Bestanddeler som gjør at en eksplosjon oppstår: brennbart stoff, surstoff, tennkilde
Eksplosjon er betegnelsen på en eksoterm reaksjon med en plutselig frigjøring av større energimengder, som forårsaker en kraftig trykkbølge.
Eksplosjon oppstår når et brennbart stoff, surstoff og en tennkilde foreligger. Hvis en av disse komponentene mangler, følger ingen eksoterm reaksjon.
For å forebygge eksplosjoner på en sikker måte finnes det forskjellige tiltak for eksplosjonsbeskyttelse. Ved primær eksplosjonsbeskyttelse forhindres forekomst av eksplosjonsfarlig atmosfære, ved sekundær eksplosjonsbeskyttelse forebygges eksplosjon pålitelig ved at aktive tennkilder forhindres med konstruksjonstiltak. Aktive tennkilder er for eksempel elektriske gnister og varme overflater, elektriske driftsmidler eller lysbuer, statisk elektrisitet og så videre. Avhengig av bruk finnes det for den sekundære eksplosjonsbeskyttelsen forskjellige beskyttelsesgrader med ulike beskyttelsesprinsipper. Utover dette finnes det også__tertiær eksplosjonsbeskyttelse__. Dette er konstruksjonstiltak som brukes for å redusere konsekvensene av en eksplosjon til et akseptabelt nivå.
Oversikten nedenfor har fokus på sekundær eksplosjonsbeskyttelse. Ved valg av enheter, i samsvar med beskyttelsesgradene, må brukeren analysere type fare og farens varighet og hyppighet. Type fare refererer til en betraktning av tennkilden etter tenntemperatur og tennenergi. Ved farens varighet og hyppighet opprettes sammenhengen mellom soneinndeling samt utstyrskategori og utstyrsbeskyttelsesnivå.
Enheter for bruk i eksplosjonsfarlig atmosfære gruppe II (gass) er inndelt i temperaturklasser (T1 - T6) som angir maksimal overflatetemperatur som kan oppstå i enheten. Overflatetemperaturen gjelder for alle deler i et elektrisk
driftsmiddel som kan komme i berøring med den eksplosjonsfarlige gassblandingen.
En enhet skal bare brukes dersom temperaturen som er tilordnet temperaturklassen, er lavere enn gassblandingens tenntemperatur. Enheter som er merket med en høyere temperaturklasse, det vil si lavere overflatetemperatur, kan også brukes ved gassblandinger med høyere tenntemperatur. En enhet med T6-merking kan dermed brukes for all gass.
Ved støv skilles det ikke mellom temperaturklasser (T1 - T6). Enheter i gruppe III (støv) merkes med en maksimal overflatetemperatur. Ytterligere støvavleiringer må hensyntas. I Innføring i eksplosjonsbeskyttelse (se nedlasting) får du vite mer om temperaturgrenser.
| Maksimal overflatetemperatur i °C | Tenntemperaturområde i °C | Eksempler | |
|---|---|---|---|
| Temperaturklasse | |||
| T1 | 450 | > 450 | Karbonmonoksid, metan, vannstoff |
| T2 | 300 | > 300 ... ≤ 450 | Acetylen, butan, etylen |
| T3 | 200 | > 200 ... ≤ 300 | Bensin, hydrogensulfid, sykloheksan |
| T4 | 135 | > 135 ... ≤ 200 | Acetaldehyd, dietyleter (ingen ytterligere stoffer) |
| T5 | 100 | > 100 ... ≤ 135 | Ingen stoffer |
| T6 | 85 | > 85 ... ≤ 100 | Svovelkullstoff |
Enheter for bruk i eksplosjonsfarlig atmosfære gruppe II (gass) og III (støv) er inndelt i grupper (IIA-IIC, IIIA-IIIC) som angir enhetens maksimale tennenergi.
En enhet skal bare tas i bruk dersom enhetens maksimale tennenergi er lavere enn stoffets minste tennenergi (gass- eller støvblanding). En enhet med IIC-merking kan brukes for all gass, og en enhet med IIIC-merking kan brukes for all støv.
