Urządzenia elektryczne przeznaczone do pracy w warunkach występowania atmosfery wybuchowej są to wyroby, w których przewidziano rozwiązania konstrukcyjne wykluczające lub utrudniające możliwość zapłonu mieszanin wybuchowych na zewnątrz tych urządzeń, zarówno w czasie normalnej pracy, jak i w stanie zakłóceniowym.
Urządzenia elektryczne przeznaczone do pracy w warunkach występowania atmosfery wybuchowej są one konstruowane, produkowane, badane i znakowane zgodnie z wymaganiami:
- Dyrektywy 94/9/WE ATEX z dnia 23 marca 1994 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.
Z definicji przyjmuje się, że każde urządzenie zasilane elektrycznie – niezależnie od tego czy mowa o bateriach AA/AAA, zasilaczach 12/24V, zasilaniu sieciowym czy innym – jest zdolne do generowania w czasie swojej normalnej pracy iskier mogących potencjalnie być efektywnymi źródłami zapłonu. W związku z tym w celu użycia ich w strefach zagrożonych wybuchem konieczne jest odpowiednie zabezpieczenie lub wprost wykonanie w odpowiedniej technologii.
Budowa urządzeń przeciwwybuchowych
Budowa urządzeń przeciwwybuchowych powinna być taka, aby temperatura powierzchni obudowy i elementów zewnętrznych była niższa niż temperatura mieszaniny wybuchowej w otaczającej urządzenie przestrzeni. Niezależnie od tego należy również przeciwdziałać możliwości wytworzenia się mieszaniny wybuchowej we wnętrzu urządzenia. Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe w urządzeniach elektrycznych przeznaczonych do pracy w obecności mieszanin gazowych można osiągnąć przez:
- Zabezpieczenie przed iskrzeniem
- Ograniczenie energii w obwodzie
- Oddzielenie źródła zapłonu od strefy zagrożonej wybuchem
- Uniknięcie zapalenia płomienia
- Wykorzystanie materiałów niepalnych
- Ograniczenie temperatury
Jeżeli urządzenie elektryczne lub komponent Ex ma wytrzymywać szczególnie niekorzystne warunki pracy - np. nieostrożne obchodzenie się z urządzeniem, skutki wilgoci, zmiany temperatury otoczenia, wpływ czynników chemicznych, korozję - zaleca się, aby użytkownik określił je producentowi.
Szczególne środki ostrożności należy zachować w przypadku, gdy wpływ wibracji na zaciski, oprawki bezpieczników i lamp oraz połączenia elektryczne może pogorszyć stan bezpieczeństwa, pomimo że spełniają one wymagania określonych norm.
Urządzenia elektryczne mogą być używane w miejscach niebezpiecznych wyłącznie jeżeli spełniają wymogi załącznika II do dyrektywy 1999/92/WE. We wszystkich strefach, nowe urządzenia muszą być wybierane na podstawie kategorii ustanowionych w dyrektywie 94/9/WE. Zgodnie z dokumentem dotyczącym ochrony przeciwwybuchowej, urządzenia robocze, włącznie z urządzeniami ostrzegawczymi, muszą być zaprojektowane, wykorzystywane i konserwowane z należytym uwzględnieniem zasad bezpieczeństwa.
Grupy urządzeń dla strefy Ex według dyrektywy ATEX
I – urządzenia przeznaczone do użytku w zakładach górniczych, w których występuje zagrożenie metanowe lub zagrożenie wybuchem pyłu węglowego.
II – urządzenia przeznaczone do użytku w miejscach zagrożonych występowaniem atmosfer wybuchowych innych niż zakłady górnicze.
Kategoria urządzeń
1 – urządzenie zaprojektowane tak, aby zapewnić bardzo wysoką ochronę w atmosferach, gdzie zagrożenie wybuchem występuje stale lub często w długich okresach. W strefach zagrożonych wybuchem 0 (gazy, pary, mgły) oraz 20 (pyły)
2 – urządzenie zaprojektowane tak, aby zapewnić wysoką ochronę w atmosferach, gdzie zagrożenie wybuchem występuje sporadycznie w trakcie normalnej pracy. W strefach zagrożonych wybuchem 1 (gazy, pary, mgły) oraz 21 (pyły)
3 – urządzenie zaprojektowane tak, aby zapewnić normalną ochronę w atmosferach, gdzie zagrożenie wybuchem jest mało prawdopodobne, a jeżeli wystąpi, to rzadko i tylko w krótkim okresie. W strefach zagrożonych wybuchem 2 (gazy, pary, mgły) oraz 22 (pyły).
