Komponenter, der kan forårsage en eksplosion: brændbare stoffer, ilt, antændelseskilde
En eksplosion betegnes som en eksoterm reaktion med en pludselig frigivelse af en stor mængde energi, hvilket resulterer i en stærk trykbølge.
En eksplosion opstår, når der er et brændbart stof, ilt og en antændelseskilde tilstede. Hvis der mangler en komponent, finder den eksoterme reaktion ikke sted.
Der findes forskellige foranstaltninger til eksplosionsbeskyttelse for at forhindre eksplosioner på en sikker måde. Mens den primære eksplosionsbeskyttelse forhindrer tilstedeværelsen af en eksplosiv atmosfære, forhindrer den sekundære eksplosionsbeskyttelse en eksplosion ved konstruktivt at undgå effektive antændelseskilder. Effektive antændelseskilder er f.eks. elektriske gnister og varme overflader på elektrisk materiel eller lysbuer, statisk elektricitet osv. Afhængigt af anvendelsen findes der forskellige typer af antændelsesbeskyttelse med forskellige beskyttelsesprincipper til sekundær eksplosionsbeskyttelse. Derudover findes der den tertiære eksplosionsbeskyttelse. Her er der tale om konstruktive foranstaltninger, der reducerer konsekvenserne af en eksplosion til et acceptabelt niveau.
Den følgende oversigt fokuserer på den sekundære eksplosionsbeskyttelse. Ved valg af udstyr i forhold til beskyttelsesmåderne skal brugeren analysere faretypen samt varigheden og hyppigheden af faren. Faretypen henviser til antændelseskilden i forhold til antændelsestemperatur og antændelsesenergi. Ud fra farens varighed og hyppighed fastlægges sammenhængen mellem zoneinddelingen samt udstyrskategori og apparatbeskyttelsesniveau.
Udstyr til brug i gruppe II potentielt eksplosive atmosfærer (gasser) er opdelt i temperaturklasser (T1 - T6), som angiver den maksimale overfladetemperatur på udstyret, der kan forekomme. Overfladetemperaturen gælder for alle dele af et elektrisk
materiel, der kan komme i kontakt med den eksplosive gasblanding.
Et materiel må kun bruges, hvis den temperatur, der er tildelt temperaturklassen, er lavere end antændelsestemperaturen for gasblandingen. Apparater mærket med en højere temperaturklasse, dvs. lavere overfladetemperatur, kan også bruges ved gasblandinger med en højere antændelsestemperatur. Et materiel med T6-mærkning kan derfor bruges til alle gasser.
Ved støv skelnes der ikke mellem temperaturklasser (T1 - T6). Apparater i gruppe III (støv) er mærket med en maksimal overfladetemperatur. Yderligere støvaflejringer skal tages i betragtning. Du kan læse mere om temperaturgrænser i Grundlæggende om eksplosionsbeskyttelse (se download).
| Maksimal overfladetemperatur i °C | Tændingstemperaturområde i °C | Eksempler | |
|---|---|---|---|
| Temperaturklasse | |||
| T1 | 450 | > 450 | Kulmonoxid, metan, brint |
| T2 | 300 | > 300 ... ≤ 450 | Acetylen, butan, ethylen |
| T3 | 200 | > 200 ... ≤ 300 | Benzin, hydrogensulfid, cyclohexan |
| T4 | 135 | > 135 ... ≤ 200 | Acetaldehyd, diethylether (ingen andre stoffer) |
| T5 | 100 | > 100 ... ≤ 135 | Ingen stoffer |
| T6 | 85 | > 85 ... ≤ 100 | Svovlkulstof |
Udstyr til brug i eksplosionsfarlige atmosfærer gruppe II (gasser) og III (støv) er inddelt i grupper (IIA-IIC, IIIA-IIIC), som angiver udstyrets maksimale antændelsesenergi.
Et materiel må kun anvendes, hvis materiellets maksimale antændelsesenergi er lavere end stoffets (gas- eller støvblandingens) minimale antændelsesenergi. En enhed med IIC-mærkning kan bruges til alle gasser, og en enhed med IIIC-mærkning kan bruges til alle former for støv.
Gasser er mere eksplosive end støv, f.eks. er enheder med IIB egnet til IIIC.
| Nødvendig antændelsesenergi | Stoffernes farlighed | Eksempler på stoffer | |
|---|---|---|---|
| Gruppe | |||
| II A | +++ | + | Acetone, ethan, ammoniak, kulilte. Propan, butan, benzin, dieselbrændstof, acetaldehyd |
| II B | ++ | ++ | Metan, ethylen, ethylether, ethylalkohol, hydrogensulfid |
| IIC | + | +++ | Brint, acetylen, kulstofdisulfid |
| IIIA | +++ | + | Brændbart fnug, f.eks. bomuldsfibre |
| IIIB | ++ | ++ | Ikke-ledende støv, f.eks. mel, træ |
| IIIC | + | +++ | Ledende støv, f.eks. aluminiumstøv |
Zoneinddelingen er anlægsoperatørens ansvar. I Europa er det reguleret af ATEX-direktivet 1999/92/EF (operatørdirektivet). Derudover skal operatøren også overholde kravene i IEC/EN 60079-10.
