A robbanást előidéző összetevők: éghető anyagok, oxigén, gyújtóforrás
A robbanás exoterm reakció, amely hirtelen nagy mennyiségű energia felszabadulásával jár, és erős nyomáshullámot eredményez.
Robbanás akkor következik be, ha éghető anyag, oxigén és gyújtóforrás van jelen. Ha az egyik összetevő hiányzik, akkor az exoterm reakció nem megy végbe.
A robbanások biztonságos megakadályozására különböző robbanásvédelmi intézkedések léteznek. Míg az elsődleges robbanásvédelemmel a robbanásveszélyes légkör jelenlétét akadályozzák meg, addig a másodlagos robbanásvédelemmel a robbanást a hatékony gyújtóforrások konstrukciós elkerülésével akadályozzák meg biztonságosan. Hatékony gyújtóforrások pl. az elektromos szikrák és az elektromos üzemi eszközök forró felületei vagy az elektromos ívek, statikus elektromosság stb. Az alkalmazástól függően a másodlagos robbanásvédelemhez különböző gyújtószikra-mentességi besorolások vannak különböző védelmi elvekkel. Létezik harmadlagos robbanásvédelem is. Ezek olyan konstrukciós intézkedések, amelyek elfogadható szintre csökkentik a robbanás következményeit.
A következő áttekintés a másodlagos robbanásvédelemre összpontosít. A készülékek gyújtószikra-mentességi besorolásnak megfelelő kiválasztásakor a felhasználónak elemeznie kell a veszély fajtáját, valamint a veszély időtartamát és gyakoriságát. A veszély fajtája a gyújtóforrásnak a gyulladási hőmérséklet és a gyújtási energia szerinti megítélésére vonatkozik. A veszély időtartama és gyakorisága esetén a zónákra osztás, valamint a készülékkategória és a készülékvédelmi szint közötti összefüggést kell megállapítani.
A II. csoportba tartozó, robbanásveszélyes légkörben (gázok) használatos készülékeket hőmérsékleti osztályokba (T1 - T6) sorolják, amelyek a készüléken fellépő maximális felületi hőmérsékletet jelzik. A felületi hőmérséklet az elektromos üzemi eszközök minden olyan részére vonatkozik,
amelyek érintkezésbe kerülhetnek a robbanásveszélyes gázkeverékkel.
A készülék csak akkor használható, ha a hőmérsékleti osztályhoz rendelt hőmérséklet alacsonyabb, mint a gázkeverék gyulladási hőmérséklete. A magasabb hőmérsékleti osztállyal, azaz alacsonyabb felületi hőmérséklettel jelölt készülékek magasabb gyulladási hőmérsékletű gázkeverékekkel is használhatók. A T6 jelöléssel ellátott készülék ezért minden gázhoz használható.
A porok esetében nem tesznek különbséget a hőmérsékleti osztályok között (T1 – T6). A III. csoportba (porok) tartozó készülékeket a maximális felületi hőmérséklettel jelölik. A további porlerakódásokat figyelembe kell venni. A hőmérsékleti határértékekről bővebben „A robbanásvédelem alapjai” című cikkben olvashat (lásd Letöltés).
| Maximális felületi hőmérséklet °C-ban | Gyújtási hőmérséklet-tartomány °C-ban | Példák | |
|---|---|---|---|
| Hőmérsékleti osztály | |||
| T1 | 450 | > 450 | Szénmonoxid, metán, hidrogén |
| T2 | 300 | > 300 ... ≤ 450 | Acetilén, bután, etilén |
| T3 | 200 | > 200 ... ≤ 300 | Benzin, kénhidrogén, ciklohexán |
| T4 | 135 | > 135 ... ≤ 200 | Acetaldehid, dietil-éter (más anyagok nem) |
| T5 | 100 | > 100 ... ≤ 135 | Nincsenek anyagok |
| T6 | 85 | > 85 ... ≤ 100 | Szén-diszulfid |
A II. csoportba (gázok) és a III. csoportba (por) tartozó robbanásveszélyes légkörökben való használatra szánt készülékeket olyan csoportokra osztják (IIA–IIC, IIIA–IIIC), amelyek a berendezés maximális gyújtási energiáját jelzik.
A készüléket csak akkor szabad használni, ha a készülék maximális gyújtási energiája kisebb, mint az anyag (gáz- vagy porkeverék) minimális gyulladási energiája. A IIC jelöléssel ellátott készülék minden gázhoz, a IIIC jelöléssel ellátott készülék pedig minden porhoz használható.
