آشنایی با اصول و استانداردهای تجهیزات ضد انفجار

اصول و استاندارد های تجهیزات ضد انفجار

در میان انواع محصولات و فرآورده‌های واسطه‌ای صنایع شیمیایی و صنعتی، بسیاری از آنها می‌توانند با سایر محصولات یا با اکسیژن موجود در هوا مخلوط‌های انفجاری ایجاد کنند. تجهیزات اندازه گیری و کنترلی که با چنین مخلوط هایی در تماس هستند نباید باعث انفجار شوند، اما باید به طور موثر عمل کنند.

برای اینکه یک انفجار اتفاق بیفتد، چندین رویداد باید به طور همزمان رخ دهد:

  • درجه پراکندگی کافی (درجه پخش شدگی) برای مه یا غبار که نیاز به اندازه ذرات بین 1 و 0.001 میلی متر دارد. برای گازها این درجه بسته به نوع آن گاز دارد.
  • تنها زمانی که غلظت یک ماده قابل اشتعال در هوا از حداقل مقدار بیشتر شود، خطر انفجار وجود دارد. از سوی دیگر، یک مقدار حداکثر (مخلوط بسیار غنی) وجود دارد که در بالای آن دیگر انفجار نمی تواند رخ دهد.
  • به طور طبیعی مقدار کافی از مخلوط باید در دسترس باشد. 10 لیتر از مخلوط مواد منفجره خطرناک در نظر گرفته می شود.
  • یک منبع احتراق باید انرژی کافی را برای شروع انفجار فراهم کند.

با در نظر گرفتن این معیارها، اقداماتی برای جلوگیری از انفجار ناگزیر به ذهن متبادر می شود:

باید از مخلوط های مواد منفجره اجتناب شود، مقدار آنها محدود شود، از اشتعال جلوگیری شود و در بدترین حالت، تاثیر انفجار باید کاهش یابد.

این اقدامات در هنگام طراحی ابزارها در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال، فضایی که یک مخلوط انفجاری می تواند در آن انباشته شود بسیار کوچک نگه داشته می شود یا محتوای انرژی یک منبع جرقه احتمالی به حداقل می رسد یا انفجار به یک فضای کوچک محدود می شود.

جهت گیری بین المللی در مورد حفاظت ضد انفجار

در سرتاسر جهان، حفاظت ضد انفجار توسط استانداردهای ملی مختلف و خاص کشورها کنترل می شود. برای محصولات صنعتی این به این معنی است: طراحی فنی یکسان، اما تاییدیه های متفاوت و مخصوص آن کشور.

تنها از این طریق می توان به تجاری سازی جهانی با تنوع کمی محصول دست یافت و مشتریان در سراسر جهان می توانند از همان محصول استفاده کنند. در سمت مشتری، این استراتژی باعث کاهش هزینه ها می شود، به عنوان مثال برای آموزش، برنامه ریزی پروژه و نگهداری محصولات مربوطه.

اروپاآمریکاکاناداروسیهاوکرایناسترالیا
دستورالعمل/ استاندارد/ تاییدیهATEX - PTB - EXAM -BBG - KEMA - TUV Nord - ZELM - ABxUتاییدیه FM
تاییدیه UL
گواهی CSAتاییدیه Gost روسیهتاییدیه Gost اوکراینIECEx
مدت اعتباربدون محدودیتبدون محدودیتبدون محدودیت۳ سال۳ سالبدون محدودیت
نظارت بر تولیدبلهبلهبلهنهنهبله

اساساً، الزامات همه تأییدیه‌ها مشابه یکدیگر هستند و هدف یکسانی را دنبال می‌کنند: جلوگیری از وقوع انفجار در کارخانه ایی که ابزار دقیق آن براساس الزامات قوانین ضد انفجار نصب شده است.

اصطلاحات و تعاریف

انفجار

انفجار، یک واکنش گرمازای یک ماده با سرعت واکنش بسیار بالا است. این امر مستلزم وجود یک مخلوط / جو انفجاری و یک منبع اشتعال به علاوه یک علت خارجی است که باعث انفجار می شود.

خطر انفجار

در صورتی که مخلوط/اتمسفر انفجاری وجود داشته باشد، اما توسط یک منبع اشتعال یا به علت غیرمجاز مشتعل نشده باشد، به آن خطر انفجار گفته می شود.

مخلوط یا اتمسفر انفجاری

مخلوطی از هوا و گازها، بخارها، مه ها یا غبارهایی که در شرایط جوی قابل اشتعال هستند و در آن احتراق پس از اشتعال به کل مخلوط نسوخته باقی مانده پخش می شود.

حدود انفجار

حد انفجار پایین (LEL) و بالا (UEL) محدوده ای را مشخص می کند که در آن مخلوط هوا از یک ماده قابل انفجار است. محدودیت های انفجار برای هر ماده خاص است و می توان آن را در ادبیات مرجع مناسب جستجو کرد.

 

گروه های انفجار مطابق با استانداردهای EN

اشتعال پذیری و مقاومت در برابر اشتعال یک مخلوط انفجاری از مشخصات یک ماده است. این مشخصات به ویژه برای مهندسی تجهیزات مهم است. برای تجهیزات الکتریکی ذاتا ایمن، انرژی احتراق یک معیار برای اشتعال پذیری است. هر چه انرژی احتراق مورد نیاز کمتر باشد، مخلوط خطرناک تر است. مقاومت در برابر جرقه زنی اطلاعاتی را در رابطه با حداکثر فاصله ایمن آزمایشی و عرض اتصال ضد شعله تجهیزات با محفظه ضد شعله فراهم می کند.

گروه انفجاریانرژی اشتعالگاز آزمایشیمحدوده
I< 200 μJ1)متان موجود در هواحفاظت در برابر آتش سوزی
II A
II B
II C
< 160 μJ1)
< 60 μJ1)
< 20 μJ1)
پروپان در هوا
اتیلن در هوا
هیدروژن موجود در هوا
حفاظت در برابر انفجار
اگر ولتاژ شارژ کمتر از 200 ولت باشد، دو برابر کردن مقادیر انرژی مجاز است.

گازها و بخارات بر اساس این معیارها طبقه بندی می شوند. جدول زیر طبقه بندی مواد مختلف را فهرست می کند. تجهیزات مورد استفاده برای این مواد باید مطابق با آن گواهی شود.

گروه انفجاریدمای اشتعال
T1T2T3T4T5T6
Iمتان
II Aاستیک اسید
اتان
اتیل استات
آمونیاک
بنزن
متانول
پروپان
تولوئن
الکل اتیل
آی آمیل استات
n-بوتان
n- بوتیل الکل
بنزین
سوخت دیزلی
سوخت هواپیما
روغن گرم کننده
ان- هگزان
استالدهید
دی‌اتیل اتر
II Bکربن مونوکسیداتیلنسولفید هیدروژناتیل اتر
بوتیل اتر
II Cهیدروژناستیلندی سولفید کربن

نقطه اشتعال

نقطه اشتعال پایین‌ترین دمایی است که در آن بخارات می‌توانند تحت شرایط معین از مایعی که باید آزمایش شود به مقدار کافی برای تولید مخلوط هوا-مایع قابل اشتعال بالاتر از سطح مایع خارج شود.

انرژی احتراق

حداقل انرژی اشتعال، انرژی موجود در یک جرقه است که برای مشتعل کردن مخلوط گاز و هوای انفجاری اطراف کافی است.

 

دمای احتراق مطابق با استانداردهای EN

دمای اشتعال یک ماده قابل احتراق پایین ترین دمای یک دیوار گرم است که با یک پروب تعیین می شود که در آن مخلوطی از مواد قابل احتراق و هوا مشتعل می شود.

دمای احتراق مایعات و گازها با استفاده از روش مشخص شده در DIN 51794 تعیین می شود. در حال حاضر، هیچ روش استانداردی برای تعیین دمای اشتعال غبارهای قابل احتراق وجود ندارد. در ادبیات مربوطه چندین روش مشخص شده است.

گروه انفجاریانرژی اشتعالگاز آزمایشیمحدوده
I< 200 μJ1)متان موجود در هواحفاظت در برابر آتش سوزی
II A
II B
II C
< 160 μJ1)
< 60 μJ1)
< 20 μJ1)
پروپان در هوا
اتیلن در هوا
هیدروژن موجود در هوا
حفاظت در برابر انفجار
اگر ولتاژ شارژ کمتر از 200 ولت باشد، دو برابر کردن مقادیر انرژی مجاز است.

گازها و بخارات قابل احتراق مایعات قابل احتراق با توجه به دمای احتراق آنها به کلاس های دمایی تقسیم می شوند. قطعات تجهیزات بر اساس دمای سطح آنها طبقه بندی می شوند.

