Компоненти для вибуху: займисті речовини, кисень, джерело запалювання
Вибух — це екзотермічна реакція з раптовим вивільненням великої кількості енергії, що призводить до виникнення сильної хвилі тиску.
Вибух відбувається за наявності займистої речовини, кисню та джерела займання. Якщо один із компонентів відсутній, екзотермічна реакція не відбувається.
Існують різні заходи вибухозахисту для безпечного запобігання вибухам. Якщо за допомогою первинного вибухозахисту попереджається наявність вибухонебезпечного середовища, то за допомогою вторинного вибухозахисту вибух попереджають шляхом конструктивного уникнення ефективних джерел займання. Ефективними джерелами займання є, наприклад, електричні іскри та гарячі поверхні електричного обладнання або електричні дуги, статична електрика тощо. Залежно від застосування, існують різні класи вибухозахисту з різними принципами захисту для вторинного вибухозахисту. Існує також третинний вибухозахист. Це конструктивні заходи, які знижують наслідки вибуху до прийнятного рівня.
Наступний огляд присвячений вторинному вибухозахисту. Під час вибору обладнання відповідно до класів вибухозахисту користувач повинен проаналізувати тип небезпеки, а також тривалість і частоту виникнення небезпеки. Тип небезпеки належить до розгляду джерела займання відповідно до температури та енергії займання. За тривалістю й частотою небезпеки встановлюється зв'язок між зонуванням, а також категорією обладнання та рівнем захисту пристрою.
Обладнання для використання у вибухонебезпечних середовищах (газах) групи II поділяється на температурні класи (T1–T6), які вказують на максимальну температуру поверхні обладнання, що може виникнути. Температура поверхні застосовується до всіх частин електричного
обладнання, яке може контактувати з вибухонебезпечною газовою сумішшю.
Пристрій можна використовувати лише в тому випадку, якщо температура, призначена для цього температурного класу, нижча за температуру займання газової суміші. Пристрої з більш високим температурним класом, тобто з нижчою температурою поверхні, можуть також використовуватися з газовими сумішами з вищою температурою займання. Тому пристрій з маркуванням T6 можна використовувати для всіх газів.
Для пилу немає різниці між температурними класами (T1–T6). Агрегати групи III (пил) маркуються максимальною температурою поверхні. Необхідно враховувати додаткові відкладення пилу. Ви можете дізнатися більше про температурні обмеження з документа «Основи вибухозахисту» (див. Завантаження).
| Максимальна температура поверхні в °C | Діапазон температур запалювання в °C | Приклади | |
|---|---|---|---|
| Клас температури | |||
| T1 | 450 | > 450 | Оксид вуглецю, метан, водень |
| T2 | 300 | > 300 ... ≤ 450 | Ацетилен, бутан, етилен |
| T3 | 200 | > 200 ... ≤ 300 | Бензин, сірководень, циклогексан |
| T4 | 135 | > 135 ... ≤ 200 | Ацетальдегід, діетиловий ефір (без інших речовин) |
| T5 | 100 | > 100 ... ≤ 135 | Жодних речовин |
| T6 | 85 | > 85 ... ≤ 100 | Дісульфід вуглецю |
Обладнання для використання у вибухонебезпечних середовищах груп II (гази) і III (пил) поділяється на групи (IIA-IIC, IIIA-IIIC), які вказують на максимальну енергію займання обладнання.
Пристрій можна використовувати тільки в тому випадку, якщо максимальна енергія займання пристрою нижча за мінімальну енергію займання речовини (газової або пилової суміші). Пристрій з маркуванням IIC можна використовувати для всіх газів, а пристрій з маркуванням IIIC — для будь-якого пилу.
Гази більш вибухонебезпечні, ніж пил, наприклад, агрегати з IIB підходять для IIIC.
| Необхідна енергія займання | Небезпека речовин | Приклади тканин | |
|---|---|---|---|
| Група | |||
| IIA | +++ | + | Ацетон, етан, аміак, чадний газ. Пропан, бутан, бензин, дизельне паливо, ацетальдегід |
| IIB | ++ | ++ | Метан, етилен, етиловий ефір, етиловий спирт, сірководень |
| IIC | + | +++ | Водень, ацетилен, сірковуглець |
| IIIA | +++ | + | Легкозаймисті волокна, наприклад бавовняні волокна |
| IIIB | ++ | ++ | Непровідний пил, наприклад борошно, деревина |
| IIIC | + | +++ | Струмопровідний пил, наприклад алюмінієвий пил |
За зонування відповідає оператор установки. В Європі вона регулюється Директивою ATEX 1999/92/EC (Директива для операторів). Крім того, оператор повинен також дотримуватися вимог стандарту IEC/EN 60079-10.
