Krane & Komponenten

Hebetechnik mit Explosionsschutz: Einblick in die Expertenarbeit

In explosionsgefährdeten Industriebereichen wie LNG-Anlagen müssen gerade Hebezeuge und Krananlagen, die auf den Tanks lediglich zu Wartungszwecken eingesetzt werden, auch nach langem Stillstand zuverlässig und sicher funktionieren. Dies garantiert ein notwendiges Maß an Qualität. Einer der Weltmarktführer in diesem Bereich ist Stahl CraneSystems.

Das LNG Terminal am Port of Tahkoluoto
Das LNG Terminal am Port of Tahkoluoto (Pori), Finnland – ein Schwenkkran mit Seilzug SH Ex. Fotos: Stahl CraneSystems

Als einer der ersten Hersteller entwickelt Stahl CraneSystems seit Ende der 1920er-Jahre explosionsgeschützte Hebetechnik. Diese kommt immer dann zum Einsatz, wenn die Hebezeuge in einer explosiblen Atmosphäre die Gefahr einer potenziellen Zündquelle darstellen. In vielen Industriezweigen ist die Explosionsgefahr sehr hoch und kann nur durch explosionsgeschützte Technik reduziert werden.

Die Anfänge des Explosionsschutzes liegen im Bergbau. Explosionsfähige Atmosphären können jedoch auch in anderen Industriezweigen entstehen, zum Beispiel in der chemischen und petrochemischen Industrie, der Schiffbau-Industrie oder der Energieversorgung. Elektrische Betriebsgeräte, die in explosiblen Atmosphären eingesetzt werden, müssen so ausgelegt sein, dass sie nicht zur Zündquelle werden. Um den Anforderungen der Sicherheitsrichtlinien zu entsprechen, entwickelte Stahl CraneSystems eines der weltweit größten Produktportfolios an explosionsgeschützter Hebe- und Krantechnik. Nicht selten kommt diese in den explosionsgeschützten Bereichen der LNG-Anlagen zum Einsatz.

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Wie wird der Explosionsschutz realisiert?

Weder Standard- noch Ex-Gerätekästen können verhindern, dass Gase ins Gehäuse eindringen. Eingedrungenes Gas kann durch eine Zündquelle im Inneren des Kastens entzündet werden. Druckfeste Kästen sind deshalb so konstruiert, dass über den Gewindespalt oder den Flachspalt am Deckel die Zündung abkühlt und erlischt.

1926 hat Stahl CraneSystems mit der Entwicklung explosionsgeschützter Krane und Steuerungen begonnen. Seither hat sich technisch viel getan. An der Wirkungsweise und Bedeutung des Explosionsschutzes hat sich jedoch nichts geändert. Die Ex-Steuerungen von Stahl CraneSystems sind überwiegend in der Zündschutzart „druckfeste Kapselung“ und „erhöhte Sicherheit“ ausgeführt. Der Unterschied zwischen Standard-Steuerungskästen und Kästen in druckfester Ausführung für Zone 1 besteht in der stabileren und massiveren Ausführung.

Die Steuergeräte SWH5 ex
Die Steuergeräte SWH5 ex sind speziell für die Steuerung von Hubwerken und Kranen in explosionsgefährdeter Umgebung ausgelegt.

Auch das Installationsmaterial wie Leitungen, Verschraubungen und Kabeleinführungen müssen den Normen und Richtlinien entsprechen und entsprechend geprüft und zertifiziert sein. Die Europäische Gemeinschaft hat mit der ATEX-Produktrichtlinie 2014/34/EU (ATEX 95) und der ATEX-Betreiberrichtlinie 1999/92/EG (ATEX 137) die Basis für einen einheitlichen europäischen Explosionsschutz geschaffen. Beide Richtlinien werden durch Stahl CraneSystems Produkten abgedeckt. Bei den meisten Hebezeugen wird neben dem sicheren Aluminiumgussgehäuse ein zweites, separates Gehäuse als Anschlusskasten montiert, der aus Stahl- oder Edelstahlblech besteht. Beide Gehäuse werden über explosionsgeschützte Aderleitungsdurchführungen verbunden.

Einsatz in Finnland: Explosionsschutz bei eisiger Kälte

2015 machten sich die Ingenieure von Stahl CraneSystems an die Herausforderung, einen LNG-Wartungskran an der eisigen Küste Finnlands zu entwickeln. Im März 2016 nahm in der Hafen- und Industriestadt Pori der erste finnische LNG-Tank Betrieb auf. Der Kran auf dem Tank kommt immer dann zum Einsatz, wenn die Pumpe aus dem LNG-Tank gehoben und gewartet werden muss. Bis zu fünf Mal jährlich muss dieser Vorgang erfolgen. Die Pumpe, die das –164 bis –161°C kalte verflüssigte Erdgas in ein Rohrsystem pumpt muss dabei aus dem 35 Meter hohen Tank gehoben und für Wartungsarbeiten ins Freie befördert werden. Bei den extremen Bedingungen im Tank benötigt man Spezialseile, die fest mit der Flüssigerdgaspumpe verbunden sind und sich ständig im Tank befinden.

Für die Wartungsarbeiten werden diese Seile an der Seiltrommel und am Hubwerk befestigt. Stahl CraneSystems verwendet dafür einen Schwenkkran vom Typ Boss Exn 32–16 (Vetter Krantechnik). Als Seilzug kommt ein modifizierter Seilzug SH 50 ex mit einer Hubhöhe von 46 Meter zum Einsatz. Der leichte LNG-Schwenkkran ist eine Erfindung von Stahl CraneSystems Spanien, der unter bestimmten Voraussetzungen eine Alternative zu den klassischen LNG-Hebezeugen ist.

Intelligente Getriebeanordnung

Der Bereich oberhalb des LNG-Tanks wird je nach Einschätzung des Explosionsrisikos in unterschiedliche Sicherheitszonen unterteilt. In Pori wurde die am stärksten gefährdete Zone 1 lediglich auf zwei Meter oberhalb des Tankdeckels begrenzt. Nach dieser Festlegung befanden sich einzelne Elemente des Krans innerhalb, andere außerhalb dieser Zone. Die Techniker und Ingenieure machten sich diese Einteilung zum Vorteil und fertigten eine Sonderlösung an: Sie verlegten alle elektrischen Komponenten des Seilzugs in den außerhalb Zone 1 liegenden Hauptstromkasten. Steuerung, Kranbedienung und die Stromzuführung konnten nach EC Directive 94/9EG (ATEX 95) für Anwendungen in Zone 2 ausgelagert werden. Auf diese Weise war es möglich, auf einen explosionsgeschützten Steuerungskasten zu verzichten und den Schutz durch eine einzige Kapselung zu realisieren. Das geringere Gewicht des Seilzugs wirkte sich positiv auf die Konstruktion des Schwenkkranes aus. Das Innere der explosionsgeschützten Gehäuse und der Motor müssen im finnischen Winter von Temperaturfühler überwacht werden. Bis zu –29°C Außentemperatur wird das Gehäuse beheizt und der Kran kann ohne Einschränkungen arbeiten. Sinkt die Temperatur jedoch unter diesen Punkt, schaltet sich die Anlage aus Sicherheitsgründen automatisch ab.

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