1

Urzdzenia elektryczne w przestrzeniach zagroonych wybuchem

Zagadnienia wybrane

Micha wierewski

Stowarzyszenie Elektrykw Polskich Sekcja Instalacji i Urzdze Elektrycznych

Warszawa listopad 2008

2

Urzdzenia elektryczne w przestrzeniach zagroonych wybuchem Spis treci 1. Wprowadzenie

2. Ocena zagroenia wybuchem i zapobieganie wybuchowi

2.1.Ocena zagroenia wybuchem

2.2. Zapobieganie wybuchowi i ograniczenie jego skutkw

3. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybucham

3.1. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybuchem mieszanin gazowych

3.2. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybuchem mieszanin pyowych

3.3. Kolejno wyznaczania stref zagroenia wybuchem

3.4. Wpyw wentylacji przestrzeni zagroonych wybuchem na ich klasyfikacj

4. Dyrektywa ATEX 100a

4.1. Podzia urzdze elektrycznych na grupy i kategorie

4.2. Zasadnicze wymagania dyrektywy ATEX 100a

4.3. Oznakowanie urzdze przeciwwybuchowych wyprodukowanych zgodnie z

wymaganiami dyrektywy (rozporzdzenia)s

5. Normy zharmonizowane dotyczce elektrycznych urzdze w wykonaniu

przeciwwybuchowym

6. Konstrukcje urzdze elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym

7. Podzia urzdze grupy II na podgrupy

8. Klasy temperaturowe

9. Oznaczenia elektrycznych urzdze przeciwwybuchowych

10. Urzdzenia elektryczne przeznaczone do pracy w obecnoci mieszanin pyowych

11. Dobr urzdze elektrycznych do stref zagroenia wybuchem

11.1. Wymagania wsplne

11.2. Strefa 0 zagroenia wybuchem

11.3. Strefa 1 zagroenia wybuchem

11.4. Strefa 2 zagroenia wybuchem

11.5. Strefa 20 zagroenia wybuchem

3

11.6. Strefa 21 zagroenia wybuchem

11.7. Strefa 22 zagroenia wybuchem

12. Podstawowe wymagania w stosunku do wykonania instalacji elektrycznych

12.1. Wprowadzanie kabli i przewodw do urzdze przeciwwybuchowych

12.2. Oprzewodowanie

13. Procedury oceny zgodnoci urzdze elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym

14. Eksploatacja urzdze elektrycznych w przestrzeniach zagroonych wybuchem.

Materiay wyjciowe

4

Urzdzenia elektryczne w przestrzeniach zagroonych wybuchem 1. Wprowadzenie

W przestrzeniach, w ktrych produkuje si, uytkuje lub przechowuje ciecze atwo

zapalne, np. benzyn alkohole, eter, toluen, ksylen, rozcieczalniki organiczne, gazy palne,

np. propan-butan, wodr, acetylen istnieje moliwo przenikania par tych cieczy i gazw do

otaczajcej je przestrzeni i tworzenia z powietrzem (z tlenem z powietrza) mieszanin.

Podobnie w czasie obrbki cia staych lub produkcji i transportu materiaw sypkich mog

do otaczajcego powietrza przedostawa si pyy i tworzy z nim mieszaniny.

Podstawowe definicje i pojcia uyte w opracowaniu - Urzdzenia maszyny, sprzt, przyrzdy stae lub ruchome, podzespoy sterujce wraz z oprzyrzdowaniem oraz systemy wykrywania i zapobiegania zagroeniom, ktre

oddzielnie lub poczone ze sob s przeznaczone do wytwarzania , przesyania,

magazynowania, pomiaru, regulacji i przetwarzania energii, albo przetwrstwa

materiaw, ktre, przez ich wasne potencjalne rda zapalenia, s zdolne do

spowodowania wybuchu.

- Systemy ochronne urzdzenia, ktrych zadaniem jest sygnalizowanie zagroenia,

natychmiastowe powstrzymanie powstajcego wybuchu lub ograniczenie jego zasigu,

nale do nich midzy innymi:

- monitorowanie temperatury,

- monitorowanie drga mechanicznych,

- systemy ganicze i wykrywania iskier,

- systemy tumienia wybuchu,

- systemy izolowania procesu,

- systemy awaryjnego wyczania

- Czci i podzespoy - wyroby istotne ze wzgldu na bezpieczestwo funkcjonowania

urzdze i systemw ochronnych, bez funkcji samodzielnych.

- Materiay niebezpieczne poarowo (substancje palne):

a) gazy palne,

b) ciecze palne o temperaturze zaponu poniej 328,15 (55 oC),

c) materiay wytwarzajce w zetkniciu z wod gazy palne,

d) materiay zapalajce si samorzutnie na powietrzu,

e) materiay wybuchowe i pirotechniczne,

5

f) materiay ulegajce samorzutnemu rozkadowi lub polimeryzacji.

- Mieszanina wybuchowa (atmosfera wybuchowa) - mieszanina substancji palnych w

postaci: gazw, par, mgie lub pyw z powietrzem w warunkach atmosferycznych, w

ktrej po zapaleniu spalanie rozprzestrzenia si na ca nie spalon mieszanin; spalaniu

temu towarzyszy gwatowny wzrost cinienia.

- Wybuch fizyczny wybuch spowodowany zjawiskami fizycznymi np. przemian cieczy

w par lub przekroczeniem wytrzymaoci cianek naczynia.

- Wybuch chemiczny - reakcja utleniania lub rozkadu wywoujca gwatowny wzrost

temperatury i cinienia.

- Deflagracja reakcja utleniania wybuch rozprzestrzeniajcy si z prdkoci mniejsz

od prdkoci dwiku,

- Detonacja - wybuch rozprzestrzeniajcy si z prdkoci naddwikow, ktremu

towarzyszy fala uderzeniowa,

- Przestrze zagroona wybuchem - przestrze, w ktrej palne gazy, pary cieczy palnych,

mgy, pyy lub wkna palnych cia staych w rnych warunkach mog utworzy z

powietrzem mieszaniny wybuchowe (atmosfery wybuchowe), ktre pod wpywem

czynnika energetycznego (iskry, uku elektrycznego lub przekroczenia temperatury

samozapalenia) ulegaj gwatownemu spalaniu poczonemu z gwatownym wzrostem

cinienia.

- Strefa zagroenia wybuchem - przestrze, w ktrej wystpuje lub moe wystpi

mieszanina wybuchowa substancji palnych z powietrzem ( z tlenem z powietrza)lub

innymi gazami utleniajcymi o steniu substancji palnej midzy doln i grn granic

wybuchowoci.

- Maksymalne cinienie wybuchu - maksymalne cinienie wystpujce w zamknitym

naczyniu podczas wybuchu mieszaniny wybuchowej, oznaczone w okrelonych

warunkach badania.

- Minimalna energia zapalenia (zaponu) - najmniejsza energia elektryczna nagromadzona

w kondensatorze, ktra, przy jego rozadowaniu, jest wystarczajca do zapalenia

najbardziej zapalnej mieszaniny w okrelonych warunkach badania.

- Granice wybuchowoci - zakresy ste czynnika palnego w mieszaninie z powietrzem,

midzy ktrymi moe doj do wybuchu

- Dolna granica wybuchowoci (DGW) - minimalne stenie czynnika palnego w

mieszaninie z powietrzem, przy ktrym moe doj do wybuchu

- Grna granica wybuchowoci (GGW) - maksymalne stenie czynnika palnego w

6

mieszaninie z powietrzem, powyej ktrego mieszanina staje si niezapalna.

- stenie stechiometryczne stenie gazu lub pary w mieszaninie z powietrzem, przy

ktrym teoretycznie nastpuje spalenie caej iloci tlenu zawartego w

mieszaninie,

- Dolna temperaturowa granica wybuchowoci - temperatura cieczy palnej, przy ktrej

stenie pary nasyconej w powietrzu jest rwne dolnej granicy wybuchowoci,

- Grna temperaturowa granica wybuchowoci - temperatura cieczy palnej, przy ktrej

stenie pary nasyconej w powietrzu jest rwne grnej granicy wybuchowoci,

- Graniczne stenie tlenu maksymalne stenie tlenu w mieszaninie substancji palnej,

powietrza i gazu obojtnego, w ktrej nie dojdzie do wybuchu w okrelonych warunkach

badania

- Stenie stechiometryczne w przedziale ste midzy doln i grn granic

wybuchowoci - stenie czynnika palnego, przy ktrym teoretycznie nastpuje cakowite

spalenie ciaa palnego.

- Temperatura zaponu cieczy palnej - najnisza temperatura cieczy palnej, przy ktrej w

okrelonych warunkach badania z cieczy wydziela si gaz lub para w iloci wystarczajcej

do utworzenia z powietrzem mieszaniny palnej, ktra pod wpywem pomyka

probierczego przesunitego nad powierzchni tej cieczy zapali si na krtk

chwil.

- Mieszanina hybrydowa - mieszanina substancji palnych z powietrzem w rnych stanach

skupienia, np. gazu i pyu z powietrzem.

- Temperatura samozapalenia (samozaponu) -najnisza temperatura, pod wpywem

ktrej mieszanina wybuchowa zapala si samoczynnie, oznaczona w okrelonych

warunkach badania.

- Temperatura samozapalenia oboku pyu - najnisza temperatura nagrzanej powierzchni,

od ktrej nastpuje samoczynne zapalenie oboku pyu, wyznaczona w okrelonych

warunkach badania,

- Minimalna temperatura samozapalenia warstwy pyu - najnisza temperatura nagrzanej

powierzchni , przy ktrej warstwa pyu ulega zapaleniu w okrelonych warunkach badania.

Procesy palenia si Proces spalania (utleniania) moe przybiera rne formy w zalenoci od rodzaju materiau palnego i stopnia jego rozdrobnienia

Aby mogo nastpi spalanie musz jednoczenie wystpi trzy czynniki:

7

Materia palny Tlen z powietrza O2

Bodziec energetyczny

Palenie si moe mie posta palenia si powierzchniowego lub palenia si

przestrzennego. Spalanie powierzchniowe cia staych przebiega na ich powierzchni. Spalanie

powierzchniowe gazw wystpuje przy rdle wycieku gazu np. u wylotu palnika gazowego,

a spalanie powierzchniowe par cieczy wystpuje w cienkiej warstwie tu nad powierzchni tej

cieczy. Spalanie powierzchniowe przebiega z niewielk prdkoci i nie towarzyszy mu

podwyszenie cinienia.

Spalanie przestrzenne wystpuje w mieszaninie gazw palnych, par cieczy palnych lub

pyw z powietrzem. W czasie spalania przestrzennego szybko przesuwania pomienia

wynosi ponad 1000 m/s i towarzyszy mu gwatowny wzrost cinienia.

Tego rodzaju spalanie nazywa si wybuchem towarzyszy mu fala wybuchowa o silnym

dziaaniu kruszcym.

Temperatura zaponu cieczy palnych

Wanym parametrem cieczy palnych jest tzw. temperatura zaponu. Temperatura

zaponu cieczy palnej jest to najnisza temperatura, przy ktrej z cieczy palnej powstanie

wystarczajca ilo pary do utworzenia tu nad jej powierzchni mieszaniny palnej, ktra

zapali si na krtk chwil od przesunitego pomyka gazowego. Im ciecz ma nisz

temperatur zapony, tym jest bardziej niebezpieczna z punktu widzenia zagroenia

poarowego. W tablicy 1.1 podane s temperatury zaponu wybranych cieczy palnych.

Uwaa si, zgodnie z rozporzdzeniem Ministra Spraw Wewntrznych i Administracji [6], e

w normalnych warunkach atmosferycznych mieszaniny wybuchowe z powietrzem mog

tworzy pary cieczy palnych o temperaturze zaponu nie przekraczajce 55 o C.

8

Tablica 1.1. Temperatury zaponu wybranych cieczy palnych

Nazwa cieczy palnej Temperatura zaponu [o C]

Benzyna samochodowa - 51

Aceton -19

Benzen -11

Alkohol etylowy 11

Trjchloroetylen 32

Toluen 4

Olej napdowy > 37

Cykloheksanon 34 - 65

Chlorohydryna etylenu 55

Gazy palne mog tworzy z powietrzem mieszaniny wybuchowe w kadej temperaturze.

