EX s – wyższy poziom ochrony ciśnieniowej

Zgodnie z podstawowym dokumentem dotyczącym problematyki przeciwwybuchowej obowiązującym na terenie Unii Europejskiej jakim jest dyrektywa ATEX (tak 114, jak i 153), urządzenia przeznaczone do pracy w tzw. strefach zagrożonych wybuchem muszą spełniać określone wymagania. Zagrożenie związane jest z występowaniem atmosfery wybuchowej czyli mieszaniny z powietrzem – w warunkach atmosferycznych – substancji palnych w postaci gazu, oparów, mgły lub pyłu, w której po nastąpieniu zapłonu spalanie rozprzestrzenia się na całą niespaloną mieszankę. Dodatkowo, w sekcji „Zapobieganie wybuchom i zabezpieczenia przeciwwybuchowe” na początku art. 3 dyrektywy ATEX User, na pracodawcę nakładany jest obowiązek podjęcia technicznych i/lub organizacyjnych środków odpowiadających naturze określonego zagrożenia, co znajduje odzwierciedlenie w koncepcji Zintegrowanego Bezpieczeństwa, które w skrócie obrazuje poniższy diagram.

Ochrona urządzeń elektrycznych zawarta jest w drugiej warstwie. Jednocześnie nie istnieje jedna, najlepsza metoda minimalizowania – a w najlepszym przypadku: eliminacji – ryzyka wystąpienia efektywnego źródła zapłonu. Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia przeznaczone do stosowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem są konstruowane, produkowane, badane i oznakowane zgodnie z wymaganiami:

• dyrektywy ATEX 2014/34/UE z 26. lutego 2014 r.,
• rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 22. grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem,
• wieloczęściowej normy EN 60079 dotyczącej poszczególnych rodzajów budowy urządzeń przeciwwybuchowych.

Artykuł ten skupia się na jednym, wybranym sposobie ochrony, a mianowicie odmianie ochrony przewietrzanej jakim jest ochrona ciśnieniowa EX s, która to technologia jest obecnie oferowana przez firmę DACPOL. Zgodnie z normą PN-EN 60079-2:2015-02 – Atmosfery wybuchowe — Część 2: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą osłon gazowych z nadciśnieniem „p”- polega na umieszczeniu części, które w czasie pracy mogą iskrzyć lub nagrzewać się, w zamkniętej obudowie wypełnionej powietrzem lub innym gazem obojętnym (niepalnym) pozostającym pod stałym ciśnieniem.

Różnica pomiędzy systemem EX p, a EX s to przede wszystkim potrzeba przewietrzania, która o ile w tym pierwszym jest koniecznością, o tyle w drugim jest uruchamiana opcjonalnie po wykonaniu analizy obecności palnego gazu wewnątrz obudowy. W obu przypadkach niezbędny jest czujnik gazu dostosowany do aktualnie występującej na instalacji substancji palnej/wybuchowej oraz jego kalibracja raz do roku. Z innych, technicznych rozwiązań, to system EX s posiada zestaw zaworów, wykorzystywanych przez podpięty na stałe kompresor, a także – gdy pobór prądu przekracza 5A – specjalny stycznik. Sama zasada działania opiera się na zjawisku nadciśnienia, czyli wykorzystaniu efektu różnicy ciśnień pomiędzy zewnętrzem obudowy (gdzie jest obecna atmosfera wybuchowa), a wnętrzem (strefa bezpieczna). Brak możliwości wniknięcia wspomnianej atmosfery powoduje, że urządzenia i podzespoły zamknięte w środku są bezpieczne, co pozwala umieścić tam takie, które nie posiadają certyfikatu ATEX. To bardzo wygodna cecha tej metody ochrony, która powoduje, że EX s jest rozwiązaniem uniwersalnym i znajdującym wiele zastosowań. Osłony gazowe z nadciśnieniem stosuje się najczęściej do ochrony silników elektrycznych dużej mocy zwłaszcza wysokiego napięcia oraz szaf rozdzielczych i sterowniczych.

