Eksplosjonsbeskyttelse Utstyrsvalg etter ATEX og IECEx: Ved tilnærmet alle typer industriell bruk kan det oppstå eksplosjonsfarlig atmosfære. For å forebygge eksplosjoner på en sikker måte er elektrisk utstyr i potensielt eksplosive områder underlagt spesielle krav, retningslinjer og standarder. I denne oversikten finner du kriteriene for egnet utstyrsutvalg som er i samsvar med applikasjonen din.

 Digitale prosessanlegg
Visning av bestanddeler som gjør at en eksplosjon oppstår

Bestanddeler som gjør at en eksplosjon oppstår: brennbart stoff, surstoff, tennkilde

Innføring i eksplosjonsbeskyttelse

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.

Valg av enheter for sekundær eksplosjonsbeskyttelse

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.

Temperaturklasser Tennkilde: varm overflate

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

Grupper etter tennenergier Tennkilde: gnister (energi)

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

Soneinndeling

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.

Soneinndeling (gass)

  • Sone 0:
    Område der en eksplosjonsfarlig atmosfære forekommer som blanding av brennbart stoff i form av gass, damp eller tåke med luft konstant eller over lang tid eller ofte
  • Sone 1:
    Område der man må regne med at en eksplosjonsfarlig atmosfære som blanding av brennbart stoff i form av gass, damp eller tåke med luft forekommer tidvis ved vanlig drift
  • Sone 2:
    Område der man ved vanlig drift ikke må regne med at en eksplosjonsfarlig atmosfære som blanding av brennbart stoff i form av gass, damp eller tåke med luft forekommer, og dersom den likevel forekommer, er det bare over kort tid
Illustrerte eksempler på soneinndelinger i en gassapplikasjon
Sone 1
Område der man må gå ut ifra at potensielt eksplosiv gassatmosfære forekommer av og til ved vanlig drift. Til dette hører nære omgivelser til sone 0 samt nære områder rundt fylle- og tømmeinnretninger.
Sone 0
Område der farlig, potensielt eksplosiv gassatmosfære forekommer konstant eller over lengre tid. Som regel er dette tilfellet inne i beholdere, rørledninger, apparater og tanker.
Sone 2
Område der man ikke må gå ut ifra at eksplosjonsfarlig gassatmosfære forekommer ved vanlig drift. Hvis den likevel oppstår, er det kun sjelden og over kort tid.

Soneinndeling (støv)

  • Sone 20:
    Område der en eksplosjonsfarlig atmosfære i form av en sky av brennbart støv i luft forekommer konstant, over lengre tid eller ofte.
  • Sone 21:
    Område der man må regne med at eksplosjonsfarlig atmosfære forekommer i form av en sky med brennbart støv i luft tidvis ved vanlig drift
  • Sone 22:
    Område der man ved vanlig drift ikke må regne med at eksplosjonsfarlig atmosfære i form av en sky av brennbart støv forekommer i luft, og hvis den likevel oppstår, er det bare over kort tid

Utstyrskategorier eller utstyrsbeskyttelsesnivå

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

Merking av Ex-produkter

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).

Merking av egensikkert driftsmiddel for bruk i gassatmosfære
Merking av egensikkert driftsmiddel for bruk i støvatmosfære
Merking av tilhørende driftsmiddel for bruk i gassatmosfære
Eksempel på merking av tilhørende driftsmiddel for bruk i støvatmosfære
Merking av egensikkert driftsmiddel for bruk i gassatmosfære

ATEX

II – utstyrsgruppe: I = bergverk | II = alle Ex-områder utenom bergverk
1 – utstyrskategori: 1 = egnet for sone 0 / sone 20
G – atmosfære: G = gass

IEC/EN

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

Merking av egensikkert driftsmiddel for bruk i støvatmosfære

ATEX

II – utstyrsgruppe: I = bergverk | II = alle Ex-områder utenom bergverk
1 – utstyrskategori: 1 = egnet for sone 0 / sone 20
D – atmosfære: D = støv

IEC/EN

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

Merking av tilhørende driftsmiddel for bruk i gassatmosfære

ATEX

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

IEC/EN

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

Eksempel på merking av tilhørende driftsmiddel for bruk i støvatmosfære

ATEX

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

IEC/EN

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

Beskyttelsesgrad (utdrag) Nedenfor forklares et utdrag av beskyttelsesgrader.