Atmosfera pracy
G – urządzenie do zastosowania w atmosferze wybuchowej utworzonej przez gazy, pary, mgły palne
D – urządzenie do zastosowania w atmosferze wybuchowej utworzonej przez pyły palne
Stosowanie urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym w warunkach występowania atmosfery wybuchowej jest koniecznością do tego stopnia, że ich niewłaściwe wykonanie lub niepoprawna eksploatacja została uwzględniona w normie PN-EN 1127-1:2011 jako jedno z potencjalnych źródeł efektywnego zapłonu. Biorąc pod uwagę ich powszechność występowania jest to czynnik, który bezwzględnie należy wziąć pod uwagę.
Przykłady praktycznego doboru urządzeń Ex
W przypadku silnika napędowego pracującego wewnątrz silosu z pyłem palnym, który został sklasyfikowany jako strefa 20, konieczne jest zastosowanie urządzenia o najwyższym poziomie zabezpieczenia przeciwwybuchowego. Wymagane jest oznaczenie Ex z poziomem ochrony EPL Da, co odpowiada kategorii 1D według klasyfikacji urządzeń ATEX.
Dla opraw oświetleniowych montowanych w hali rozlewu rozpuszczalników, gdzie występuje strefa zagrożona wybuchem gazów – strefa 1, należy dobrać urządzenia z poziomem ochrony EPL Gb, a więc w kategorii 2G. Taki dobór gwarantuje spełnienie wymagań wynikających z klasyfikacji strefy oraz zapewnia odpowiedni poziom zabezpieczeń urządzeń Ex.
W strefie obsługi wentylatora oddymiającego, zakwalifikowanej jako strefa 22, wystarczające będzie zastosowanie komponentów o normalnym poziomie zabezpieczenia przeciwwybuchowego tj. z oznaczeniem EPL Dc. Zgodnie z klasyfikacją urządzeń ATEX, odpowiada to kategorii 3D, przeznaczonej do pracy w warunkach incydentalnego występowania atmosfery wybuchowej (np. pyłu).
Co z zakładami górniczymi? Grupa I – M1 i M2
W kontekście klasyfikacji urządzeń przeciwwybuchowych ATEX należy wyraźnie odróżnić Grupę I, która obejmuje zakłady górnicze, od szerzej znanej Grupy II stosowanej w przemyśle chemicznym, energetycznym, spożywczym i innych branżach objętych klasycznymi strefami Ex (0, 1, 2 / 20, 21, 22). Grupa I odnosi się do urządzeń pracujących pod ziemią np. w kopalniach węgla kamiennego, gdzie występuje atmosfera wybuchowa złożona z metanu i/lub pyłu węglowego – wyjątkowo niebezpieczne środowisko wymagające od urządzeń szczególnego poziomu bezpieczeństwa. Zgodnie z Dyrektywą ATEX 2014/34/UE oraz przyjętą klasyfikacją urządzenia te dzielą się na dwie kategorie - M1 i M2. Mają przypisane poziomy EPL Ma i Mb.
Urządzenia oznaczone jako M1 muszą być zaprojektowane w taki sposób, aby pozostawały bezpieczne i funkcjonalne nawet podczas występowania atmosfery wybuchowej, np. w wyniku nagłego uwolnienia metanu. Oznacza to:
- bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa,
- urządzenia muszą działać ciągle, bez wyłączania (także w warunkach realnego zagrożenia wybuchem),
- wymaga się zastosowania co najmniej dwóch niezależnych środków ochronnych lub jednej ochrony zapewniającej podwójne zabezpieczenie.
Urządzenia M1 odpowiadają poziomowi EPL Ma – najwyższemu poziomowi ochrony w górnictwie. Stosuje się je m. in. w systemach wentylacyjnych, oświetleniowych czy monitorujących atmosferę w szybach górniczych.
Urządzenia klasy M2 mogą działać w normalnych warunkach eksploatacyjnych, ale muszą być tak zaprojektowane, aby można je było bezpiecznie wyłączyć przy pojawieniu się atmosfery wybuchowej. Ich zastosowanie obejmuje urządzenia pracujące na powierzchni lub w strefach podziemnych nieobjętych ciągłym ryzykiem wybuchu, np. systemy transportowe w przodkach, narzędzia elektryczne do prac okresowych czy elementy instalacji pomocniczych.
Urządzenia M2 odpowiadają poziomowi EPL Mb, który zapewnia wysoki poziom ochrony, lecz dopuszcza możliwość wyłączania urządzenia w momencie zagrożenia.
Urządzenia Ex dla zakładów górniczych (Grupa I) znacząco różnią się od tych stosowanych w przemyśle (Grupa II) zarówno pod względem oznaczeń (M1/M2), jak i konstrukcji. Muszą być przystosowane do pracy w ekstremalnych warunkach kopalnianych, z uwzględnieniem zagrożeń wybuchem metanu i pyłu węglowego. Obowiązują je surowsze normy, m.in. PN-EN ISO 80079-38, wymagające m.in. podwójnych zabezpieczeń i wyższej odporności mechanicznej.
Warto też wiedzieć, jakie są źródła zapłonu i przepisy strefy EX. Dowiesz się więcej na ich temat na naszym blogu.
Dodaj komentarz