Témata 1. září 2020
Ochrana lidí i strojů před nebezpečím výbuchu

Téma ochrany proti výbuchu má kořeny v báňském průmyslu. Výbušné směsi metanu a vzduchu, které v určitém poměru vznikají při těžbě uhlí, byly ještě do poloviny minulého století odstraňovány kontrolovanými výbuchy. Jak to ale funguje dnes?

Díky řadě technických vymožeností a předpisů už není třeba spalovat důlní plyn. Téma ochrany proti výbuchu ale navzdory tomu neztrácí na brizanci. V současnosti se řeší nejen v báňském průmyslu, ale i v dalších průmyslových odvětvích, protože i v nich se vyskytují výbušné látky. Ve všech pádech se skloňuje například v chemickém průmyslu, při dopravě ropy nebo zemního plynu či v potravinářském průmyslu.

Přednosti v kostce

Hospodárný provoz systému
Rychlé uvedení do provozu a servis díky modulární koncepci
Nižší provozní náklady díky technologii s nulovými nároky na údržbu a maximální odolností proti vibracím
Rychlé provádění úprav díky optimální konstrukci a univerzálnosti

Výbušný koktejl

V kombinaci s kyslíkem tvoří tyto látky nebezpečnou výbušnou atmosféru. Pokud pak dojde k vznícení v důsledku horkého povrchu nebo elektrického jiskření, nastane situace, které je nutné za každou cenu předejít. Taková událost může totiž bezprostředně zapříčinit poranění velkého množství lidí, nemluvě o důsledcích pro životní prostředí nebo výrobní systémy. Už dlouhá léta proto v Evropě platí příslušné směrnice a také legislativa jednotlivých členských států, která na tyto směrnice navazuje. V první řadě se jedná o směrnice ATEX (podle francouzského „ATmosphères EXplosibles“). Součástí této řady jsou směrnice 1999/92/ES pro provozovatele systémů a 2014/34/EU (dříve 94/9/ES) pro jejich výrobce. Nejdůležitějším ekvivalentem evropských směrnic ATEX na americkém trhu jsou příslušné články o místech s nebezpečím výbuchu („Hazardous classified locations”, HazLoc) standardů NEC a CEC. Mezi další důležité předpisy patří proces zajištění shody v rámci EAC (Euroasijská celní unie) platný pro Rusko, Kazachstán a Bělorusko, který nahrazuje dřívější dovozní procesy GOST a do značné míry se podobá směrnicím ATEX a značce CE.

Ochrana proti výbuchu

Obecně se rozlišuje primární, sekundární a terciární ochrana proti výbuchu. Opatření primární ochrany proti výbuchu cílí na zamezení nebo omezení vzniku výbušné atmosféry. Sekundární ochrana proti výbuchu se používá k vyloučení vznícení výbušné atmosféry – tj. slouží k eliminaci potenciálních zdrojů vznícení. Opatření terciální ochrany proti výbuchu jsou určená ke zmírnění důsledků výbuchu. Jejich cílem je omezit výbuch na neškodnou míru. V rámci posouzení rizika, které musí provádět provozovatel každého zařízení, si musí provozovatel také položit otázku, zda může – ve smyslu primární ochrany proti výbuchu – nahradit potenciálně výbušný materiál, aby předem vyloučil nebezpečí výbuchu. Pokud to není možné, je provozovatel povinen rozdělit systém do oblastí podle míry rizika a přístup k nim odpovídajícím způsobem označit. Model zón je celosvětově nejpoužívanější metoda zakotvená ve směrnici 1999/92/ES. V USA a Kanadě se často setkáme s rozdělením do divizí („Divisions“).

Zóny s nebezpečím výbuchu

Model zón dělí prostor systému podle míry rizika do zóny 0, 1 a 2 pro atmosféry s obsahem plynu a 20, 21 a 22 pro atmosféry s obsahem prachu. V rámci analýzy rizika musí provozovatel systému posoudit, jak často a po jakou dobu mohou v různých oblastech systému vznikat výbušné atmosféry. Na základě toho pak svůj systém rozdělí do uvedených zón. Nejnebezpečnější jsou v tomto případě zóny 0 a 20 (obr.: tabulka s popisem zón). Příklad: U nádrže, která je naplněná kapalnou surovou ropou a vybavená mimo jiné tlakovým spínačem, by mohlo rozdělení do zón vypadat tak, jak je to uvedeno na naší ilustraci.

Výběr přístrojů

Veškeré přístroje, které se mají v Evropě používat v prostředí s nebezpečím výbuchu zón 0 a 1, resp. 20 a 21, musejí být certifikované oznámeným subjektem a opatřené značkou uvedenou v osvědčení o přezkoušení typu. Tato identifikační značka obsahuje potřebné informace pro používání v prostředí s nebezpečím výbuchu. Poskytuje informace o skupině a kategorii zařízení. Co se týká skupiny zařízení, zařízení se dělí do dvou skupin: přístroje určené pro použití v dolech s nebezpečnými třaskavými plyny (I) s kategoriemi M1 a M2 a přístroje pro všechny ostatní aplikace (II) s kategoriemi 1, 2 a 3, vždy s dodatkem G (plyn) a/nebo D (prach). Kategorie udává zónu, ve které se zařízení smí používat. Označení kromě toho obsahuje také informace o typu ochrany, skupině plynu, resp. prachu a teplotní třídě, pokud byl přístroj otestován podle určité normy. V zásadě existuje několik možností, jak zamezit výbuchu. Tyto možnosti byly pečlivě vypracovány v uplynulých desetiletích a zakotveny v příslušných normách. Pro elektrická zařízení byly stanoveny různé typy ochrany. Ne každý typ ochrany je ale vhodný pro každou zónu. Například zařízení s typem ochrany Ex n se smějí používat jen v zóně 2. Typ ochrany Ex i (jiskrová bezpečnost) je ale naopak schválený pro zařízení až do zóny 0. Pro náš příklad zvolíme jiskrovou bezpečnost. Jedná se o jeden z nejoblíbenějších a nejrozšířenějších typů ochrany.

