Optisch vernetzt – auch in Ex-Zonen

Sicherer Einsatz von Glasfasern im Ex-Bereich

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03.07.2019 Die Nachfrage nach Glasfasern wächst. Die Technologie ist insbesondere im Zeitalter der fortschreitenden Digitalisierung gefragt. Doch für den Einsatz im Ex-Bereich gibt es einige Aspekte zu beachten, damit aus dem schnellen Netz kein Risikofaktor wird.

Entscheider-Facts

  • Mit der Installation der Glasfaser in Ex-Bereichen kann eine Zündquelle entstehen.
  • Um zu verhindern, dass derartige Zündquellen entstehen, wurden drei Schutzkonzepte entwickelt.
  • Der Mehrfachsteckverbinder Fibre Ex ermöglicht ein sicheres Verbinden und Trennen von Glasfaserkabeln im Ex-Bereich.

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Glasfaserkabel und Steckverbindungen im Ex-Bereich bergen das Risiko, zur Zündquelle zu werden.

Seit über 20 Jahren ermöglicht die Glasfasertechnologie die blitzschnelle Kommunikation und Datenübertragung in alltäglichen Anwendungen. Die Gründe für die Bevorzugung der Glasfaser gegenüber dem Vorgänger Kupfer im Alltagsgebrauch sind zahlreich. Sie ist leicht, störstrahlungssicher und kann Daten (nahezu) in Lichtgeschwindigkeit übertragen. Allerdings gibt es eine Branche, die das Potenzial dieser Technologie noch nicht ganz ausgeschöpft hat: Glasfaser eignet sich zwar auch ideal für Kommunikations- und Sensoranwendungen in ex-gefährdeten Bereichen, aber es waren langwierige Untersuchungen erforderlich, um genau zu erfassen, wie diese Technologie mithilfe bestehender Schutzkonzepte sicher in diesen Gefahrenbereichen zur Anwendung gebracht werden kann.

In der Chemie- und Pharmaindustrie vertritt man allgemein die Ansicht, dass Glasfasern in Ex-Bereichen kein Sicherheitsproblem darstellen. Aufgrund der geringen Funkenbildungsgefahr und der langen Lebensdauer ging man davon aus, dass die Glasfaser sich ohne zusätzlichen Schutz in Ex-Bereichen verwenden ließe. Aber das stimmt nicht. Mit der Installation der Glasfaser in Ex-Anwendungen könnten Nutzer dort eine Zündquelle einbringen. Es gibt vier Fälle, in denen Lichtbündel zur Zündquelle werden können:

  • Optische Strahlung kann von durch Licht erhitzten Oberflächen absorbiert werden, sodass die Umgebung Zündtemperatur erreicht.
  • Wenn die Wellenlänge der optischen Strahlung mit der Absorptionsbande des explosiven Gases übereinstimmt, kann es zur thermischen Zündung kommen.
  • Lichtemissionen treten in vielen verschiedenen Wellenlängen von Infrarot bis UV auf. Unter Umständen können diese zur Spaltung von Sauerstoffmolekülen führen, wodurch ein sehr reaktives „Oxidationsmittel“ entsteht.
  • Trifft ein „Laserstrahl“ aus optischer Strahlung auf ein potenziell explosives Gas, kann eine Plasmawelle oder eine Druckwelle entstehen, wobei beide zur Zündquelle werden können.

Spezielle Zündschutzart schafft die Grundlage für den Ex-Einsatz

Um zu verhindern, dass derartige Zündquellen entstehen, wurden 2006 als Teil der Norm IEC 60079-28 (Explosionsgefährdete Bereiche – Teil 28: Schutz von Geräten und Übertragungssystemen, die mit optischer Strahlung arbeiten) drei Schutzkonzepte bzw. Zündschutzarten entwickelt. Diese Norm wurde im Jahr 2015 aktualisiert. Bei Anwendung dieser Zündschutzarten für die Installation von Glasfaserverkabelungen in Gefahrenbereichen lässt sich diese Technologie sicher nutzen. Es gibt folgende Zündschutzarten:

1. „Ex op is“ steht für inhärent sichere optische Strahlung und ähnelt dem Konzept der „Eigensicherheit“ bei Kupferkabeln mit dem Ziel, die Energie des Lichtbündels zu begrenzen, damit keine Zündquelle entsteht.
2. „Ex op pr“ steht für geschützte optische Strahlung und ist eine Methode zur mechanischen Begrenzung des Lichtbündels, damit es nicht entweichen und Schaden anrichten kann. Hier bestehen Ähnlichkeiten mit den Schutzkonzepten Ex d und Ex e.
3. „Ex op sh“ steht für „optische Systeme mit Verriegelung“. Hierbei wird eine Zündung verhindert, indem die optische Übertragung bei einem Fehler schnell unterbrochen wird.

Ex op is oder Ex op pr

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Der Mehrfachsteckverbinder Fibre Ex ist eine Alternative zu Kabelverschraubungen und ermöglicht ein sicheres, schnelles Verbinden und Trennen von Glasfaserkabeln im Ex-Bereich. Bilder: Jacob

Obwohl diese Zündschutzarten seit 2015 bekannt sind, sind nur wenige Produkte erhältlich, die mit diesen Zündschutzarten ausgestattet sind. Der Mehrfachsteckverbinder Fibre Ex ist eine Alternative zu Festverdrahtungsmethoden (z. B. Kabelverschraubungen) und ermöglicht ein sicheres und schnelles Verbinden und Trennen von Glasfaserkabeln im Ex-Bereich. Der Anwender kann hierbei entsprechend der individuellen Anforderungen zwischen Ex-op-is-Schutz und Ex-op-pr-Schutz wählen. So können die Kunden die Vorteile der Glasfaser auch in Ex-Bereichen sicher nutzen.

„Mit der 2015 geänderten Norm zum Schutz von Geräten und Übertragungssystemen, die mit optischer Strahlung arbeiten – IEC60079-28 – erhielten wir die Gelegenheit, Steckverbinder zu entwickeln, die sich an einem Explosionsschutzkonzept orientieren und nicht wie bei der früheren Version der Norm von 2006 an einem Ex-d-Gehäuse“, erklärt Matt Ogden, Product
Manager Connections bei Hawke International. Ex-e-Produkte sind kompakter, haben ein geringeres Gewicht und ermöglichen eine einfachere Inspektion. „Dadurch werden für unsere Kunden die Installation und Wartung bedeutend leichter“, ergänzt Ogden.

Bei den Steckverbindern kommen zwei der drei Schutzkonzepte aus der Norm IEC60079-28 zur optischen Strahlung zum Einsatz, Anwender können zwischen den Zündschutzarten Ex op is und Ex op pr wählen. Der Mehrfachsteckverbinder ist gleichzeitig eine Alternative zu komplizierten Festverdrahtungsmethoden. Das viergängige Trapezgewinde ermöglicht eine schnelle und einfache Installation. Durch die Verwendung von M29504-Pins und -Buchsen wird der Signalverlust selbst bei schwierigen Einsatzumgebungen reduziert.

Die Steckverbinder können auch außerhalb von Ex-Bereichen eingesetzt werden. Sie verfügen über einen IP-Schutz nach IP 66/67, mit dem das System auch unter den härtesten Wetterbedingungen sicher und betriebsbereit bleibt. [as]

Heftausgabe: Juli/2019
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