6-2. Elektryczność statyczna i energia elektryczna

6-2. slajd 28

Wybuch jest to reakcja chemiczna polegająca na gwałtownym spalaniu gazów palnych, par cieczy palnych albo pyłów lub włókien w powietrzu. Podczas wybuchu wydziela się duża ilość ciepła i występuje niszczycielska fala uderzeniowa (ciśnieniowa), wywołująca efekt akustyczny. Wybuch może wystąpić, gdy wytworzy się mieszanina wybuchowa, np. gazu palnego z powietrzem (z tlenem) w odpowiedniej proporcji obu składników mieszaniny wybuchowej. Do mieszanin wybuchowych zalicza się również mieszaniny powietrza i pyłów. Pyły niektórych materiałów niepalnych są palne (np. pył aluminiowy, pył cynowy) i mogą tworzyć mieszaniny wybuchowe. Wybuchem grożą, wzniecane podmuchem powietrza, chmury pyłowe, zawierające bardzo drobne ziarenka lub włókna.

Zainicjowany proces spalania mieszaniny wybuchowej (np. łukiem lub wyładowaniem iskrowym elektrycznym o energii większej od niezbędnej energii zapłonu) natychmiast obejmuje całą objętość mieszaniny.

Przestrzenie, w których są stosowane, produkowane lub przetwarzane substancje mogące wytworzyć z powietrzem (lub z innymi utleniaczami) mieszaniny wybuchowe, uważa się za zagrożone wybuchem.

Ocena zagrożenia wybuchem dokonywana jest przez inwestora, projektanta lub inną stronę decydującą o procesie technologicznym - podczas sporządzania dokumentacji projektowej obiektu budowlanego lub urządzenia technologicznego, ale także przez użytkownika przy wprowadzaniu zmian [A2.9]. Ocena taka musi być każdorazowo opracowana indywidualnie, z uwzględnieniem warunków lokalnych, na podstawie analizy czynników i okoliczności mających wpływ na powstanie mieszaniny wybuchowej. Protokół musi określać klasyfikację stref i ich zasięg, a także wyznaczenie stref sąsiadujących i ich wymiarów.

Strefa zagrożenia wybuchem jest to strefa, w której w wyniku powstania mieszaniny wybuchowej może powstać stan zagrożenia wybuchem [A2.10][A2.12][N.19][N.40]. Stosuje się następującą klasyfikację pomieszczeń i przestrzeni zewnętrznych zagrożonych wybuchem:

• strefa O - mieszanina wybuchowa gazów i par cieczy palnych występuje stale lub długotrwale, np. w zbiornikach nad powierzchnią cieczy w zagłębieniach, niewentylowanych kanałach, itp.;
• strefa 1 - mieszanina wybuchowa gazów i par cieczy palnych występuje czasowo podczas normalnej pracy, np. przy napełnianiu zbiorników, podczas stosowania cieczy palnych do malowania, mycia, czyszczenia, barwienia, klejenia, rozcieńczania, itp.; strefa 2 - mieszanina wybuchowa gazów i par cieczy palnych występuje rzadko, krótkotrwale i w niedużej objętości, np. wokół uszczelnień pomp, zaworów, itp.;
• strefa 20 - mieszanina wybuchowa pyłów lub włókien palnych z powietrzem występuje w postaci chmury, np. podczas obróbki niektórych materiałów przewodzących oraz podczas przesypywania, rozdrabniania, mielenia, czyszczenia i wibrowania;
• strefa 21/22 - mieszanina wybuchowa pyłów lub włókien z powietrzem może wystąpić w krótkim czasie na skutek przeciągu, utleniania, wiatru oraz działania innych sił.

W obiektach zagrożonych wybuchem nie wolno stosować otwartego ognia.

W strefach zagrożonych wybuchem instaluje się tylko te urządzenia elektryczne, które są absolutnie niezbędne. Urządzenia te powinny być tak wykonane, aby nie mogły przez zaiskrzenie lub silne nagrzanie zapalić mieszaniny wybuchowej.

Urządzenia elektryczne, w których przewidziano środki konstrukcyjne wykluczające lub utrudniające możliwość zapłonu mieszanin wybuchowych na zewnątrz tych urządzeń nazywa się urządzeniami elektrycznymi w wykonaniu przeciwwybuchowym.

Ochrona przed wybuchem

(rysunki: 49-50)

Rys. 49.

Rys. 50.

Konstrukcja urządzeń elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym powinna być taka, aby temperatura ich zewnętrznych części (powierzchni) była niższa niż temperatura mieszaniny wybuchowej w otaczającej przestrzeni, zarówno podczas normalnej pracy, jak i w warunkach zakłóceniowych. Niezależnie od tego trzeba przeciwdziałać możliwości wytworzenia się mieszaniny wybuchowej lub ograniczać skutki wybuchu mieszaniny we wnętrzu urządzenia elektrycznego.

Urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym mogą być:

• z osłoną ognioszczelną - ozn. "d". Do wnętrza obudowy mogą przedostawać się palne gazy i pary cieczy. W przypadku wybuchu obudowa wytrzymuje jego falę uderzeniową, a wydmuchiwane na zewnątrz gazy są ochłodzone w specjalnej szczelinie gaszącej tak, że nie mogą zapalić mieszaniny wybuchowej na zewnątrz urządzenia;
• z osłoną piaskową - ozn. "q". Wolna przestrzeń we wnętrzu obudowy jest wypełniona suchym piaskiem. Dzięki temu nie może się wytworzyć mieszanina wybuchowa;
• z osłoną cieczową - ozn."o". We wnętrzu obudowy znajduje się zwykle olej, w którym są zanurzone części silnie nagrzewające się podczas pracy (np. transformatory) lub iskrzące (stycznik, łączniki);
• z osłoną gazową z nadciśnieniem - ozn."p". We wnętrzu obudowy jest wytworzone nadciśnienie gazu (np. powietrza, azotu) o odpowiedniej wartości;
• hermetycznie pokryte powłoką (zalane masą) izolacyjną - ozn."m" o odpowiedniej grubości i wytrzymałości na nagrzewanie oraz wpływ środowiska;
• o budowie wzmocnionej - ozn."e". Ochrona przeciwwybuchowa polega na „przewymiarowaniu” urządzeń pod względem elektrycznym, mechanicznym i termicznym w celu ograniczenia możliwość ich uszkodzenia;
• urządzeniami iskrobezpiecznymi - ozn."i". Są to urządzenia małej mocy, wykonane tak, żeby iskrzenie lub nagrzanie części zewnętrznych tych urządzeń nie spowodowało zapalenia mieszaniny wybuchowej także w przypadku ich uszkodzenia;
• urządzeniami w wykonaniu specjalnym.

Oznaczenie wykonania urządzenia zawiera symbol „Ex” obwiedziony sześciokątem oraz informacje dotyczące:

• grupy urządzenia: I – dla górnictwa (kopalnie metanowe, II – dla przemysłu,
• kategorii: 1, 2 lub 3 – informującej o zastosowanych zabezpieczeniach, a zatem możliwości wykorzystania w poszczególnych strefach,
• atmosfery wybuchowej: G – dla gazu/pary, D – dla pyłów/włókien,
• spełniania norm zharmonizowanych z dyrektywą ATEX: E,
• rodzaju budowy urządzenia: d, e, itd. (jeden lub więcej) - podanego po literach Ex,
• podgrupy wybuchowości: IIA, IIB, IIC dla gazów/par (w przyszłości także IIIA, IIIB, IIIC dla pyłów) – dla niektórych rodzajów obudów,
• klasy temperaturowej T (ew. temperatury otoczenia),
• ewentualnie stopień ochrony IP.

Ponadto oznakowanie urządzenia (tabliczka znamionowa) powinno zawierać nazwę producenta, typ urządzenia, parametry elektryczne i ewentualne ostrzeżenia. Wyroby nowe posiadają również oznakowanie CE i numer identyfikacyjny jednostki notyfikowanej.

U rządzenia instalowane w strefach zagrożonych wybuchem powinny być także dobrane do: temperatury otoczenia, jeżeli jest wyższa niż 40 oC; temperatury tlenia i zapalenia występujących pyłów; do warunków pracy i zabezpieczone przed zwarciem, przeciążeniem, pracą niepełnofazową oraz chronione przed oddziaływaniem termicznym, wpływem wyładowań atmosferycznych (ochrona odgromowa obostrzona), agresywnym środowiskiem, elektrycznością statyczną i innymi czynnikami wpływającymi na zagrożenie.

Wykonywanie instalacji i montaż urządzeń w strefach zagrożonych wybuchem dokonany musi być zgodnie z dokumentacją techniczno-ruchową i instrukcjami producenta urządzeń i dokumentacją projektową projektem - przez przeszkolonych pracowników, legitymujących się stosownymi uprawnieniami. Przyjęcie do eksploatacji urządzeń nowych lub remontowanych może nastąpić po przeprowadzeniu z pozytywnym wynikiem badań (pomiarów , prób, itd.) oraz dokonaniu odbioru. Czynności eksploatacyjne powinny być prowadzone zgodnie z instrukcją opracowaną na podstawie wytycznych producenta i wykonywane przez uprawniony personel. Szczególną uwagę należy zwracać na unikanie stosowania w pobliżu stref zagrożonych wybuchem wszelkich urządzeń iskrzących lub wytwarzających pole elektromagnetyczne, takich, jak środki np. łączności bezprzewodowej (nawet zwykłe telefony komórkowe).