Gass er mer eksplosivt enn støv, som eksempel er enheter med IIB egnet for IIIC.
| Nødvendig tennenergi | Stoffenes farlighet | Eksempler på stoffer | |
|---|---|---|---|
| Gruppe | |||
| II A | +++ | + | Aceton, etan, ammoniakk, karbonmonoksid. Propan, butan, bensin, diesel, acetaldehyd |
| II B | ++ | ++ | Metan, etylen, etyleter, etylalkohol, hydrogensulfid |
| IIC | + | +++ | Vannstoff, acetylen, svovelkullstoff |
| IIIA | +++ | + | Brennbart lo, for eksempel bomullsfiber |
| IIIB | ++ | ++ | Ikke-ledende støv, for eksempel mel, treverk |
| IIIC | + | +++ | Ledende støv, for eksempel aluminiumstøv |
Anleggets driftsansvarlige har ansvaret for soneinndelingen. Den reguleres i Europa gjennom ATEX-direktiv 1999/92/EF (direktiv driftsansvarlige). Utover dette må driftsansvarlige oppfylle kravene i IEC/EN 60079-10.
Utstyrskategorier og utstyrsbeskyttelsesnivå beskriver sikkerhets- eller utstyrsnivået til utstyr. Hvilket utstyr som er egnet for hvilken sone, vises i ATEX-direktiv 2014/34/EU om utstyrskategori (kategorier 1, 2, 3). I standard IEC/EN 60079-0 defineres utstyrets egnethet for de forskjellige sonene via utstyrsbeskyttelsesnivået (Equipment Protection Level – EPL: a, b, c). Både ved merking av utstyrskategorien og utstyrsbeskyttelsesnivået står G for "gass" og D for "støv" (engelsk "dust"). Som eksempel er, på gassområdet, en enhet med merking 1G og Ga, det vil si med et meget høyt sikkerhets- og beskyttelsesnivå, egnet for den farlige sonen 0 og dermed også for alle andre gassoner. Konstruksjonsmessig er denne enheten designet slik at den fremdeles er sikker dersom det oppstår to uavhengige feil.
| Sikkerhets- eller beskyttelsesnivå |
Utstyrskategori
ATEX RL 2014/34/EU |
Utstyrsbeskyttelsesnivå (EPL)
Standard IEC/EN 60079-0 |
|
|---|---|---|---|
| Soneinndeling | |||
| RL 1999/92/EF | |||
| Gassoner | |||
| Sone 0 | Meget høy, ved to uavhengige feil er enheten fremdeles sikker. | 1G | Ga |
| Sone 1 | Høy, ved en uavhengig feil er enheten fremdeles sikker. | 2G | GB |
| Sone 2 | Normal - ingen feilsikkerhet | 3G | Gc |
| Støvsoner | |||
| Sone 20 | Meget høy, ved to uavhengige feil er enheten fremdeles sikker. | 1D | Da |
| Sone 21 | Høy, ved en uavhengig feil er enheten fremdeles sikker. | 2D | Db |
| Sone 22 | Normal - ingen feilsikkerhet | 3D | Dc |
I tillegg til merking etter standard IEC/EN 60079-0 må det i Europa foreligge merking etter ATEX-direktiv 2014/34/EU.
ATEX-direktivet foreskriver en inndeling av utstyret i grupper og kategorier. Utstyrsgruppe I omfatter anlegg innen bergverk med fare som følge av gruvegass og/eller støv. Utstyrsgruppe II omfatter alle andre Ex-områder utenfor bergverk, for eksempel kjemisk industri, olje- og gassbehandling, eksplosjonsfarlig støv i møller og siloer og annet.
Merkingen av standardserie IEC/EN 60079 omfatter angivelser om beskyttelsesgrad, om gass- og støvgrupper, om temperaturklasse og om utstyrsbeskyttelsesnivå (EPL).