Категорії обладнання та рівень захисту пристрою описують рівень безпеки або захисту обладнання. Яке обладнання підходить для якої зони, показано в Директиві ATEX 2014/34/EU за допомогою категорії обладнання (категорії 1, 2, 3). У стандарті IEC/EN 60079-0 придатність пристроїв для використання у відповідних зонах описується за допомогою рівня захисту пристрою (a, b, c). G означає «газ», а D — «пил» (англ. «dust») у маркуванні категорії пристрою, а також рівня захисту пристрою. Наприклад, у газовому секторі для небезпечної зони 0, а отже, і для всіх інших газових зон, підходить пристрій з маркуванням 1G і Ga, тобто з дуже високим рівнем безпеки і захисту. Конструктивно цей пристрій розроблений таким чином, щоб бути безпечним навіть у випадку двох незалежних несправностей.
| Рівень безпеки або захисту |
Категорія пристрою
ATEX RL 2014/34/EU |
Рівень захисту пристрою (EPL)
Стандарт IEC/EN 60079-0 |
|
|---|---|---|---|
| Зонування | |||
| RL 1999/92/EG | |||
| Газові зони | |||
| Зона 0 | Дуже високий — у разі виникнення двох незалежних несправностей пристрій залишається безпечним | 1G | Ga |
| Зона 1 | Високий — у разі виникнення незалежної несправності пристрій залишається безпечним | 2G | Gb |
| Зона 2 | Нормальний — захист у разі несправностей відсутній | 3G | Gc |
| Пилові зони | |||
| Зона 20 | Дуже високий — у разі виникнення двох незалежних несправностей пристрій залишається безпечним | 1D | Da |
| Зона 21 | Високий — у разі виникнення незалежної несправності пристрій залишається безпечним | 2D | Db |
| Зона 22 | Нормальний — захист у разі несправностей відсутній | 3D | Dc |
В Європі, крім маркування за стандартом IEC/EN 60079-0, потрібне маркування згідно з Директивою ATEX 2014/34/EU.
Директива ATEX вимагає поділу обладнання на групи та категорії. Група обладнання I включає установки в гірничодобувній промисловості з небезпекою виникнення шахтного газу та/або пилу. Група обладнання II включає всі інші вибухонебезпечні середовища за межами гірничодобувної промисловості, наприклад, хімічну промисловість, переробку нафти і газу, вибухонебезпечний пил на млинах і силосах тощо.
Маркування стандартів серії IEC/EN 60079 містить інформацію про клас вибухозахисту, групи газу та пилу, температурний клас і рівень захисту пристрою (EPL).
II — Група обладнання: I = гірничодобувна промисловість | II = всі вибухонебезпечні середовища за межами гірничодобувної промисловості
1 — Категорія обладнання: 1 = підходить для зони 0/зони 20
G — Атмосфера: G = Газ
i — Клас вибухозахисту: i = іскробезпека
a — Рівень захисту: a = підходить для зони 0/зони 20
II — Групи: II = Газ
C — Підгрупи: С = водень, ацетилен, сірковуглець
T6 — Температурний клас: T6 = 85 °C
Ga — Рівень захисту пристрою: G = газ | a = підходить для зони 0
II — Група обладнання: I = гірничодобувна промисловість | II = всі вибухонебезпечні середовища за межами гірничодобувної промисловості
1 — Категорія обладнання: 1 = підходить для зони 0/зони 20
D — Атмосфера: D = пил
i — Клас вибухозахисту: i = іскробезпека
a — Рівень захисту: a = підходить для зони 0/зони 20
III — Групи: III = пил
C — Підгрупи: C = струмопровідний пил, наприклад алюмінієвий пил
125 °C — максимальна температура поверхні: 125 °C = максимальна температура поверхні 125 °C
Da — Рівень захисту пристрою: D = пил, a = підходить для зони 20
II — Група обладнання: I = гірничодобувна промисловість | II = всі вибухонебезпечні середовища за межами гірничодобувної промисловості
1 — Категорія обладнання: 1 = підходить для зони 0/зони 20
( ) — Дужки: Супутнє обладнання (наприклад, іскробезпечний нормалізатор сигналу — розташований у безпечній зоні, але іскробезпечне електричне коло прокладається у вибухонебезпечне середовище)
G — Атмосфера: G = Газ
