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Arbeiten in der Gasinfrastruktur und erforderliche Gaskonzentrationsmessgeräte
Explosionsschutz – aber wie?
In vielen Bereichen der Gasinfrastruktur (z. B. an Gasanlagen, im Gastransport, in der Gasverteilung), im Rohrleitungsbau, in der Erstsicherung sowie bei Arbeiten an Gasinstallationen (z. B. beim Zählerwechsel, bei der Reglerprüfung) werden Arbeiten ausgeführt, die den Einsatz und die Benutzung verschiedener Arbeitsmittel erfordern.
Die Auswahl geeigneter Arbeitsmittel, hierzu zählen auch Gaskonzentrationsmessgeräte, liegt in der Verantwortung des Arbeitgebers.
In den Anlagen der öffentlichen Gasversorgung sind aus Gründen des betrieblichen Explosionsschutzes für den Normalbetrieb Maßnahmen festzulegen. Hierzu zählt die Einteilung in Explosionsschutz-Zonen (Ex-Zonen). Nach deren Festlegung folgen die erforderlichen Schutzmaßnahmen wie:
- Auswahl geeigneter elektrischer Betriebsmittel
- Einsatz geeigneter Arbeitsmittel
- organisatorische Maßnahmen
Doch was sind Ex-Zonen und wie werden sie eingeteilt?
Die Zoneneinteilung bezieht sich auf den Normalbetrieb einer Anlage.
Beispiele für die Einteilungen in Ex-Zonen finden sich in „DGUV Regel 113-001 Explosionsschutz-Regeln (EX-RL), Anlage 4 Beispielsammlung zur Einteilung explosionsgefährdeter Bereiche in Zonen nach TRGS 722“, Punkt 4 Spezielle Anlagen“ wie folgt:
4.1 Abwassertechnische Anlagen
4.2 Anlagen zur leitungsgebundenen Versorgung der Allgemeinheit mit Gas
4.2.1 Gasdruckregel- und -Messanlagen, Normalbetrieb (GDRM-Anlagen)
4.2.2 Erdgastankstellen
4.2.3 Gasbehälter
4.2.4 Aufbereitung Rohbiogas
In Punkt 5 derselben Quelle „Hinweise auf weitere Beispiele in Regeln, Merkblättern und Informationen, die hinsichtlich des Explosionsschutzes mit dem Fachbereich „Rohstoffe und chemische Industrie“, Sachgebiet „Explosionsschutz“ abgestimmt sind“ werden weitere Beispiele benannt
5.10 Gasverdichteranlagen, gemäß DVGW Arbeitsblatt G 497
5.14 Explosionsgefährdete Bereiche an Ausblaseöffnungen von Leitungen zur Atmosphäre an Gasanlagen, gemäß Berufsgenossenschaft Energie, Textil, Elektro, Medienerzeugnisse, DVGW-Regelwerk, Technischer Hinweis - Merkblatt DVGW G 442 (M)
5.24 Technische Regeln Flüssiggas (TRF)
Die Ex-Zonen sind wie folgt definiert:
| Zone 0 | ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebel ständig, für lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Diese Bedingungen sind zum Beispiel in Aufstellungsräumen von Anlagen in der öffentlichen Gasversorgung nicht zu erwarten. |
| Zone 1 | ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebel bilden kann. Mit diesen Bedingungen ist unter Umständen zu rechnen. |
| Zone 2 | ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebel normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt. Mit diesen Bedingungen ist unter Umständen zu rechnen. |
Sind die Zonen festgelegt, ist darauf zu achten, dass die in diesen Bereichen eingesetzten Betriebsmittel den entsprechenden Gerätekategorien genügen.
Anwender fordern aus verständlichen Gründen eine möglichst einfach zu bedienende Messtechnik, bei der im Idealfall ein Einsatzfall alle Anforderungen abdeckt und Messbereiche nicht gewechselt werden müssen. Das Gaskonzentrationsmessgerät muss für jeden Anwender – vom Monteur bis zum Ingenieur – gleichermaßen simpel bedienbar sein.
In diesem Spannungsfeld haben sich die Hersteller zu positionieren. In Abhängigkeit von den zu erfüllenden Aufgaben werden zur Unterscheidung von Gaskonzentrationen die Messwerte in ppm, % UEG oder Vol.-% angegeben.
Sind kleinste Gasspuren zu detektieren, wird die Messeinheit ppm verwendet. Dabei entspricht 1 ppm (parts per million) dem millionsten Teil der Stoffkonzentration. Das ist mit 1 mm auf 1 km Streckenlänge zu vergleichen. Diese zum Teil minimalen Gaskonzentrationen treten zum Beispiel bei Einsatzfällen wie der „Oberirdischen Überprüfung“ oder „Prüfung Bauwerk“ auf.