Granice wybuchowoci

Z obserwacji przebiegu palenia si mieszanin gazw palnych i par cieczy palnych z

powietrzem oraz efektw uzyskiwanych podczas tego procesu wynika, e przebieg spalania

moe by rny w zalenoci od stenia czynnika palnego w mieszaninie, temperatury,

cinienia, impulsu cieplnego, stopnia czystoci cieczy lub gazu, rodzaju i formy naczynia lub

pomieszczenia. W staych warunkach otoczenia najwaniejszym czynnikiem wpywajcym na

przebieg spalania jest stenie ciaa palnego w mieszaninie z powietrzem.

Przy maych lub bardzo duych steniach czynnika palnego mieszanina nie jest

zapalna. Mieszanin mona zapali powyej pewnego cile okrelonego dla kadej

mieszaniny stenia minimalnego nazywanego doln granic wybuchowoci i poniej

stenia maksymalnego nazywanego grn granic wybuchowoci. Stenia te wyraa si w

procentach objtoci, w mg/l lub w gramach na metr szecienny.

Gdy w mieszaninie z powietrzem zawarta jest dostateczna ilo czynnika palnego

(pary cieczy palnej lub gazu palnego) o steniu powyej dolnej granicy wybuchowoci i

poniej grnej granicy wybuchowoci (tabl.1.2) powstaje tzw. mieszanina wybuchowa.

Mieszanina wybuchowa pod wpywem dostarczonej energii cieplnej zapala si w caej

objtoci.

Tablica 1. 2. Granice wybuchowoci wybranych gazw i par cieczy palnych

9

(stenie gazw lub par w mieszaninie z powietrzem) Nazwa gazu lub cieczy Wzr

chemiczny Granice wybuchowoci % Dolna D Grna G

Gazy lejsze od powietrza

Amoniak NH3 15 28

Acetylen C2 H2 2,3 82

Etylen C2 H4 2,7 34

Metan CH4 4,9 15,4

Wodr H2 4,0 75

Gazy cisze od powietrza

Etan C2 H6 3,0 15,5

n-Butan C4 H10 1,5 8,5

Butylen C4 H8 1,6 9,3

Propan C3 H8 2,1 9,5

Propylen C3 H6 2,0 11,1

Pary cieczy

Aldehyd octowy CH3CHO 4,0 57

Aceton C3 H6O 2,1 13

Alkohol etylowy C2 H5 OH 3,1 20

Eter etylowy (C2 H5 )2O 1,6 48

Benzen C6 H6 1,4 9,5

Dwusiarczek wgla CS3 1,0 50

Gsto wzgldna gazw iu par

Do okrelenia, w jaki sposb gaz lub para bdzie zachowywa si w mieszaninie z

powietrzem, potrzebna jest znajomo gstoci tej substancji w stosunku do powietrza.

Przyjmujc w przyblieniu, e ciar czsteczkowy powietrza wynosi 29 i e jego gsto

rwna jest jednoci, przez podzielenie ciaru czsteczkowego gazu przez ciar

czsteczkowy powietrza otrzymuje si gsto dp danego gazu wzgldem powietrza. Gaz lub

para i powietrze musz by w tych samych temperaturach i pod tym samym cinieniem.

Gsto wzgldna jest wielkoci niemianowan. W tablicy 13. podano ciary

czsteczkowe i gstoci wzgldne wybranych gazw i par.

Tablica 1,3. Ciary czsteczkowe i gstoci wzgldne niektrych gazw i par

10

Nazwa substancji Ciar czsteczkowy [g/l]

Gsto wzgldem powietrza

Wodr (H2 ) Alkohol etylowy (C2 H5 OH) Amoniak (NH3 ) Dwusiarczek wgla (CS2) Metan (CH4 ) Acetylen (C2 H2 )

2,016 46,1 17,03 76,1 16,0 26,0

0,07 1,53 0,59 2,62 0,55 0,89

Przy powstawaniu mieszanin gazw i par z powietrzem mona wyrni trzy

przypadki kiedy:

1) gaz jest lejszy od powietrza, jego gsto wzgldna jest mniejsza od jednoci -

gaz unosi si od miejsca wypywu,

2) gaz ma w przyblieniu ciar rwny ciarowi powietrza, jego gsto wzgldna

jest w przyblieniu rwna jednoci - gaz rozchodzi si od miejsca wypywu we

wszystkich kierunkach,

3) gaz lub para s cisze od powietrza, ich gstoci wzgldne s wiksze od

jednoci; gaz lub para opadaj od miejsca wypywu, ciel si i pezn.

Podzia gazw i par w zalenoci od ich gstoci wzgldem powietrza podano w

tablicy 1.4

Tablica 1.9 Podzia gazw i par w zalenoci od ich gstoci wzgldem powietrza

Charakterystyka Przykady Gsto wzgldem

powietrza gazy pary

< 0,8 unoszce si - wodr, metan, amoniak, gaz miejski

0,8 - 1,1 rozchodzce si we wszystkich kierunkach

- acetylen, etan, etylen, tlenek wgla

> 1,1 opadajce, cielce

si i pezajce

opadajce, cielce si i pezajce

wglowodory

Mieszaniny pyw z powietrzem

Podobnie jak gazy palne i pary cieczy palnych pyy materiaw palnych (niekiedy

rwnie pyy materiaw niepalnych, np. metali aluminium, magnezu) tworz z powietrzem

mieszaniny wybuchowe. I w tym przypadku powstanie mieszaniny wybuchowej zaley od

11

stenia pyu w mieszaninie (tabl.1.3.) W przeciwiestwie do gazw palnych i par cieczy

palnych w mieszaninach z powietrzem stenie pyw wyraane jest w gramach na metr

szecienny lub w mg na dm3 .

Tablica 1.5. Charakterystyczne waciwoci wybranych mieszanin pyw z powietrzem

Rodzaj pyu Temperatura zapalenia oC

DGW mg/dm3

Maks. cinienie wybuchu MPa

chmura warstwa

Aluminium 650 760 45 0,51

elazo 320 310 105 0,29

Cynk 680 460 500 0,34

Kakao 510 200 450 0,48

ywica fenolowa 580 b.d. 25 0,63

Octan celulozy 470 400 45 0,95

Cukier 370 400 45 0,77

W wielu przypadkach przy analizie zagroenia wybuchem mieszanin pyw z

powietrzem moe by waniejsza znajomo temperatury samozapalenia warstwy pyu

zalegajcego na nagrzanej powierzchni ni znajomo temperatury samozapalenia chmury

pyowej. Wynika to z niebezpieczestwa samozapalenia warstwy pyu na nagrzanej

powierzchni i poderwania chmury pyowej, ktra utworzy z powietrzem mieszanin

wybuchow. Dodatkowo w tak utworzonej chmurze pyowej znajduj si zazwyczaj

rozarzone czsteczki pyu, ktre natychmiast spowoduj jej zapalenie. Dlatego podawane s

temperatury samozapalenia zarwno mieszaniny pyu z powietrzem, jak i temperatury

samozapalenia pyu zleaego w umownej 5 mm lub w 12,5 mm warstwie.

rda energii zapalajcej

Mieszanina wybuchowa moe by zapalona pobudzona do wybuchu,

najrozmaitszymi czynnikami zewntrznymi, ktre dostarcz dostateczn energi do

zapocztkowania reakcji. Czynnikw tych moe by wiele dziaajcych pojedynczo lub

wspdziaajcych, mona do nich zaliczy:

1) nagrzane powierzchnie,

2) iskry w obwodach elektrycznych,

3) wyadowania atmosferyczne,

4) wyadowania elektrycznoci statycznej,

5) uk elektryczny,

12

6) otwarty pomie,

7) iskry mechaniczne,

8) rnego rodzaju promieniowanie.

Kada iskra wywoana zarwno czynnikami elektrycznymi, jak i mechanicznymi jest

nonikiem energii cieplnej. Najwiksz zdolno zapalenia mieszanin wybuchowych maj

iskry elektryczne bowiem towarzyszy im szereg dodatkowych zjawisk uatwiajcych

zapalenie mieszaniny, np. jonizacja.

Jednak nie kada iskra elektryczna jest zdolna do zapalenia mieszaniny wybuchowej.

Aby mogo nastpi zapalenie mieszaniny wybuchowej, iskra elektryczna musi mie pewn

minimaln energi, poniej ktrej zapalenie mieszaniny nie jest moliwe (tablica 1.6.)

Tablica 1.6. Minimalne energie iskier elektrycznych zapalajcych wybrane

mieszaniny wybuchowe Nazwa substancji Minimalna

energia zapalajca mJ

Aceton 0,25

Acetylen 0,011

Amoniak 6,8

Butan 0,225

Dwusiarczek wgla 0,009

Metan 0,28

Propan 0,22

Siarkowodr 0,068

Wodr 0,019

Energia wydzielona w iskrze elektrycznej zaley od szeregu parametrw obwodu

elektrycznego, w ktrym powstaje od napicia, natenia prdu, indukcyjnoci, pojemnoci,

szybkoci przerywania obwodu, materiau elektrod. Znajomo minimalnej energii iskier

elektrycznych potrzebnej do zapalenia okrelonej mieszaniny wybuchowej oraz czynnikw

zwikszajcych i zmniejszajcych jej zdolno zapalajc pozwala na konstruowanie

urzdze i obwodw z bezpieczn iskr (iskrobezpiecznych). 2. Ocena zagroenia wybuchem i zapobieganie wybuchowi 2.1. Ocena zagroenia wybuchem

13

W obiektach budowlanych i na terenach otwartych, gdzie prowadzone s procesy

technologiczne z uyciem materiaw, ktre mog utworzy z powietrzem lub midzy sob

mieszaniny wybuchowe lub w ktrych materiay takie s magazynowane powinna by

przeprowadzona ocena zagroenia wybuchem.

Mieszanina wybuchowa (atmosfera wybuchowa) jest to mieszanina substancji palnych

w postaci gazw, par cieczy palnych, mgie lub pyw z powietrzem w normalnych

warunkach atmosferycznych, w ktrej po zapaleniu spalanie rozprzestrzenia si na ca nie

spalona mieszanin, spalaniu temu towarzyszy gwatowny wzrost cinienia.

Oceny zagroenia wybuchem dokonuje: inwestor, projektant lub uytkownik

decydujcy o procesie technologicznym

Ocena zagroenia wybuchem obejmuje wskazanie miejsc, pomieszcze i przestrzeni

zewntrznych, zagroonych wybuchem, wyznaczenie odpowiednich stref zagroenia

wybuchem oraz wskazanie rde ewentualnego zainicjowania wybuchu.

Ocen zagroenia wybuchem i klasyfikacj do odpowiednich stref zagroenia

powinien przeprowadza zesp skadajcy si z odpowiednich specjalistw technologa

odpowiedzialnego za proces technologiczny, poarnika, specjalistw ochrony rodowiska i

bezpieczestwa pracy, specjalistw elektryka i inyniera d/s wentylacji.

Decyzja zespou przeprowadzajcego klasyfikacj zagroenia wybuchem powinna by

ujta w formie dokumentu, ktry staje si podstaw doboru urzdze elektrycznych i

systemw ochronnych w sklasyfikowanych przestrzeniach. [16]

Przed przystpieniem do klasyfikacji przestrzeni do stref zagroenia wybuchem

powinny by podjte dziaania zmierzajce do minimalizacji ryzyka wybuchu.

2.2 Zapobieganie wybuchowi i ograniczanie jego skutkw Konieczno jednoczesnego wystpienia mieszaniny wybuchowej i rda zapalenia

oraz przewidywanie skutkw wybuchu prowadz do podstawowych zasad zapobiegania

wybuchowi lub ograniczenia jego skutkw. Nale do nich:

a) zapobieganie powstawaniu mieszanin wybuchowych przez

- eliminacj z procesu technologicznego lub ograniczenie substancji

mogcych tworzy z powietrzem lub miedzy sob mieszaniny wybuchowe,

- dodanie gazw obojtnych (inertyzacja), np. azotu, dwutlenku wgla,

gazw szlachetnych, pary wodnej lub obojtnych substancji proszkowych,

np. wgla, wapnia odpowiednich do przetwarzanych materiaw,

- ograniczenie do minimum przenikania na zewntrz urzdze

14

technologicznych substancji palnych min. przez odpowiedni ich

konstrukcj, dobr materiaw konstrukcyjnych,

- zabezpieczenie przed uszkodzeniami, pomiary i sygnalizacja ste

substancji palnych na zewntrz aparatury, usprawnienie i ograniczenie

operacji napeniania i oprniania,

- usuwanie substancji tworzcych mieszaniny wybuchowe przez wentylacj.

b) zapobieganie powstawaniu jakiegokolwiek efektywnego rda zapalenia,

c) ograniczenie skutkw wybuchu do dopuszczalnych granic przez zastosowanie

ochronnych rodkw konstrukcyjnych np. lekkich dachw, klap wybuchowych.

