Patlama yaratan bileşenler: yanıcı maddeler, oksijen, tutuşma kaynağı
Patlama, büyük miktarda enerjinin aniden salınmasıyla oluşan ekzotermik bir reaksiyondur ve güçlü bir patlama dalgasına neden olur.
Yanıcı bir madde, oksijen ve bir tutuşma kaynağı mevcut olduğunda patlama meydana gelir. Herhangi bir bileşen eksikse ekzotermik reaksiyon oluşmaz.
Patlamaları güvenli şekilde önlemek için patlamaya karşı farklı koruma önlemleri mevcuttur. Birincil patlama koruması, patlayıcı atmosferin varlığını engellerken, ikincil patlama koruması, tasarım gereği etkili tutuşma kaynaklarından kaçınılarak patlamanın güvenli şekilde önlenmesini sağlar. Örneğin, etkin tutuşma kaynakları arasında elektrik kıvılcımları ve elektrikli ekipmanın sıcak yüzeyleri veya elektrik arkları, statik elektrik vb. yer alır. Uygulamaya bağlı olarak, ikincil patlama koruması için farklı koruma prensiplerine sahip çeşitli koruma türleri mevcuttur. Üçüncül patlama koruması da mevcuttur. Bu, bir patlamanın sonuçlarını kabul edilebilir düzeye indirecek tasarım önlemlerini içerir.
Aşağıdaki genel bakış ikincil patlama korumasına odaklanmaktadır. Kullanıcı, koruma türlerine göre cihaz seçerken tehlikenin türünü, süresini ve sıklığını analiz etmelidir. Tutuşma sıcaklığı ve tutuşma enerjisine göre tutuşma kaynağı incelenerek tehlikenin türü belirlenir. Tehlikenin süresi ve sıklığı durumunda bölge sınıflandırması ile ekipman kategorisi ve ekipman koruma seviyesi arasında ilişki kurulur.
Grup II (gazlar) potansiyel olarak patlayıcı atmosferlerde kullanıma yönelik cihazlar, oluşabilecek maksimum cihaz yüzey sıcaklığını gösteren sıcaklık sınıflarına (T1 - T6) bölünmüştür. Yüzey sıcaklığı, elektrikli ekipmanın patlayıcı
gaz karışımıyla temas edebilecek tüm parçaları için geçerlidir
Bir cihaz yalnızca sıcaklık sınıfına atanan sıcaklığın gaz karışımının tutuşma sıcaklığından düşük olması durumunda kullanılabilir. Daha yüksek sıcaklık sınıfıyla, yani daha düşük yüzey sıcaklığıyla işaretlenen cihazlar, daha yüksek tutuşma sıcaklığına sahip gaz karışımlarıyla da kullanılabilir. Bu nedenle T6 işaretli bir cihaz tüm gazlar için kullanılabilir.
Tozlar için sıcaklık sınıfları (T1 - T6) arasında herhangi bir ayrım yapılmaz. Grup III'e (tozlara) yönelik cihazlar maksimum yüzey sıcaklığıyla işaretlenmiştir. Ek toz birikintileri dikkate alınmalıdır. Patlamaya karşı koruma ilkelerinde sıcaklık sınırları hakkında daha fazla bilgi bulacaksınız (indirilebilir dosyalar kısmına bkz.).
| °C cinsinden maksimum yüzey sıcaklığı | °C cinsinden tutuşma sıcaklığı aralığı | Örnekler | |
|---|---|---|---|
| Sıcaklık sınıfı | |||
| T1 | 450 | >450 | Karbon monoksit, metan, hidrojen |
| T2 | 300 | >300 ... ≤450 | Asetilen, bütan, etilen |
| T3 | 200 | >200 ... ≤300 | Benzin, hidrojen sülfür, sikloheksan |
| T4 | 135 | >135 ... ≤200 | Asetaldehit, dietil eter (başka madde yok) |
| T5 | 100 | >100 ... ≤135 | Madde yok |
| T6 | 85 | >85 ... ≤100 | Karbon disülfat |
Grup II (gazlar) ve III (toz) potansiyel patlayıcı ortamlarda kullanıma yönelik cihazlar, cihazın maksimum tutuşma enerjisini gösteren gruplara (IIA - IIC, IIIA - IIIC) ayrılır.
Bir cihaz yalnızca, cihazın maksimum tutuşma enerjisinin maddenin (gaz veya toz karışımı) minimum tutuşma enerjisinden düşük olması durumunda kullanılabilir. IIC işaretli bir cihaz tüm gazlar için, IIIC işaretli bir cihaz ise tüm tozlar için kullanılabilir.
Gazlar tozlardan daha patlayıcıdır; örneğin IIB'li cihazlar IIIC için uygundur.
| Gerekli tutuşma enerjisi | Maddelerden kaynaklanan tehlike | Madde örnekleri | |
|---|---|---|---|
| Grup | |||
| IIA | +++ | + | Aseton, etan, amonyak, karbon monoksit. Propan, bütan, benzin, dizel yakıt, asetaldehit |
| IBB | ++ | ++ | Metan, etilen, etil eter, etil alkol, hidrojen sülfür |
| IIC | + | +++ | Hidrojen, asetilen, karbon disülfür |
| IIIA | +++ | + | Havada uçuşan yanıcılar, ör: pamuk lifleri |
| IIIB | ++ | ++ | İletken olmayan toz, ör: un, ahşap |
| IIIC | + | +++ | İletken toz, ör: alüminyum toz |
Ekipman kategorileri ve ekipman koruma seviyeleri, cihazların güvenlik seviyesini ve koruma seviyesini tanımlar. Hangi cihazların hangi bölge için uygun olduğu ATEX Direktifi 2014/34/EU'da ekipman kategorisi (kategori 1, 2, 3) aracılığıyla gösterilmektedir. IEC/EN 60079-0 standardında, cihazların ilgili bölgelere uygulanabilirliği ekipman koruma seviyesi (EPL: a, b, c) aracılığıyla açıklanmaktadır. Hem ekipman kategorisi işaretlemesi hem de ekipman koruma seviyesi için G "gaz" ve D "toz" anlamına gelir. Örneğin gaz uygulamalarında, 1G ve Ga işaretli, yani çok yüksek düzeyde güvenlik ve korumaya sahip bir cihaz, tehlikeli bölge 0 ve dolayısıyla diğer tüm gaz bölgeleri için de uygundur. Yapısal olarak bu cihaz iki bağımsız arıza durumunda hala güvenli olacak şekilde tasarlanmıştır.
| Güvenlik seviyesi veya koruma seviyesi |
Ekipman kategorisi
ATEX Direktifi 2014/34/EU |
Ekipman koruma seviyesi (EPL)
Standart IEC/EN 60079-0 |
|
|---|---|---|---|
| Bölge sınıflandırması | |||
| Direktif 1999/92/EC | |||
| Gaz bölgeleri | |||
| Zone 0 | Çok yüksek – iki bağımsız arıza durumunda cihaz hâlâ güvendedir | 1G | Ga |
| Zone 1 | Yüksek – tek bir bağımsız arıza durumunda cihaz hâlâ güvendedir | 2G | Gb |
| Zone 2 | Normal – hata emniyetli değil | 3G | Gc |
| Toz bölgeleri | |||
| Zone 20 | Çok yüksek – iki bağımsız arıza durumunda cihaz hâlâ güvendedir | 1D | Da |
| Zone 21 | Yüksek – tek bir bağımsız arıza durumunda cihaz hâlâ güvendedir | 2D | Db |
| Zone 22 | Normal – hata emniyetli değil | 3D | Dc |
Avrupa'da IEC/EN 60079-0 standardına uygun işaretlemeye ek olarak ATEX Direktifi 2014/EU/34'e uygun bir işaretlemenin de olması gerekir.
ATEX Direktifi, ekipmanın gruplara ve kategorilere göre sınıflandırılmasını gerektirir. Ekipman grubu I, grizu ve/veya toz nedeniyle tehlikeye maruz kalabilecek madencilik ekipmanlarını içerir. Ekipman grubu II, kimya endüstrisi, petrol ve gaz işleme, değirmen ve silolardaki potansiyel olarak patlayıcı tozlar vb. gibi madencilikle ilgili olmayan tüm diğer Ex bölgeleri içerir.
IEC/EN 60079 standart serisine ilişkin işaretler, koruma tipi, gaz ve toz grupları, sıcaklık sınıfı ve ekipman koruma düzeyi (EPL) hakkında bilgiler içerir.