کلاس دماییبالاترین دمای سطح مجاز تجهیزات در درجه سانتیگراددمای اشتعال مواد قابل احتراق در درجه سانتیگراد
T1
T2
T3
T4
T5
T6
450
300
200
135
100
85
> 450...
> 300 < 450
> 200 < 300
> 135 < 200
> 100 < 135
> 85 < 100

منابع اشتعال

در ادامه، متداول ترین منابع اشتعال ذکر شده است:

  • سطوح داغ ( گرمایش ، دستگاه های گرم و غیره)،
  • شعله ها و گازهای داغ (احتراق).
  • جرقه های تولید شده مکانیکی (از طریق اصطکاک، ضربه، سایش)
  • جرقه های ناشی از سیستم های الکتریکی،
  • جریان های جبرانی،
  • الکتریسیته ساکن،
  • صاعقه، صدای اولتراسونیک
  • منابع احتراق نوری،
  • میدان های الکتریکی از طریق امواج رادیویی،

حفاظت از انفجار اولیه و ثانویه

در زمینه اجتناب از انفجار ، بین حفاظت انفجار اولیه و ثانویه تمایز قائل شده است.

حفاظت از انفجار اولیه به معنای اجتناب از تشکیل یک جو انفجاری خطرناک است:

  • اجتناب از مایعات و گازهای قابل احتراق،
  • افزایش نقطه اشتعال،
  • جلوگیری از تشکیل مخلوط های انفجاری با محدود کردن غلظت مواد،
  • تهویه، چه فنی و چه از طریق استفاده از سیستم های هوای آزاد،
  • نظارت بر تمرکز با عملکرد توقف اضطراری

حفاظت در برابر انفجار ثانویه شامل تمام اقداماتی است که می توان برای جلوگیری از اشتعال یک جو خطرناک انجام داد:

  • عدم وجود منبع احتراق موثر
  • تجهیزات ذاتا ایمن
  • محفظه ضد شعله منبع احتراق برای جلوگیری از اشتعال پودرهای خارجی
  • محفظه ضد شعله محفظه تحت فشار

مناطق مطابق با استاندارد EN

منطقه خطرناک به سه منطقه تقسیم می شود. احتمال وجود یک جو بالقوه خطرناک یک معیار برای تقسیم بندی است که در زیر توضیح داده شده است:

 

برای گازها، بخارات و مه (EN 60079-10)

 

منطقه یا زون 0: منطقه ای که در آن یک اتمسفر بالقوه انفجاری به شکل مخلوطی از هوا و گازهای قابل احتراق، بخارات یا مه به طور مداوم، برای مدت طولانی یا مکرر وجود دارد. دسته: 1 G

منطقه 1: منطقه ای که در طی عملیات عادی، گاهی اوقات یک جو بالقوه انفجاری به شکل مخلوطی از هوا و گازهای قابل احتراق، بخارات یا مه در آن رخ می دهد. دسته: 2 G

منطقه 2: منطقه ای که در طی عملیات عادی، جوی بالقوه انفجاری به شکل مخلوطی از هوا و گازهای قابل احتراق، بخارات یا مه در آن اصلا رخ نمی دهد یا فقط برای مدت کوتاهی در آن رخ می دهد. دسته: 3 G

 

برای گرد و غبار (EN 61241-10)

 

منطقه 20: منطقه ای که در آن یک اتمسفر بالقوه انفجاری به شکل ابری از غبار قابل احتراق در هوا به طور مداوم، برای مدت طولانی یا مکرر وجود دارد. دسته: 1 D

منطقه 21: منطقه ای که در طی عملیات عادی، یک اتمسفر بالقوه انفجاری به شکل ابری از غبار قابل احتراق در هوا می تواند در آن رخ دهد. دسته: 2 D

منطقه 22: منطقه ای که در طی عملیات عادی، معمولاً یک جوی بالقوه انفجاری به شکل ابری از غبار قابل احتراق در هوا به هیچ وجه ررخ نمی دهد یا فقط برای مدت کوتاهی در آن رخ می دهد. دسته: 3 D

تذکر:

لایه ها، رسوبات و تجمع گرد و غبار قابل احتراق باید به همان میزانی که هر علت دیگری که ممکن است منجر به تشکیل یک جو انفجاری خطرناک شود در نظر گرفته شود.

عملیات عادی حالتی در نظر گرفته می شود که در آن نیروگاه یا سیستم در پارامترها و محدودیت های مشخص شده خود در حال کار است.

تجهیزات رده 1G/1D، گروه تجهیزات II

دسته بندی 1G (گاز) و 1D (گرد و غبار) شامل کلیه تجهیزات طراحی شده به گونه ای است که بتوان با رعایت پارامترهای مشخص شده توسط سازنده کار کرد و ایمنی بسیار بالایی را فراهم می کند.

تجهیزات این دسته برای نصب در Zone 0 (تجهیزات 1G) و Zone 20 (تجهیزات 1D) مناسب هستند. تجهیزات این دسته باید حتی در صورت بروز حوادث نادر مربوط به تجهیزات، با وجود جو انفجاری، عملکرد خود را داشته باشند، و با ابزارهای حفاظتی مشخص می شوند که:

  • یا در صورت خرابی یک وسیله حفاظتی، حداقل یک وسیله دوم مستقل سطح حفاظتی لازم را فراهم می کند.
  • یا سطح حفاظت لازم در صورت وقوع دو خطا مستقل از یکدیگر تضمین می شود.

تجهیزات این دسته باید با الزامات تکمیلی ذکر شده در پیوست II، شماره 2.1 دستورالعمل EC 94/9/EC مطابقت داشته باشند.

تجهیزات رده 2G/2D، گروه تجهیزات II

دسته‌های 2G (گاز) و 2D (گرد و غبار) شامل تمام تجهیزات طراحی شده‌اند تا بتوانند مطابق با پارامترهای عملیاتی تعیین‌شده توسط سازنده کار کنند و سطح بالایی از حفاظت را تضمین کنند.

تجهیزات این دسته برای نصب در Zone 1 (تجهیزات 2G) و Zone 21 (تجهیزات 2D) مناسب هستند. وسایل حفاظتی مربوط به تجهیزات این دسته، سطح حفاظتی لازم را تضمین می‌کنند، حتی در صورت بروز اختلالات مکرر یا نقص تجهیزات که معمولاً باید در نظر گرفته شوند.

تجهیزات رده 3G/3D، گروه تجهیزات II

دسته های 3G (گاز) و 3D (گرد و غبار) شامل تمام تجهیزات طراحی شده برای عملکرد مطابق با پارامترهای عملیاتی تعیین شده توسط سازنده و تضمین سطح نرمال حفاظت است.

تجهیزات این دسته برای نصب در منطقه 2 (تجهیزات 3G) و در منطقه 22 (تجهیزات  3D) برای مدت زمان کوتاهی مناسب هستند. تجهیزات در طول عملیات عادی در این دسته درجه ایمنی مورد نیاز را فراهم می کنند.

بخش DIV بر اساس NEC500 (ایالات متحده آمریکا) و CEC ضمیمه J (کانادا)

علاوه بر تقسیم به Zone 0 و Zone 1 طبق استانداردهای ابزار دقیق اروپایی برای مناطق خطرناک، NEC500 و CEC Annex J یک طبقه بندی به بخش ها ارائه می دهند. جدول زیر نمای کلی از مناطق و تقسیمات فردی است.

Zone 2Zone 1Zone 0IEC/EU
Zone 2Zone 1Zone 0US NEC505
Division 2Division 1Division 1US NEC500
Zone 2Zone 1Zone 0CA CEC Section 18
Division 2Division 1Division 1CA CEC Annex J

طبقه بندی IEC بر اساس IEC 60079-10 طبقه بندی اتحادیه اروپا بر اساس EN60079-10

طبقه بندی ایالات متحده بر اساس ANSI/NF PA70 قانون ملی برق ماده 500 و/یا 505

طبقه بندی CA بر اساس CSA C22.1 کد برق کانادا (CEC) بخش 18 و/یا ضمیمه J

گروه های انفجار بر اساس NEC500 (ایالات متحده آمریکا) و CEC Annex J (کانادا)

گروه انفجار
US NEC500
CA CEC Annex J
گروه انفجاری
US NEC505
CA CEC Section 18
EU IEC
گاز آزمایشمحدوده
معدنIمتانمحافظت از آتش سوزی
Class I Group D
Class I Group C
Class II Group A
Class I Group B
II A
II B
II C
II B + Hydrogen
پروپان
اتیلن
استیلن
هیدروژن
محافظت از انفجار

کلاس‌های دما بر اساس NEC500 (ایالات متحده آمریکا) و CEC ضمیمه J (کانادا)

حداکثر دمای سطح (براساس درجه سانتی گراد)US NEC505
CA CEC Section 18
EU IEC
US NEC500
CA CEC Annex J
450
300
280
260
230
215
200
180
165
160
135
120
100
85
T1
T2




T3



T4

T5
T6
T1
T2
T2A
T2B
T2C
T2D
T3
T3A
T3B
T3C
T4
T4A
T5
T6

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پیمایش به بالا