Ochrona przeciwwybuchowa ludzi i maszyn

Temat ochrony przeciwwybuchowej wywodzi się z sektora górniczego. Wybuchowe mieszanki metanu z powietrzem, powstające przy wydobyciu węgla, były do drugiej połowy zeszłego stulecia w sposób kontrolowany doprowadzane do wybuchu. Jak to wygląda dzisiaj?

Dzięki osiągnięciom technicznym i przepisom bezpieczeństwa nie jest na szczęście konieczne wypalanie gazów wybuchowych. Nie oznacza to jednak, że temat ochrony przeciwwybuchowej stracił na aktualności. Ochrona przeciwwybuchowa jest obecnie stosowana nie tylko w górnictwie, lecz także innych sektorach, w których występują materiały potencjalnie wybuchowe. Na przykład w przemyśle chemicznym, przy wydobyciu ropy naftowej lub gazu ziemnego, bądź w przemyśle spożywczym.

W połączeniu z tlenem substancje te powodują powstanie „niebezpiecznej atmosfery wybuchowej“. Zapłon spowodowany przez gorącą powierzchnię lub iskrę elektryczną to zdarzenie, którego należy za wszelką cenę unikać. Jego efekty mogą być bowiem bezpośrednio zagrażać ludziom oraz mieć szkodliwy wpływ na środowisko i urządzenia produkcyjne. Z tego względu od wielu lat obowiązują w Europie odpowiednie dyrektywy i bazujące na nich akty prawne państw członkowskich: dyrektywy ATEX (atmosphere explosible). Należy do nich dyrektywa 1999/92/WE dla użytkowników urządzeń i 2014/34/UE (wcześniej 94/9/WE) dla producentów urządzeń. Najważniejszymi odpowiednikami europejskich norm ATEX na rynku amerykańskim są odpowiednie artykuły do „Hazardous classified locations“ (HazLoc) NEC i CEC, w Rosji, Kazachstanie i Białorusi procedura zgodności EAC Ex lub EAC (Eurasian Conformity), zastępująca dawną procedurę importową GOST i bazująca na ATEX i CE.

W modelu strefowym obszary instalacji w zależności od ich zagrożenia podzielono na strefy 0, 1 i 2 dla gazów oraz 20, 21 i 22 dla pyłów. W ramach analizy ryzyka użytkownik instalacji musi ocenić, jak często i jak długo atmosfera wybuchowa może występować w poszczególnych obszarach. Na tej podstawie musi podzielić instalację na odpowiednie strefy. Strefy 0 lub 20 należą do stref najniebezpieczniejszych (patrz tabela z opisem stref). W przypadku zbiornika ropy naftowej z przełącznikiem ciśnieniowym podział na strefy może wyglądać tak, jak to pokazano na naszym rysunku.

Środki ochrony przeciwwybuchowej działają na zasadzie ograniczania dopływu energii: prąd, napięcie oraz moc, które przy pomiarze i regulacji trafiają do obszaru zagrożonego wybuchem, muszą być na tyle niskie, aby nie powodować iskrzenia i dużego nagrzewania. Iskrobezpieczny obwód prądowy składa się więc z iskrobezpiecznego urządzenia elektrycznego i przynależnego urządzenia. Przynależne urządzenie jest zainstalowane poza strefą Ex. W naszym przykładzie ze zbiornikiem oleju oznacza to, że po pierwsze urządzenie iskrobezpieczne, czyli czujnik przełącznika ciśnieniowego, musi być przystosowany do pracy w strefie 1. Po drugie, urządzenie połączone z czujnikiem musi być tak dobrane, aby do czujnika nie trafiło więcej energii, niż może on przyjąć bez nagrzewania się. Stopień rozgrzania zależy również od właściwości atmosfery wybuchowej. A więc od temperatury zapłonu zastosowanego gazu. Ograniczenie dopływu energii zapobiega również iskrzeniu, które może wywołać zapłon. Jeśli jednak do niego dojdzie, wartość iskrzenia jest mniejsza od energii zapłonu zastosowanego gazu.

Wiele urządzeń, zwłaszcza tak zwanych przynależnych urządzeń elektrycznych, które zazwyczaj są instalowane poza obszarem zagrożonym wybuchem, ma dodatkowe dopuszczenie do instalacji w strefie 2. Oznaczenia wyglądają wówczas następująco:

Przykładowe oznaczenie dla instalacji w strefie 2:

Ex II 3 G Ex nA IIC T4 Gc

Przykładowe oznaczenie parametrów iskrobezpieczeństwa świadczące o tym, że urządzenie może być połączone z czujnikiem lub elementem wykonawczym zainstalowanym w obszarze Ex, jeżeli pozwala na to „Weryfikacja iskrobezpieczeństwa“:

Ex II (1) G [Ex ia Ga] IIC

Poza tym należy pamiętać, że użytkownicy urządzeń mogą stać się „producentami“, a tym samym podlegać zakresowi obowiązywania nowej dyrektywy 2014/34/WE. Dotyczy to przypadków działaności, która wcześniej traktowana była tylko jako instalacja. Szara strefa z poprzedniej wersji dyrektywy została więc wyraźnie uregulowana. Zgodnie z PTB wszystkie obszary, które można było teoretycznie również wprowadzić do obrotu, gdyż były na przykład mobilne, są traktowane jako produkcja własna. Oprócz oceny ryzyka oraz dokumentu ochrony przeciwwybuchowej wymagana jest dodatkowo deklaracja zgodności WE oraz świadectwo badania typu konstrukcyjnego WE. Nowe rozporządzenie w sprawie wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej w §5 w taki sposób określa „Ogólne obowiązki producenta“: „Producent zagwarantuje, że wyroby wprowadzane przez niego do obrotu lub stosowane na własne potrzeby zostały zaprojektowane i wykonane zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa i ochrony zdrowia wg załącznika II dyrektywy 2014/34/UE.“ Oznacza to, że przed uruchomieniem musi zostać skompletowana odpowiednia dokumentacja. Nowa dyrektywa ATEX stawia również wysokie wymagania względem tzw. „notyfikowanych“ jednostek, między innymi w odniesieniu do możliwości badań i wyposażenia do badań, które należy poświadczyć teraz w Brukseli. Stawiane są również wyższe wymagania w zakresie nadzoru rynku. Wzmocniono uprawnienia organu nadzoru rynku. Każdy podmiot gospodarczy, również sprzedawcy, muszą być w stanie poinformować organ nadzorujący rynek, od kogo produkt został nabyty a komu sprzedany.