Mobile Filtrationsanlage
Ex-Schutz durch Überdruckkapselung
Mit Hilfe der Explosionsschutz-Expertise von R. STAHL hat das sächsische Anlagenbauunternehmen Andreas Junghans eine Filtrations-Testanlage für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen gebaut. Die sehr kompakt ausgeführte Anlage ist auf einem Rollrahmen montiert und ist dadurch, ja nach Auftrag gefordert, an verschiedensten Orten einsetzbar. Im Schaltschrank wird durch Spülung mit einem Inertgas eine nicht explosive Atmosphäre geschaffen. Die Überdruckkapselung des Gehäuses erlaubt es, die gesamte Steuerung mit günstigen Standardindustriekomponenten auszurüsten. Das Bedienterminal ist ein Open HMI mit Touchscreen von R. STAHL.
Anwendung
Neben den Explosionsschutz-Anforderungen musste die Nanofiltrationsanlage den GMP Regularien (Good Manufacturing Practice) entsprechen, ebenso einen maximalen Betriebsdruck von 60 bar aufweisen und sich zudem einfach an unterschiedliche Einsatzorte bewegen lassen. Die Anlage wurde daher sehr kompakt ausgeführt und zusammen mit dem Schaltschrank auf einem Rollrahmen installiert.
Ex-p-Steuerungsschaltschrank
Der Aufbau der Einzelanfertigung sollte adäquat zu einer Steuerung im sicheren Bereich mit Standardkomponenten erfolgen. Somit wurde für den Schaltschrank die Zündschutzart Überdruckkapselung (Ex p) gewählt.
Im Inneren des Ex-p-Gehäuses wird eine nicht explosionsfähige Atmosphäre geschaffen, indem es mit Inertgas gespült wird. Das dafür benötigte Spülvolumen beträgt ein Mehrfaches des Schrankvolumen und wird über ein Messverfahren gemäß den Vorgaben der DIN EN 60079-2 ermittelt und dokumentiert. Mit diesem Vorgang wird ein innerer Überdruck im mbar-Bereich (der das Eindringen von explosiven Gasgemischen in das Gehäuse verhindert) erzeugt. Dieser Überdruck wird permanent von dem eingesetzten Steuergerät aufrechterhalten und überwacht. Die dazu benötigte Inertgaszufuhr erfolgt über ein am Gehäuse befindliches Digitalventil. Das benötigte Spülvolumen ein Mehrfaches des Schrankvolumens und wird über ein Messverfahren gemäß den Vorgaben der DIN EN 60079-2 ermittelt und dokumentiert. Bei einer Unterschreitung des eingestellten Schwellwerts wird zuerst das Lufteinlassventil geöffnet, um den Druckverlust wieder auszugleichen. Sollte der gemessene Druckwert weiterhin unter dem Schwellwert liegen, so erfolgt abhängig von der definierten Ex-Zone entweder eine sofortige Abschaltung (Zone 1) oder eine Alarmierung des Betreibers (Zone 2).
Weitere Vorteile der Zündschutzart Ex p für diese Anwendung sind das geringere Gewicht gegenüber dem Einsatz von druckfesten Gehäusen (Ex d), sowie die Möglichkeit einer zusätzlichen Abfuhr von Verlustwärme durch den Einsatz eines Vortex-Kühlers.
Die Bedienung der Anlage erfolgt halbautomatisch und mittels eines berührungssensitiven Bildschirmes von R. STAHL, der direkt in den Schaltschrank integriert ist. Der innere Aufbau der HMI-Serien ist so ausgeführt, dass die Geräte ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen in überdruckgekapselten Gehäusen für die Ex-Zone 1 bzw. die Ex-Zone 2 eingesetzt werden können. In jedem Fall ist die volle Funktionalität des Touchscreens gegeben. Die regelbaren Betriebs- und Alarmparameter können direkt über den Bildschirm eingegeben werden. Um eine maximale Sicherheit zu gewährleisten, unterscheidet die Steuerung vier Berechtigungslevel für Bediener.
Unterbrechungsfreie Stromversorgung
Die validierbare Archivierung ist besonders in der Pharmaindustrie wichtig und war somit eines der Auftragskriterien. Die Daten, wie Druck, Temperatur, Durchfluss und Füllstand, werden fortlaufend an mehreren Stellen erfasst und in einer Datenbank gespeichert. Um diese Daten bei einem Ausfall des Energieversorgungsnetzes nicht zu verlieren, sollte eine Spannungsversorgung implementiert werden, die im Notfall die Versorgung des Panel PCs sicherstellt, um die gewonnenen Daten zu sichern.
Eine Integration der Spannungsversorgung in den überdruckgekapselten Schrank ist nicht möglich, da Batterien mit der benötigten Kapazität weder in Ex-p- noch in Ex-d-Gehäuse eingebaut werden dürfen. Daher sind speziell zugelassene Batteriegehäuse notwendig. Die passende Lösung lieferte R. STAHL mit einem modularem Sortiment unterbrechungsfreier Stromversorgungen für explosionsgefährdete Umgebungen. Während des normalen Betriebes in der Ex-Atmosphäre werden die notwendigen Batterien geladen. Diese sollen bei einem Spannungsausfall die Versorgung des Panel-PCs ca. 60 Minuten sicherzustellen. Ein integrierter Ex-USV-Guard überprüft die Funktionen des Ladegeräts und der Batterien nach den ATEX-Richtlinien und ebenso gemäß IEC/EN 60079 ff und sorgt so für einen sicheren Betrieb.