A gázok robbanékonyabbak, mint a porok, ezért pl. a IIB besorolású készülékek alkalmasak a IIIC-hez.
| Szükséges gyújtási energia | Az anyagok veszélyessége | Anyagpéldák | |
|---|---|---|---|
| Csoport | |||
| IIA | +++ | + | Aceton, etán, ammónia, szénmonoxid Propán, bután, benzin, dízelüzemanyag, acetaldehid |
| IIB | ++ | ++ | Metán, etilén, etiléter, etilalkohol, kénhidrogén |
| IIC | + | +++ | Hidrogén, acetilén, széndiszulfid |
| IIIA | +++ | + | Éghető textilmaradékok, pl. pamutszálak |
| IIIB | ++ | ++ | Nem vezetőképes por, pl. liszt, fa fűrészpor |
| IIIC | + | +++ | Vezetőképes por, pl. alumíniumpor |
A zónákra osztásért a létesítmény üzemeltetője felel. Ezt Európában az 1999/92/EK ATEX-irányelv (üzemeltetői irányelv) szabályozza. Ezenkívül az üzemeltetőnek teljesítenie kell az IEC/EN 60079-10 követelményeit is.
A készülékkategóriák és a készülékvédelmi szint a készülékek biztonsági ill. védelmi szintjét írja le. Azt, hogy mely készülékek mely zónához alkalmasak, a 2014/34/EU ATEX-irányelvben a készülékkategória írja le (1., 2., 3. kategória). Az IEC/EN 60079-0 szabványban a készülékek használhatóságát az egyes zónákban a készülékvédelmi szint (EPL Equipment Protection Level: a, b, c) írja le. Mind a készülékkategória, mind a készülékvédelmi szint jelölésében a G a „gáz“, a D pedig a „por“ (angolul dust) rövidítése. Például a gázágazatban az 1G és Ga jelölésű, azaz nagyon magas biztonsági és védelmi szintű készülék alkalmas a 0. veszélyes zónához, és így az összes többi gázzónához is. Ennek a készüléknek a konstrukcióját úgy alakították ki, hogy két független hiba esetén is még biztonságos legyen.
| Biztonsági ill. védelmi szint |
Készülékkategória
2014/34/EU ATEX irányelv |
Készülékvédelmi szint (EPL)
IEC/EN 60079-0 szabvány |
|
|---|---|---|---|
| Zónákra osztás | |||
| 1999/92/EK irányelv | |||
| Gázzónák | |||
| 0. zóna | Nagyon magas – két független hiba esetén a készülék még mindig biztonságos | 1G | Ga |
| 1. zóna | Magas – egy független hiba esetén a készülék még mindig biztonságos | 2G | Gb |
| 2. zóna | Normál – nincs hibabiztonság | 3G | Gc |
| Porzónák | |||
| 20. zóna | Nagyon magas – két független hiba esetén a készülék még mindig biztonságos | 1D | Da |
| 21. zóna | Magas – egy független hiba esetén a készülék még mindig biztonságos | 2D | Db |
| 22. zóna | Normál – nincs hibabiztonság | 3D | Dc |
Európában az IEC/EN 60079-0 szabvány szerinti jelölés mellett a 2014/34/EU ATEX-irányelv szerinti jelölést is fel kell tüntetni.
Az ATEX-irányelv előírja a készülékek csoportokba és kategóriákba való besorolását. Az I. készülékcsoportba a bányagáz és/vagy a por által veszélyeztetett bányászati berendezések tartoznak. A II. készülékcsoport a bányászaton kívüli összes többi Ex területet magában foglalja, ilyen pl. a vegyipar, az olaj- és gázfeldolgozás, a malmokban és silókban keletkező robbanásveszélyes porok stb.
Az IEC/EN 60079 szabványsorozat szerinti jelölés tartalmazza a gyújtószikra-mentességi besorolásra, a gáz- és porcsoportokra, a hőmérsékleti osztályra és a készülékvédelmi szintre (EPL) vonatkozó információkat.
II – készülékcsoport: I. = bányászat | II. = minden Ex terület a bányászaton kívül
1 – készülékkategória: 1. = 0./20. zónához alkalmas
G – légkör: G = gáz
i – gyújtószikra-mentességi besorolás: i = gyújtószikra-mentesség
a – védelmi szint: a = 0./20. zónához alkalmas
II – csoportok: II. = gáz
C – alcsoportok: C = hidrogén, acetilén, széndiszulfid
T6 – hőmérsékleti osztály: T6 = 85 °C
Ga – készülékvédelmi szint: G = gáz | a = 0. zónához alkalmas
II – készülékcsoport: I. = bányászat | II. = minden Ex terület a bányászaton kívül
1 – készülékkategória: 1. = 0./20. zónához alkalmas
D – légkör: D = por
i – gyújtószikra-mentességi besorolás: i = gyújtószikra-mentesség
a – védelmi szint: a = 0./20. zónához alkalmas
III – csoportok: III. = por
C – alcsoportok: C = vezetőképes por, pl. alumíniumpor
125 °C – max. felületi hőmérséklet: 125 °C = 125 °C maximális felületi hőmérséklet
Da – készülékvédelmi szint: D = por, a = 20. zónához alkalmas
II – készülékcsoport: I. = bányászat | II. = minden Ex terület a bányászaton kívül
1 – készülékkategória: 1. = 0./20. zónához alkalmas