Apparatkategorier og apparatbeskyttelsesniveau beskriver apparaters sikkerheds- eller beskyttelsesniveau. Hvilket apparat, der er egnet til hvilken zone, fremgår af ATEX-direktivet 2014/34/EU via apparatkategorien (kategori 1, 2, 3). I IEC/EN 60079-0-standarden beskrives apparaternes anvendelighed for de respektive zoner via apparatets beskyttelsesniveau (Equipment Protection Level – EPL: a, b, c). G'et står for "Gas" og D'et for "Dust" (engelsk- støv) i mærkningen af apparatkategorien samt i apparatbeskyttelsesniveauet. I gassektoren er et materiel med mærkningen 1G og Ga, dvs. med et meget højt sikkerheds- og beskyttelsesniveau, f.eks. egnet til den farlige zone 0 og dermed også til alle andre gaszoner. Konstruktionsmæssigt er denne enhed designet således, at det stadig er sikkert i tilfælde af to uafhængige fejl.
| Sikkerheds- eller beskyttelsesniveau |
Apparatkategori
ATEX RL 2014/34/EU |
Apparatbeskyttelsesniveau (EPL)
Standard IEC/EN 60079-0 |
|
|---|---|---|---|
| Zoneinddeling | |||
| DIREKTIV 1999/92/EF | |||
| Gaszoner | |||
| Zone 0 | Meget høj – med to uafhængige fejl er enheden stadig sikker | 1G | Ga |
| Zone 1 | Høj – i tilfælde af en uafhængig fejl er enheden stadig sikker | 2G | Gb |
| Zone 2 | Normal – ingen fejlsikkerhed | 3G | Gc |
| Støvzoner | |||
| Zone 20 | Meget høj – med to uafhængige fejl er enheden stadig sikker | 1D | Da |
| Zone 21 | Høj – i tilfælde af en uafhængig fejl er enheden stadig sikker | 2D | Db |
| Zone 22 | Normal – ingen fejlsikkerhed | 3D | Dc |
I Europa skal der ud over mærkningen i henhold til IEC/EN 60079-0-standarden også være en mærkning i henhold til ATEX-direktivet 2014/34/EU.
ATEX-direktivet kræver, at udstyr inddeles i grupper og kategorier. Udstyrsgruppe I omfatter installationer i miner med risiko for grubegas og/eller støv. Udstyrsgruppe II omfatter alle andre Ex-områder uden for minedrift, f.eks. den kemiske industri, olie- og gasforarbejdning, eksplosivt støv i møller og siloer osv.
Mærkningen i IEC/EN 60079-serien af standarder omfatter oplysninger om beskyttelsesmåde, gas- og støvgrupper, temperaturklasse og udstyrets beskyttelsesniveau (EPL).
II – Udstyrsgruppe: I = Minedrift | II = Alle eksplosionsfarlige områder uden for minedrift
1 – Udstyrskategori: 1 = egnet til zone 0/zone 20
G – Atmosfære: G = Gas
i – Beskyttelsesmåde: i = Egensikkerhed
a – Beskyttelsesniveau: a = egnet til zone 0/zone 20
II - Grupper: II = Gas
C – Undergrupper: C = hydrogen, acetylen, kulstofdisulfid
T6 – Temperaturklasse: T6 = 85 °C
Ga - Apparatbeskyttelsesniveau: G = Gas | a = egnet til zone 0
II – Udstyrsgruppe: I = Minedrift | II= Alle eksplosionsfarlige områder uden for minedrift
1 – Udstyrskategori: 1 = egnet til zone 0/zone 20
D – Atmosfære: D = Støv
i – Beskyttelsesmåde: i = Egensikkerhed
a – Beskyttelsesniveau: a = egnet til zone 0/zone 20
III – Grupper: III = støv
C – Undergrupper: C = Ledende støv, f.eks. aluminiumstøv
125 °C – maks. overfladetemperatur: 125 °C = maks. overfladetemperatur på 125 °C
Da – Apparatbeskyttelsesniveau: D = støv, a = egnet til zone 20
II – Udstyrsgruppe: I = Minedrift | II = Alle eksplosionsfarlige områder uden for minedrift
1 - Udstyrskategori: 1 = egnet til zone 0/zone 20
( ) – Klemmer: Tilhørende materiel (f.eks. en egensikker skilleforstærker – sidder i det sikre område, men Ex i-strømkredsen føres ind i det eksplosionsfarlige område)
G – Atmosfære: G = Gas
i – Beskyttelsesmåde: i = Egensikkerhed
a – Beskyttelsesniveau: a = egnet til zone 0/zone 20
