Tematy

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.

Zalety:

ekonomiczna eksploatacja instalacji
krótki czas uruchamiania/serwisowania dzięki budowie modularnej
redukcja kosztów eksploatacji dzięki technice łączeniowej odpornej na wibracje i niewymagającej konserwacji
łatwe dostosowanie dzięki optymalnej budowie i wszechstronności instalacji

Mieszanka wybuchowa

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.

Ochrona przeciwwybuchowa

Rozróżniamy środki pierwotnej, wtórnej i wyższej (konstrukcyjnej) ochrony przeciwwybuchowej: ochrona pierwotna ma na celu zapobieganie lub ograniczenie powstawania atmosfery wybuchowej. Środki wtórnej ochrony przeciwwybuchowej mają na celu zapobieganie zapłonowi atmosfer wybuchowych – a więc unikanie potencjalnych źródeł zapłonu. Środki wyższej (konstrukcyjnej) ochrony przeciwwybuchowej mają na celu zredukowanie skutków wybuchu do jak najmniejszych rozmiarów. Dlatego przy ocenie ryzyka należy przeanalizować, czy, mając na względzie pierwotnę ochronę przeciwwybuchową, można czymś zastąpić potencjalnie wybuchowy materiał, aby z góry wykluczyć ryzyko wybuchu. Jeżeli nie jest to możliwe, użytkownik instalacji powinien podzielić instalację na obszary różnicujące stopień zagrożenia oraz odpowiednio oznaczyć dostęp do nich. Podział na strefy został opisany w dyrektywie 1999/92/WE i jest najbardziej rozpowszechnioną metodą na świecie. W USA oraz Kanadzie stosowany jest często podział na tak zwane „dywizje“.

Strefy zagrożone wybuchem

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.

Wybór urządzenia

Wszystkie urządzenia stosowane na terenie Europy w strefach 0 i 1, bądź 20 i 21 obszaru zagrożonego wybuchem muszą mieć odpowiedni certyfikat oraz oznaczenie na świadectwie z badań typu. Oznaczenie to musi zawierać wszystkie informacje niezbędne do zastosowania na obszarach zagrożonych wybuchem. Zawiera ono informacje na temat grupy urządzeń i kategorii. Grupa urządzeń wprowadza podział urządzeń elektrycznych na dwie kategorie: urządzenia przeznaczone do instalowania w podziemnych wyrobiskach kopalń zagrożonych wybuchem mieszanin metanu z powietrzem i pyłem węglowym (I) z podziałem na kategorie M1 i M2, oraz urządzenia do innych zastosowań (II) z podziałem na kategorie 1, 2 i 3 oraz G dla gazów i D dla pyłów. Kategoria informuje o tym, w jakiej strefie można zastosować dane urządzenie. Jeżeli urządzenie zostało zbadane zgodnie z normą, oznaczenie zawiera informacje na temat rodzaju ochrony przeciwwybuchowej, grupy gazów lub pyłów oraz klasy temperatur. Istnieje wiele możliwości zapobigania wybuchom. Wszystkie zostały starannie opracowane w ciągu ostatnich dziesięcioleci i ujęte w odpowiednich normach. Dla urządzeń elektrycznych zdefiniowano różne środki ochrony przeciwwybuchowej. Nie każdy środek ochrony przeciwwybuchowej nadaje się jednak do zastosowania we wszystkich strefach. Środki ochrony Ex-n mogą być na przykład stosowane tylko w strefie 2. Środki ochrony przeciwwybuchowej Ex-i (wykonanie iskrobezpieczne) mogą być stosowane nawet w strefie 0. Omówimy wykonanie iskrobezpieczne. Jest to jeden z najczęściej i najchętniej stosowanych rodzajów ochrony.