( ) – zárójel: kapcsolódó üzemi eszköz (pl. egy gyújtószikramentes leválasztó erősítő a biztonságos területen helyezkedik el, de az Ex i áramkör a robbanásveszélyes területre van vezetve)
G – légkör: G = gáz
i – gyújtószikra-mentességi besorolás: i = gyújtószikra-mentesség
a – védelmi szint: a = 0./20. zónához alkalmas
Ga – készülékvédelmi szint: G = gáz, a = 0. zónához alkalmas
[ ] – szögletes zárójel: kapcsolódó üzemi eszköz (pl. egy gyújtószikramentes leválasztó erősítő a biztonságos területen helyezkedik el, de az Ex i áramkör a robbanásveszélyes területre van vezetve)
II – csoportok: II. = gáz
C – alcsoportok: C = hidrogén, acetilén, széndiszulfid
II – készülékcsoport: I. = bányászat | II. = minden Ex terület a bányászaton kívül
1 – készülékkategória: 1. = 0./20. zónához alkalmas
( ) – zárójel: kapcsolódó üzemi eszköz (pl. egy gyújtószikramentes leválasztó erősítő a biztonságos területen helyezkedik el, de az Ex i áramkör a robbanásveszélyes területre van vezetve)
D – légkör: D = por
i – gyújtószikra-mentességi besorolás: i = gyújtószikra-mentesség
a – védelmi szint: a = 0./20. zónához alkalmas
Da – készülékvédelmi szint: D = por, a = 20. zónához alkalmas
[ ] – szögletes zárójel: kapcsolódó üzemi eszköz (pl. egy gyújtószikramentes leválasztó erősítő a biztonságos területen helyezkedik el, de az Ex i áramkör a robbanásveszélyes területre van vezetve)
III – csoportok: III. = por
C – alcsoportok: C = vezetőképes por, pl. alumíniumpor
Elv:
Gyújtóforrás lehetséges, de a robbanás biztonságosan uralható
Védelmi koncepció:
Masszív házkonstrukció, típusvizsgálatok
Alkalmazási terület:
Motorok, kapcsolókészülékek, teljesítményelektronika
Elv:
A gyújtóforrások biztonságos kizárása
Védelmi koncepció:
Nincsenek üzemszerű gyújtóforrások, a meghibásodás kizárása különleges intézkedésekkel
Alkalmazási terület:
Motorok, transzformátorok, lámpatestek, sorkapcsok, gyűjtősíndobozok
Elv:
A robbanásveszélyes légkör biztonságos kizárása
Védelmi koncepció:
A ház túlnyomás alatt tartása gyulladás ellen védő gázzal
Alkalmazási terület:
Gépek, motorok, kapcsolószekrények (elektronika)
Elv:
Jelen lévő, de biztonságosan uralt gyújtóforrás
Védelmi koncepció:
Az üzemi eszköz beágyazása kiöntőmasszába, ásványi olajba vagy homokba
Alkalmazási terület:
Elektronika, transzformátorok, kondenzátorok, relék
Elv:
Szikrák vagy hőhatások lehetségesek, de nem gyújtóképesek
Védelmi koncepció:
Biztonságos energiakorlátozás a hibák és az energiatárolási hatások figyelembe vételével
Alkalmazási terület:
Mérés-, vezérlés- és szabályozástechnika, szenzorok, aktorok, műszerek
Az összes gyújtószikra-mentességi besorolás leegyszerűsítése a 2. zóna/22. zóna csökkentett követelményeihez. Nincs szükség EU típusvizsgálati jegyzőkönyvre. A következő gyújtószikra-mentességi besorolások használhatók:
A mérés-, vezérlés- és szabályozástechnika robbanásveszélyes területeket tartalmazó létesítményeinél a gyújtószikra-mentesség (Ex i) gyújtószikra-mentességi besorolás világszerte elterjedt.
A gyújtószikramentes áramkör általában a következő összetevőkből áll:
Az Ex i gyújtószikra-mentességi besorolás védelmi elve a robbanásveszélyes területre vezetett és ott tárolt energia korlátozásán alapul. Az esetleges szikrázás energiájának mindig kisebbnek kell lennie, mint a környező robbanásveszélyes légkör minimális gyulladási energiája.
Annak garantálása érdekében, hogy az adott összekapcsolás ne tudjon gyújtásképes szikrákat és forró felületeket létrehozni, a felhasználónak vagy a létesítmény üzemeltetőjének végre kell hajtania és dokumentálnia kell a „gyújtószikra-mentesség igazolása“ eljárást az EN/IEC 60079-11 és az EN/IEC 60079-14 létesítői szabványnak megfelelően. Ez az eljárás azt az előnyt kínálja a felhasználónak, hogy az Ex i terepi készülékek és az Ex i leválasztók a specifikus követelményeknek megfelelően, gyártótól függetlenül kiválaszthatók és kombinálhatók.
Minden más gyújtószikra-mentességi besorolással ellentétben az IEC/EN 60079-11 szerinti Ex i nem csak egyetlen üzemi eszközre, hanem a teljes gyújtószikramentes áramkörre vonatkozik.
Az „Ex i – gyújtószikra-mentesség” gyújtószikra-mentességi besorolás előnyei:
