Industriestandorte, an denen mit brennbaren Gasen, Dämpfen oder Stäuben umgegangen wird, benötigen Kühllösungen, die mehr leisten als nur Wärme zu transportieren. A Kühler elektrische und mechanische Zündquellen enthalten, so dass sie explosionsgeschützte Kältemaschinen die kein zusätzliches Risiko darstellen. In diesem Artikel wird erklärt, warum diese Kühlgeräte wichtig sind, wie die verschiedenen explosionssicheren Methoden funktionieren und worauf Sie bei der Auswahl achten sollten.

Warum Sie explosionsgeschützte Kältemaschinen brauchen

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Stellen Sie sich ein chemisches Skid vor, bei dem eine Lösungsmittelleitung ein wenig undicht ist. Die Konzentration bleibt die meiste Zeit unter der unteren Explosionsgrenze (UEG), aber ein Werkzeugausfall kann sie schnell erhöhen. In diesem Szenario stellt ein herkömmlicher Kühler mit freiliegenden elektrischen Kontakten oder einem funkensprühenden Motor eine echte Gefahr dar.
 
Explosionsgeschützte Kältemaschinen verringern dieses Risiko. Sie schützen Menschen, ersparen behördliches Kopfzerbrechen und halten die Produktion auch bei strengen Sicherheitsvorschriften am Laufen. In Anlagen, die NFPA-, NEC-, ATEX- oder IECEx-Anforderungen unterliegen, kann eine Standard-Kältemaschine die Inspektion für klassifizierte Bereiche einfach nicht bestehen.
 
Outside compliance, the business case is plain. A shutdown after an ignition event costs far more than the premium for a certified unit. And in many regulated industries — petrochemicals, pharma, grain handling — the right chiller is not optional. It’s mandatory.

Explosionsgeschützte Typen und ihre Funktionsweise

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Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie Konstrukteure verhindern können, dass eine Kühlmaschine zu einer Zündquelle wird. Jede Methode bringt Kompromisse bei den Kosten, der Wartung und der Eignung für verschiedene Gefahrenarten mit sich.

1) Überdrucksysteme (Druckbeaufschlagung)

Durch die Druckbeaufschlagung wird im Schaltschrank der Kühlmaschine ein etwas höherer Druck als in der Umgebung aufrechterhalten. Saubere, inerte Luft oder Instrumentenluft strömt durch ein Entlüftungssystem in den Schaltschrank. Jedes kleine Leck drückt die Luft heraus.
 
Dadurch wird verhindert, dass entflammbares Gas in den Schrank eindringt und eine Zündquelle findet. Steuerungen überwachen den Druck und schalten das Gerät ab, wenn das Spülen fehlschlägt. Überdrucksysteme eignen sich gut, wenn gefilterte, trockene Druckluft zur Verfügung steht und wenn die Gefahr von Gasen oder Dämpfen ausgeht.

2. isolierte / druckfeste Gehäuse (Ex d)

Bei der Isolierung werden schwere, flammensichere Gehäuse verwendet. Kommt es zu einer Explosion im Inneren, dämmt das Gehäuse die Druckwelle ein und kühlt die sich ausbreitenden Gase, so dass die Flammen nicht nach außen dringen können. Diese Gehäuse sind robust.
 
Sie erhöhen das Gewicht und erschweren die Wärmeabfuhr, so dass die Konstrukteure die Wärmetauscher und Lüfterkapazitäten entsprechend dimensionieren müssen. Flammensichere Kühler sind dort üblich, wo Spülluft unpraktisch ist und wo die Integrität des Gehäuses leicht aufrechterhalten werden kann.

3. eigensichere und sicherheitserhöhte Ausführungen (Ex i / Ex e)

Einige Komponenten werden so konstruiert, dass sie die Energie begrenzen, damit sie nicht zünden oder sich auf Zündtemperaturen erhitzen können. Die Eigensicherheit senkt Strom und Spannung, so dass die Schaltkreise nicht genug Energie erzeugen können, um ein Gas zu entzünden. Erhöhte Sicherheit beseitigt wahrscheinliche Zündquellen, indem Abstände verbessert, heiße Stellen vermieden und speziell ausgelegte Anschlüsse verwendet werden.
 
Diese Ansätze gelten oft eher für Steuer- und Messstromkreise als für Hauptstromzuführungen. Sie reduzieren den Bedarf an schweren Gehäusen, erfordern aber eine sorgfältige Auswahl der Komponenten und zertifizierte Verdrahtungspraktiken.

4. spülen und spülen-unter-Druck-setzen-Hybride

Ein Entlüftungssystem kann mit anderen Schutzmaßnahmen kombiniert werden. Zum Beispiel kann eine Spülung die Gehäuseluft sauber halten, während der Motor und die Klemmen in einem Ex d-Gehäuse bleiben. Hybride Systeme bieten Flexibilität bei beengten Platzverhältnissen oder wenn die Kühllast ein Vollgehäuse unpraktisch macht.

5. wasserummantelte und funkenfreie Bauteile

In einigen Fällen verwenden die Konstrukteure wasserumhüllte Motorgehäuse, um die Oberflächentemperaturen niedrig zu halten. Außerdem werden funkenfreie Werkzeuge, Ventilatoren aus Bronze oder rostfreier Bronze und speziell beschichtete Befestigungselemente verwendet. Diese Maßnahmen zielen auf heiße Oberflächen und mechanische Reibung als potenzielle Zündquellen ab.

Konstruktionselemente von explosionsgeschützten Kältemaschinen

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Eine vorschriftsmäßige Kühlanlage umfasst mehrere Schutzschichten. Nachstehend sind die typischen Konstruktionsmerkmale aufgeführt.

1. versiegelte und zertifizierte elektrische Komponenten

Die gesamte Verdrahtung, Starter, Schütze und Klemmen innerhalb des Schaltschranks für explosionsgefährdete Bereiche müssen zertifiziert sein. Das bedeutet, dass explosionsgeschützte Motoren, Klemmen mit staubdichten Dichtungen und Kabelverschraubungen verwendet werden müssen, die für die jeweilige Betriebsklasse zugelassen sind. Der Installateur muss die in den Zertifizierungsunterlagen angegebenen Verdrahtungspraktiken befolgen. Eine zertifizierte Komponentenliste erspart Kopfzerbrechen bei der Inspektion.

2. explosionsgeschützte Gehäuse und Kanäle

Gehäuse, die Ex d- oder gleichwertige Normen erfüllen, müssen Innendruck aushalten und jegliche Energie sicher ableiten. Ein schweres Gehäuse leitet die Wärme schlecht ab, so dass bei der Konstruktion oft eine zusätzliche Kühloberfläche oder eine Zwangsbelüftung im sicheren Bereich vorgesehen wird. Ansaug- und Abluftkanäle müssen die Schutzart des Gehäuses erhalten oder in einen sicheren Bereich geleitet werden.

3.Spezialkabel, Verschraubungen und Stecker

Kabeleinführungen sind ein Schwachpunkt. Verwenden Sie zertifizierte Verschraubungen und verklebte Anschlüsse. Flexible Rohre und gepanzerte Kabel verringern die mechanische Belastung. Fügen Sie bei Spülsystemen Rückschlagventile und Filter hinzu, damit die einströmende Luft sauber bleibt.

4. die Entlüftungs- und Drucküberwachungssysteme

Ein Spülmodul muss den Durchfluss steuern, die Luft filtern und den Druck überwachen. Es umfasst in der Regel ausfallsichere Verriegelungen, die verhindern, dass die Kältemaschine anläuft, wenn der Gehäusedruck unter die Sollwerte fällt. Viele Systeme protokollieren die Spülleistung, um die Einhaltung der Vorschriften zu dokumentieren.

5. gasdetektion und Verriegelungen

Der Einbau lokaler Gasdetektoren, die mit der SPS der Kühlmaschine verbunden sind, ist eine gute Option. Wenn ein Detektor erhöhte Werte erkennt, kann er Klappen schließen, Alarme auslösen oder unkritische Lasten herunterfahren. Durch die Integration der Detektoren in die Kühlmaschinensteuerung haben die Bediener Zeit zu reagieren, bevor eine gefährliche Ansammlung eine kritische Konzentration erreicht.

6) Temperaturmanagement und T-Rating

Die Konstrukteure müssen sicherstellen, dass keine Außenfläche die für das klassifizierte Gas erforderliche T-Zahl überschreitet. Dies gilt für Motorgehäuse, Wärmetauscher und Steuergehäuse. Die Verwendung von Materialien mit niedriger Oberflächentemperatur, Wassermänteln oder sekundärer Abschirmung hilft, diese Anforderung zu erfüllen.

7. mechanische Schutzvorrichtungen und Entlüftung

Wenn eine Konstruktion darauf angewiesen ist, einen internen Fehler einzudämmen, benötigt das Gehäuse Entlüftungswege, die den Druck sicher ableiten, oder Berstplatten, die ein katastrophales strukturelles Versagen verhindern. Diese Merkmale müssen die behördlichen Prüfungen für die gewählte Schutzklasse erfüllen.

Wichtige Überlegungen bei der Auswahl eines explosionsgeschützten Kühlers

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Bei der Auswahl des richtigen Geräts geht es um mehr als nur um die Wahl eines Gütesiegels oder einer Marke. Hier sind die praktischen Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt.

1. die Klassifizierung der Gefahrenbereiche kennen

Handelt es sich um einen Bereich der Klasse/Division (US) oder Zone (IEC/ATEX)? Sind Sie mit Gasen, Dämpfen oder brennbarem Staub konfrontiert? Die Klassifizierung bestimmt, welche Schutzmethoden und Zertifizierungen in Frage kommen. Raten Sie nicht. Verwenden Sie einen qualifizierten Ingenieur oder die HAZOP-Dokumentation des Standorts.

2. die Oberflächentemperatur mit dem T-Wert abgleichen

Der heißeste externe Punkt einer Kältemaschine muss unter der Zündtemperatur des Gases im schlimmsten Fall liegen. Diese T-Kennzahl bestimmt die Auswahl des Motors, des Gehäuses und der Kühlungsmaßnahmen.

3. die Kosten für Wartungslogistik und Ausfallzeiten berücksichtigen

Wie oft werden Sie die Gehäuse öffnen müssen? Können Sie vor Ort Spülluft bereitstellen? Wenn Wartungsteams Arbeiten in klassifizierten Bereichen durchführen, müssen Sie die Genehmigungen für Heißarbeiten, die Reinigungsintervalle und die Zeit für die Neuzertifizierung der Schaltschränke nach der Wartung berücksichtigen.

4. die Integration mit Anlagensteuerungen und Sicherheitssystemen

Die Kältemaschine sollte Alarme, Spülungsfehler und Gasalarme an das DCS oder die SPS der Anlage weiterleiten. Fernüberwachung reduziert die Zahl der Einsätze vor Ort und ermöglicht es der Wartung, zu handeln, bevor die Alarme eskalieren.

5. physische Zwänge und Umweltfaktoren

Außengeräte sind Regen, Salznebel und extremen Temperaturen ausgesetzt. Geräte für den Innenbereich können in engen Kufen untergebracht sein. Die von Ihnen gewählte Schutzmethode muss der Umgebung standhalten und dennoch die Klassifizierung erfüllen.

6. ersatzteile und lieferantenunterstützung

Sie sollten sich vergewissern, dass der Hersteller explosionsgeschützte Teile als Ersatz anbietet. Komponenten von der Stange sind nicht mit zertifizierten Teilen austauschbar. Lange Vorlaufzeiten für zertifizierte Teile sind üblich; planen Sie Ersatzteile entsprechend ein.

7. energieverbrauch und Betriebskosten

Explosionsgeschützte Konstruktionen können die Anschaffungskosten und den Energieverbrauch erhöhen. Dennoch, moderne drehzahlvariable Antriebe und optimierte Wärmetauscher können einen Teil dieses Nachteils ausgleichen. Führen Sie einen Lebenszykluskostenvergleich durch, nicht nur einen Kaufpreisvergleich.

Schlussfolgerung

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If your plant handles flammable gases or dust, don’t treat the chiller as a normal commodity. Talk to a chiller manufacturer that can show certification test reports and a clear maintenance plan — LNEYA.
 
Unser explosionsgeschützte Kältemaschinen tragen mehrere international anerkannte Zertifizierungen. Wir ermitteln die Schutzart und -stufe, die Ihre Anwendung benötigt, und entwerfen die leistungsstärkste explosionsgeschützte Konfiguration im Rahmen Ihres Budgets.

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