Doch auch bei der Erfassung von Gefahrstoffkonzentrationen im Bereich „Überwachung Arbeitsraum“ wie Schwefelwasserstoff (H2S) oder Kohlenstoffmonoxid (CO) werden die Werte in ppm angegeben. Diese Einheit ist für das Erkennen der geringen Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) bei den genannten Gefahrstoffen erforderlich.
Sollen Grenzkonzentrationswerte von brennbaren Gasen erfasst sowie Alarme ausgelöst werden, so geschieht dies im Bereich bis zur unteren Explosionsgrenze (UEG). Bei Methan liegt die UEG bei 4,40 Vol.-%. Als Einheit für die Messwerte wird % UEG oder Vol.-% gewählt. Auch hier wird der Einsatzfall „Überwachung Arbeitsraum“ genutzt – zum Beispiel in der Erstsicherung bei Gasgeruchsmeldungen, in Baugruben bei Arbeiten an der Gasleitung und in Gasdruckregelstationen.
Gaskonzentrationen bis 100 Vol.-% werden unter anderem mit den Einsatzfällen „Prüfung Bodenluft“, „Spülen/Gasreinheit“ erfasst.
Für die Messung mit verschiedenen Messeinheiten sind unterschiedliche Sensorprinzipien bzw. -techniken erforderlich. Der DVGW spricht dabei von Wirkprinzipien. Diese decken unterschiedliche Empfindlichkeiten und Messbereiche ab, die jedoch nicht alle Anforderungen der Einsatzfälle erfüllen. Daher werden in der Praxis unterschiedliche Sensoren miteinander kombiniert. Für den Anwender ist es immer wichtig, sowohl die möglichen Querempfindlichkeiten eines Sensors zu kennen als auch den Einfluss von Sensorgiften zu beachten.
Bei bestimmten Tätigkeiten wie Arbeiten an Gasleitungen, in oder an Gasanlagen, Prüfungen im Bauwerk oder von freiverlegten Leitungen, Spülprozessen (Inertisieren, Begasen) und Überwachungsarbeiten der Umgebungsatmosphäre wird für Gaskonzentrationsmessgeräte mindestens passiver Explosionsschutz gefordert.
Zertifizierter elektrischer (passiver) Ex-Schutz am Beispiel des EX-TEC® PM 580
Die Messtechnik für die genannten Einsatzfälle muss so ausgelegt sein, dass innerhalb definierter Bereiche durch die Geräte elektrisch keine Zündung hervorgerufen werden kann. Passiver Explosionsschutz gemäß Merkblatt G 465-4 des DVGW wird von unabhängigen Prüfinstituten kontrolliert und zertifiziert. Mit der Zertifizierung wird nachgewiesen, dass von den Geräten selbst keine Zündgefährdung ausgeht. Zertifizierte Messgeräte werden stets entsprechend gekennzeichnet. Zudem bieten öffentlich zugängliche Listen die Möglichkeit der Kontrolle. Funktionsgeprüfte Gaswarngeräte sind über die Liste der BG RCI (https://www.bgrci.de/exinfode/dokumente/gaswarneinrichtungen-und-geraete/funktionsgepruefte-gaswarngeraete) abrufbar.
Das EX-TEC® PM 580 von SEWERIN ist wie nachstehend gekennzeichnet:
TÜV 17 ATEX 171969 X: EU-Baumusterprüfbescheinigung
II2G Ex ia db eb IIC T4 Gb: bei Verwendung des Batteriehalters
Die Bedeutung dieser Kennzeichnung wird in den nachfolgenden Tabellen erläutert.
Aufgrund der Kennzeichnung II2G ist das Arbeitsmittel für den Einsatz in Zone 1 – und damit auch in Zone 2 (II3G) – einsetzbar.
Die Arbeitsmittel mit Geräteschutzniveau Gb sind ebenfalls in Zone 1 verwendungsfähig. Das Geräteschutzniveau Gc ist mit der höheren Kategorie abgedeckt (siehe auch Tabelle EPL-Schutzniveau).
Für die Beurteilung der Eignung eines Messgeräts sind neben der Ex-Zone auch die Explosionsgruppe und die Temperaturklasse von Bedeutung.
Mit der Explosionsgruppe IIC ist das EX-TEC® PM 580 für viele Bereiche der Gasinfrastruktur geeignet. Dies gilt auch für die Verwendung von Wasserstoff – es ist H2-ready.
Das EPL-Schutzniveau nach IEC 60079-0
Die Abkürzung „EPL“ steht für den englischen Ausdruck „Equipment Protection Level“ und bedeutet übersetzt „Geräteschutzniveau“
Nach IEC 60079-0, ab Ausgabe 2007, werden Geräte für explosionsgefährdete Bereiche in drei Schutzniveaus eingestuft.
Der Buchstabe „G“ steht für gasexplosionsgeschützte Geräte, der Buchstabe „D“ für staubexplosionsgeschützte Geräte.
Für den Bergbaubereich (unter Tage) gelten aufgrund der speziellen Anforderungen an den Einsatzbereich andere Einteilungen (Ma, Mb).