Tym, co wyróżnia systemy ciśnieniowe dostarczane przez firmę DACPOL w stosunku do innych dostępnych na rynku jest możliwość przeniesienia dużej części montażu na klienta. Dawniej, przy starszych rozwiązaniach, procedura wyglądała tak, że po ustaleniu BOM (lista podzespołów do zabudowy), całość była montowana i dostarczana przez producenta. Obecnie, dzięki specjalnej certyfikacji (właśnie EX s), istnieje możliwość zakupu samej części sterującej, a obudowa i montaż są po stronie użytkownika. Oczywiście wraz z modułem Quinguard odpowiedzialnym za kontrolę nad układem dostarczany jest manual dotyczący wymagań wobec obudowy i pozostałych elementów oraz sposobu przetestowania szczelności, która to jest bezwzględnie wymagana jeżeli całość ma pracować w strefie zagrożonej wybuchem.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa procesowego, system EX s wpisuje się w zasadę tzw. Zintegrowanego Bezpieczeństwa, które głosi, że cały problem przeciwdziałania ryzyku wybuchowemu można rozbić na trzy warstwy:

• zapobieganie powstaniu atmosfer wybuchowych,
• zapobieganie wystąpieniu efektywnego źródła zapłonu,
• ograniczenie szkodliwych skutków wybuchu.

Metody ochrony urządzeń elektrycznych, które mogą w czasie swojej normalnej pracy (tj. przy znamionowym napięciu i prądzie) wygenerować przysłowiową iskrę kwalifikują się do zapobiegania pojawienia się źródła zapłonu. W przypadku ochrony EX s sytuacja jest o tyle nieoczywista, że o ile samo źródło zapłonu może się pojawić, o tyle ze względu na nadciśnienie nie dojdzie do zapłonu ani do propagacji wybuchu na sąsiedztwo obudowy. Od strony warstw zabezpieczeń jest to więc sposób oparty o izolację wybuchu. Gaz obojętny, który jest wtłoczony do wnętrza szczelnej obudowy pełni także rolę medium chłodzącego wnętrze, co dodatkowo w pewnym stopniu zmniejsza ryzyko nadmiernego nagrzania się podzespołów w środku. Bezpieczeństwo jest zapewnione przez układ monitorujący różnicę ciśnień, uzupełniający niedobór gazu obojętnego (lub blokujący dopływ), a w razie rozszczelnienia odłączający zasilanie obwodu.

Największą zaletą systemu ciśnieniowego EX s jest jego modułowość i uniwersalność. Ta pierwsza przejawia się w możliwości dostarczenia go na różne sposoby. Dla klienta są to przykładowo:

1. Zakup całego rozwiązania w formie „czarnej skrzynki” – po stronie klienta dostawa podzespołów przeznaczonych do zabudowy, montaż i okablowanie po stronie producenta, a następnie wysyłka zwrotnie systemu gotowego do użycia.
2. Zakup obudowy i sterowania (Quinguard, moduły zaworów, zasilacz), ale z montażem po stronie klienta.
3. Zakup sterowania, ale obudowa i montaż po stronie klienta.

W przypadku detektora jest tu dowolność: może go dostarczyć klient lub producent.

Uniwersalność z kolei oznacza szerokie możliwości stosowania w różnorodnych warunkach. System EX s może pracować w strefach gazowych 1 i 2 oraz pyłowych 21 i 22, a także daje możliwość zabezpieczenia urządzeń bądź zestawu komponentów o nietypowej geometrii. Specyfika ochrony sprawia, że dzięki EX s można dostosować niemal dowolne urządzenie do pracy w warunkach występowania atmosfery wybuchowej, ponieważ nie musi ono posiadać certyfikatu ATEX, a mimo to pracować w strefie EX. W sytuacji kiedy mowa o dużych instalacjach typu rozdzielnice elektryczne jest to duże ułatwienie niewymagające wynoszenia sprzętu poza obszar zagrożony wybuchem ani stosowania dużych – a przez to kosztownych – osłon ognioszczelnych.

Rozwiązanie tego typu jest proste i wygodne w eksploatacji, ale jednocześnie wymaga ścisłej współpracy na linii dostawca-klient od samego etapu projektowego, toteż zalecany jest kontakt już we wczesnej fazie realizacji.