Klasyfikacja stref wybuchowych ATEX
ATEX- geneza normy
Urządzenia z grupy automatyki przemysłowej często znajdują swoje zastosowanie w sterowaniu procesami, w których obecne są media łatwopalne lub wybuchowe. Wymusza to konieczność stosowania mechanizmów niepowodujących groźby zapłonu. Najczęściej zagrożenie to wynika z możliwości zaiskrzenia elementów elektrycznych przy przepływie prądu lub elementów mechanicznych w wyniku kontaktu, np. tarcia.
W 1994 roku wprowadzona została dyrektywa 94/9/EG "ATEX" (fr.ATmospheres EXplosibles- atmosfery wybuchowe).Reguluje ona zasady konstruowania i użytkowania wszelkich urządzeń w taki sposób, aby nie stanowiły one źródła zapłonu. Dyrektywa ta jest regularnie aktualizowana wraz z rozwojem technologii automatyki przemysłowej.
W poniższym artykule przedstawiamy Państwu podstawowe informacje dotyczące klasyfikacji urządzeń zgodnych z dyrektywą Ex. Scharakteryzowane zostały strefy zagrożenia, substancje groźne, typy i charakter ochrony i inne cechy. Podajemy również typologię kodowania urządzeń Ex.
Klasyfikacja obszarów zagrożonych- gdzie obowiązuje strefa Ex?
W zależności od stopnia i charakteru zagrożenia wydzielono i scharakteryzowano tzw. "strefy wybuchowe". Dwie główne kategorie: gazy i pyły zostały podzielone na trzy rodzaje stref. Ponadto, stworzono osobną kategorię dla kopalni (strefy znajdujące się pod ziemią).
Kopalnie
Stałe zagrożenie wybuchem wynikające z obecności substancji łatwopalnych, głównie metanu i pyłu minerałów kopalnych.
Gazy
- strefa 0: atmosfera zwierająca mieszankę powietrza i substancji łatwopalnych w stanie gazowym, opary utrzymują się stale lub regularnie i długotrwale.
- strefa 1: mieszanka powietrza i substancji łatwopalnych w stanie gazowym pojawia się okresowo podczas normalnego użytkowania.
- strefa 2: mieszanka powietrza i substancji łatwopalnych w stanie gazowym przeważnie nie występuje lub pojawia się okazjonalnie i krótkotrwale podczas normalnego użytkowania.
Pyły
- strefa 20: atmosfera zwierająca chmurę substancji łatwopalnych w formie pyłu, chmura utrzymuje się stale lub regularnie i długotrwale.
- strefa 21: mieszanka powietrza i chmury substancji łatwopalnych w formie pyłu pojawia się często podczas normalnego użytkowania.
- strefa 22: mieszanka powietrza i chmury substancji łatwopalnych w formie pyłu pojawia się okazjonalnie i krótkotrwale podczas normalnego użytkowania.
Substancje wybuchowe w grupach: Gazy i Pyły uściślone zostały poprzez dodatkowe podgrupy substancji wybuchowych.
Gazy
- IIA: Aceton, Etan, Amoniak, Benzen, Kwas octowy, Metan, Propan, Toluen, Etanol, i-oktan amylu, n-Butan, n-alkohol butylowy, Butan, Benzyna, Olej napędowy, Heksan, Paliwo lotnicze, Octan, Aldehyd octowy
- IIB: Gaz węglowy, Etylen, Siarkowodór, Eter etylowy
- IIC: Wodór, Acetylen, Hydrazyna, Dwusiarczek węgla
Pyły
- IIIA: aglomeraty lotnych włókien Palnych
- IIIB: pył nieprzewodzący
- IIIC: pył przewodzący
Ponadto, dla każdego materiału podaje się maksymalną temperaturę pracy. Jest to maksymalna temperatura, jaką może samoistnie osiągnąć urządzenie w wyniku pracy. Temperatury określone są klasami zgodnie z tabelą poniżej:
| Temperatura [°C] | 450 | 300 | 200 | 135 | 100 | 85 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| klasa temperaturowa | T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 |
W przypadku mediów innych, niż gazowe lub niestandardowych wartości temperatur, przyjmuje się oznaczenie dokładne zamiast klasy (np. "T100°C")
Kategorie urządzeń i poziom bezpieczeństwa
Dla każdego zdefiniowanego obszaru zagrożonego stworzono i zdefiniowano kategorię urządzeń i poziom ich zabezpieczeń. Urządzenia mogą być przeznaczone do stosowania w kopalniach (Grupa I) lub poza nimi (Grupa II).
