Komponenter som kan orsaka en explosion: brännbart material, syre, antändningskälla
En explosion är en exoterm reaktion med en plötslig frigörelse av en stor mängd energi, vilket resulterar i en stark tryckvåg.
En explosion uppstår när det finns ett brännbart material, syre och en antändningskälla. Om en komponent saknas sker inte den exoterma reaktionen.
Det finns olika explosionsskyddsåtgärder för att på ett säkert sätt förhindra explosioner. Medan det primära explosionsskyddet förhindrar förekomsten av explosiv atmosfär, förhindrar det sekundära explosionsskyddet en explosion på ett säkert sätt genom att konstruktivt undvika effektiva antändningskällor. Effektiva tändkällor är t.ex. elektriska gnistor och heta ytor på elektrisk utrustning eller ljusbågar, statisk elektricitet etc. Beroende på användningsområde finns det olika skyddsklasser med olika skyddsprinciper för sekundärt explosionsskydd. Dessutom finns även det tertiära explosionsskyddet. Detta är konstruktionsåtgärder som minskar konsekvenserna av en explosion till en acceptabel nivå.
Följande översikt fokuserar på sekundärt explosionsskydd. Vid val av utrustning, enligt skyddsklasserna, måste användaren analysera typen av fara samt farans varaktighet och frekvens. Typ av fara avser tändkällan med hänsyn till antändningstemperatur och antändningsenergi. När det gäller farans varaktighet och frekvens fastställs kopplingen mellan zonindelning samt utrustningskategori och apparatskyddsnivå.
Utrustning för användning i grupp II potentiellt explosiva atmosfärer (gaser) är indelad i temperaturklasser (T1 - T6), som anger den maximala yttemperaturen på utrustningen som kan uppstå. Yttemperaturen gäller för alla delar av en elektrisk
utrustning som kan komma i kontakt med den explosiva gasblandningen.
En apparat får endast användas om den temperatur som tilldelats temperaturklassen är lägre än antändningstemperaturen för gasblandningen. Enheter som är märkta med en högre temperaturklass, dvs. lägre yttemperatur, kan även användas med gasblandningar med högre antändningstemperatur. En enhet med T6-märkning kan därför användas för alla gaser.
För damm görs ingen skillnad mellan temperaturklasser (T1 - T6). Enheter i grupp III (damm) är märkta med en maximal yttemperatur. Ytterligare dammavlagringar måste tas med i beräkningen. Mer information om temperaturgränser hittar du i Principen explosionsskydd (se nedladdning).
| Maximal yttemperatur i °C | Tändpunktsområde i °C | Exempel | |
|---|---|---|---|
| Temperaturklass | |||
| T1 | 450 | > 450 | Kolmonoxid, metan, väte |
| T2 | 300 | > 300 ... ≤ 450 | Acetylen, butan, eten |
| T3 | 200 | > 200 ... ≤ 300 | Bensin, vätesulfid, cyklohexan |
| T4 | 135 | > 135 ... ≤ 200 | Acetaldehyd, dietyleter (inga andra ämnen) |
| T5 | 100 | > 100 ... ≤ 135 | Inga ämnen |
| T6 | 85 | > 85 ... ≤ 100 | Kolsvavel |
Utrustning för användning i grupp II (gaser) och III (damm) av potentiellt explosiva atmosfärer delas in i grupper (IIA-IIC, IIIA-IIIC) som anger den maximala antändningsenergin för utrustningen.
En apparat får endast användas om apparatens maximala antändningsenergi är lägre än ämnets (gas- eller dammblandningens) minimala antändningsenergi. En enhet med IIC-märkning får användas för alla gaser och en enhet med IIIC-märkning får användas för alla dammtyper.
Gaser är mer explosiva än damm, t.ex. är enheter med IIB lämpliga för IIIC.
| Erforderlig tändningsenergi | Ämnenas farlighet | Exempel på ämnen | |
|---|---|---|---|
| Grupp | |||
| IIA | +++ | + | Aceton, etan, ammoniak, kolmonoxid. Propan, butan, bensin, dieselbränsle, acetaldehyd |
| IIB | ++ | ++ | Metan, eten, etyleter, etylalkohol, vätesulfid |
| IIC | + | +++ | Väte, acetylen, koldisulfid |
| IIIA | +++ | + | Brandfarligt ludd, t.ex. bomullsfibrer |
| IIIB | ++ | ++ | Icke ledande damm, t.ex. mjöl, trä |
| IIIC | + | +++ | Ledande damm, t.ex. aluminiumdamm |
Zonindelningen är anläggningsoperatörens ansvar. I Europa regleras det av ATEX-direktivet 1999/92/EG (operatörsdirektivet). Dessutom måste operatören uppfylla kraven i IEC/EN 60079-10.
Utrustningskategorier och apparatskyddsnivån beskriver utrustningens säkerhets- resp. skyddsnivå. Vilken utrustning som är lämplig för vilken zon framgår av ATEX-direktivet 2014/34/EU via utrustningskategorin (kategori 1, 2, 3). I standarden IEC/EN 60079-0 beskrivs apparaternas användbarhet för respektive zoner med apparatskyddsnivån (Equipment Protection Level EPL: a, b, c). G står för ”gas” och D för ”damm” i märkningen av apparatkategorin samt i apparatskyddsnivån. T.ex. i gasutrymmet är en apparat med märkningen 1G och Ga, d.v.s. med en mycket hög säkerhets- och skyddsnivå, lämplig för farozonen 0 och därmed även för alla andra gaszoner. Konstruktionsmässigt är denna enhet utformad för att vara säker även i händelse av två fel som är oberoende av varann.
| Säkerhets- eller skyddsnivå |
Apparatkategori
ATEX-direktiv 2014/34/EU |
Apparatskyddsnivå (EPL)
Standard IEC/EN 60079-0 |
|
|---|---|---|---|
| Zonindelning | |||
| DIREKTIV 1999/92/EG | |||
| Gaszoner | |||
| Zon 0 | Mycket hög – med två oberoende fel är enheten fortfarande säker | 1G | Ga |
| Zon 1 | Hög – i händelse av ett oberoende fel är enheten fortfarande säker | 2G | Gb |
| Zon 2 | Normal – inte felsäker | 3G | Gc |
| Dammzoner | |||
| Zon 20 | Mycket hög – med två oberoende fel är enheten fortfarande säker | 1D | Da |
| Zon 21 | Hög – i händelse av ett oberoende fel är enheten fortfarande säker | 2D | Db |
| Zon 22 | Normal – inte felsäker | 3D | Dc |
I Europa måste det, utöver märkningen enligt IEC/EN 60079-0-standarden, finnas en märkning enligt ATEX-direktivet 2014/34/EU.
Enligt ATEX-direktivet ska utrustningen delas in i grupper och kategorier. Utrustningsgrupp I omfattar installationer i gruvor med risk för gruvgas och/eller damm. Utrustningsgrupp II omfattar alla andra explosionsfarliga områden utanför gruvdrift, t.ex. kemisk industri, olje- och gasbearbetning, explosivt damm i kvarnar och silor etc.
Märkningen i standardserien IEC/EN 60079 innehåller information om skyddsklass, gas- och dammgrupper, temperaturklassen och apparatskyddsnivån (EPL).
II – utrustningsgrupp: I = Gruvdrift | II = Alla explosionsfarliga områden utom gruvdrift
1 – utrustningskategori: 1 = lämplig för zon 0/zon 20
G – Atmosfär: G = gas
i – Skyddsklass: i = egensäkerhet
a – Skyddsnivå: a = lämplig för zon 0/zon 20
II - Grupper: II = gas
C - Undergrupper: C = väte, acetylen, koldisulfid
T6 – Temperaturklass: T6 = 85 °C
Ga – Apparatskyddsnivå: G = gas | a = lämplig för zon 0
II – utrustningsgrupp: I = Gruvdrift | II = Alla explosionsfarliga områden utom gruvdrift
1 – utrustningskategori: 1 = lämplig för zon 0/zon 20
D – Atmosfär: D = damm
i – Skyddsklass: i = egensäkerhet
a – Skyddsnivå: a = lämplig för zon 0/zon 20
III – grupper: III = damm
C – undergrupper: C = ledande damm, t.ex. aluminiumdamm
125 °C – max. yttemperatur: 125 °C = max. yttemperatur på 125 °C
Da – apparatskyddsnivå: D = damm, a = lämplig för zon 20
II – utrustningsgrupp: I = Gruvdrift | II = Alla explosionsfarliga områden utom gruvdrift
1 – utrustningskategori: 1 = lämplig för zon 0/zon 20
( ) – parentes: Tillbehörsutrustning (t.ex. en egensäker isolationsförstärkare – sitter i det säkra området, men egensäkerhetskretsen är dragen in i det explosionsfarliga området)
G – Atmosfär: G = gas
i – Skyddsklass: i = egensäkerhet
a – Skyddsnivå: a = lämplig för zon 0/zon 20