i — Клас вибухозахисту: i = іскробезпека
a — Рівень захисту: a = підходить для зони 0/зони 20
Ga — Рівень захисту пристрою: G = газ, a = підходить для зони 0
[ ] — Дужки: Супутнє обладнання (наприклад, іскробезпечний нормалізатор сигналу — розташований у безпечній зоні, але іскробезпечне електричне коло прокладається у вибухонебезпечне середовище)
II — Групи: II = Газ
C — Підгрупи: С = водень, ацетилен, сірковуглець
II — Група обладнання: I = гірничодобувна промисловість | II = всі вибухонебезпечні середовища за межами гірничодобувної промисловості
1 — Категорія обладнання: 1 = підходить для зони 0/зони 20
( ) — Дужки: Супутнє обладнання (наприклад, іскробезпечний нормалізатор сигналу — розташований у безпечній зоні, але іскробезпечне електричне коло прокладається у вибухонебезпечне середовище)
D — Атмосфера: D = пил
i — Клас вибухозахисту: i = іскробезпека
a — Рівень захисту: a = підходить для зони 0/зони 20
Da — Рівень захисту пристрою: D = пил, a = підходить для зони 20
[ ] — Дужки: Супутнє обладнання (наприклад, іскробезпечний нормалізатор сигналу — розташований у безпечній зоні, але іскробезпечне електричне коло прокладається у вибухонебезпечне середовище)
III — Групи: III = пил
C — Підгрупи: C = струмопровідний пил, наприклад алюмінієвий пил
Принцип:
Можливе джерело займання, вибух безпечно контролюється
Концепція захисту:
Міцна конструкція корпусу, типові випробування
Сфера застосування:
Двигуни, комутаційні пристрої, потужна електроніка
Принцип:
Безпечне виключення джерел займання
Концепція захисту:
Відсутність робочих джерел займання, виключення несправностей за допомогою спеціальних заходів
Сфера застосування:
Двигуни, трансформатори, світильники, клеми, короби для збірних шин
Принцип:
Безпечне виключення вибухонебезпечних середовищ
Концепція захисту:
Корпус із газом для захисту від займання тримають під надлишковим тиском
Сфера застосування:
Машини, двигуни, шафи керування (електроніка)
Принцип:
Джерело займання присутнє, але безпечно контрольоване
Концепція захисту:
Занурення обладнання у компаундну масу, мінеральну оливу чи пісок
Сфера застосування:
Електроніка, трансформатори, конденсатори, реле
Принцип:
Можливі іскри або теплові ефекти, але без займання
Концепція захисту:
Безпечне обмеження енергоспоживання з урахуванням несправностей та ефектів накопичення енергії
Сфера застосування:
Технології КВП, датчики, виконавчі елементи, прилади
Спрощення всіх класів вибухозахисту для знижених вимог Зони 2/Зони 22. Сертифікат затвердження типу ЄС не потрібен. Існують такі класи вибухозахисту:
Для технології КВП у системах із вибухонебезпечним середовищем у всьому світі визнано клас вибухозахисту «Іскробезпека» (Ex i).
Іскробезпечна електрична схема зазвичай складається з таких компонентів:
Принцип захисту класу вибухозахисту «Іскробезпека» заснований на обмеженні енергії, що проникає у вибухонебезпечне середовище і зберігається в ній. Енергія можливої іскри завжди повинна бути меншою за мінімальну енергію займання навколишньої вибухонебезпечної атмосфери.
Щоб гарантувати, що відповідне з'єднання не може створювати займисті іскри та гарячі поверхні, користувач або оператор системи повинен виконати та задокументувати «Перевірку іскробезпеки» відповідно до стандарту EN/IEC 60079-11 та стандарту для монтажників EN/IEC 60079-14. Цей метод пропонує користувачу перевагу в тому, що іскробезпечні польові пристрої та іскробезпечні ізолятори можна вибирати й комбінувати незалежно від виробника відповідно до конкретних вимог.
На відміну від усіх інших класів вибухозахисту, іскробезпека за стандартом IEC/EN 60079-11 стосується не лише окремої одиниці обладнання, а й усієї іскробезпечної електричної схеми.
Переваги класу вибухозахисту «Ex i — іскробезпека»:
