D-Ex Instruments

  • Úvod
  • Klasifikace prostředí
  • Klasifikace plynů
  • Teplota
  • Typy ochran
Eaton

 Úvod do problematiky


V případech, kde je pravděpodobnost přítomnosti výbušné atmosféry (např. výbušné směsi plynu se vzduchem, směs vláken či prachu se vzduchem nebo jejich kombinace), existuje možnost vznícení této atmosféry při technologických procesech.
Při použití elektrických zařízení v těchto prostředích, je nutno tato zařízení konstruovat tak, aby zařízení zamezila vzniku zápalných podmínek ve směsi zápalných plynů a zničení celého zařízení. Toho dosáhneme snížením úrovně energie elektrických jisker pod zápalnou úroveň, zamezením vzniku horkých povrchů zařízení nad povolenou mez a odstranění vzniku elektrostatických potenciálů, které by mohly na zařízení vzniknout a dohromady či samostatně by mohly zapříčinit vznícení této atmosféry.
Před tím, než je umístěno takto zkonstruované zařízení do výbušného prostředí, je nutno vzorek tohoto zařízení nejprve otestovat nezávislou zkušebnou. Na základě těchto zkoušek lze povolit používání tohoto zařízení v prostředích s nebezpečím výbuchu. V Evropské unii platí nařízení ATEX.

Používání zařízení v prostředí s nebezpečím výbuchu musí být v souladu jak s doporučením výrobce, tak i certifikátem vydaným pro tento přístroj.

Všechna zařízení či části zařízení, nabízená firmou D-Ex Instruments pro toto prostředí, mají potřebná schválení pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu v ČR a SR. Velká většina z nich má schválení pro použití v celé Evropě, USA a Kanadě, ale i v zemích bývalého Sovětského Svazu.

Eaton

 Klasifikace prostředí


Mimo dříve zmíněné mechanizmy výbuchu, jiskrou nebo teplotou povrchu, musíme vzít v úvahu i míru pravděpodobnosti výskytu výbušné směsi plynů v dané oblasti. Tato pravděpodobnost, stejně jako předešlé faktory také určuje, které techniky ochrany před výbuchem je možno ještě použít, aby použité zařízení bylo ještě akceptovatelné vzhledem k bezpečnosti. Z historických důvodů, daných přístupem odborníků k tomuto způsobu ochrany elektrických zařízení, rozeznáváme dva hlavní systémy klasifikace prostředí:

Země IEC (Evropa)
Klasifikace Definice zóny
Zóna 0 (plyn) Výbušná směs je přítomna stále nebo je přítomna v dlouhých periodách
Zóna 20 (prach)
Zóna 1 (plyn) Výbušná směs se může objevit za normálního provozu
Zóna 21 (prach)
Zóna 2 (plyn) Výbušná směs se obvykle netvoří, a pokud ano, pak existuje pouze po krátký čas při poruše apod.
Zóna 22 (prach)

USA a Kanada
Klasifikace Definice zóny
Zóna 1 (plyn) Nebezpečná koncentrace hořlavých plynů, par nebo výbušné směsi prachu je za normálního provozu přítomna stále, přerušovaně nebo periodicky
Zóna 21 (prach)
Zóna 2 (plyn) Těkavé hořlavé kapaliny či plyny jsou přítomny, ale za normálních podmínek jsou uzavřeny v zásobnících nebo systémech, ze kterých mohou uniknout pouze při abnormálních provozních podmínkách. Prach normálně netvoří výbušnou směs a jeho rozvíření není pravděpodobné
Zóna 22 (prach)

Ve všech závodech provádí klasifikaci jeho pracovníci dle metodických pokynů, vydávaných organizacemi uživatelů jako je např. British Institute of Petroleum nebo American Petroleum Institute. V ČR a SR klasifikaci provádí projektanti dle ČSN EN. Existují dvě skupiny jiskrově bezpečných zařízení:

Ex ia: Bezpečnost je zajišťována i při dvou nezávislých poruchách. Lze použít na elektrická zařízení instalovaná v zóně 0 nebo k zóně 0 připojená za předpokladu, že zařízení má odpovídající krytí.

Ex ib: Bezpečnost je zajišťována při jedné nezávislé poruše. Lze použít na elektrická zařízení instalovaná v zóně 1 (SNV2) nebo k zóně 1 připojená.

Eaton

 Klasifikace plynů


Velké množství experimentálních prací na jiskřících zařízeních v testovacích laboratořích celého světa dalo vzniknout empirickým, ale všeobecně uznávaným "Křivkám zápalnosti" pro většinu snadno vznítitelných směsí vzduchu s hořlavými plyny.

Dle typu obvodu existují pro každý plyn tři křivky.