Wentylacja moe by stosowana wewntrz i na zewntrz urzdze technologicznych.

W przypadku pyw wentylacja stanowi dostateczn ochron tylko wtedy, gdy py

jest usuwany z miejsca jego powstawania i zapobiega si jego odkadaniu i zaleganiu.

Eliminacja lub minimalizacja ryzyka wybuchu moe by osignita przez

zastosowanie jednego z wymienionych rodkw lub ich kombinacji. Przede wszystkim zaleca

si zapobieganie powstawaniu mieszanin wybuchowych.

Im wystpienie mieszaniny wybuchowej jest bardziej prawdopodobne, tym musi by

zastosowany wikszy zakres rodkw ograniczajcych powstanie efektywnych rde

zapalenia i odwrotnie oraz zastosowanie rodkw zmniejszajcych skutki wybuchu.

3. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybuchem W celu okrelenia zakresu rodkw niezbdnych do uniknicia efektywnych rde

zapalenia, (inicjacji wybuchu) i uzyskania maksymalnego bezpieczestwa przy

uzasadnionych nakadach inwestycyjnych miejsca potencjalnie zagroone wybuchem s

klasyfikowane do stref zagroenia wybuchem.

Pomieszczenia i przestrzenie zewntrzne okrela si jako zagroone wybuchem, jeeli

moe si w nich utworzy mieszanina wybuchowa powstaa z wydzielajcej si takiej iloci:

gazw palnych, par, mgie, aerozoli lub pyw, ktrej wybuch mgby spowodowa przyrost

cinienia przekraczajcy 5 kPa. [6]

W pomieszczeniach o duych powierzchniach naley wyznacza strefy zagroone

wybuchem, jeeli mog w nich wystpi mieszaniny wybuchowe o objtoci co najmniej

0,01 m3 w wolnej przestrzeni.

Podstaw prawn klasyfikacji przestrzeni zagroonych wybuchem jest rozporzdzenie

Ministra Spraw Wewntrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006r. w sprawie ochrony

przeciwpoarowej budynkw, innych obiektw budowlanych i terenw

15

( Dz. U. Nr 80/2006, poz. 563). W rozporzdzeniu tym stwierdza si, e klasyfikacj stref

zagroenia wybuchem okrela polska norma dotyczca zapobiegania wybuchowi i ochrony

przed wybuchem. Stwierdzeniu temu odpowiadaj trzy polskie normy: norma PN-EN

1127-1:2007 Atmosfery wybuchowe . Zapobieganie wybuchowi i ochrona przed wybuchem.

Pojcia podstawowe i metodologia (oryg) [17] PN-EN 60079-10:2003 Urzdzenia

elektryczne w przestrzeniach zagroonych wybuchem. Cz 10. Klasyfikacja obszarw

niebezpiecznych. (oryg) [16] w zakresie klasyfikacji przestrzeni zagroonych wybuchem

mieszanin gazowych oraz norma PN-EN 61241-10 Urzdzenia elektryczne do stosowania w

obecnoci pyw palnych Cz 10 Klasyfikacja obszarw, w ktrych mog by obecne

pyy palne (oryg) [18] w zakresie klasyfikacji przestrzeni, w ktrych mog wystpi

mieszaniny wybuchowe pyw materiaw palnych z powietrzem

S one zharmonizowane z dyrektyw Unii Europejskiej 94/9/EC ( ATEX 100a. ),

wprowadzon do polskiego prawa rozporzdzeniem Ministra Gospodarki z dnia 22 grudnia

2005r. w sprawie zasadniczych wymaga dla urzdze i systemw ochronnych

przeznaczonych do uytku w przestrzeniach zagroonych wybuchem (Dz. U. Nr 263/2005,

poz.2203). [12].

Odnonie do urzdze elektrycznych, ale rwnie urzdze i systemw ochronnych

innych ni urzdzenia elektryczne (np. mechanicznych) podlegajcych wymaganiom

okrelonym w rozporzdzeniu powoane normy stanowi podstaw waciwej klasyfikacji

przestrzeni zagroonych wybuchem do poszczeglnych stref zagroenia i w konsekwencji

doboru i instalowania urzdze przeznaczonych do uytku w tych przestrzeniach.

Podstaw uznania przestrzeni za potencjalnie zagroon wybuchem jest przede

wszystkim czas emisji i utrzymywania si czynnikw tworzcych z powietrzem mieszaniny

wybuchowej i wentylacja.

Przy klasyfikacji przestrzeni do odpowiedniej strefy zagroenia wybuchem oraz przy

doborze urzdze w wykonaniu przeciwwybuchowym trzeba bra pod uwag:

*waciwoci fizyko-chemiczne czynnikw palnych wystpujcych w danej

przestrzeni; zwaszcza: granice wybuchowoci, temperatur zaponu w przypadku

cieczy, grup wybuchowoci i temperatur samozapalenia,

*charakter procesu technologicznego;

*moliwoci przedostawania si czynnikw palnych do otaczajcej przestrzeni;

*wentylacj danej przestrzeni;

*czsto wystpowania i przewidywany czas utrzymywania si mieszaniny

wybuchowej.

16

Istnieje szereg prac, przy ktrych a priori zakada si wystpienie zagroenia

wybuchem, np. przy malowaniu, lakierowaniu, klejeniu, myciu, suszeniu przy uyciu

materiaw, ktrych pary mog tworzy z powietrzem mieszaniny wybuchowe..

3.1. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybuchem mieszanin gazowych Przestrzenie zagroone wybuchem mieszanin gazw palnych i par cieczy palnych z

powietrzem klasyfikuje si na strefy: 0, 1 i 2 wedug czstoci i czasu wystpowania gazowej

atmosfery wybuchowej ( mieszaniny wybuchowej) w nastpujcy sposb:

- strefa 0 jest to przestrze, w ktrej gazowa atmosfera wybuchowa (mieszanina

wybuchowa) wystpuje cigle, w dugich okresach czasu lub czsto ( ponad 1000

godzin w roku), w czasie normalnych warunkw pracy urzdze technologicznych

W zasadzie warunki takie odpowiadaj warunkom wystpujcym we wntrzach

zbiornikw z cieczami palnymi, w rurocigach, w reaktorach i innych

urzdzeniach technologicznych oraz niekiedy w przestrzeniach nad zbiornikami z

dachami pywajcymi, w kanaach, studzienkach pod stropami itp.

- strefa 1 jest to przestrze, w ktrej pojawienie si gazowej atmosfery

wybuchowej (mieszaniny wybuchowej) jest prawdopodobne w warunkach

normalnej pracy urzdze technologicznych ( w czasie od 10 do 1000 godzin w

roku). Strefa ta moe obejmowa min.:

*bezporednie otoczenie strefy 0,

*bezporednie otoczenie miejsc zasilania surowcami aparatury

technologicznej,

*bezporednie otoczenie miejsc napeniania i oprniania,

*otoczenie wraliwych na uszkodzenia urzdze , systemw

ochronnych, czci i podzespow, wykonanych ze szka, ceramiki,

i podobnych materiaw,

*bezporednie otoczenie niewaciwie zabezpieczonych uszczelnie,

np. w pompach, zaworach.

*wok dystrybutorw paliw i LPG (gazu pynnego), przy zaworach

spustowych, zrzutowych i oddechowych ,

*w miejscach i w czasie produkcji lub stosowania cieczy palnych, np. do

mycia, czyszczenia, malowania, klejenia,

*w miejscach i w czasie przelewania, mieszania, suszenia i innych

czynnoci mogcych doprowadzi do wydzielania si gazw palnych,

17

par cieczy palnych, lub aerozoli w ilociach, ktre mog w

sprzyjajcych warunkach doprowadzi do powstania mieszaniny

wybuchowej,

- strefa 2 jest to przestrze, w ktrej w warunkach normalnej pracy urzdze

technologicznych pojawienie si gazowej atmosfery wybuchowej jest bardzo mao

prawdopodobne. Jeeli jednak mieszanina wybuchowa rzeczywicie powstanie,

to tylko na krtki okres (okoo 10 godzin w roku). Strefa ta moe obejmowa min.

miejsca otaczajce stref 0 lub 1.

3.2. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybuchem mieszanin pyowych Pyy palne zalegajce na urzdzeniach technologicznych i wyposaeniu pomieszcze,

warstwy, zway i osady pyowe powinny by traktowane tak samo, jak kade inne rdo,

ktre moe by przyczyn powstawania mieszanin wybuchowych pyw z powietrzem

Przestrzenie zagroone powstawaniem mieszanin pyw z powietrzem klasyfikuje si

do stref zagroenia 20, 21 i 22 w zalenoci od czasu i czstoci wystpowania mieszanin

wybuchowych pyw z powietrzem:

- strefa 20 - jest to przestrze, w ktrej mieszanina wybuchowa w postaci oboku

pyu palnego w powietrzu wystpuje stale, dugo lub czsto (ponad 1000 godzin w

cigu roku ) w normalnych warunkach pracy urzdze technologicznych, np. w

mynach, sortowniach, kruszarniach, mieszalnikach, w komorach kurzowych,

filtrach, cyklonach, w urzdzeniach aspiracyjnych w przemysach chemicznym,

spoywczym, farmaceutycznym, obrbki drewna itp.

- strefa 21 jest to przestrze, w ktrej mieszanina wybuchowa w postaci oboku

pyu palnego w powietrzu moe wystpi w normalnych warunkach pracy w

wyniku poderwania pyu zleaego, rozszczelnienia urzdze produkcyjnych i

aspiracyjnych sucych do odsysania i transportu pyu, przy magazynowaniu,

granulowaniu, brykietowaniu i podobnych operacjach technologicznych (w czasie

10 do 1000 godzin w cigu roku) oraz w sytuacjach wymienionych w opisie strefy

20,

- strefa 22 jest to przestrze, w ktrej wystpienie mieszaniny wybuchowej pyu

palnego z powietrzem w normalnych warunkach pracy jest mao prawdopodobne ,

jednak w przypadku wystpienia trwa krtko (poniej 10 godzi w roku). Strefa ta

moe otacza, min. miejsca w bezporednim ssiedztwie urzdze, systemw

ochronnych, czci i podzespow zawierajcych py, z ktrych moe doj do

18

uwolnienia i gromadzenia si pyu, np. w mynach i innych miejscach

wymienionych w charakterystyce strefy 20 i 21.

Strefy zagroenia wybuchem mieszanin pyw z powietrzem wyznacza si we

wszystkich kierunkach od miejsca emisji substancji niebezpiecznych. Ich wymiary zale od

rodzaju rda emisji, parametrw fizyko-chemicznych substancji, rodzaju wykonywanych

czynnoci, rodzaju wentylacji i jej skutecznoci, cinienia w aparaturze, temperatury itp.

3.3. Kolejno wyznaczania stref zagroenia wybuchem Strefy zagroenia wybuchem, w zalenoci od warunkw, wyznacza si w

nastpujcej kolejnoci:

- stref 0 - jeeli istniej ku temu warunki,

- stref 1 wok strefy 0 oraz wok odpowietrze zbiornikw, zaworw

oddechowych i wentylacyjnych oraz przy otwartych zbiornikach, reaktorach itp.,

- stref 2 wok strefy 1, w razie braku skutecznej wentylacji, przy wystpowaniu

substancji ogrzanych lub pod cinieniem

Podobnie wyznacza si strefy 20, 21, 22. Po strefach 21 i 22 mog by wyznaczone

przestrzenie zagroone poarem.

Istniej rwnie przepisy branowe zawierajce odpowiedni klasyfikacj typowych

obiektw, np. baz i stacji paliw oraz rurocigw dalekosinych.