| Strefa | Wymagany poziom zabezpieczenia urządzenia | Kategoria urządzeń wg. 94/9/WE | Kategoria urządzeń PN-EN 600779-0 | Grupa | |
|---|---|---|---|---|---|
| Atmosfera Gazowa | |||||
| 0 | Bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon nawet przy nieprzewidzianych uszkodzeniach | 1G | Ga | II | |
| 1 | Wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon w przypadku typowych awarii | 2G | Gb | II | |
| 2 | 3G | Gc | II | ||
| Atmosfera pyłowa | |||||
| 20 | Bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon nawet przy nieprzewidzianych uszkodzeniach | 1D | Da | II | |
| 21 | Wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon w przypadku typowych awarii | 2D | Db | II | |
| 22 | 3D | Dc | II | ||
| Kopalnie pod ziemią | |||||
| - | Bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa, zapłon bardzo mało prawdopodobny | M1 | Ma | I | |
| - | Wysoki poziom bezpieczeństwa, mało prawdopodobny zapłon, urządzenie wyłączane w przypadku stwierdzenia zagrożenia wybuchem | M2 | Mb | I |
Rodzaje ochrony urządzeń elektrycznych i nieelektrycznych
Zabezpieczenie przed powodowaniem wybuchu można wykonać na wiele różnych sposobów. W zależności od rodzaju ochrony przypisane zostały oznaczenia. Dodatkowo w zakresie urządzeń elektrycznych zdefiniowane zostały strefy, w których dany rodzaj jest dopuszczony.
Typy ochrony urządzeń elektrycznych w atmosferach gazowych i pyłowych
| Rodzaj ochrony | Oznaczenia | Strefa |
|---|---|---|
| obudowa wzmocniona | ||
| e, eb | 1 | |
| e, ec | 2 | |
| osłona ognioszczelna | ||
| da | 0 | |
| d, db | 1 | |
| dc | 2 | |
| osłona gazowa z nadciśnieniem | ||
| px, pxb | 0, 20 | |
| py, pyb | 1, 21 | |
| pz, pzc, pv | 2, 22 | |
| zabezpieczenie urządzeń za pomocą pomieszczeń z nadciśnieniem "p" | ||
| o, ob | 1 | |
| ov | 2 | |
| iskrobezpieczeństwo | ||
| ia | 0, 20 | |
| ib | 1, 21 | |
| Ic | 2, 22 | |
| osłona olejowa | ||
| o, ob | 1 | |
| oc | 2 | |
| osłona piaskowa | q, qb | 1 |
| hermetyzacja | ||
| ma | 0, 20 | |
| mb | 1, 21 | |
| mc | 2, 22 | |
| budowa typu "n" | ||
| nA, nAc | 2 | |
| nC, nCc | 2 | |
| nR, nRc | 2 | |
| promieniowanie optyczne | ||
| op_is / op_a | 0/20 | |
| op_pr / op_b | 1/21 | |
| op_sh / op_c | 2/22 | |
| ochrona za pomocą obudowy | ||
| ta | 0, 20 | |
| tb | 1, 21 | |
| tc | 2, 22 |
Typy ochrony urządzeń nieelektrycznych w strefach Ex
| Rodzaj ochrony | Oznaczenie | Główne aplikacje |
|---|---|---|
| bezpieczeństwo konstrukcyjne | c | sprzęgła, pompy, napędy |
| osłona ognioszczelna | d | hamulce, sprzęgła |
| osłona gazowa z nadciśnieniem | p | pompy |
| kontrola źródła zapłonu | b | pompy, napędy paskowe |
| osłona cieczowa | k | pompy zatapialne, koła zębate |
| obudowa z ograniczonym przepływem | fr | strefa 2 lub 22 (tylko) |
Jak odczytywać oznaczenie ATEX?
Każdy kod ATEX charakteryzuje dokładnie poziom zagrożenia, na które przygotowane jest urządzenie. Dopuszcza się taki podzespół do działania w strefie o stopniu zagrożenia równym lub niższym w stosunku do oznaczonego. Każdy kod ATEX rozpoczyna się od zarezerwowanego specjalnie do tego celu znaku ?Ex? wpisanego w ośmiokąt. Następnie pojawia się w kolejności:
- oznaczenie grupy,
- kategoria urządzenia wg. dyrektywy,
- tekst ?Ex? dla odróżnienia od oznaczeń wg innych norm,
- rodzaj ochrony,
- grupa wybuchowości,
- klasyfikacja temperaturowa,
- kategoria urządzenia zgodnie z PN-EN 60079-0
Przykład
- II 2G Ex d IIC T5 Gb
- II: Grupa urządzeń do stosowania poza kopalniami
- 2G: urządzenia dedykowane do strefy 1. z atmosferą gazową
- Ex: oznaczenie normy ATEX
- d: zastosowane zabezpieczenie: osłona ognioszczelna
- IIC: grupa materiałowa wodoru i acetylenu
- T5: temperatura powierzchni urządzenia nie wzrośnie wyżej niż 100°C
- Gb: kategoria urządzenia o wysokim poziomie bezpieczeństwa z mało prawdopodobnym zapłonem nawet w przypadku spodziewanych możliwych uszkodzeń.