Vibro-Meter CA202 144-202-000-105 Piezoelektrischer Beschleunigungsmesser

Der CA202 144-202-000-105 ist ein zentrales Sicherheitsmodell innerhalb der CA200-Serie explosionsgeschützter piezoelektrischer Beschleunigungsmesser von Vibro-Meter (Meggitt Group). Bei diesem Modell handelt es sich um die explosionsgeschützte Ex ia-Version mit Eigensicherheit, ausgestattet mit einem 3 Meter langen integrierten Kabel, speziell für den Einsatz in potenziell explosiven Gasatmosphären (Gefahrenbereichen) konzipiert und entspricht den weltweit strengsten Eigensicherheitsstandards. Es dient als grundlegende Sicherheitskomponente für die Vibrationsüberwachung kritischer mechanischer Geräte in industriellen Produktionsumgebungen wie Petrochemie, Erdgas, Pharmazeutika und Lackierereien, in denen brennbare und explosive Gase oder Dämpfe vorhanden sein können.

Aufbauend auf allen Hochleistungsmerkmalen der Standard-CA202-Serie (wie dem symmetrischen Schermodus-Sensorelement, der vollständig aus Edelstahl gefertigten Schweißdichtung und dem Betrieb bei weiten Temperaturen) verkörpert dieser Sensor die explosionsgeschützte Designphilosophie der Eigensicherheit (Ex ia). Sein Kernprinzip besteht darin, den elektrischen Funken oder die thermische Energie, die der Sensor und der zugehörige Schaltkreis unter normalen oder Fehlerbedingungen möglicherweise erzeugen könnten, auf ein Niveau zu beschränken, das unter dem Wert liegt, der zur Zündung eines bestimmten explosiven Gasgemisches ausreicht, und so Explosionen an der Quelle zu verhindern.

Die Modellbezeichnung „105“ steht für die Kombination aus explosionsgeschützter (Ex) Ausführung und 3 Meter Kabellänge. Die Kabellänge von 3 Metern ist für den typischen Abstand innerhalb eines Gefahrenbereichs vom Sensor zum nächsten sicheren Anschlusskasten oder zur nächsten sicheren Barriere geeignet und bietet ausreichende Installationsflexibilität bei gleichzeitiger Minimierung der Komplexität und potenziellen Risiken der Kabelführung innerhalb des Gefahrenbereichs. Es handelt sich nicht nur um einen leistungsstarken Vibrationssensor, sondern auch um ein sicherheitstechnisches Gerät, das mehreren internationalen Zertifizierungen wie ATEX, IECEx und cCSAus entspricht, was es zur ersten Wahl für den Aufbau sicherer und zuverlässiger Systeme zur vorausschauenden Anlagenwartung macht.

2. Kerndesignmerkmale, Sicherheitsvorteile und Zertifizierungen

1. Eigensicherer Explosionsschutz (Ex ia IIC):

• Höchste Sicherheitsstufe: Entspricht der Ex ia-Stufe und ist für die gefährlichsten explosionsgefährdeten Gasatmosphären wie Zone 0, 1, 2 (Gas) oder Klasse I, Division 1 und 2 geeignet. Stellt sicher, dass sich das umgebende Gas nicht entzündet, selbst wenn zwei unabhängige Fehler im Sensor oder seinem Verbindungskabel auftreten.

• Breite Abdeckung der Gasgruppen: Die Zertifizierung deckt die Gruppe IIC ab, was bedeutet, dass sie in Umgebungen mit den meisten brennbaren und explosiven Gasen, einschließlich Wasserstoff und Acetylen, eingesetzt werden kann und den breitesten Anwendungsbereich bietet.

• Hochtemperaturklasse: Die Temperaturklasse deckt T6 bis T2 ab, was bedeutet, dass ihre maximale Oberflächentemperatur unter den Anforderungen der entsprechenden Klasse liegt (z. B. entspricht T6 einer maximalen Oberflächentemperatur ≤85 °C) und gewährleistet so Sicherheit in Umgebungen mit hohen Temperaturen.

2. Globales maßgebliches Zertifizierungssystem:

• Europa (ATEX): EG-Baumusterprüfbescheinigung, konform mit Richtlinie 2014/34/EU (ATEX), Zertifikatsnummer LCIE 02 ATEX 6179 X.

• International (IECEx): IECEx-Konformitätszertifikat, weltweit anerkannter Explosionsschutzstandard.

• Nordamerika (cCSAus): Erfüllt auch die cCSAus-Zertifizierung und entspricht den US-amerikanischen/kanadischen Standards für Klasse I, Division 2, Gruppen A, B, C, D und Zone 2.

• Andere Regionen: Verfügt außerdem über relevante Explosionsschutzzertifizierungen für Regionen wie Korea, Russland und das Vereinigte Königreich (UKEX) und stellt so die Produktkonformität und den Marktzugang in wichtigen globalen Märkten sicher.

3. Robuste Kernleistung auf Industrieniveau:

• Abdichtung und Haltbarkeit: Wie die Standardversion, mit einem hermetisch verschweißten Gehäuse und Kabelschlauch aus austenitischem Edelstahl, der IP68-äquivalenten Schutz gegen raue Industrieumgebungen bietet.

• Elektrische Isolierung: Sorgt für eine vollständige elektrische Isolierung zwischen internen Signalanschlüssen und dem Gehäuse, verhindert Erdschleifen und erfüllt die Isolationsanforderungen für explosionsgeschützte Schaltkreise.

• Hochleistungssensorik: 100 pC/g Empfindlichkeit, 0,5 Hz – 6 kHz breiter Frequenzgang, -55 °C bis +260 °C Betriebstemperatur – Leistung ohne Kompromisse.

4. Komfort einer sicheren Integration:

• Plug-and-Play-Sicherheits-Frontend: Als „Feldgerät“ in einer Eigensicherheitsschleife kann es in Verbindung mit zertifizierten Sicherheitsbarrieren oder isolierten Sicherheitsrelais problemlos in DCS oder Safety Instrumented Systems (SIS) integriert werden.

• Klare Sicherheitsparameter: Bietet definitive explosionssichere Zertifizierungsparameter (z. B. Ui, Ii, Pi, Ci, Li) und erleichtert Systemingenieuren die Durchführung von Berechnungen und Validierungen der Eigensicherheitsschleife.

  
  

3. Typische Anwendungsbereiche (Gefahrenbereiche)

Der CA202-105 wurde speziell für die Überwachung kritischer Geräte in den folgenden Branchen mit explosiven Gasatmosphären entwickelt:

1. Öl und Gas Upstream, Midstream und Raffination:

• Offshore-Bohrplattformen, FPSOs: Vibrationsüberwachung von Hauptstromerzeugungsanlagen, Öl-/Gas-Transferkompressoren und Pumpenpaketen in Zone-1-Bereichen.

• Onshore-Öl- und Gasfelder: Rotierende Ausrüstung in Gaskompressorstationen, Tankstellen und Verarbeitungsanlagen.

• Raffinerien und Chemieanlagen: Kompressoren, Ventilatoren, Pumpen in den Bereichen Hydrocracken, katalytisches Wirbelschichtcracken, Ethylen-Crackanlagen. Reaktorspeisepumpen, Recyclinggaskompressoren usw.

2. Chemische und pharmazeutische Industrie:

• Vibrationsüberwachung von Antriebssystemen für Reaktorrührwerke, Zentrifugen, Trockner und Lösungsmittelrückgewinnungskompressoren mit brennbaren Lösungsmitteln (z. B. Ethanol, Aceton, Benzol).

• Zu- und Abluftventilatoren an Lackier-/Beschichtungslinien.

3. Energie und Versorgung:

• Gasturbinengeneratorsätze (insbesondere dort, wo sich brennbare Gase innerhalb von Gehäusen oder in Ansaugfilterbereichen ansammeln können).

• Gasentwässerungspumpstationen für Kohlengruben, Gaserhöhungsstationen.

• Vorbehandlungs- und Förderanlagen in Biogaskraftwerken.

4. Andere:

• Staubexplosionsgeschützte Bereiche in der Getreideverarbeitung, Futtermühlen (Hinweis: Diese Zertifizierung gilt hauptsächlich für Gase; Staubumgebungen erfordern eine gesonderte Bewertung).

• Prüfeinrichtungen für Luft- und Raumfahrttreibstoffe.

• Rotierende Geräte wie Motoren, Pumpen und Getriebe in allen Bereichen der Klasse I, Division 1 oder Zone 1.

  
  

4. Leitfaden zur Systemintegration und sicheren Installation (Eigensicherheitskreis)

Der Einsatz des CA202-105 in einem Gefahrenbereich bedeutet nicht einfach den Ersatz eines Standardsensors. Es muss als Teil einer eigensicheren Schleife (IS) installiert werden. Jeder Fehler kann die Explosionsschutzzertifizierung ungültig machen und erhebliche Sicherheitsrisiken mit sich bringen.

1. Vollständige Kette zur Messung der Eigensicherheit

[Gefahrenbereich Zone 1] [Sicherer Bereich] CA202-105 (Feldgerät Ex ia) → 3 m IS-Kabel → [Ex-geschützter Anschlusskasten] → Zertifiziertes IS-Kabel → **Sicherheitsbarriere (IS-Barriere)** oder **Isoliertes Sicherheitsrelais** → Ladungsverstärker/Überwachungssystem

Grundprinzip: Die Sicherheitsbarriere ist der „Wächter“ des Systems und begrenzt die Energie, die vom sicheren Bereich zum gefährlichen Bereich gelangt.

2. Wichtige Installations- und Sicherheitspraktiken

A. Planung und Zertifizierungsüberprüfung:

1. Bereichsklassifizierung bestätigen: Lassen Sie die Klassifizierung des Gefahrenbereichs (Zone 0/1/2) und die Gasgruppe des Sensorinstallationspunkts von einem qualifizierten Techniker bestätigen.

2. Systemzertifizierung: Stellen Sie sicher, dass alle mit dem CA202-105 verbundenen Geräte (Sicherheitsbarrieren, Anschlusskästen und sogar nachfolgende Signalaufbereiter, wenn sie sich im Gefahrenbereich befinden) über entsprechende und kompatible Explosionsschutzzertifizierungen verfügen. Der gesamte Kreislauf muss als System zertifiziert bzw. validiert werden.

3. Parameterabgleich (kritisch!): Extrahieren Sie die Ui-, Ii-, Pi-, Ci- und Li-Parameter des CA202-105 aus dem Ex-Zertifikat. Die Ausgangsparameter (Uo, Io, Po, Co, Lo) der ausgewählten Sicherheitsbarriere müssen die folgenden Beziehungen erfüllen:

• Uo ≤ Ui

• Io ≤ Ii

• Po ≤ Pi

• Ccable + Ci ≤ Co (Ccable ist die verteilte Kapazität des Kabels)

• Lcable + Li ≤ Lo (Lcable ist die verteilte Kabelinduktivität)
  Es müssen schriftliche Berechnungen durchgeführt und Aufzeichnungen aufbewahrt werden.

B. Installation im Gefahrenbereich:

1. Sensormontage: Die mechanische Montage ist identisch zur Standardversion (Drehmoment 15 N·m). Stellen Sie sicher, dass die Montagefläche sauber ist.

2. Verkabelung:

• Kabeltyp: Es müssen eigensichere, zertifizierte Kabel mit definierten Verteilungsparametern (C, L) oder Kabel, die den Installationsanforderungen entsprechen, verwendet werden.

• Trennung und Kennzeichnung: IS-Kabel müssen getrennt von Stromkabeln und Nicht-IS-Signalkabeln verlegt werden, wobei ein ausreichender Abstand (normalerweise > 50 mm) eingehalten oder Trennwände verwendet werden müssen. Kabel sollten eine blaue Ummantelung oder eine auffällige Kennzeichnung haben, die sie als eigensichere Stromkreise kennzeichnet.

• Erdung: Die Abschirmung der IS-Schleife sollte an einem einzigen Punkt nur auf der Seite des sicheren Bereichs über die Sicherheitsbarriere oder eine spezielle Klemme geerdet werden. Innerhalb des Gefahrenbereichs muss die Abschirmung isoliert bleiben und darf nicht geerdet werden.

3. Verdrahtung:

• Arbeiten Sie in explosionsgeschützten Anschlusskästen: Alle Kabelverbindungen innerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs müssen in Anschlusskästen mit entsprechenden Explosionsschutzklassen (z. B. Ex d, Ex e) hergestellt werden.

• Anforderungen an die Anschlüsse: Verwenden Sie geeignete Anschlüsse, um sichere Verbindungen zu gewährleisten und lose Verbindungen zu vermeiden, die Funken erzeugen könnten. IS-Leiter unterschiedlichen Potenzials sollten getrennt oder isoliert werden.

C. Schnittstelle zum sicheren Bereich:

1. Installation von Sicherheitsbarrieren: Sicherheitsbarrieren müssen im sicheren Bereich oder in Schränken in Zone 2-Bereichen mit entsprechendem Ex-Schutz installiert werden.

2. Endgültiger Anschluss: Der Ausgang der Sicherheitsbarriere wird an einen Standard-Ladungsverstärker (z. B. IPC 70x) und das Überwachungssystem angeschlossen.

3. Besondere Bedingungen für die sichere Nutzung (Kennzeichnung „X“)

Das „X“ nach der Zertifikatsnummer gibt an, dass für das Gerät „besondere Bedingungen für die sichere Verwendung“ gelten. Für den CA202-105 bedeutet dies normalerweise:

• Einschränkungen der Umgebungstemperatur: Die Beziehung zwischen der Temperaturklasse (T-Code) und der Umgebungstemperatur (Ta) muss strikt eingehalten werden. Wenn die Umgebungstemperatur beispielsweise 85 °C übersteigt, kann die Temperaturklasse von T6 auf T5 herabgestuft werden, was eine Neubewertung der Eignung erforderlich macht.

• Anschlussbeschränkungen: Das Gerät darf nur an zertifizierte, auf die Parameter abgestimmte Anschlussgeräte angeschlossen werden.

• Installation und Wartung: Installation, Verkabelung und Wartung müssen von geschultem, kompetentem Personal durchgeführt werden.

• Dokumentation: Der Anwender muss über alle Bestimmungen der vollständigen EG-Baumusterprüfbescheinigung und ihrer Anhänge verfügen und diese einhalten.

  
  

5. Wartung, Inspektion und Einhaltung der Sicherheitsvorschriften

1. Regelmäßige Inspektion:

• Überprüfen Sie die physische Unversehrtheit des Sensors und des Kabelschlauchs.

• Überprüfen Sie alle Kabelklemmen, Anschlusskastenabdeckungen und Kabelverschraubungsdichtungen auf Unversehrtheit.

• Es ist strengstens verboten, Anschlusskästen zu öffnen oder Sensorverbindungen innerhalb des Gefahrenbereichs zu trennen, während der Stromkreis unter Spannung steht, es sei denn, es liegen bestätigte „sichere Arbeitsbedingungen“ vor (z. B. gasfrei, Arbeitserlaubnis).

2. Fehlerbehebung:

• Die Fehlerbehebung sollte zunächst aus dem sicheren Bereich erfolgen und die Sicherheitsbarriere, die Stromversorgung und das Überwachungssystem überprüft werden.

• Wenn eine Inspektion innerhalb des Gefahrenbereichs erforderlich ist, müssen die Sicherheitsverfahren für Heißarbeiten und Arbeitsgenehmigungen der Anlage strikt befolgt werden, was möglicherweise Gastests und spezielle Genehmigungen erfordert.

3. Reparatur & Austausch:

• Alle Reparaturarbeiten müssen vom Hersteller oder einem autorisierten Servicecenter durchgeführt werden, das mit den Explosionsschutzanforderungen vertraut ist.

• Stellen Sie beim Austausch eines Sensors sicher, dass das neue Gerät über identische oder kompatible Explosionsschutzzertifizierungen und Parameter verfügt.

• Nach dem Austausch muss eine qualifizierte Person die Parameterkonformität des gesamten Eigensicherheitskreises erneut bestätigen.

4. Dokumentation und Aufzeichnungen:

• Bewahren Sie das Explosionsschutzzertifikat des Geräts, die Berechnungsblätter des Systemkreislaufs und die Installationszeichnungen dauerhaft auf.

• Dokumentieren Sie alle Installations-, Inspektions- und Wartungsaktivitäten.