Die folgende Tabelle zeigt das Schutzniveau Gb des EX-TEC® PM 580 im Vergleich zu anderen EPL und deren zugehörenden Gerätekategorien.
Zertifizierte Funktionssicherheitsprüfung (aktiver Ex-Schutz) am Beispiel des EX-TEC PM 580
Für Überwachungsarbeiten der Umgebungsatmosphäre wird ergänzend zum elektrischen (passiven) Explosionsschutz eine Funktionssicherheitsprüfung gefordert, im Merkblatt G 465-4 des DVGW als aktiver Explosionsschutz bezeichnet. Diese Überwachung des Arbeitsraumes ist bei allen Tätigkeiten notwendig, bei denen mit gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre zu rechnen ist oder bei denen sie vermutlich auftreten kann. Ergänzend kann auch das Erfassen und Beobachten weiterer Stoffe wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Schwefelwasserstoff und Sauerstoff wichtig sein. Der Einsatz der Gaswarn-Messtechniken ist zum Teil auch an die Definition der Explosionsschutzzonen entsprechend der ATEX-Richtlinie gebunden.
Für die Einsatzfälle „Warnen“ und „Bauwerk“ gelten beim EX-TEC® PM 580 die nachstehenden Zertifizierungen:
BVS 19 ATEX G 002 X: Messfunktion zertifiziert für Methan (CH4), Propan (C3H8)
PFG 19 G 004 X: Messfunktion zertifiziert für Sauerstoff (O2), Kohlenmonoxid (CO), Schwefelwasserstoff (H2S), Kohlendioxid (CO2)
Gaswarngeräte benötigen eine zertifizierte Funktionssicherheitsprüfung. Kann der Hersteller diese Zertifizierung nicht nachweisen, so ist der Arbeitgeber in der Pflicht, die Gaswarngeräte durch eine Fachkraft (EX-RL, BetrSichV u. ä.) beurteilen zu lassen. Diese hat über einen Nachweis der Eignung/Befähigung und Erfahrung zur Feststellung der messtechnischen Funktionsfähigkeit und funktionalen Sicherheit von Gaswarngeräten zu verfügen. Die Verantwortung – auch für das Ergebnis und den Einsatz im Betrieb – bleibt jedoch beim Arbeitgeber.
„In den Fällen, in denen keine Baumusterprüfung für die Messfunktion des Gerätes nach der Richtlinie 94/9/EG bzw. 2014/34/EU gefordert ist, obliegt es dem Arbeitgeber, anhand der vom Hersteller vorgelegten Unterlagen und seiner eigenen Fachkunde den Nachweis nach § 4 der Betriebssicherheitsverordnung zu führen, dass das Gerät für seine Messaufgabe geeignet ist.“
„Der Hersteller des auszuwählenden Gaswarngerätes sollte deshalb in der Lage sein, in geeigneter, dokumentierter Form die messtechnische Eignung seines Gerätes nachzuweisen. Im Idealfall kann der Hersteller eine Funktionsprüfung nach den Normen DIN EN 60079-29-1 bzw. nach DIN EN 50104 bei einer so genannten benannten Stelle (notified body) für das zu überwachende Gas nachweisen.“
Für Arbeitgeber besteht die Möglichkeit, letztgenannte Anforderungen innerbetrieblich mit eigenem Personal umzusetzen. Jedoch ist es wesentlich einfacher und anwendungssicherer, wenn genau diese Prüfungen und Zertifizierungen nach den einschlägigen Vorschriften bereits durch den Hersteller vorgenommen werden.
Der Arbeitgeber kann bei der Beschaffung von bereits zertifizierten Geräten seinen Arbeitgeberverpflichtungen deutlich leichter und verantwortungsbewusster nachkommen.
Mit der Nutzung des tragbaren Multifunktionsgerätes EX-TEC® PM 580 der Hermann Sewerin GmbH bieten sich dem Anwender bzw. Arbeitgeber aufgrund der erläuterten Zertifizierungen folgende Vorteile:
- elektrischer Ex-Schutz (passiver Ex-Schutz)
- für alle Einsatzfälle
- Funktionssicherheitsprüfung (aktiver Ex-Schutz) für die Einsatzfälle
- „Überwachung Arbeitsraum“
- „Prüfung Bauwerk“
- einfache Gestaltung von Abläufen
- Erstsicherung
- Prüfen innenliegender Teile der Netzanschlussleitung
- Kellerbegehungen
- Arbeiten in Gasdruckregelanlagen
- Arbeiten in Gasdruckübergabestationen
Wird an einem EX-TEC® PM 580 der Einsatzfall „Prüfung Bauwerk“ gewählt, können alle Arbeiten einschließlich der Arbeiten im Störungsfall sicher abgewickelt werden.
Das Umschalten an frischer Luft zum Lokalisieren der Austrittstelle an gasführenden Bauteilen kann nach der Prüfung der Raumluft entfallen.