W przestrzeniach zaliczonych do poszczeglnych stref zagroenia wybuchem mog

by instalowane tylko urzdzenia i systemy ochronne odpowiadajce wymaganiom

okrelonym w rozporzdzenia Ministra Gospodarki z dnia 22 grudnia 2005r. w

odpowiednim wykonaniu przeciwwybuchowym, okrelonej grupy i kategorii, dostosowane do

pracy w obecnoci mieszanin wybuchowych wystpujcych w tych przestrzeniach i

przeznaczone (atestowane) do przestrzeni zakwalifikowanych do poszczeglnych stref

zagroenia wybuchem.

3.4.Wpyw wentylacji przestrzeni zagroonych wybuchem na ich

klasyfikacj Gazy i pary emitowane do otaczajcej aparatur i urzdzenia atmosfery tworz

mieszaniny z powietrzem o steniach czynnikw palnych zmniejszajcych si wraz z

odlegoci od miejsca emisji. Intensywno wietrzenia moe mie istotny wpyw na typ lub

wymiary strefy zagroonej wybuchem.

Rozrnia si nastpujce gwne typy wentylacji:

- wentylacj naturaln,

19

- wentylacj sztuczn ogln, - wentylacj sztuczn miejscow Istniej rwnie przestrzenie niewentylowane.

Wentylacja naturalna jest wywoywana ruchami naturalnymi powietrza pod wpywem

rnic temperatur, cinie lub wiatru. Na zewntrz budynkw wentylacja naturalna jest czsto

wystarczajca do rozrzedzenia mieszaniny czynnikw palnych z powietrzem i zapobieenia

powstawaniu mieszanin wybuchowych. Wentylacja naturalna moe by rwnie efektywna w

budynkach, pod warunkiem wystpowania w cianach i sufitach otworw o wystarczajcych

rozmiarach. Na zewntrz budynkw do oceny wietrzenia zazwyczaj zakada si prdko

wiatru 0,5 m/s chod czsto przekracza ona 2 m/s. Przykadem wentylacji naturalnej mog

by typowe dla przemysu chemicznego i petrochemicznego instalacje zewntrzne na

estakadach.

Wentylacja sztuczna Ruch powietrza przy wentylacji sztucznej uzyskiwany jest za pomoc

wentylatorw nawiewnych i wycigowych Wentylacj sztuczn stosuje si najczciej w

pomieszczeniach i przestrzeniach przeznaczonych na stay lub okresowy pobyt ludzi.

Niekiedy wentylacja sztuczna stosowana jest rwnie na zewntrz budynkw, kiedy

konieczne jest kompensowanie niedostatecznie skutecznej wentylacji naturalnej.. Wentylacja sztuczna moe obejmowa cae pomieszczenie lub jego fragmenty albo poszczeglne

stanowiska pracy. Wtedy mwi si o wentylacji miejscowej. Za pomoc wentylacji sztucznej mona uzyskiwa: ograniczenie rozmiarw strefy

zagroonej wybuchem, ograniczenie czasu wystpowania mieszaniny wybuchowej oraz, co

jest najwaniejsze, zapobiega powstawaniu i utrzymywaniu si mieszanin wybuchowych

Wentylacja sztuczna przestrzeni potencjalnie zagroonych wybuchem musi spenia

nastpujce warunki:

- powietrze do nawiewu musi by pobierane z przestrzeni zewntrznych

niezagroonych wybuchem,

- powietrze odcigane z przestrzeni zagroonych wybuchem musi by wydalane do

przestrzeni zewntrznych niezagroonych wybuchem z innych przyczyn ni

wyrzut zanieczyszczonego powietrza,

- przestrze w miejscu wyrzutu zanieczyszczonego powietrza powinna by

klasyfikowana do odpowiedniej strefy zagroenia wybuchem,

- przed przystpieniem do projektowania wentylacji naley ustali stopie emisji

czynnikw palnych

20

- kierunek odcigania i nawiewu powietrza powinien by zgodny z gstoci

wzgldn wystpujcych czynnikw palnych,

Stopnie wentylacji Rozrnia si nastpujce trzy stopnie wentylacji:

a) wysoki stopie wentylacji moe redukowa stenie czynnika palnego w

miejscu emisji nie dopuszczajc do jego stenia w mieszaninie z powietrzem

przekraczajcego doln granic wybuchowoci, a w pomieszczeniach

przeznaczonych na stay pobyt ludzi NDS (najwyszych dopuszczalnych ste),

b) redni stopie wentylacji moe ogranicza stenie czynnika palnego poniej

dolnej granicy wybuchowoci mimo cigej emisji zanieczyszcze i nie dopuci

do tworzenia mieszaniny wybuchowej po ustaniu emisji

c) niski stopie wentylacji wentylacja nie moe ogranicza stenia czynnika

palnego w mieszaninie z powietrzem w czasie trwania jego emisji oraz nie moe

zapobiec powstania mieszaniny wybuchowej po ustaniu emisji czynnika palnego.

Okrelenie stopnia wentylacji zaley od znajomoci wielkoci emisji

zanieczyszcze, ktr mona ustali na podstawie szacunku lub oblicze.

Obliczenie objtoci mieszaniny wybuchowej Vz

Wzajemny stosunek midzy hipotetyczn objtoci mieszaniny wybuchowej Vz i

wymiarami strefy zagroonej wybuchem

Teoretycznie minimalna ilo powietrza, ktra rozrzedzi przy okrelonej emisji

zanieczyszcze stenie czynnika palnego poniej dolnej granicy wybuchowoci moe by

obliczona wg. zalenoci:

(1) Gdzie:

(dV/dt)min - minimalna objto czystego powietrza [m3 /s],

(dG/dt)max maksymalna ilo zanieczyszcze [kg/s],

DGWm - dolna granica wybuchowoci [kg/m3 ]

T - temperatura otoczenia [K].

k - wspczynnik bezpieczestwa stosowany do DGWm

k = 0,25 przy emisji cigej i pierwotnej

k = 0,5 przy emisji wtrnej

293.

.)/()/( maxmin

TDGWk

dtdGdtdVm

=

21

Do przeliczenia dolnej granicy wybuchowoci podanej w procentach objtoci na

doln granic wybuchowoci w [kg/m3 ] w normalnych warunkach atmosferycznych mona

skorzysta z zalenoci:

DGWm [kg/m3 ] = 0,416. 10 3 . M . DGWv [V,%]

Gdzie:

M ciar molowy [kg/kmol]

Ilo powietrza dostarczon przez wentylacj Vk do pomieszczenia o kubaturze Vo w

poblie miejsca emisji przy znanej liczbie wymian powietrza C mona obliczy ze

wzoru (2)

Gdzie:

Vk - stosunek obliczonej objtoci czystego powietrza do liczby wymian powietrza w

rozpatrywanej przestrzeni o objtoci V0 zawierajcej rdo emisji,

C - liczba wymian powietrza w jednostce czasu [s-1 ],.

(3)

Gdzie:

dVo /dt cakowita szybko przepywu czystego powietrza przez rozpatrywane

pomieszczenie,

Vo - kubatura wentylowanego pomieszczenia

Wzr (2) jest waciwy w przypadku jednorodnej mieszaniny przy rdle emisji i

nieograniczonym dostpie czystego powietrza. W praktyce takie warunki w zasadzie nie

wystpuj ze wzgldu na rozmaite przeszkody w przepywie powietrza uniemoliwiajce

skuteczn wentylacj rnych czci pomieszcze. Obniona wic bdzie liczba wymian

powietrza przy rdle emisji w stosunku do obliczonej wg. wzoru (3) co moe doprowadzi

do zwikszenia objtoci mieszaniny wybuchowej Vz przy rdle emisji. W celu urealnienia

wylicze konieczne jest wprowadzenie wspczynnika jakoci wentylacji f.

Po wprowadzeniu wspczynnika jakoci wentylacji f we wzorze (2) otrzymamy:

CdtdVVk .

)/( min=

oVdtdVC /=

22

(4)

Gdzie:

f wspczynnik jakoci wentylacji -koryguje skuteczno rozrzedzania mieszaniny

wybuchowej i zamyka si w granicach od f = 1 (stan idealny) do f = 5 (wietrzenie

ograniczone lub wentylacja naturalna),

VZ objto, w ktrej stenie palnych gazw i par bdzie 0,25 lub 0,5 krotnoci dolnej

granicy wybuchowoci w zalenoci od przyjtego wspczynnika bezpieczestwa k

we wzorze (1).

Oznacza to, e w warunkach ekstremalnych stenie czynnikw palnych w okrelonej

przewidywanej objtoci bdzie wyranie nisze od dolnej granicy wybuchowoci, za

przewidywana objto, w ktrej stenie czynnikw palnych bdzie wysze od dolnej

ranicy wybuchowoci bdzie mniejsza od VZ .

Przestrzenie otwarte W otwartej przestrzeni nastpuje znacznie szybsza wymiana powietrza

ni w przestrzeniach zamknitych (w pomieszczeniach). Przy zaoeniu prdkoci wiatru 0,5

m/s nastpuje ponad 100 wymian powietrza w cigu godziny, a wic 0,03 wymiany na

sekund. Mona zatem przyj we wzorze (4) do obliczenia VZ w otwartej przestrzeni warto

C = 0,03. Objto mieszaniny wybuchowej (hipotetycznie) wyniesie:

Gdzie: (3) (dV/dt)min - minimalna objto przepywajcego czystego powietrza m3 /s

Czas potrzebny do zmniejszenia stenia czynnika palnego w mieszaninie z powietrzem

Czas potrzebny do zmniejszenia stenia czynnika palnego w mieszaninie z

powietrzem po przerwaniu emisji zanieczyszcze od wartoci pierwotnej xo do wartoci

niszej od dolnej granicy wybuchowoci mona obliczy z zalenoci:

CdtdVfVfV kz min

)/.(. ==

03,0)/(. mindtdVfVZ =

23

(6)

Gdzie:

t - w sekundach, jeeli jest przyjmowane liczba wymian C/s

f - wspczynnik jakoci wentylacji,

xo - powinno by przyjmowane w tych samych jednostkach co DGW (kgh/m3 ; V %)

Warto czasu potrzebnego do zmniejszenia stenia czynnika palnego w mieszaninie z

powietrzem po przerwaniu emisji nie ma wpywu na klasyfikacj pomieszcze do stref

zagroenia wybuchem. Znajomo tego czasu jest dodatkow informacj do oceny

konkretnego procesu lub sytuacji.

Okrelenie wpywu stopnia wentylacji na klasyfikacj przestrzeni zagroonych wybuchem

Stae rdo emisji czynnikw palnych powoduje zazwyczaj zaliczenie danej

przestrzeni do strefy 0 zagroenia wybuchem, emisja okresowa i dugotrwaa (pierwotna)

powoduje zaliczenie przestrzeni zagroonej wybuchem do strefy 1 zagroenia wybuchem, za

emisja mao prawdopodobna i krtkotrwaa (wtrna) powoduje zaliczenie przestrzeni do

strefy 2 zagroenia wybuchem w normalnych warunkach pracy urzdze technologicznych.

Sprawnie dziaajca i monitorowana wentylacja sztuczna o wysokim stopniu

wietrzenia moe przyczyni si do zaliczenia danej przestrzeni do niszej strefy zagroenia

wybuchem, a nawet do przestrzeni niezagroonych.

Wentylacja o niskim stopniu wietrzenia moe spowodowa konieczno zaliczenia

danej przestrzeni do wyszej strefy zagroenia wybuchem Dzieje si to wtedy, gdy stopie

wietrzenia jest tak niski, e po zatrzymaniu emisji zanieczyszcze rozrzedzenie mieszaniny

nastpuje tak powoli, e niebezpieczestwo wybuchu trwa duej ni przewidywane dla

danego stopnia emisji.

Znajomo objtoci Vz moe by wykorzystana do oceny wentylacji wysokiego,

redniego i niskiego stopnia. Czas rozrzedzenia t moe pomc w ocenie stopnia wentylacji

koniecznego dla danej przestrzeni i odpowiada okreleniu stref 0, 1 i 2.