II – utstyrsgruppe: I = bergverk | II = alle Ex-områder utenom bergverk
1 – utstyrskategori: 1 = egnet for sone 0 / sone 20
G – atmosfære: G = gass
i – beskyttelsesgrad: i = egensikkerhet
a – beskyttelsesnivå: a = egnet for sone 0 / sone 20
II – grupper: II = gass
C – undergrupper: C = vannstoff, acetylen, svovelkullstoff
T6 – temperaturklasse: T6 = 85 °C
Ga – utstyrsbeskyttelsesnivå: G = gass | a = egnet for sone 0
II – utstyrsgruppe: I = bergverk | II = alle Ex-områder utenom bergverk
1 – utstyrskategori: 1 = egnet for sone 0 / sone 20
D – atmosfære: D = støv
i – beskyttelsesgrad: i = egensikkerhet
a – beskyttelsesnivå: a = egnet for sone 0 / sone 20
__III – grupper: __ III = støv
C – undergrupper: C = ledende støv, for eksempel aluminiumstøv
125 °C – maks. overflatetemperatur: 125 °C = maks. overflatetemperatur på 125 °C
Da – utstyrsbeskyttelsesnivå: D = støv, a = egnet for sone 20
II – utstyrsgruppe: I = bergverk | II = alle Ex-områder utenom bergverk
1 – utstyrskategori: 1 = egnet for sone 0 / sone 20
( ) – parentes: tilhørende driftsmiddel (f.eks. en egensikker skilleforsterker – sitter på sikkert område, men Ex i-strømkretsen føres på Ex-området)
G – atmosfære: G = gass
i – beskyttelsesgrad: i = egensikkerhet
a – beskyttelsesnivå: a = egnet for sone 0 / sone 20
Ga – utstyrsbeskyttelsesnivå: G = gass, a = egnet for sone 0
[ ] – parentes: tilhørende driftsmiddel (f.eks. en egensikker skilleforsterker – sitter på sikkert område, men Ex i-strømkretsen føres på Ex-området)
II – grupper: II = gass
C – undergrupper: C = vannstoff, acetylen, svovelkullstoff
II – utstyrsgruppe: I = bergverk | II = alle Ex-områder utenom bergverk
1 – utstyrskategori: 1 = egnet for sone 0 / sone 20
( ) – parentes: tilhørende driftsmiddel (f.eks. en egensikker skilleforsterker – sitter på sikkert område, men Ex i-strømkretsen føres på Ex-området)
D – atmosfære: D = støv
i – beskyttelsesgrad: i = egensikkerhet
a – beskyttelsesnivå: a = egnet for sone 0 / sone 20
Da – utstyrsbeskyttelsesnivå: D = støv, a = egnet for sone 20
[ ] – parentes: tilhørende driftsmiddel (f.eks. en egensikker skilleforsterker – sitter på sikkert område, men Ex i-strømkretsen føres på Ex-området)
__III – grupper: __ III = støv
C – undergrupper: C = ledende støv, for eksempel aluminiumstøv
Prinsipp:
Tennkilde mulig, eksplosjon håndteres trygt
Beskyttelseskonsept:
Massiv huskonstruksjon, typetester
Bruksområde:
Motorer, koblingsutstyr, effektelektronikk
Prinsipp:
Sikker utelukkelse av tennkilder
Beskyttelseskonsept:
Ingen bedriftsmessige tennkilder, utelukkelse av feilfunksjoner gjennom særskilte tiltak
Bruksområde:
Motorer, transformatorer, lamper, klemmer, samleskinnebokser
Prinsipp:
Sikker utelukkelse av eksplosjonsfarlig atmosfære
Beskyttelseskonsept:
Holde hus med tennbeskyttelsesgass under overtrykk
Bruksområde:
Maskiner, motorer, automasjonsskap (elektronikk)
Prinsipp:
Tennkilde foreligger, men håndteres trygt
Beskyttelseskonsept:
Innlegging av driftsmidlet i støpemasse, mineralolje eller sand
Bruksområde:
Elektronikk, transformatorer, kondensatorer, releer
Prinsipp:
Gnister eller termiske effekter kan forekomme, men er ikke antennelige
Beskyttelseskonsept:
Sikker begrensning av energi under hensyntagen av feil og energilagringseffekter
Bruksområde:
Måle-, styre- og reguleringsteknikk, sensorer, aktuatorer, instrumenter
Forenkling av samtlige beskyttelsesgrader for reduserte krav til sone 2 / sone 22. EU-typegodkjenningssertifikat kreves ikke. Det finnes følgende beskyttelsesgrader:
For måle-, styre- og reguleringsteknikken i anlegg med eksplosjonsfarlige områder har beskyttelsesgrad egensikkerhet (Ex i) blitt etablert globalt.
Den egensikre strømkretsen er vanligvis satt sammen av følgende komponenter:
Beskyttelsesprinsippet bak beskyttelsesgrad Ex i baserer på begrensningen av energien som er ført inn i og lagret på det eksplosjonsfarlige området. Energien i en potensiell gnist må alltid være mindre enn minste tennenergi i den omgivende eksplosjonsfarlige atmosfæren.
For å sikre at den respektive sammenkoblingen ikke kan generere antennelige gnister og varme overflater må brukeren eller anleggsoperatøren implementere og dokumentere en bekreftelse på egensikkerhet i samsvar med EN/IEC 60079-11 og oppsetterstandard EN/IEC 60079-14. For brukeren gir denne metoden den fordel at Ex i-feltutstyr og Ex i-skillere kan velges og også kombineres produsentuavhengig, i henhold til spesifikke krav.
I motsetning til alle andre beskyttelsesgrader refererer Ex i etter IEC/EN 60079-11 ikke bare til ett driftsmiddel, men også til hele den egensikre strømkretsen.
Fordeler ved beskyttelsesgrad "Ex i – egensikkerhet":