II – ekipman grubu: I = madencilik | II = madencilik dışı tüm Ex bölgeler
1 – ekipman kategorisi: 1 = zone 0/zone 20 için uygun
G – ortam: G = gaz
i – koruma tipi: i = kendinden güvenli
a – koruma seviyesi: a = zone 0/zone 20 için uygun
II – gruplar: II = gaz
C – alt gruplar: C = hidrojen, asetilen, karbon disülfit
T6 – sıcaklık sınıfı: T6 = 85°C
Ga – ekipman koruma seviyesi: G = gaz | a = zone 0'a uygun
II – ekipman grubu: I = madencilik | II = madencilik dışı tüm Ex bölgeler
1 – ekipman kategorisi: 1 = zone 0/zone 20 için uygun
D – ortam: D = toz
i – koruma tipi: i = kendinden güvenli
a – koruma seviyesi: a = zone 0/zone 20 için uygun
III – gruplar: III = toz
C – alt gruplar : C = iletken toz, ör: alüminyum toz
125°C – maks. yüzey sıcaklığı: 125°C = 125°C maks. yüzey sıcaklığı
Da – ekipman koruma seviyesi: D = toz, a = zone 20 için uygun
II – ekipman grubu: I = madencilik | II = madencilik dışı tüm Ex bölgeler
1 – ekipman kategorisi: 1 = zone 0/zone 20 için uygun
( ) – parantezler: İlgili ekipman (örneğin, kendinden güvenli bir sinyal koşullayıcı – güvenli alanda bulunur, ancak Ex i devresi Ex alanına yönlendirilir)
G – ortam: G = gaz
i – koruma tipi: i = kendinden güvenli
a – koruma seviyesi: a = zone 0/zone 20 için uygun
Ga – ekipman koruma seviyesi: G = gaz | a = zone 0'a uygun
[ ] – parantezler: İlgili ekipman (örneğin, kendinden güvenli bir sinyal koşullayıcı – güvenli alanda bulunur, ancak Ex i devresi Ex alanına yönlendirilir)
II – gruplar: II = gaz
C – alt gruplar: C = hidrojen, asetilen, karbon disülfit
II – ekipman grubu: I = madencilik | II = madencilik dışı tüm Ex bölgeler
1 – ekipman kategorisi: 1 = zone 0/zone 20 için uygun
( ) – parantezler: İlgili ekipman (örneğin, kendinden güvenli bir sinyal koşullayıcı – güvenli alanda bulunur, ancak Ex i devresi Ex alanına yönlendirilir)
D – ortam: D = toz
i – koruma tipi: i = kendinden güvenli
a – koruma seviyesi: a = zone 0/zone 20 için uygun
Da – ekipman koruma seviyesi: D = toz, a = zone 20 için uygun
[ ] – parantezler: İlgili ekipman (örneğin, kendinden güvenli bir sinyal koşullayıcı – güvenli alanda bulunur, ancak Ex i devresi Ex alanına yönlendirilir)
III – gruplar: III = toz
C – alt gruplar : C = iletken toz, ör: alüminyum toz
Prensip:
Tutuşma kaynağı olası, patlama güvenli şekilde kontrol ediliyor
Koruma konsepti:
Sağlam gövde yapısı, tip testleri
Uygulama alanı:
Motorlar, anahtarlama cihazları, güç elektronikleri
Prensip:
Tutuşma kaynaklarının güvenli şekilde hariç tutulması
Koruma konsepti:
Operasyonel tutuşma kaynaklarının olmaması, özel önlemlerle arızanın ortadan kaldırılması
Uygulama alanı:
Motorlar, transformatörler, armatürler, klemensler, bara kutuları
Prensip:
Patlayıcı atmosferin güvenli şekilde hariç tutulması
Koruma konsepti:
Tutuşma koruma gazıyla muhafazayı yüksek basıncın altında tutun
Uygulama alanı:
Makineler, motorlar, kontrol panoları (elektronik)
Prensip:
Tutuşma kaynağı mevcut ancak güvenli şekilde kontrol ediliyor
Koruma konsepti:
Ekipmanın kalıp bileşiğine, mineral yağa veya kuma gömülmesi
Uygulama alanı:
Elektronikler, trafolar, kapasitörler, röleler
Prensip:
Kıvılcım veya termal etkiler mümkündür ancak tutuşma olmaz
Koruma konsepti:
Arızaları ve enerji depolama etkilerini dikkate alan güvenli enerji sınırlaması
Uygulama alanı:
Ölçme ve kontrol teknolojisi, sensörler, aktüatörler, enstrümantasyon
Zone 2/Zone 22'nin azaltılmış gereksinimleri için her türlü korumanın basitleştirilmesi. EU tip test sertifikasına gerek yoktur. Aşağıdaki koruma tipleri mevcuttur:
Kendinden güvenli (Ex i) tipi koruma, potansiyel olarak patlayıcı bölgelere sahip sistemlerde ölçü ve kontrol teknolojisi alanında dünya çapında yerleşik hale gelmiştir.
Kendinden güvenli devreler genellikle aşağıdaki unsurlardan oluşur:
Ex i tipi korumanın ardındaki prensip, potansiyel olarak patlayıcı bölgeye iletilen ve orada depolanan enerjinin sınırlandırılmasına dayanır. Bu, herhangi bir potansiyel kıvılcımdan kaynaklanan enerjinin her zaman çevredeki potansiyel patlayıcı atmosferin minimum tutuşma enerjisinden daha az olması gerektiği anlamına gelir.
İlgili bağlantının yangın çıkarıcı kıvılcımlar veya sıcak yüzeyler üretemeyeceğinden emin olmak için kullanıcı veya sistem operatörü, EN/IEC 60079-11 ve EN/IEC 60079-14 yapım standardına uygun olarak "kendinden güvenli kanıtı" göstermeli ve belgelemelidir. Bu süreç kullanıcıya, özel gereksinimlere uygun olarak farklı üreticilerin Ex i saha cihazlarını ve Ex i izolatörlerini seçip kombine edebilme avantajı sunar.
Diğer tüm koruma türlerinin aksine Ex i, IEC/EN 60079-11'e uygun olarak yalnızca tek bir ekipman öğesini değil aynı zamanda kendinden güvenli devrenin tamamını ifade eder.
“Ex i – kendinden güvenli” tip korumanın avantajları: