULTIPOINT II:

• Überwachung bis zu einem zulässigen Schwellenwert von 10 Ω: Nachweis der Einhaltung international anerkannter Best-Practice-Leitlinien wie IEC TS 60079-32-1 & NFPA 77..
• Kontinuierliche Überwachung: Kontinuierlich überwachte Verbindungen mit visueller Anzeige verringern die Notwendigkeit kostspieliger und zeitaufwändiger elektrischer Durchgangsprüfungen. Diese Prüfungen sollten eigentlich von qualifiziertem Fachpersonal für Gefahrenbereiche durchgeführt werden, das jedoch unter Umständen nicht immer zur Verfügung steht.
• Anwendungsflexibilität: Ein einfacher, leicht zu bedienender DIP-Schalter auf der Leiterplatte der Überwachungseinheit ermöglicht es dem Benutzer, Kanäle hinzuzufügen oder zu entfernen, wenn sich die Anwendungsanforderungen ändern.
• Anzeigeflexibilität: Zusätzliche Fernanzeigestationen können lokal an jedem Überwachungsanschluss positioniert werden, so dass der Bediener den aktuellen Zustand eines bestimmten Kanals anhand der roten (keine Freigabe) und grünen (Freigabe) LEDs vor Ort für jeden Prozess leicht erkennen kann. Dadurch kann ein einziges System mehrere Metallbehälter innerhalb eines großen Werksbereichs überwachen.
• Installationsflexibilität: Die Anzeigestationen werden über eigensichere Stromkreise (Ex ia) versorgt, die von einem einzigen Rangierverteiler ausgehen (im Lieferumfang des Systems enthalten). Dies kann für Anlageninstallateure von Vorteil sein, die sonst möglicherweise mehrere einzeln versorgte Einkanalsysteme in einem explosionsgefährdeten Bereich installieren müssten. Kombiniert man die Installationsflexibilität, die das Earth-Rite^® MULTIPOINT II bietet, mit den zu erwartenden Kosteneinsparungen beim Kauf eines Mehrkanal-Erdungsüberwachungssystems im Vergleich zu mehreren Einzelgeräten, so kann der Wertunterschied insgesamt sehr günstig ausfallen.

• Prozessschnittstellenflexibilität: Über die potentialfreien Kontakte, die sich im Netzteil befinden, kann der Benutzer Prozesssteuerungsgeräte wie Pumpen, SPS und Armaturen ansteuern, um deren Betrieb zu blockieren, bis ein zulässiger Ausgang von dem/den entsprechenden Kanal/Kanälen erhalten wird (siehe Abb. 1). Jedem Kanal ist ein einziger potenzialfreier Kontakt zugeordnet, um eine vollständige Trennung zwischen verschiedenen Prozessen zu ermöglichen. Ein zusätzliches Gruppenrelais ermöglicht es, mehrere oder alle acht Kanäle über einen einfachen DIP-Schalter am Netzteil in Gruppen zusammenzufassen. Dadurch wird sichergestellt, dass alle gruppierten Kanäle die Freigabe erteilen müssen, um das Gruppenrelais zu aktivieren.

Hinweis: Prozessschnittstellen-/Verriegelungskonfigurationen sollten immer von einer entsprechend qualifizierten Stelle unter Berücksichtigung aller Prozessparameter einer Risikobewertung unterzogen werden.

• Zuverlässigkeit: The Earth-Rite^® MULTIPOINT II verwendet eine sichere und zuverlässige Software, die auf dem MISRA C-Protokoll basiert. Überwachungsschaltungen sowohl in der Überwachungseinheit als auch im Netzteil können ein ausfallsicheres Relais auslösen, das ebenfalls im Netzteil untergebracht ist.