Jsou až závislosti:

  • pro odporové obvody: minimálního zápalného proudu na napětí
  • pro indukční obvody: minimálního zápalného proudu na indukčnosti
  • pro kapacitní obvody: minimálního zápalného napětí na kapacitě

Tyto křivky byly použity pro návrh IS obvodů a zařízení. V posledních letech vytvořila IEC systém přiřazení zařízení ke skupinám plynů vytvořených dle toho, jak snadno lze tyto plyny zapálit jiskrou. Každá skupina plynů se označuje obecným, snadno reprodukovatelným reprezentantem nebo zkušebním plynem, aby se usnadnily běžné zkoušky zařízení. Obrázky ukazují křivky pro plyny I, II A, II B a II C skupiny dle evropské normy CENELEC pro odporové obvody, pro indukční obvody se tyto křivky kreslí pro tytéž skupiny plynů při napětí 24V. U kapacitních obvodů nalézáme v normě rozlišení pouze na skupiny plynů I a IIC při definovaných podmínkách elektrického vedení. Všechny tyto křivky se kreslí zvlášť pro zařízení s obsahem kadmia, zinku, hořčíku a hliníku, orť povrch těchto kovů napomáhá vznícení. V praxi jsou však téměř všechna osvědčení brána pro nejhorší případ. V současné době se běžně používají dva systémy klasifikace, jeden v zemích, kde platí normy IEC a CENELEC, a druhý v USA a Kanadě.

Všechny certifikované IS systémy rovněž nesou označení skupiny plynů, pro kterou získaly osvědčení a je samozřejmé, že je-li systém bezpečný pro určitou skupinu plynů, je bezpečný i pro všechny skupiny, jejichž vznícení je obtížnější.

Reprezentativní (zkušební) plyn nebo materiál Oblast nasazení Klasifikace Zápalnost
Země I.E.C. (Evropa) USA a Kanada
Metan Doly - Neklasifikováno Snadněji vznítitelný
Acetylen Povrchový průmysl IIC Class I, Group A sipka
Vodík IIC Class I, Group B
Etylen IIB Class I, Group C
Propan IIA Class I, Group D
Kovový prach - Class II, Group E
Mouka, škrob, obilí - Class II, Group F
Vlákna, polétavé částečky - Class III Obtížněji vznítitelný
Eaton

 Povrchová teplota zařízení


Protože směs plynu se vzduchem může být zapálena horkým povrchem, je nutno pečlivě brát v úvahu i povrchovou teplotu zařízení. Výsledky rozsáhlých prací vedly k vytvoření teplotní klasifikace, která se netýká pouze jiskrové bezpečnosti, ale všech oblastí elektrotechniky.

Zařízení, která se mají umístit v prostředí s nebezpečím výbuchu jsou proto klasifikována podle maximální teploty, která na nich může vzniknout i v případě poruchy (za předpokladu teploty okolí 40°C). Uživatel musí zaručit, že teplotní třída tohoto zařízení je nižší než zápalná teplota kterékoliv směsi plynu se vzduchem, která se může v provozu vytvořit.

Zajímavé je poznamenat, že neexistuje vztah mezi zápalností plynu povrchovou teplotou a jiskrou. Tyto dva mechanismy vznícení jsou zcela odlišné a nezávislé. Například vodík se snadno zapálí jiskrou s nízkou energií (20 mJ), ale má vysokou zápalnou teplotu (560°C), kdežto acetaldehyd vyžaduje jiskru s vysokou energií (150 mJ), ale má nízkou zápalnou teplotu (140°C).

Teplotní klasifikace Maximální povrchová teplota
Země I.E.C. (Evropa) Severní Amerika
T1 T1 450°C
T2 T2 300°C
  T2A 280°C
  T2B 260°C
  T2C 230°C
  T2D 215°C
T3 T3 200°C
  T3A 180°C
  T3B 165°C
  T3C 160°C
T4 T4 135°C
  T4A 120°C
T5 T5 100°C
T6 T6 85°C
Eaton

 Typy ochran


Používané ochrany zařízení v prostředí s nebezpečím výbuchu a příslušné normy

Technika ochrany pro zařízení Povoleno pro užití v zóně Norma IEC 79- Norma CENELEC EN 50... Písmenný kód IEC Ex... CENELEC EEx...
Všeobecná ustanovení - 0 014 -
Olejový závěr 1 6 015 o
Závěr s vnitřním přetlakem 1 nebo 2 2 016 p
Pískový závěr 1 nebo 2 5 017 q
Pevný závěr 1 nebo 2 1 018 d
Zajištěné provedení 1 nebo 2 7 019 e
Jiskrová bezpečnost 0,1 nebo 2* 11 020 (zařízení)
039 (systémy)
ia nebo ib
Typ N 2 15 021 n
Hermetický závěr 1 nebo 2 žádná 028 m
Speciální závěr 1 nebo 2 žádná žádná s

* Ia pro zónu 0, 1 nebo 2, Ib pro zónu 1 nebo 2 nikoliv pro zónu 0.