Ga - Apparatbeskyttelsesniveau: G = Gas, a = egnet til zone 0
[ ] – Klemmer: Tilhørende materiel (f.eks. en egensikker skilleforstærker – sidder i det sikre område, men Ex i-strømkredsen føres ind i det eksplosionsfarlige område)
II - Grupper: II = Gas
C – Undergrupper: C = hydrogen, acetylen, kulstofdisulfid
II – Udstyrsgruppe: I = Minedrift | II = Alle eksplosionsfarlige områder uden for minedrift
1 – Udstyrskategori: 1 = egnet til zone 0/zone 20
( ) – Klemmer: Tilhørende materiel (f.eks. en egensikker skilleforstærker – sidder i det sikre område, men Ex i-strømkredsen føres ind i det eksplosionsfarlige område)
D – Atmosfære: D = Støv
i – Beskyttelsesmåde: i = Egensikkerhed
a – Beskyttelsesniveau: a = egnet til zone 0/zone 20
Da – Apparatbeskyttelsesniveau: D = støv, a = egnet til zone 20
[ ] – Klemmer: Tilhørende materiel (f.eks. en egensikker skilleforstærker – sidder i det sikre område, men Ex i-strømkredsen føres ind i det eksplosionsfarlige område)
III – Grupper: III = støv
C – Undergrupper: C = Ledende støv, f.eks. aluminiumstøv
Princip:
Antændelseskilde mulig, eksplosion sikkert kontrolleret
Beskyttelseskoncept:
Solid huskonstruktion, typetest
Anvendelsesområde:
Motorer, koblingsenheder, effektelektronik
Princip:
Sikker udelukkelse af antændelseskilder
Beskyttelseskoncept:
Ingen driftsmæssige antændelseskilder, udelukkelse af fejlfunktion via særlige foranstaltninger
Anvendelsesområde:
Motorer, transformere, lygter, klemmer, samleskinneboks
Princip:
Sikker udelukkelse af eksplosive atmosfærer
Beskyttelseskoncept:
Hold huset under overtryk med antændelsesbeskyttelsesgas
Anvendelsesområde:
Maskiner, motorer, styretavler (elektronik)
Princip:
Antændelseskilde tilstede, men sikkert kontrolleret
Beskyttelseskoncept:
Indstøbning af materiel i støbemasse, mineralolie eller sand
Anvendelsesområde:
Elektronik, transformere, kondensatorer, relæer
Princip:
Risiko for gnister eller termiske virkninger, men ikke antændelig
Beskyttelseskoncept:
Sikker energibegrænsning under hensyntagen til fejl og energilagringseffekter
Anvendelsesområde:
Måle-, styrings- og reguleringsteknik, sensorer, aktuatorer, instrumentering
Forenkling af alle antændelsesbeskyttelsestyper til de reducerede krav i zone 2/zone 22. Der kræves ingen EU-typegodkendelse. Der findes følgende beskyttelsesmåder:
Beskyttelsestypen egensikkerhed (Ex i) anvendes over hele verden til måle-, styrings- og reguleringsteknik i systemer med potentielt eksplosive områder.
Den egensikre strømkreds er normalt sammensat af følgende komponenter:
Beskyttelsesprincippet for beskyttelsesmåden Ex i er baseret på begrænsning af den energi, der ledes ind i det eksplosionsfarlige område og lagres der. Energien i en eventuel gnist skal altid være mindre end den minimale antændelsesenergi i den omgivende eksplosive atmosfære.
For at sikre, at den pågældende sammenkobling ikke kan frembringe antændelige gnister og varme overflader, skal brugeren eller systemoperatøren gennemføre og dokumentere "Verifikation af egensikkerhed" i overensstemmelse med EN/IEC 60079-11 og standarden EN/IEC 60079-14. Denne metode giver brugeren den fordel, at Ex i-feltkomponenter og Ex i-adskillere kan vælges og kombineres i henhold til de specifikke krav, uafhængigt af producenten.
I modsætning til alle andre former for beskyttelsesmåder henviser Ex i iht. til IEC/EN 60079-11 ikke kun til et enkelt stykke materiel, men også til hele den egensikre strømkreds.
Fordele ved beskyttelsesmåden "Ex i – egensikkerhed":