Stopie wentylacji uwaa si za wysoki gdy objto VZ mieszaniny wybuchowej jest

maa lub pomijalna. W takim przypadku w czasie dziaania wentylacji rdo emisji naley

traktowa jako nie wytwarzajce mieszaniny wybuchowej, co oznacza, e otaczajca je

przestrze nie jest zagroona wybuchem. Mimo to mieszanina wybuchowa moe powstawa

cile przy rdle emisji, cho w pomijalnej iloci.

oxkDGW

Cft .ln.=

24

Wysoki stopie wentylacji moe by wykorzystywany jedynie jako miejscowa

sztuczna wentylacja w ssiedztwie rda emisji tylko w niewielkich zamknitych

przestrzeniach ewentualnie przy bardzo maej prdkoci emisji. W wikszo zamknitych

przestrzeni zazwyczaj wystpuje kilka rde emisji.

Przy typowych szybkociach emisji przyjmowanych przy klasyfikacji przestrzeni

zagroonych wybuchem czsto wentylacja naturalna jest niewystarczajca nawet w otwartych

przestrzeniach. W duych zamknitych przestrzeniach skuteczna wentylacja oglna moe

by niewykonalna.

Znajomo objtoci Vz nie daje adnych informacji o czasie wystpowania

mieszaniny wybuchowej po usuniciu rda emisji. Dotyczy to redniego i niskiego stopnia

wentylacji. Wentylacja redniego stopnia powinna powodowa rozrzedzenie mieszaniny

wybuchowej pozwalajce na zaliczenie danej przestrzeni do strefy zagroenia wybuchem 1

lub 2. Czas rozrzedzenia mieszaniny wybuchowej zaley od czstoci emisji zanieczyszcze i

jej intensywnoci.

W duych zamknitych przestrzeniach objto mieszaniny wybuchowej Vz bardzo

czsto jest mniejsza od objtoci pomieszczenia. Wwczas do stref zagroenia wybuchem

klasyfikuje si tylko czci tego pomieszczenia w ssiedztwie rde emisji czynnikw

palnych. Gdy objto mieszaniny Vz jest zbliona, rwna lub wiksza od objtoci

pomieszczenia, to cae pomieszczenie klasyfikuje si jako zagroone wybuchem.

Przy wystpowaniu wielokrotnych rde emisji w jednym pomieszczeniu naley dla

kadego ze rde obliczy wartoci (dV/dt)min wg. wzoru (1), a nastpnie zsumowa je.

Dostpno wentylacji (wietrzenia) ma wpyw na obecno lub tworzenie si mieszaniny

wybuchowej. Przy klasyfikowaniu przestrzeni zagroonych wybuchem trzeba bra pod uwag

zarwno dostpno, jak i stopie wentylacji. Rozrnia si trzy poziomy dostpnoci

wentylacji:

a) dobra wentylacja funkcjonuje w czasie normalnego stanu pracy urzdze

technologicznych,

b) rednia wentylacja pracuje stale w czasie normalnego stanu pracy urzdze

technologicznych, przerwy s rzadkie i krtkotrwae

c) za wietrzenie nie osiga dobrego lub redniego poziomu, jednak nie wystpuj

dugotrwae przerwy w jej dziaaniu

Jeeli dostpnoci wentylacji nie mona oceni nawet jako z, wwczas

pomieszczenie uwaa si za niewentylowane.

25

Jeeli stosowane s cige pomiary ste czynnikw palnych w mieszaninie z

powietrzem i odpowiednie blokady uniemoliwiajce emisj zanieczyszcze w razie

zatrzymania wentylacji, np. zatrzymanie procesu, to nie ma potrzeby zmieniania pierwotnej

klasyfikacji do stref zagroenia wybuchem przyjtej przy pracujcej wentylacji, a dostpno

wentylacji moe by oceniana jako dobra.

Przy ocenie dostpnoci wentylacji sztucznej trzeba bra pod uwag jej

niezawodno. W wentylacji niezawodnej w przypadku przerwy w pracy wentylatora

podstawowego nastpuje samoczynne zaczenie wentylatora rezerwowego.

Dokumentacja klasyfikacyjna Dokumentacja klasyfikacyjna powinna zawiera:

- wykaz norm i przepisw,

- rysunki i opis przestrzeni klasyfikowanych,

26

- opis procesu technologicznego

- charakterystyki substancji tworzcych z powietrzem (z tlenem z powietrza)

mieszaniny wybuchowe,

- analiz wpywu wentylacji na stenia gazw lub par w mieszaninie z powietrzem,

- formularze klasyfikacyjne tablica 3.1..Charakterystyka materiaw palnych,

- tablica 3.2 klasyfikacja do stref zagroenia wybuchem

Tablica 3.1. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybuchem, charakterystyki materiaw

palnych

Tablica 3.2. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybuchem, wykaz rde emisji materiaw palnych, klasyfikacja do stref zagroenia wybuchem

Dokumentacja klasyfikacyjna

Tablica 3.2. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybuchem

Wykaz rde emisji materiaw palnych 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Nr rda emisji Materiay palne Wentylacja Strefy zagroenia wybuchem

Uwa- gi

opis lokali- zacja

Stopie emisji a)

Nr. poz. w cz.1.b)

Temp. o C Cinienie 26pa

Stan c)

Typ d)

Stopie e)

Dost- pno f)

Typ Strefy 0, 1 lub 3

Wymiar pionowy

[m]

Wymiar poziomy

[m]

a) c-ciga, p-w normalnych warunkach pracy okresowa, s w normalnych warunkach pracy b. mao prawdopodobna, jeeli jednak wystpi, to w krtkim okresie b) kolejny numer w czci 1 formularza klasyfikacyjnego

Dokumentacja klasyfikacyjna

Tablica 3.1. Klasyfikacja przestrzeni zagroonych wybuchem

Charakterystyki materiaw palnych

Obiekt: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

N

r

Materia palny

Temp. zap.oC

DGW Lotno

Nazwa

Wz

r kg/m

3 % Prno

par kPa

Temperatura wrzenia oC

Gsto wzgldn

a

Temp samoza- palenia oC

Grupa i klasa temperaturowa

- - - - - - -

27

c) G- gaz, L-ciecz, LG gaz pynny, s- ciao stae (py)

d) wentylacja N naturalna, A sztuczna e) stopie wentylacji: wysoki, redni, niski f) dostpno wentylacji: dobra, rednia z

4. Dyrektywa ATEX 100a Rozporzdzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Spoecznej z dnia 22 grudnia

2005r. w sprawie zasadniczych wymaga dla urzdze i systemw ochronnych

przeznaczonych do uytku w przestrzeniach zagroonych wybuchem weszo w ycie z dniem

1 stycznia 2006r. Rozporzdzenie to wprowadza do polskiego prawa postanowienia

dyrektywy Unii Europejskiej 94/9/WE z dnia 23 marca 1994r. w sprawie ujednolicenia

przepisw pastw czonkowskich dotyczcych urzdze i systemw ochronnych

przeznaczonych do uytku w przestrzeniach zagroonych wybuchem, nazywanej dyrektyw

ATEX 100a. W treci rozporzdzenia zostay uwzgldnione poprawki do dyrektywy

opublikowane w Dz. U. WE nr L 21 z dnia 26.01.2000r. oraz nr L 304 z dnia 5.12.2000r.

Rozporzdzenie dotyczy wszelkiego rodzaju urzdze i systemw

ochronnych przeznaczonych do uytkowania w przestrzeniach zagroonych

wybuchem zarwno elektrycznych jak i innych , np. mechanicznych. Rozporzdzenie okrela:

- podzia urzdze w wykonaniu przeciwwybuchowym na grupy i

kategorie oraz ich oznakowanie

- zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczestwa i ochrony zdrowia dotyczce

projektowania i wytwarzania urzdze i systemw ochronnych przeznaczonych do

uytku w przestrzeniach zagroonych wybuchem,

- procedury oceny zgodnoci,

- tre deklaracji zgodnoci,

- warunki wprowadzania wyrobu na wsplny rynek,

- minimalne kryteria, jakie powinny by uwzgldnione przy notyfikowaniu

jednostek odpowiedzialnych za przeprowadzenie oceny zgodnoci,

- sposb oznakowania urzdze i systemw ochronnych,

- wzr oznakowania CE.

Przepisy rozporzdzenia maj rwnie zastosowanie do aparatury zabezpieczajcej,

sterujcej i regulacyjnej przeznaczonej do uytku na zewntrz przestrzeni (stref) zagroonych

28

wybuchem, ktra jest wymagana lub przyczynia si do bezpiecznego funkcjonowania

urzdze i systemw ochronnych wewntrz stref lub przestrzeni zagroonych wybuchem.

Postanowie rozporzdzenia nie stosuje si do:

- aparatury medycznej,

- urzdze i systemw ochronnych w przestrzeniach zagroonych wycznie

wybuchem materiaw wybuchowych lub substancji chemicznie nie stabilnych,

- urzdze przeznaczonych do uytku domowego i stosowanych do celw nie-

zarobkowych,

- rodkw ochrony osobistej,

- statkw penomorskich i ruchomych platform morskich,

- rodkw transportu statkw oraz pojazdw i ich przyczep przeznaczonych

wycznie do transportu osb drog powietrzn lub sieci transportu drogowego,

kolejowego lub wodnego oraz transportu towarw. Wyczeniu nie podlegaj

pojazdy przeznaczone do uytku w przestrzeniach zagroonych wybuchem.

- wyrobw przeznaczonych do uytku si zbrojnych i policji oraz podobnych

formacji.

Urzdzenia wyczone z postanowie rozporzdzenia (dyrektywy)objte s

postanowieniami innych rozporzdze lub s przedmiotem umw midzynarodowych,

ktrych sygnatariuszami s kraje czonkowskie Unii Europejskiej w tym Polska.

4.1. Podzia urzdze elektrycznych na grupy i kategorie

Urzdzeniami i systemami ochronnymi mog by urzdzenia i systemy elektryczne

przeznaczone do instalowania w przestrzeniach zaliczonych do poszczeglnych stref

zagroenia wybuchem.

W rozporzdzeniu ustalono nastpujce grupy urzdze i systemw ochronnych

identycznie, jak w normie PN EN 60079-0:2006 [19] Urzdzenia elektryczne w

przestrzeniach zagroonych wybuchem. Wymagania oglne i w obrbie tych grup wydzielono

kategorie urzdze. W grupie I dotyczcej urzdze w wykonaniu przeciwwybuchowym

przeznaczonych do pracy w grnictwie metanowym, wydzielono kategorie urzdze M1 i

M2. W grupie II dotyczcej urzdze przeciwwybuchowych przeznaczonych do pracy w

przestrzeniach zagroonych wybuchem innych ni kopalnie metanowe, wydzielono kategorie

urzdze 1, 2 i 3.

29

Grupy te i kategorie dotycz zarwno urzdze elektrycznych przewidzianych do

instalowania w przestrzeniach zagroonych wybuchem, jak i innych urzdze i systemw

ochronnych, np. mechanicznych.

Grupy urzdze w wykonaniu przeciwwybuchowym s nastpujce:

- grupa I urzdzenia i systemy ochronne przeznaczone do uytku w

zakadach grniczych, w ktrych wystpuje zagroenie wybuchu mieszanin

metanu z powietrzem lub wybuchu mieszanin pyu wglowego z powietrzem,

- grupa II urzdzenia i systemy ochronne przeznaczone do uytku w

przestrzeniach zagroonych wybuchem mieszanin gazw lub par z powietrzem

innych ni zakady grnicze.

W obrbie grupy I ustanowiono:

*kategori M1 obejmujc urzdzenia zaprojektowane i wykonane w taki

sposb, aby mogy funkcjonowa zgodnie z parametrami ruchowymi okrelonymi

przez producenta, zapewniajc bardzo wysoki poziom bezpieczestwa nawet w

przypadku uszkodzenia,

*kategori M2 obejmujc urzdzenia zaprojektowane i wykonane w taki sposb,

aby mogy pracowa zgodnie z parametrami ruchowymi ustalonymi przez

producenta, gwarantujc wysoki poziom bezpieczestwa. W urzdzeniach tej

kategorii jest zapewnione wyczenie zasilania w przypadku wystpienia atmosfery

wybuchowej.

W obrbie grupy II ustanowiono kategorie urzdze:

*kategori 1 obejmujc urzdzenia zaprojektowane i wykonane tak, aby mogy

funkcjonowa zgodnie z parametrami ustalonymi przez producenta zapewniajc

bardzo wysoki poziom zabezpieczenia w strefach 0 zagroenia wybuchem.

*kategori 2 obejmujc urzdzenia zaprojektowane i wykonane w taki sposb, aby

mogy funkcjonowa zgodnie z parametrami ruchowymi ustalonymi przez

producenta w strefie 1 zagroenia wybuchem, zapewniajc wysoki poziom

zabezpieczenia nawet w przypadku czstych zakce lub uszkodze.

*kategori 3 obejmujc urzdzenia zaprojektowane i wykonane w taki sposb, aby

mogy funkcjonowa w strefie 2 zagroenia wybuchem zgodnie z parametrami

ustalonymi przez producenta, zapewniajc normalny stopie zabezpieczenia w czasie

normalnego dziaania.

4.2. Zasadnicze wymagania dyrektywy ATEX 100a

Zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczestwa i ochrony zdrowia dotyczce

30

projektowania oraz wytwarzania urzdze i systemw ochronnych sprowadzaj si do

wymagania podstawowego:

urzdzenia i systemy ochronne powinny by projektowane zgodnie z zasadami

zintegrowanego bezpieczestwa przeciwwybuchowego; w tym celu producent powinien

podj dziaania, aby:

- zapobiec, w miar moliwoci, wytworzeniu mieszaniny wybuchowej przez

urzdzenia i systemy ochronne;

- zapobiec zapaleniu mieszaniny wybuchowej uwzgldniajc charakter kadego

rda zapalenia; elektrycznego lub nieelektrycznego;

- w przypadku powstania, mimo przedsiwzitych rodkw ostronoci, wybuchu

mogcego zagrozi swym dziaaniem bezporednim lub porednim

bezpieczestwu osb, zwierzt domowych oraz mieniu natychmiast powstrzyma

lub ograniczy zasig pomienia i cinienia wybuchu do bezpiecznego poziomu.

W dalszej treci rozporzdzenia min. okrelone s szczegowo kolejne zasadnicze

wymagania w zakresie bezpieczestwa i ochrony zdrowia dotyczce projektowania oraz

wytwarzania urzdze i systemw ochronnych przeznaczonych do stosowania w strefach

zaliczonych do zagroonych wybuchem min. stosowanych materiaw, ich kompatybilnoci

w poczeniu z innymi materiaami i czynnikami stwarzajcymi zagroenie wybuchem,

koordynacji temperatur, wyposaenia w aparatur kontrolno-pomiarow i zabezpieczajc.

W rozporzdzeniu podanych jest szereg wymaga zmierzajcych do zapobiegania

powstawaniu mieszanin wybuchowych oraz w zakresie budowy urzdze i systemw

ochronnych. M.in. wymagane jest aby urzdzenia, ktre mog emitowa gazy lub pyy palne

stanowiy, w miar moliwoci, ukady zamknite. Jeeli jednak urzdzenia maj otwory lub

nieszczelne zcza, to powinny mie tak konstrukcj, aby emisje gazw lub pyw nie mogy

doprowadzi do utworzenia na zewntrz tych urzdze mieszanin wybuchowych.

W dalszej treci rozporzdzenia podane s wymagania odnonie do projektowania

i wykonania urzdze i systemw ochronnych zaliczonych do poszczeglnych grup i

kategorii zapewniajce bezpieczestwo wobec mieszanin wybuchowych w czasie ich

uytkowania i czynnoci eksploatacyjnych.

Urzdzenia grupy II kategorii 1 s tak projektowane i wytwarzane, aby w razie

wystpienia mieszaniny wybuchowej gazw lub par z powietrzem w ich otoczeniu, rda

zapalenia nie uaktywniy si nawet w przypadku rzadko wystpujcych uszkodze tych

urzdze. Urzdzenia te wyposaa si w takie rodki zabezpieczajce aby w razie

wystpienia uszkodzenia jednego z tych rodkw przynajmniej drugi, niezaleny rodek

31

zabezpieczajcy, zapewni wymagany poziom zabezpieczenia oraz w razie dwch

niezalenych od siebie uszkodze by zapewniony wymagany poziom bezpieczestwa.

Urzdzenia grupy II kategorii 2 tak si projektuje i wytwarza, aby w przypadku

wystpienia mieszaniny wybuchowej gazw, par lub mgie z powietrzem w ich otoczeniu

rda zapalenia nie uaktywniy si nawet podczas czstych zakce lub uszkodze tych

urzdze.

Urzdzenia grupy II kategorii 3 projektuje si i wytwarza tak, aby w przypadku

wystpienia mieszaniny wybuchowej gazw, par lub mgie z powietrzem moliwe byo

zapobieganie moliwym rdom zapalenia, ktre mog powsta w czasie normalnego

dziaania tych urzdze.

4.3. Oznakowanie urzdze przeciwwybuchowych wyprodukowanych zgodnie z

wymaganiami dyrektywy (rozporzdzenia)

Wszelkie urzdzenia elektryczne i nieelektryczne wykonane zgodnie z wymaganiami

dyrektywy Atex 100a powinny by oznakowane symbolami wynikajcymi z postanowie tej

dyrektywy. Oznakowanie powinno skada si z symboli zapisanych w nastpujcej

kolejnoci:

* symbolu oznaczajcego, e jest to urzdzenie przeciwwybuchowe wykonane

zgodnie z wymaganiami dyrektywy Atex 100a,

symbolu grupy urzdzenia przeciwwybuchowego I (przeznaczonego do pracy w

grnictwie metanowym) lub II (przeznaczonego do pracy w miejscach zagroonych

wybuchem poza grnictwam)

symbolu kategorii urzdzenia przeciwwybuchowego M1 lub M2 (grnictwo)

1, 2 lub 3 (poza grnictwam),

w przypadku urzdze grupy II symbol rodzaju mieszaniny wybuchowej, w obecnoci

ktrej urzdzenie moe bezpiecznie pracowa: G mieszaniny gazowe, D mieszaniny

pyowe.

Przykad oznaczenia:

II 1 G

Urzdzenie przeciwwybuchowe grupy II, kategorii 1 przeznaczone do pracy w

obecnoci gazowych mieszanin wybuchowych.

5. Normy zharmonizowane dotyczce elektrycznych urzdze w

wykonaniu przeciwwybuchowym

32

Normy zharmonizowane dotyczce elektrycznych urzdze w wykonaniu

przeciwwybuchowym podane s w .Materiaach wyjciowych na kocu opracowania. S

one w wikszoci, wprowadzone do zbioru polskich norm w drodze uznania, tzn. w jzyku

oryginau angielskiego bez tumaczenia na jzyk polski. Normy te maj by sukcesywnie

tumaczone.

Po przetumaczeniu na jzyk polski s one ustanawiane przez PKN w normalnym

trybie. Na razie mona z nich korzysta tylko w jzyku angielskim. O formie uznania normy,

a nie jej ustanowienia, wiadczy litera U umieszczona po roku wydania. (w starszych

wydaniach) lub oznaczenie (oryg) po tytule normy w nowszych wydaniach.

Trzeba zwrci uwag, e mimo wprowadzenia norm europejskich do zbioru norm

polskich, te z dotychczas stosowanych norm krajowych, ktre nie s sprzeczne z normami

europejskimi pozostaj nadal aktualne.

6. Konstrukcje urzdze elektrycznych w wykonaniu

przeciwwybuchowym Elektryczne urzdzenia w wykonaniu przeciwwybuchowym s to urzdzenia

elektryczne, w ktrych budowie zastosowano rodki (rozwizania konstrukcyjne)

zapobiegajce zapaleniu otaczajcej je mieszaniny wybuchowej.

Rozrnia si nastpujce rodzaje urzdze elektrycznych w wykonaniu

przeciwwybuchowym:

Urzdzenia z oson olejow [20] urzdzenia elektryczne, ktrych wszystkie czci mogce spowodowa zapalenie otaczajcej mieszaniny wybuchowej s tak gboko

zanurzone w oleju lub w innej cieczy izolacyjnej, e powstajce iskry, uki elektryczne,

podwyszone temperatury, nie mog spowodowa zapalenia mieszaniny wybuchowej

znajdujcej si na zewntrz oleju. Czci nie zanurzone w cieczy maj innego rodzaju

wykonanie przeciwwybuchowe.

Urzdzenia w obudowie cinieniowej [21] urzdzenia elektryczne, w ktrych bezpieczestwo wobec mieszanin wybuchowych jest osignite przez umieszczenie ich w

zamknitej obudowie wypenionej powietrzem lub innym gazem niepalnym znajdujcym si

stale pod nadcinieniem w stosunku do otaczajcej urzdzenie atmosfery w celu

niedopuszczenia do wntrza mieszanin wybuchowych. Moe to by przewietrzanie lub

nadcinienie statyczne. Urzdzenia cinieniowe dzieli si na trzy typy:

- px obnia klasyfikacj zagroenia wybuchem wewntrz obudowy ( lub

pomieszczenia, np. sterowni) cinieniowej ze strefy 1 do nie zagroonych wybuchem,

33

- py obnia klasyfikacj zagroenia wybuchem wewntrz obudowy cionieniowej ze

strefy 1 do strefy 2,

- pz obnia klasyfikacj zagroenia wybuchem wewntrz obudowy cinieniowej ze

strefy 2 do nie zagroonej wybuchem.

Nadcinienie robocze gazu ochronnego przy ciankach obudowy nie powinno by

mniejsze od 50 Pa w osonach typu px i py oraz 25 paskali w osonach typu pz.

Urzdzenia z oson piaskow [22] urzdzenia elektryczne, ktrych osony wypenione s piaskiem lub kulkami szklanymi w taki sposb, aby ewentualnie powstajce

iskry, uki elektryczne lub podwyszone temperatury wewntrz osony nie mogy

spowodowa zapalenia otaczajcej urzdzenie mieszaniny wybuchowej. Urzdzenia z oson ognioszczeln [23] urzdzenia elektryczne, ktrych wszystkie czci mogce wywoa zapalenie otaczajcej mieszaniny wybuchowej umieszczone s w

osonie ognioszczelnej tzn. takiej ktra bez uszkodzenia wytrzymuje cinienie wybuchu

powstaego w jej wntrzu i skutecznie zapobiega przeniesieniu wybuchu z jej wntrza do

otaczajcej urzdzenie elektryczne przestrzeni zawierajcej mieszanin wybuchow.

Ognioszczelno osony uzyskiwana jest przez zastosowanie szczelin gaszcych o

odpowiednich przewitach. Szczeliny gaszce, tworzce tzw. zcza ognioszczelne

charakteryzuj si dugoci L (najkrtsza odlego pomidzy zewntrzn krawdzi

szczeliny i wntrzem osony oraz przewitem i tj. odlegoci midzy krawdziami

szczeliny.

Urzdzenia budowy wzmocnionej [ 24] urzdzenia elektryczne nie zawierajce czci normalnie iskrzcych lub nagrzewajcych si wykonane ze zwikszon pewnoci

mechaniczn i elektryczn w celu ograniczenia do minimum prawdopodobiestwa powstania

uszkodze mogcych spowodowa zapalenie mieszaniny wybuchowej. Temperatury

poszczeglnych czci, nawet w czasie rozruchw i w przypadku zwar nie mog

przekroczy temperatur dopuszczalnych dla poszczeglnych klas temperaturowych mieszanin

wybuchowych. Czci izolowane znajdujce si pod napiciem powinny mie stopie

ochrony co najmniej IP44, czci nie izolowane pozostajce pod napiciem powinny mie

stopie ochrony IP54

Urzdzenia rodzaju budowy przeciwwybuchowej typu n [26] urzdzenie elektryczne, w ktrym ze wzgldw konstrukcyjnych i zasady dziaania nie powstaj

zjawiska mogce spowodowa zapalenie mieszaniny wybuchowej.

Urzdzenia z zabezpieczeniami typu n dzieli si na podtypy:

34

a) EExnA urzdzenia nieiskrzse,

b) EExnC - urzdzenia nieiskrzce,

c) EExnR - urzdzenia w szczelnej obudowie ograniczajcej wnikanie do

niej, w okrelonym czasie mieszaniny wybuchowej,

d) EExnL - urzdzenia o ograniczonej energii.

e) EExnP - urzdzenia z uproszczonym ukadem przewietrzania.

Urzdzenia iskrobezpieczne [ 25] urzdzenia lub ukady elektryczne o maej energii elektrycznej, ktrych elementy s tak dobrane, aby iskry elektryczne lub zjawiska termiczne,

ktre mog powsta zarwno w czasie normalnej pracy urzdzenia ( np. zamykanie lub

otwieranie obwodw) lub w przypadku pojedynczego lub wielokrotnego uszkodzenia (np.

zwar, przerw w obwodzie) nie mogy spowodowa zapalenia otaczajcej urzdzenie

mieszaniny wybuchowej.

Wystpuj dwa rodzaje urzdze elektrycznych i obwodw iskrobezpiecznych:

ia nie powodujce zapalenia mieszanin wybuchowych w nastpujcych

przypadkach:

- w normalnym stanie pracy i w razie wystpienia uszkodze niezliczanych1 , ktre

stwarzaj najbardziej niekorzystne warunki,

- w normalnym stanie pracy oraz przy wystpieniu jednego uszkodzenia

zliczanego2 oraz tych uszkodze niezliczanych, ktre stwarzaj najbardziej

niekorzystne warunki,

- w normalnym stanie pracy i przy wystpieniu dwch uszkodze zliczanych oraz

tych uszkodze niezliczanych, ktre stwarzaj najbardziej niekorzystne warunki,

ib - nie powodujce zapalenia mieszanin wybuchowych w nastpujcych przypadkach:

- w normalnym stanie pracy i przy wystpieniu tych uszkodze niezliczanych, ktre

stwarzaj najbardziej niekorzystne warunki,

- w normalnym stanie pracy i przy wystpieniu jednego uszkodzenia zliczanego

oraz tych uszkodze niezliczanych, ktre stwarzaj najbardziej niekorzystne

warunki.

Obok urzdze iskrobezpiecznych wystpuj tzw. urzdzenia proste, nale do nich:

- czci i podzespoy bierne, np. przeczniki, skrzynki zaciskowe, potencjometry i

1 Uszkodzenie niezliczane jest to uszkodzenie wystpujce w czciach urzdzenia elektrycznego nie odpowiadajcych wymaganiom okrelonym w normie 2 Uszkodzenie zliczane jest to uszkodzenie wystpujce w czciach urzdzenia elektrycznego, odpowiadajcych wymaganiom okrelonym w normie

35

proste elementy pprzewodnikowe,

- czci magazynujce energi o cile okrelonych parametrach, np. kondensatory

lub cewki indukcyjne,

- urzdzenia wytwarzajce energi, np. termoelementy, fotoogniwa

o parametrach nie przekraczajcych napicia U 1,5 V, prdu I 100 mA i

energii W 25 mW.

Urzdzenia z ochron hermetyzowan typu m [27] urzdzenia elektryczne, ktrych czci iskrzce i nagrzewajce si s zalane mas izolacyjn uniemoliwiajc

zapalenie, znajdujcej si na zewntrz urzdzenia, mieszaniny wybuchowej. Rozrnia si

dwa poziomy ochrony urzdze hermetyzowanych mas izolacyjn:

- poziom ma

- poziom mb

Poziom ma ochrony przeciwwybuchowej zapewnia bezpieczne uytkowanie urzdze

hermetyzowanych mas izolacyjn zarwno w czasie normalnej ich pracy, jak i przy

zaistniaych moliwych uszkodzeniach.

Poziom mb ochrony przeciwwybuchowej zapewnia bezpieczne uytkowanie urzdze

elektrycznych hermetyzowanych mas izolacyjn w ich normalnym stanie pracy.

Urzdzenia elektryczne przeznaczone do stosowania w przestrzeniach zagroonych

wybuchem mieszanin gazw, par, aerozoli i mgie z powietrzem powinny by konstruowane,

badane i oznakowane zgodnie z norm PN-EN 60079-0 Urzdzenia elektryczne w

przestrzeniach zagroonych wybuchem - wymagania oglne oraz z normami

przedmiotowymi dotyczcymi poszczeglnych rodzajw budowy przeciwwybuchowej.

7. Podzia urzdze grupy II na podgrupy Czynniki tworzce z powietrzem mieszaniny wybuchowe i urzdzenia elektryczne w

wykonaniu przeciwwybuchowym grupy II, w osonach ognioszczelnych i w wykonaniu

iskrobezpiecznym, s podzielone na podgrupy A, B i C w zalenoci od waciwoci gazw i

par wystpujcych w przestrzeni, do ktrej s przeznaczone (IIA, IIB i IIC).

Podzia na podgrupy urzdze w osonach ognioszczelnych przeprowadzany jest na

podstawie maksymalnych dowiadczalnych bezpiecznych przewitw szczelin

ognioszczelnych - MESG* okrelonych za pomoc pojemnika dowiadczalnego ze szczelin

o dugoci 25 mm.

Maksymalne dowiadczalne bezpieczne przewity szczelin ognioszczelnych wynosz:

podgrupa IIA - MESG powyej 0,9 mm;

36

podgrupa IIB - MESG pomidzy 0,5 mm i 0,9 mm;

podgrupa IIC - MESG poniej 0,5 mm;

Szczeliny konstrukcyjne w osonach ognioszczelnych s wielokrotnie wsze.

W przypadku urzdze elektrycznych w wykonaniu iskrobezpiecznym gazy i pary (a

zatem i urzdzenia elektryczne) podzielone s wg stosunku ich minimalnych prdw

zapalajcych do prdu zapalajcego metan laboratoryjny MIC*.

Stosunki minimalnych prdw zapalajcych mieszaniny wybuchowe do prdu

zapalajcego metan laboratoryjny MIC wynosz:

podgrupa IIA - stosunek MIC powyej 0,8,

podgrupa IIB - stosunek MIC pomidzy 0,45 i 0,8,

podgrupa IIC - stosunek MIC poniej 0,45.

*MESG i MIC s to skrty zaczerpnite z oryginalnego tekstu normy w jzyku angielskim.

Aby zaliczy gaz lub par do odpowiedniej podgrupy wystarczy, w wikszoci

przypadkw, wyznaczenie jednej z tych wielkoci - albo MESG, albo MIC

W tablicy 7.1.. przedstawione s wzajemne zalenoci urzdze ognioszczelnych i

iskrobezpiecznych klasyfikowanych wg MESG i MIC

Tablica 7.1.. Wzajemne zalenoci klasyfikacji gazw i par oraz urzdze

przeciwwybuchowych w osonach ognioszczelnych i iskrobezpiecznych

Podgrupy mieszanin wybuchowych i urzdze w osonach ognioszczelnych i iskrobezpiecznych

Maksymalny bezpieczny przewit szczeliny gaszcej MESG, mm

Stosunek minimalnego prdu zapalajcego mieszanin z powietrzem gazu lub pary do prdu zapalajcego metan laboratoryjny

IIA > 0,9 > 0,8

IIB 0,5 do 0,9 0,45 do 0,8

IIC < 0,5 < 0,45

Uwaga! Podzia elektrycznych urzdze w wykonaniu przeciwwybuchowym na podgrupy

IIA, IIB i IIC dotyczy tylko urzdze w osonach ognioszczelnych i w wykonaniu

iskrobezpiecznym.

Urzdzenia podgrupy IIB speniaj wymagania stawiane urzdzeniom podgrupy IIA,

a urzdzenia podgrupy IIC speniaj wymagania stawiane urzdzeniom podgrup IIA i IIB

8. Klasy temperaturowe Mieszaniny wybuchowe zostay podzielone na klasy temperaturowe w zalenoci od

ich temperatury samozapalenia. Temperatury powierzchni zewntrznych elektrycznych

37

urzdze przeciwwybuchowych nie mog przekroczy temperatur maksymalnych

dopuszczalnych przy poszczeglnych klasach temperaturowych tablica 8.1..

Urzdzenia elektryczne grupy II mog by przyporzdkowane do jednej z klas

temperaturowych podanych w tablicy 8.1.. Zamiast symbolu grupy mog w oznaczeniu

rodzaju budowy przeciwwybuchowej mie okrelon rzeczywist maksymaln temperatur

powierzchni lub ograniczenie stosowania do jednego konkretnego gazu albo pary.

Najnisza temperatura samozapalenia (samozaponu) mieszaniny wybuchowej

powinna by wysza od maksymalnej dopuszczalnej temperatury powierzchni urzdze

elektrycznych. W tablicy 8.1.. podany jest podzia mieszanin wybuchowych gazw i par

cieczy na klasy temperaturowe oraz maksymalne dopuszczalne temperatury powierzchni

urzdze elektrycznych.

Tablica 8.1.. Podzia mieszanin wybuchowych na klasy temperaturowe oraz maksymalne

dopuszczalne temperatury powierzchni urzdze elektrycznych w strefach zagroonych

wybuchem mieszanin gazw i par z powietrzem

Klasa temperaturowa mieszaniny gazu lub pary z powietrzem

Temperatury samozapalenia mieszanin gazw lub par z powietrzem, o C

Maksymalna temperatura powierzchni urzdze Elektrycznych, o C

T1 > 450 450

T2 300 do 450 300

T3 200 do 300 200

T4 135 do 200 135

T5 100 do 135 100

T6 85 do 100 85

W tablicy 8.2.. podane s przykady klasyfikacji mieszanin wybuchowych par cieczy palnych

i gazw z powietrzem do grup wybuchowoci i klas temperaturowych

Tablica 8.2.. Przykady klasyfikacji mieszanin wybuchowych do grup i podgrup

wybuchowoci i klas temperaturowych

T1 T2 T3 T4 T5 T6

I metan

IIA aceton amoniak benzen etan etyl metan

alkohol n-butylowy n-butan octan i-amylowy

benzyna olej napdowy paliwo lotnicze n-heksan

aldehyd octowy eter etylowy

38

metanol propan toluen

IIB Gaz wietlny

etylen

IIC wodr acetylen dwusiar-

czek wgla

9. Oznaczenia elektrycznych urzdze przeciwwybuchowych

Produkowane obecnie w kraju urzdzenia elektryczne w wykonaniu

przeciwwybuchowym oraz importowane z innych krajw Unii Europejskiej

oznaczane s zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 60079-0 i w starszych

wykonaniach wedug normy PN-EN 50014:2003U. Urzdzenia znajdujce si w eksploatacji, wyprodukowane przed wejciem w ycie

norm europejskich s oznaczone zgodnie z ju nieaktualn norm PN-83/E- 08110.

Oznaczenia te rni si od siebie tylko tym, e oznaczenia wg obowizujcej normy

zaczynaj si od symbolu Ex poprzedzonego oznakowaniem wynikajcym z postanowie

dyrektywy ATEX 100a, wg. normy PN-EN 50014:2003U zaczynaj si od symbolu EEx

poprzedzonego oznakowaniem ATEX za wg normy wycofanej od symbolu Ex.

Pozostae symbole: rodzaju wykonania (o, p, q, d, e, i, n, m .), grupy lub podgrupy

urzdzenia elektrycznego (II, IIA, IIB, IIC) i klas temperaturowych (T1 - T6 ) s we

wszystkich oznaczeniach identyczne.

Znajomo oznacze elektrycznych urzdze w wykonaniu przeciwwybuchowym wg.

obydwu wymienionych norm jest bardzo wana z tego wzgldu, e w eksploatacji znajduje

si ogromna liczba urzdze wyprodukowanych w oparciu o poprzednie normy krajowe.

Urzdzenia te bd eksploatowane jeszcze przez wiele lat.

W oznakowaniu urzdze elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym powinny

by uwzgldnione zarwno wymagania normy PN-EN 60079-0, jak i rozporzdzenia

Ministra Gospodarki (dyrektywy ATEX 100a)

Wane jest, aby w celu zachowania bezpieczestwa, podany przez wymienione

przepisy system oznaczania by stosowany tylko w przypadku urzdze elektrycznych, ktre

speniaj wymagania norm europejskich okrelonego rodzaju budowy przeciwwybuchowej.

39

Oznaczenie urzdzenia elektrycznego przeciwwybuchowego powinno by

umieszczone w miejscu widocznym, na jego gwnej czci. Oznaczenie to powinno by

czytelne, trwae i zabezpieczone przed korozj.

Oznaczenie urzdzenia w wykonaniu przeciwwybuchowym oprcz danych

standardowych (U, I, f, cos , itd.) powinno zawiera

*nazw i adres producenta,

*symbol CE,

*seri lub typ urzdzenia nadane przez producenta,

*numer fabryczny (jeeli stosuje si numeracj),

*rok produkcji,

*symbole zabezpiecze przeciwwybuchowych:

- wskazujce, e urzdzenie elektryczne odpowiada jednemu lub kilku

rodzajom budowy przeciwwybuchowej, speniajc wymagania norm

polskich- Ex,

- kadego uytego rodzaju budowy przeciwwybuchowej

o - urzdzenie w osonie olejowej,

p - urzdzenie w osonie cinieniowej,

q - urzdzenie w osonie piaskowej,

d - urzdzenie w osonie ognioszczelnej,

e - urzdzenie budowy wzmocnionej,

i - urzdzenie iskrobezpieczne ia, ib,

n - urzdzenie w wykonaniu n,

m - urzdzenie z ochron hermetyzowan typu m

- grupy lub podgrupy urzdzenia elektrycznego przeciwwybuchowego

(II, IIA, IIB lub IIC) przeznaczonego do przestrzeni innych ni kopalnie

metanowe,

- klasy temperaturowej (od T1 do T6),

- kod IP XY (tabl. 9.1..),

*nazw lub znak stacji badawczej oraz numer certyfikatu,

w przypadku urzdze zaliczonych do grupy I i II symbol Ex. powinien by

poprzedzony oznakowaniem wymaganym przez dyrektyw ATEX skadajcym

si z:

40

znaku Ex umieszczonym w szecioktnym obramowaniu, cyfry rzymskiej I lub II dalej znaku

M1 lub M2 w przypadku urzdze grupy I, za w przypadku urzdze grupy II cyfr 1,2 lub 3

okrelajucych kategori urzdzenia oraz literG lub D. Litera G oznacza, e

urzdzenie przeznaczone jest do pracy w obecnoci mieszanin wybuchowych gazw lub par

z powietrzem, a litera D oznacza, e urzdzenie przeznaczone jest do w obecnoci

mieszanin pyw lub wkien z powietrzem

Przykady penego oznakowania urzdzenia elektrycznego w wykonaniu

przeciwwybuchowym:

I M2 Ex d I - urzdzenie elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym grupy I,

kategorii M2 w osonie ognioszczelnej przeznaczone do pracy w kopalni metanowej.

II 2 G Ex ib IIB T1 urzdzenie elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym grupy

II, kategorii 2, przeznaczone do strefy 1 zagroenia wybuchem mieszanin gazowych,

iskrobezpieczne do pracy w obecnoci mieszanin wybuchowych par lub gazw z powietrzem

podgrupy IIB, klasy temperaturowej T1 (powyej 450 o C),

II 2 G/D Ex e II T3 urzdzenie elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym grupy

II, kategorii 2, przeznaczone do strefy 1 zagroenia wybuchem mieszanin wybuchowych

gazw i par z powietrzem oraz do strefy 21 zagroenia wybuchem mieszanin pyw z

powietrzem w wykonaniu wzmocnionym do pracy w obecnoci mieszanin wybuchowych

grupy II, klasy temperaturowej T3.

II (2)G [Ex ib ] IIC T1 - urzdzenie elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym ,

np. zasilacz, grupy II, kategorii 2 z obwodem wejciowym iskrobezpiecznym, przewidziane

do wsppracy z urzdzeniami iskrobezpiecznymi o stopniu bezpieczestwa ib np.

przetwornikami iskrobezpiecznymi, w strefie 1 zagroenia wybuchem przeznaczone do

instalowania poza przestrzeniami zagroonymi wybuchem.

Oznakowanie urzdze elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym

wyprodukowanych przed wejciem w ycie norm europejskich przykad

Ex d IIA T1 Urzdzenie elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym w osonie ognioszczelnej przeznaczone do pracy w obecnoci mieszanin wybuchowych podgrupy IIA i

klasy temperaturowej T1.

10. Urzdzenia elektryczne przeznaczone do pracy w obecnoci mieszanin pyowych

Bezpieczestwo urzdze elektrycznych wobec mieszanin wybuchowych

pyw z powietrzem osiga si za pomoc:

41

- szczelnej obudowy tD,

- obudowy cinieniowej pD,

- wykonania iskrobezpiecznego iD,

- obudowy hermetyzowanej. mD

Wykonanie w szczelnej obudowie

Istniej dwa wykonania urzdze w szczelnej obudowie

Wykonanie A, w ktrym maksymalna temperatura powierzchni zaley od

osiadej 5 mm warstwy pyu. Zasady instalowania wymagaj zachowania

marginesu bezpieczestwa w wysokoci 75 K miedzy temperatur powierzchni

urzdzenia i temperatur zapalenia okrelonego pyu. Metody wyznaczania

stopnia ochrony urzdze wynikaj z normy PN-EN 60529.

Wykonanie B, w ktrym maksymalna temperatura powierzchni zaley od

12,5 mm warstwy osiadego pyu. Zasady instalowania wymagaj zachowania

marginesu bezpieczestwa w wysokoci 25 K pomidzy temperatur

powierzchni urzdzenia i temperatur zapalenia okrelonego pyu. Metody

okrelenia stopnia ochrony obudowy wynikaj z bada okresowych Wykonanie w obudowie cinieniowej Wszystkie czci urzdzenia elektrycznego zdolne do

zapalenia mieszaniny wybuchowej pyu z powietrzem umieszczone s w obudowie

przewietrzanej gazem ochronnym lub w obudowie o staym nadcinieniu gazu ochronnego.

Norma w opracowaniu.

11.Dobr urzdze elektrycznych do poszczeglnych stref zagroenia

wybuchem

11.1.Wymagania wsplne Poprawna i bezpieczna praca urzdze elektrycznych w przestrzeniach zagroonych wybuchem zaley przede wszystkim od prawidowego ich doboru do warunkw pracy tzn.

do waciwoci wystpujcych w danej przestrzeni czynnikw tworzcych z powietrzem

mieszaniny wybuchowe, przyjtej klasyfikacji do stref zagroenia wybuchem, prawidowego

montau, zasilania i zabezpieczenia przed skutkami zwar i przecie.

Zaniedbanie ktregokolwiek z wymienionych warunkw w czasie projektowania lub

budowy utrudni lub uniemoliwi zapewnienie bezpieczestwa ludzi i mienia w czasie

eksploatacji obiektu.

42

W strefach zagroonych wybuchem mog by instalowane tylko urzdzenia

elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym lub innym o odpowiednich parametrach,

oznakowane zgodnie z certyfikatem. Na kadym urzdzeniu dopuszczonym do pracy w

przestrzeniach zagroonych wybuchem powinny by podane parametry przeciwwybuchowe

(omwione wyej), stopie ochrony IP oraz logo stacji badawczej i numer certyfikatu.

W przypadku niezgodnoci danych w certyfikacie i na urzdzeniu

przeciwwybuchowym, urzdzenie to powinno by wycofane z montau do czasu wyjanienia

i poprawienia tych niezgodnoci.

Urzdzenia i instalacje elektryczne w strefach zagroonych wybuchem powinny

odpowiada wymaganiom okrelonym w rozporzdzeniu Ministra Gospodarki z dnia 22

grudnia 2005r.w sprawie zasadniczych wymaga dla urzdze i systemw ochronnych

przeznaczonych do uytku w przestrzeniach zagroonych wybuchem [6] w normach PN-EN

60079-14 [32], PN-EN 61 241-14 [39] oraz serii norm PN-IEC 60 364 odnonie do

przestrzeni zagroonych i nie zagroonych wybuchem, z uwzgldnieniem wymaga

okrelonych w certyfikatach, deklaracjach zgodnoci i zaleceniach producenta.

Aby zapewni bezpieczn eksploatacj urzdzenia elektryczne w strefach

zagroonych wybuchem powinny co najmniej:

- by dobrane do stref zagroenia wybuchem,

- ich budowa powinna odpowiada parametrom mieszaniny wybuchowej:

podgrupom wybuchowoci IIA, IIB i IIC i klasom temperaturowym T1 do T6 z

uwzgldnieniem temperatury otoczenia, jeeli jest wysza od 40o C,

- by dobrane do temperatury tlenia i zapalenia si pyw zleaych i mieszanin

pyw z powietrzem oraz mie wymagany stopie ochrony IP,

- by zasilane energi elektryczn z sieci o ukadzie TN-S, TT lub IT,

- by zabezpieczone przed skutkami zwar, przecie, prac niepenofazow oraz

przed przepiciami atmosferycznymi i czeniowymi,

- by chronione przed wpywami zewntrznymi min. bezporednimi wyadowaniami

atmosferycznymi, elektrycznoci statyczn, oddziaywaniami mechanicznymi i

chemicznymi.

Temperatury wszystkich powierzchni urzdze, systemw ochronnych, czci

i podzespow przeznaczonych do pracy w przestrzeniach, w ktrych wystpuj mieszaniny

wybuchowe gazw i par cieczy z powietrzem, mogce mie kontakt z tymi mieszaninami nie

powinny, w przypadku urzdze kategorii1 nawet przy rzadko wystpujcym

nieprawidowym ich dziaaniu, przekroczy 80% minimalnej temperatury samozapalenia gazu

43

palnego lub par cieczy palnej. Odnonie do urzdze kategorii 2 temperatury te nie powinny

przekracza minimalnej temperatury samozapalenia palnego gazu lub pary palnej cieczy w

czasie normalnego dziaania i w przypadku wadliwego dziaania. Jednak, jeeli nie mona

wykluczy ogrzania gazu lub pary do temperatury powierzchni urzdzenia elektrycznego, jej

temperatura nie powinna przekracza 80% minimalnej temperatury samozapalenia. Warto

ta moe by przekroczona jedynie w przypadkach rzadko wystpujcego wadliwego

dziaania. W przypadku urzdze kategorii 3 temperatura wszystkich powierzchni urzdze,

systemw ochronnych, czci i podzespow nie powinna przekracza minimalnej

temperatury samozapalenia gazw i par cieczy w czasie normalnego dziaania.

W przestrzeniach zagroonych wybuchem mieszanin pyw lub wkien z

powietrzem temperatury wszystkich powierzchni urzdze, systemw ochronnych, czci i

podzespow kategorii 1, ktre mog mie kontakt z obokami pyw, nie powinny

przekroczy 2/3 minimalnej temperatury samozapalenia oboku pyu nawet w przypadku

rzadko wystpujcego nieprawidowego dziaania. Temperatura powierzchni, na ktrych py

moe si gromadzi powinna by nisza o margines bezpieczestwa od minimalnej

temperatury samozapalenia najgrubszej warstwy pyu, ktra moe si wytworzy. Warunek

ten powinien by dotrzymany nawet w przypadku rzadko wystpujcego wadliwego

dziaania.. Czsto stosuje si margines bezpieczestwa rwny 75 K midzy minimaln

temperatur samozapalenia warstwy pyu i temperatur powierzchni urzdzenia. Warto t

ustalono przy gruboci warstwy pyu rwnej 5 mm lub mniejszej pozwalajcej na zmiany

temperatury samozapalenia mierzonej w 5 mm warstwie pyu przy jej efekcie izolacyjnym

powodujcym wysze temperatury powierzchni.

Odnonie do urzdze kategorii 2 temperatura powierzchni, mogcych si zetkn

z obokiem pyu nie powinna przekracza 2/3 temperatury jego samozapalenia nawet w

przypadku rzadko wystpujcego wadliwego dziaania. Temperatura powierzchni, na ktrych

py moe si gromadzi powinna by nisza o margines bezpieczestwa od minimalnej

temperatury samozapalenia warstwy pyu. Powinno to by zapewnione nawet w razie

wadliwego dziaania.

Temperatura wszystkich powierzchni urzdze kategorii 3, ktre mog si zetkn

z obokami pyw nie powinna w czasie normalnego dziaania przekroczy 2/3

minimalnej temperatury samozapalenia oboku pyu. Temperatura powierzchni, na ktrych

py moe si gromadzi powinna by nisza o margines bezpieczestwa od minimalnej

temperatury samozapalenia warstwy pyu. W tablicy 11.1. podane s temperatury

samozapalenia najczciej spotykanych pyw palnych

44

Tablica 11.1.. Temperatury samozapalenia najczciej spotykanych pyw palnych

Chmura pyu Temperatura samozapalenia o C

Aluminium Py wglowy (lignit) Mka Py zboowy Celuloza metylowa ywica fenolowa Polietylen PCW Sadza Skrobia Cukier

590 380 490 510 420 530 420 700 810 460 490

11.2. Strefa 0 zagroenia wybuchem

W miejscach zagroonych wybuchem zaliczonyc