Zagrożenie wybuchem

W wielu gałęziach przemysłu, m.in. w branży naftowej, chemicznej, farmaceutycznej, spożywczej i w górnictwie, może wystąpić atmosfera wybuchowa, czyli mieszanina palnych gazów, par, pyłów z powietrzem, w której po inicjacji źródłem zapłonu spalanie rozprzestrzenia się samorzutnie. Osoby i obiekty w pobliżu są wtedy narażone na działanie wysokich temperatur i fali uderzeniowej. Niebezpieczne są także przemieszczające się w niekontrolowany sposób resztki zniszczonych przez wybuch przedmiotów, brak tlenu, trujące produkty reakcji spalania.

Zapobieganie eksplozjom jest kluczowe. Jeśli jednak nie jest pewne, że wybuchowi uda się zapobiec, trzeba maksymalnie zabezpieczyć otoczenie przed jego skutkami. Dlatego w strefach zagrożonych wybuchem obowiązkowo korzysta się ze sprzętu spełniającego wymagania mającej w tym przypadku zastosowanie dyrektywy ATEX.

Przystosowując sprzęt do pracy w warunkach zagrożenia eksplozją, trzeba zapobiec zapaleniu przez niego atmosfery wybuchowej. Nie można więc dopuścić do iskrzenia, na przykład na skutek tarcia, uderzenia, wyładowania elektrostatycznego. Warunkiem jest też to, by części, które mają kontakt z mieszaniną wybuchową, nie osiągały temperatury jej zapłonu. Zalecenia projektowe w tym zakresie zostały zamieszczone w normach PN-EN 60079 zharmonizowanych z dyrektywą ATEX. Wyróżniono w nich cztery przypadki, w których środki ochronne nie pozwalają na zaistnienie niebezpiecznej sytuacji.

Obudowy atex

W pierwszym wniknięcie mieszanki wybuchowej do sprzętu, w którym może znajdować się źródło zapłonu i to, że do niego dojdzie, jest dopuszczalne, ale wyklucza się wypływ ognia do otoczenia. Wymóg ten spełniają obudowy ognioszczelne (Ex d, PN-EN 60079-1) i osłony piaskowe (Ex q, PN-EN 60079-5). Ochrona w postaci obudowy gazowej z nadciśnieniem (Ex p, PN-EN 60079-2), przez zanurzenie w cieczy (Ex o, PN-EN 60079-6) lub hermetyzację (Ex m, PN-EN 60079-18), to przykłady zabezpieczeń zapobiegających wnikaniu mieszanki wybuchowej i/lub jej zetknięciu z wewnętrznymi wynikającymi z funkcji urządzenia potencjalnymi źródłami zapłonu. Zabezpieczenie urządzeń budową wzmocnioną (Ex e, PN-EN 60079-7) gwarantuje, że nawet jeśli mieszanka wybuchowa przedostanie się do obudowy działającego sprzętu, to się nie zapali. Iskrzenie ani podwyższone temperatury nie wystąpią w urządzeniach iskrobezpiecznych (Ex i, PN-EN 60079-11). Rozwiązania konstrukcyjne obudów wybranych typów przedstawiono w ramce.

Obudowy ATEX

Przykłady konstrukcji

Obudowy ognioszczelne osłaniające części mogące zapalić atmosferę wybuchową znajdującą się wewnątrz muszą wytrzymać ciśnienie eksplozji. Dzięki temu nie dopuszcza się do rozprzestrzenienia się eksplozji do otaczającej obudowę atmosfery wybuchowej. By ten wymóg spełnić, wykorzystuje się materiały o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej. Ponadto wszelkie odstępy między częściami obudowy powinny być na tyle wąskie i długie, by wypływający nimi gorący gaz ostygł i nie mógł już spowodować zapłonu mieszaniny wybuchowej, gdy wydostanie się na zewnątrz. W obudowach w wersji ognioszczelnej wykonywane są urządzenia, w których podczas normalnej pracy powstają iskry, łuki elektryczne i/albo gorące powierzchnie, jak na przykład: rozdzielnice, bezpieczniki, oprawy oświetleniowe, hamulce cierne, silniki elektryczne.

Obudowa wzmocniona kategorii e gwarantuje brak możliwości wystąpienia źródła zapłonu w jakiejkolwiek postaci w trakcie normalnej pracy i w sytuacji awaryjnej, na przykład w razie zablokowania wirnika silnika. W tym celu wprowadza się wiele niezależnych zabezpieczeń. Przykładowo silniki są oddzielnie chronione przed przeciążeniem i przed wzrostem temperatury z innych powodów. Wymagane jest też zabezpieczenie na wypadek zaniku napięcia w jednej fazie, bo może wówczas dojść do przegrzania silnika w wyniku zwiększonego poboru prądu z pozostałych faz.

W urządzeniach o stopniu ochrony q wszystkie części iskrzące i nagrzewające się zanurzone są w piasku (lub w szklanych kulach). Izolator jest wprowadzany na etapie produkcji do wnętrza obudowy, której zwykle nie da się otworzyć w czasie eksploatacji. Ważne jest, by piasek nie mógł się z osłony wydostać, co gwarantuje odpowiedni poziom jej szczelności.