Grafisk visning Ex d – brannsikkert hus
Grafisk visning av Ex e – økt sikkerhet
Grafisk visning Ex p – overtrykkskapsling
Grafisk visning Ex m, Ex o, Ex q - støpe-, sand- eller oljekapsling
Grafisk visning Ex i - egensikkerhet
Grafisk visning Ex n – beskyttelsesgrad "n"
Grafisk visning Ex d – brannsikkert hus

Prinsipp:
Tennkilde mulig, eksplosjon håndteres trygt

Beskyttelseskonsept:
Massiv huskonstruksjon, typetester

Bruksområde:
Motorer, koblingsutstyr, effektelektronikk

Grafisk visning av Ex e – økt sikkerhet

Prinsipp:
Sikker utelukkelse av tennkilder

Beskyttelseskonsept:
Ingen bedriftsmessige tennkilder, utelukkelse av feilfunksjoner gjennom særskilte tiltak

Bruksområde:
Motorer, transformatorer, lamper, klemmer, samleskinnebokser

Grafisk visning Ex p – overtrykkskapsling

Prinsipp:
Sikker utelukkelse av eksplosjonsfarlig atmosfære

Beskyttelseskonsept:
Holde hus med tennbeskyttelsesgass under overtrykk

Bruksområde:
Maskiner, motorer, automasjonsskap (elektronikk)

Grafisk visning Ex m, Ex o, Ex q - støpe-, sand- eller oljekapsling

Prinsipp:
Tennkilde foreligger, men håndteres trygt

Beskyttelseskonsept:
Innlegging av driftsmidlet i støpemasse, mineralolje eller sand

Bruksområde:
Elektronikk, transformatorer, kondensatorer, releer

Grafisk visning Ex i - egensikkerhet

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

Grafisk visning Ex n – beskyttelsesgrad "n"

Forenkling av samtlige beskyttelsesgrader for reduserte krav til sone 2 / sone 22. EU-typegodkjenningssertifikat kreves ikke. Det finnes følgende beskyttelsesgrader:

  • nA: "non-sparking" driftsmiddel (ble overført til 60079-7 som Ex ec, men er fremdeles gyldig)
  • nC: "sparking"-driftsmiddel eller driftsmiddel med beskyttede kontakter
  • nR: gassikkert hus
  • nL: energibegrenset driftsmiddel (ble overført til 60079-11 som Ex ic)
  • nZ: forenklet overtrykkskapsling (ble overført til 60079-2 som Ex pzc)

Skjematisk visning av egensikkerhet fra sone 0 til sikker sone

Ex i – egensikkerhet

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:

  • det egensikre driftsmidlet, det vil si en forbruker som er installert på Ex-området (f.eks. en Ex i-temperaturtransmitter)
  • det tilhørende driftsmidlet, her dreier det seg om en kilde som er installert i et ikke-Ex-område (Ex i-skiller)
  • ledningen som skal tilkobles (kabel).

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.

Skjema over bruk av egensikkerhet i sone 0 over sone 1 og sone 2 og inn til sikker sone

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":

  • Ombygginger under løpende drift
  • Mer kostnadsgunstig enn andre beskyttelsesgrader
  • Bruk av enkelt driftsmiddel
  • Bruk i sone 0 / sone 20
Nedlasting
Innføring i eksplosjonsbeskyttelse

Dokumentet retter seg mot anleggsbyggere og anleggsplanleggere på eksplosjonsfarlige områder. Det tar for seg internasjonale normer, standarder og direktiver. Driftsansvarlige for elektriske driftsmidler på eksplosjonsfarlige områder får informasjon om hvilke eksplosjonsbeskyttelseskriterier anleggene deres må oppfylle. Det suppleres med teknisk grunnleggende kunnskap ved utstyr i gruppe I og gruppe II, for Ex-soner, for måle-, styre- og reguleringsteknikk og funksjonell sikkerhet.

Vis nå
Tittelbilde på dokument om "Innføring i eksplosjonsbeskyttelse"