ROZWIĄZANIA KONSTRUKCYJNE ELEKTRYCZNYCH URZĄDZEŃ

PRZECIWWYBUCHOWYCH ORAZ ZASADY ICH STOSOWANIA

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe –wspólne wymagania i badania określa  PN-83/E-08110. Dotyczy ona elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych przeznaczonych do pracy w pomieszczeniach i przestrzeniach, w których mogą powstać mieszaniny wybuchowe palnych gazów i par cieczy z powietrzem, a także urządzeń elektrycznych stosowanych  w podziemnych wyrobiskach kopalń zagrożonych wybuchem metanu i pyłu węglowego.

Norma ta nie dotyczy: 

1/ Zapalarek elektrycznych.

2/ Urządzeń laboratoryjnych obsługiwanych przez wykwalifikowany personel.

3/ Urządzeń przeznaczonych do pracy w miejscach niebezpiecznych ze względu na obecność materiałów wybuchowych.

4/ Kabli i przewodów.

I. Klasyfikacja

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe dzieli się w zależności od przeznaczenia na dwie grupy:

·       grupa I – urządzenia górnicze przeznaczone do podziemnych wyrobisk górniczych kopalń zagrożonych wybuchem metanu i pyłu węglowego,

·       grupa II – urządzenia przeznaczone

Urządzenia grupy II w osłonach ognioszczelnych i w wykonaniu iskrobezpiecznym dzieli się na podgrupy: II A, II B, II C.

Podział na podgrupy przeprowadzono w zależności od granicznego eksperymentalnego prześwitu dla urządzeń z osłoną ognioszczelną oraz minimalnego prądu zapalającego dla urządzeń w wykonaniu iskrobezpiecznym.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe ze względu na rodzaj budowy dzieli się na urządzenia :

1/ Z osłoną ognioszczelną.

2/ Iskrobezpieczne.

3/ O budowie wzmocnionej.

4/ Z osłoną cieczową.

5/ Z osłoną przewietrzaną lub gazową z nadciśnieniem.

6/ Z osłoną piaskową.

              W celu dalszego rozwoju sposobu wykonania elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych dopuszcza się stosowanie innych rodzajów budowy niż wyżej podane, pod warunkiem że zostały one zatwierdzone przez stację badawczą.

PODZIAŁ URZĄDZEŃ NA GRUPY

Konstrukcja urządzeń lub sposób działania musi wykluczyć lub znacznie ograniczyć możliwość zainicjowania wybuchu przez iskry czy nadmierną temperaturę powstające podczas pracy lub awarii urządzenia .

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe są to urządzenia przeznaczone do pracy w strefach zagrożonych wybuchem . Zasady budowy i badań elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych produkowanych w Polsce określają normy.

Urządzenia elektryczne dla przestrzeni zagrożonych wybuchem dzieli się następująco:

-         grupa I Urządzenia elektryczne dla kopalń metanowych,

-         grupa II Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, innych niż w kopalniach metanowych.

Maksymalna temperatura powierzchni dla urządzenia elektrycznego grupy I  powinna być wyszczególniona w jego dokumentacji i nie powinna przekraczać :

-         1500 C na dowolnej powierzchni, na której może osadzać się warstwa pyłu węglowego ,

-         4500 C tam, gdzie osadzenie się warstwy pyłu węglowego jest wykluczone , pod warunkiem że:

a)     rzeczywista maksymalna temperatura powierzchni będzie zaznaczona na urządzeniu lub,

b)    symbol X będzie umieszczony po numerze certyfikatu w celu zaznaczenia warunków specjalnych bezpiecznego użytkowania .

Urządzenia elektryczne grupy II mogą być podzielone na podgrupy IIA, IIB, IIC, zgodnie z wymaganiami norm europejskich .

Podział na podgrupy przeprowadzono na podstawie maksymalnych doświadczalnych bezpiecznych prześwitów dla osłon ognioszczelnych lub na podstawie minimalnych prądów zapalających dla urządzeń iskrobezpiecznych .

Urządzenia podgrupy IIB spełniają wymagania dla urządzeń podgrupy IIA a urządzenia podgrupy IIC spełniają wymagania dla urządzeń podgrupy IIA i IIB.

Urządzenie elektryczne może być badane dla konkretnej mieszaniny wybuchowej. W takim przypadku powinno ono być odpowiednio certyfikowane i oznakowane.

Urządzenia grupy II wszystkich rodzajów budowy przeciwwybuchowej powinny być oznaczone w zależności od ich maksymalnej temperatury powierzchni w następujący sposób:

a)     zaliczone do jednej z klas temperaturowych wg poniższej tablicy

Klasyfikacja maksymalnych temperatur powierzchni dla urządzeń elektrycznych grupy II

b)    określone przez rzeczywistą , maksymalną temperaturę powierzchni lub,

c)     ich stosowanie powinno zostać ograniczone do konkretnego gazu.

Normalne urządzenie elektryczne powinno być zaprojektowane do użytkowania w zakresie temperatur otoczenia od –20 0 C do +40 0 C , w tym przypadku żadne dodatkowe oznakowanie nie jest potrzebne.

Jeżeli urządzenie jest zaprojektowane do użytku w innym zakresie temperatur otoczenia uznaje się je za specjalne ; zakres temperatur powinien być wtedy ustalony przez producenta i zaznaczony w certyfikacie .

Oznakowanie powinno zawierać:

Najniższa temperatura samozapłonu atmosfery wybuchowej powinna być wyższa niż maksymalna temperatura powierzchni.

OZNACZANIE I ZAKRES STOSOWANIA URZĄDZEŃ

Część główna urządzenia elektrycznego powinna być oznakowana w widocznym miejscu . Oznaczenie powinno być czytelne , trwałe i zabezpieczone przed korozją.

Oznaczenie powinno zawierać :

-         nazwę producenta lub zarejestrowany jego znak handlowy,

-         określenie typu nadane przez producenta,

-         symbol EEx, wskazujący , że urządzenie elektryczne odpowiada jednemu lub kilku rodzajom budowy przeciwwybuchowej, spełniając wymagania norm europejskich.

-         symbol dla każdego użytego rodzaju budowy przeciwwybuchowej:

o : osłona olejowa

p : osłona gazowa z nadciśnieniem,

q : osłona piaskowa,

d : osłona ognioszczelna,

e : budowa wzmocniona,

ia : wykonanie iskrobezpieczne kategoria ia

ib : wykonanie iskrobezpieczne kategoria ib,

m : hermetyzowane masą izolacyjną

-         symbol grupy urządzenia elektrycznego,

I dla urządzeń przeznaczonych dla kopalń metanowych

II, IIA, IIB, IIC, dla urządzeń przeznaczonych do użytkowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, innych niż kopalnie metanowe.

Urządzenia z osłoną olejową Exo -

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe tych urządzeń polega na zanurzeniu części iskrzących w cieczy ochronnej np. w oleju, na takiej głębokości , aby powstające iskry czy łuki nie spowodowały wybuchu mieszaniny wybuchowej.

Najczęściej spotykane urządzenia z osłoną olejową to: transformatory, przekładniki, rozruszniki, łączniki.

Urządzenia z osłoną gazową z nadciśnieniem Exp -

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe polega na umieszczeniu urządzeń lub ich części w oslonie z gazem ochronnym o odpowiednim nadciśnieniu. Gaz ochronny nie powinien zawierać składników palnych, nadmiernej wilgoci, oraz innych zanieczyszczeń. Urządzenie elektryczne powinny mieć blokadę uniemożliwiającą włączenie ich pod napięcie ,o ile osłona w której są zainstalowane nie zostanie przedmuchana gazem ochronnym. Spadek ciśnienia czy brak przepływu powinien być sygnalizowany sygnałem świetlnym lub akustycznym, a w granicznym przypadku urządzenie powinno być wyłączone spod napięcia . Urządzenia są produkowane przeważnie jako: silniki elektryczne dużej mocy, szafy sterownicze lub pomiarowe.

Urządzenia z osłoną piaskową Exq –

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe tych urządzeń polega na umieszczeniu części elektrycznych nieiskrzących w piasku. Urządzenia posiada dodatkową obudowę , w której umieszcza się urządzenie w wykonaniu normalnym.

Pomiędzy dwoma obudowami umieszcza się piasek o odpowiednich parametrach. Urządzenia z osłoną piaskową to: transformatory małej mocy, przekładniki i skrzynie do łączenia szyn.

Urządzenia z osłoną ognioszczelną Exd –

W urządzeniu tego rodzaju budowy wszystkie części elektryczne mogące spowodować wybuch są umieszczone w osłonie ognioszczelnej. Zadaniem osłony jest niedopuszczenie do przeniesienia się płomienia z jej wnętrza do otoczenia Do gaszenia płomieni służą szczeliny o określonym prześwicie W oraz długości L usytuowane na połączeniach poszczególnych części osłony ognioszczelnej. Osłony ognioszczelne są wykonywane z materiałów ogniotrwałych odpornych na uderzenia, wilgoć, i wpływy chemiczne.

Osłona ognioszczelna może chronić całe urządzenie lub tylko jego część , które iskrzą podczas normalnej pracy, np. pierścienie ślizgowe , komutator.

Kable i przewody wprowadzone bezpośrednio do komory ognioszczelnej wymagają głowicy kablowej, dławika ognioszczelnego lub wpustu uszczelnionego żywicą chemoutwardzalną.

Najczęściej stosowanymi urządzeniami są: silniki pierścieniowe komutatorowe, oprawki żarówek , przyciski sterownicze, włączniki, sterowniki.

Urządzenia budowy wzmocnionej Exe –

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe tych urządzeń polega na zwiększeniu pewności elektrycznej i mechanicznej poprzez zastosowanie odpowiednich materiałów i rozwiązań konstrukcyjnych eliminujących lub znacznie ograniczających możliwość uszkodzeń mogących spowodować wybuch. Urządzenia tej budowy nie mogą posiadać części iskrzących.

Urządzenie tej budowy cechuje:

-         odpowiedni rodzaj zastosowanych materiałów oraz ich konstrukcja

-         powiększona szczelina powietrzna

-         większa cieplna stała czasowa nagrzewania,

-         powiększone odstępy izilacyjne,

-         odpowiednie zabezpieczenie przewodów zasilających przed wyrwaniem i obluzowaniem.

Jako urządzenia budowy wzmocnionej stasuje się : silniki indukcyjne klatkowe, transformatory, skrzynki zaciskowe i łączeniowe, oprawy oświetleniowe .

Urządzenia iskrobezpieczne Exi –

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe tych urządzeń polega na odpowiednim doborze parametrów ; napięcia, prądu, indukcyjności i pojemności w takim zakresie, aby nie mogły spowodować wybuchu w stanie normalnym jak i awaryjnym. Urządzenia uważa się za iskrobezpieczne , gdy wszystkie jego elementy zarówno wewnętrzne jak i zewnętrzne wraz ze źródłami zasilania są iskrobezpieczne. Ten wymóg wymaga stosowania elementów oddzielających między obwodami iskrobezpiecznymi i nieiskrobezpiecznymi oraz między różnymi  obwodami iskrobezpiecznymi.

Urządzeniem iskrobezpiecznym może być urządzenie o względnie małym poborze mocy i z reguły zasilane jest bardzo niskim napięciem np.: przetworniki, mierniki, regulatory, sygnalizatory.

Urządzenia hermetyzowane masą izolacyjną Exm –

Zabezpieczenie przeciwwybuchowe polega na zalaniu urządzenia lub jego części nieiskrzących  masą izolacyjną . Masa ta musi spełniać szereg warunków np. musi być odporna na : erozję powierzchniową, pękanie, kurczenie, zmiany temperatury. Produkowane są urządzenia w dwóch stopniach ochrony:

Stopień 1 – zapewnia bezpieczne użytkowanie urządzenia w normalnym stanie                

                   pracy oraz przy uszkodzeniach .

Stopień 2 – zapewnia bezpieczne użytkowanie tylko w normalnym stanie pracy.

Najczęściej spotykanymi urządzeniami z tego typu zabezpieczeniem są : przekaźniki, wyświetlacze, czujniki.

Odpowiednia budowa elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych nie zapewnia bezpieczeństwa. Bezpieczna praca tych urządzeń zależy głównie od:

-         właściwego ich doboru do warunków  zagrożenia wybuchowego,

-         prawidłowego montażu i zasilania,

-         odpowiedniego zabezpieczenia przed zwarciami i przeciążeniami,

-         prawidłowej eksploatacji.

II. Wymagania techniczne

Materiały stosowane na obudowy – dopuszczalne jest stosowanie tylko takich materiałów, które są odporne na wpływy środowiska otaczającego i odpowiadają  wymaganiom przemysłowym, dla których elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe jest przeznaczone. Powinny być odporne na narażenia mechaniczne, elektryczne, termiczne i chemiczne. ...