Ga – Apparatskyddsnivå: G = gas, a = lämplig för zon 0
[ ] – parentes: Tillbehörsutrustning (t.ex. en egensäker isolationsförstärkare – sitter i det säkra området, men egensäkerhetskretsen är dragen in i det explosionsfarliga området)
II – Grupper: II = gas
C - Undergrupper: C = väte, acetylen, koldisulfid
II – utrustningsgrupp: I = Gruvdrift | II = Alla explosionsfarliga områden utom gruvdrift
1 – utrustningskategori: 1 = lämplig för zon 0/zon 20
( ) – parentes: Tillbehörsutrustning (t.ex. en egensäker isolationsförstärkare – sitter i det säkra området, men egensäkerhetskretsen är dragen in i det explosionsfarliga området)
D – Atmosfär: D = damm
i – Skyddsklass: i = egensäkerhet
a – Skyddsnivå: a = lämplig för zon 0/zon 20
Da – apparatskyddsnivå: D = damm, a = lämplig för zon 20
[ ] – parentes: Tillbehörsutrustning (t.ex. en egensäker isolationsförstärkare – sitter i det säkra området, men egensäkerhetskretsen är dragen in i det explosionsfarliga området)
III – grupper: III = damm
C – undergrupper: C = ledande damm, t.ex. aluminiumdamm
Princip:
Antändningskälla möjlig, explosion säkert kontrollerad
Skyddskoncept:
Solid kapslingskonstruktion, typprovningar
Användningsområde:
Motorer, brytare, kraftelektronik
Princip:
Säker uteslutning av antändningskällor
Skyddskoncept:
Inga fungerande antändningskällor, uteslutande av funktionsstörningar genom särskilda åtgärder
Användningsområde:
Motorer, transformatorer, armaturer, radplintar, samlingsskenor
Princip:
Säker uteslutning explosiv atmosfär
Skyddskoncept:
Håll kapslingen under övertryck med tändskyddsgas
Användningsområde:
Maskiner, motorer, apparatskåp (elektronik)
Princip:
Tändkälla finns, men säkert kontrollerad
Skyddskoncept:
Ingjutning av utrustningen i gjutmassa, mineralolja eller sand
Användningsområde:
Elektronik, transformatorer, kondensatorer, reläer
Princip:
Gnistor eller termiska effekter möjliga, men inte antändliga
Skyddskoncept:
Säker energibegränsning med hänsyn till fel och energilagringseffekter
Användningsområde:
Mät-, styr-, och reglerteknik, sensorer, ställdon, instrumentering
Förenkling av alla skyddsklasser för de reducerade kraven i zon 2/zon 22. Inget EG-typintyg krävs. Följande skyddsklasser finns:
För mät-, styr- och reglerteknik i anläggningar med explosionsfarliga områden har skyddsklassen egensäkerhet (Ex i) etablerats globalt.
Den egensäkra kretsen består vanligtvis av följande komponenter:
Skyddsprincipen för skyddsklassen egensäkerhet baseras på begränsningen av den energi som leds in i det explosionsfarliga området och lagras där. Energin hos en eventuell gnista måste alltid vara mindre än den minsta antändningsenergin i den omgivande explosiva atmosfären.
För att säkerställa att respektive sammankoppling inte kan ge upphov till antändliga gnistor och varma ytor måste användaren eller anläggningsoperatören genomföra och dokumentera ”Verifiering av egensäkerhet” i enlighet med EN/IEC 60079-11 och installatörsstandarden EN/IEC 60079-14. Denna metod ger användaren fördelen att egensäkerhets-fältenheter och egensäkerhets-isolatorer kan väljas och kombineras enligt de specifika kraven, oberoende av tillverkaren.
Till skillnad från alla andra typer av skyddsklasser gäller egensäkerhet enligt IEC/EN 60079-11 inte bara för en enskild utrustning, utan även för hela den egensäkra kretsen.
Fördelar med skyddsklassen ”Ex i – egensäkerhet”:
