Електрооборудване за тежки експлоатационни условия

B производството за потенциално опасни се определят местата, на които може да избухне пожар или експлозия вследствие изтичане на запалими газове, изпарения от запалими течности, взривоопасни прахообразни вещества, запалими влакна или частици във въздуха, които са в достатъчни количества за да предизвикат пожар или да образуват леснозапалима смес.

Електрическото оборудване, което трябва да се монтира на подобни места, трябва да бъде специално проектирано и тествано с цел да не предизвика експлозия поради волтова дъга или висока температура на ел. консуматора. Експлозиите могат да доведат до смъртни случаи и сериозни травми, както и до значителни по размер щети.

Предотвратяването на отделянето на опасни субстанции, създаващи предпоставки за експлозия, както и отстраняването на източници на пламък са два от най-широко прилаганите методи за намаляване на риска. Използването на подходящото за целта оборудване може да се окаже доста полезно.

Разработени са технически стандарти за определяне показателите на ел. апаратурата, необходими за превенция на експлозии, причинени от електричество или прекомерно нагряване. Използват се няколко на брой метода за физическа защита.

Апаратурата може да бъде проектирана така, че в нея да не проникват запалими газове и прахове, както и да бъде с достатъчна здравина да задържи и охлади избухливите газове, образували се в нея.

Добре е също така самите електрически устройства да бъдат проектирани така, че да не могат да произведат достатъчно силна искра или достатъчно високи температури, за да предизвикат запалване на опасни газове.

За безопасността в ел. инсталациите съществуват много стратегии. Най-елементарната от тях е да се сведе до минимум използваната в опасните зони ел. апаратура – или въобще да не се използва такава, или зоната да бъде обезопасена посредством подобрения на технологичния процес или вентилация за прочистване на въздуха.

Противоискровата защита или използването на невъзпламеняеми оборудване и методи за полагане на проводници са някои от практиките при работа с нисковолтова апаратура. При наличието на напрежение може да се получи волтова дъга, която да възпламени наличната взривоопасна смес.

Кутиите за оборудване могат да се херметизират с чист въздух или инертен газ и да се снабдят с много опции за управление за отнемане на захранването или уведомление в случай на отпадане подаването на газовете и загуба на налягане.

Елементите, които могат да произведат волтова дъга, също могат да бъдат изолирани от заобикалящата среда посредством капсулиране, потапяне в масло, пясък и др. Нажежаемите елементи на оборудването, като намотки на електродвигатели, ел. нагреватели, обогрев и осветителни тела често имат лимит на максималната си температура, който е под температурата на самовъзпламеняване на използвания материал. И външните, и вътрешните температури се вземат предвид при проектирането.

В различните страни има различни подходи към стандартизирането и тестването на апаратурата за използване в опасни зони – нещо типично за този отрасъл. С оглед на все по-засилващата се световна търговия с ел. продукти, международните стандарти бавно се централизират и все повече техники биват одобрявани от националните агенции за стандартизация.

Европейски директиви за контрол на експлозивна среда
Директива 94/9/EC за сближаване на законите на страните членки се отнася до оборудването и системите за защита, определени за използване във взривоопасна среда. Текстът на директивата и съпровождащите ЕС правилници са публикувани на уебсайта на ЕС и са в сила от 20 април т. г.

Целта на Директива 94/4/ЕС е да се улесни свободната търговия на АТЕХ оборудване и системи за защита в рамките на ЕС, без да има нужда от отделни изпитвания и документация за всяка от страните членки.

Производителите/търговците могат сами да сертифицират оборудване, предназначено за използване в по-малко опасни среди. Когато бъде сертифицирано, оборудването бива маркирано със символа “Еx”. Сертифицирането гарантира, че оборудването или системата за защита са годни за употреба по предназначение, както и че то притежава необходимата информация, за безопасната му употреба.

Най-общо казано, има три предварителни условия за прилагане на директивата: а) оборудването трябва да има собствен, ефективен източник на запалване; б) оборудването трябва да е предназначено за работа във взривоопасна среда; в) да бъде в нормални атмосферни условия.

Директивата също така покрива компонентите, необходими за безопасното използване и приспособленията за безопасност за работа с въпросното оборудване. Тези приспособления за безопасност могат да бъдат извън потенциално опасната зона.

Има 4 АТЕХ класификации за определяне пригодността на дадено оборудване или система за безопасност: 1. Приложение в промишлеността и минното дело; 2. Категория на оборудването; 3. Среда на работа и 4. Температура.

Маркиране на оборудването
Стандартизираната схема на маркиране се използва за маркиране на оборудването, подходящо за използване на определени места. Оборудване, създадено по изискванията на EPS, ще притежава символа за взривозащитеност “Ех” в шестоъгълник, номер за конкретната категория на оборудването (1, 2 или 3), буквата G и/или D, в зависимост от това дали ще се използва в газова или прахова среда, както и друга необходима информация за безопасността.

В много случаи тя ще включва и номинална експлоатационна температура с маркировка "Т", а понякога и група на газ. Това са индикатори за ограниченията, при които оборудването може да се използва без риск. Работодателите и монтиращите оборудването трябва да имат предвид тези маркировки и документацията, съпътстваща взривозащитеното оборудване, при неговия монтаж.

Опасна среда и категории на оборудването
Опасните среди се разделят по зони на базата на честотата на възникване и продължителността на случаите на възникване на експлозивна атмосфера.
За газове, изпарения и мъгли, класификацията по зони е следната:

• Зона 0 – място, където взривоопасната атмосфера, представляваща смес от въздух и опасни вещества като газ, изпарения и мъгла, съществува непрекъснато, често или за дълги периоди от време. Такава зона е тази на изпаренията над опасна течност, съдържаща се в отворен резервоар.

• Зона 1 – място, където взривоопасната атмосфера, представляваща смес от въздух и опасни вещества като газ, изпарения и мъгли, е възможно да възникне понякога при нормални условия на работа.

• Зона 2 - Място, където взривоопасната атмосфера, представляваща смес от въздух и опасни вещества като газ, изпарения и мъгли, не е вероятно да се създаде при нормални условия на работа, но в случай на поява ще е за кратък период.

При прахови среди, класификациите по зони са както следва:
• Зона 20 – Среда, в която взривоопасната атмосфера под формата на облак от експлозивен прах съществува непрекъснато, за дълги периоди от време или възниква често.

• Зона 21 - Среда, в която взривоопасната атмосфера под формата на облак от експлозивен прах е възможно да възникне понякога в процеса на работа.

• Зона 22 - Среда, в която взривоопасната атмосфера под формата на облак от експлозивен прах не се очаква да възникне в нормални условия на работа, но в случай на поява ще е за кратък период.

Съответните АТЕХ категории са “Категория 1” за оборудване, подходящо за Зона 0 или Зона 20; “Категория 2” за оборудване, подходящо за Зона 1 или Зона 21; “Категория 3” за оборудване, подходящо за Зона 2 или Зона 22.

При взривоопасните среди се наблюдават различни химически характеристики, които оказват влияние върху възможността от възникване на експлозия и нейната сила. Тези характеристики включват температура на пламъка, минимална енергия на запалване, горни и долни граници на експлозивност и молекулно тегло.

С емпирични изследвания се определят параметри като Максимална експериментална безопасна междина (MESG), минимално напрежение при запалване (MIC), налягане при експлозия и време за достигане на максималното налягане, температура на самозапалване и максимално увеличаване на налягането.

Всяка субстанция притежава различна комбинация от характеристики и свойства, но е установено, че те могат да се групират по близки показатели, което опростява избора на оборудване за опасните зони.

Възпламенимостта на огнеопасните течности се определя от точката им на самозапалване. Тази точка представлява температурата, при която материалът генерира достатъчно количество изпарения за да създаде възпламеняема смес.

Точката на запалване определя нуждата от класифициране на дадената зона. Материалът може да има относително ниска температура на самозапалване, но ако точката на възпламеняване е над околната температура, зоната трябва да бъде класифицирана. Всеки химически газ или изпарения, употребявани в промишлеността, принадлежат към определена група.

Зони 0, 1 и 2
• IIC – Ацетилен и азот;
• IIB+H2 – Азот;
• IIB – Етилен;
• IIA – Пропан.

Зони 20, 21 и 22
• IIC – Проводими прахове като магнезий;
• IIIB – Непроводими прахове като брашно, зърно, дървесина или пластмаса;
• IIIA – Запалими влакна като памук, лен и изкуствени тъкани.

Група IIC е най-взривоопасната група газове, тъй като опасността от запалване в нея е много голяма. Оборудване, маркирано като подходящо за употреба в Група IIC, е подходящо и за групи IIB и IIA.

Оборудване, маркирано като подходящо за употреба в Група IIB, е подходящо и за група IIA, но не и за Група IIC. Ако оборудването е маркирано например “Ex e II T4”, то е подходящо за всички подгрупи IIA, IIB и IIC.