Jiskrová bezpečnost

Typ ochrany spočívá na principu omezování energie: proud, napětí a výkonové parametry elektrického obvodu, které se při měření a řízení dostávají do prostředí s nebezpečím výbuchu, musejí být natolik malé, aby nemohly zapříčinit jiskření nebo zahřátí na příliš vysokou teplotu. Jiskrově bezpečný elektrický obvod proto sestává z jiskrově bezpečných zařízení a ze souvisejících zařízení. Druhá z uvedených jsou instalována mimo prostředí s nebezpečím výbuchu. Co to znamená pro náš příklad s nádrží na ropu: Jiskrově bezpečné zařízení, konkrétně senzor pro tlakový spínač, musí být v první řadě vhodné pro instalaci do zóny 1. Následný přístroj (ono související zařízení) propojený se senzorem musí dále zaručovat, že se k senzoru nedostane víc energie, než kolik dokáže zvládnout bez toho, aby se zahříval. Jak velké smí být zahřívání, závisí na složení výbušné atmosféry. To znamená, že záleží na tom, jak vysoká nebo nízká je teplota vznícení používaného plynu. Omezování energie musí dále zaručovat, že nemůže dojít k jiskření, které by mohlo zapříčinit vznícení, nebo že toto jiskření nedosáhne zápalné energie potřebné k zapálení používaného plynu.

Ověřování jiskrové bezpečnosti

U typu ochrany „jiskrová bezpečnost“ je dále nutné zohlednit další důležité hledisko: bezpečnostně technická data. Tato data jsou stanovena jak pro jiskrově bezpečná, tak související zařízení. Údaje Ui, Ii, Pi, Ci a Li informují o maximálních hodnotách, které přístroj na vstupu snese bez toho, aby hrozilo nebezpečí zániku ochranné funkce jiskrově bezpečného elektrického obvodu. Údaje Uo, Io, Po, Co a Lo uvádějí maximální výstupní hodnoty zařízení. Srovnání slouží k zajištění toho, že nedojde k významnějšímu jiskření a že se povrch jiskrově bezpečného zařízení nezahřeje na teplotu vyšší, než jaká je přijatelná při používání ke schválenému účelu. Hodnoty je nutné navzájem porovnat. Platí při tom podmínka uvedená na obrázku „Ověřování jiskrové bezpečnosti“. Toto porovnání označujeme stejným výrazem, tedy „ověřování jiskrové bezpečnosti“. Stejně jako všechny ostatní dokumenty je i toto ověření nutné uložit do dokumentace ochrany proti výbuchu (viz obr. níže).

Dvě kategorie ochrany před nebezpečím výbuchu

Mnoho přístrojů, zejména takzvaná související elektrická zařízení, která musejí být normálně instalovaná mimo prostředí s nebezpečím výbuchu, často mají doplňkové schválení pro instalaci do zóny 2. Označení pak vypadá nějak takto:

Příklad označení pro instalaci do zóny 2:

Ex II 3 G Ex nA IIC T4 Gc

Příklad označení jiskrové bezpečnosti, které znamená, že přístroj smí být propojený s jiskrově bezpečným senzorem nebo akčním členem v prostředí s nebezpečím výbuchu, jestliže to „ověření jiskrové bezpečnosti“ povoluje:

Ex II (1) G [Ex ia Ga] IIC

Nová směrnice ATEX 2014/34/EU

Od 20. dubna 2016 platí nová směrnice ATEX 2014/34/EU. Obsahuje nové definice termínů a požadavky na oblasti použití, uvádění na trh, akreditaci zkušeben a sledování trhu. Rozšiřuje povinnosti výrobců z hlediska označování přístrojů a poskytování informací uživatelům. Do německého práva byla nová směrnice ATEX zavedena v podobě nového nařízení o výrobcích na ochranu proti výbuchu (ProdSV) z 6. ledna 2016. „Nová směrnice ATEX 2014/34/EU obecně představuje úpravu podle spíše formálních požadavků rozhodnutí č. 768/2008/ES, ve srovnání se starou směrnicí ATEX 94/9/ES nezavádí žádné podstatné změny,” uvádí německá Spolkové sdružení pro suroviny a chemický průmysl (BG RCI). Dobrou zprávou je to, že zařízení certifikovaná před 19. dubnem 2016 není potřeba nechávat znovu přezkoušet. Směrnice 2014/34/EU platí jen pro nové výrobky.

Nová jednoznačná úprava

Na co dalšího je potřeba dávat pozor: Provozovatelé systémů se mohou za určitých okolností stát „výrobci“, a podléhat tak nové směrnici ATEX 2014/34/EU. To se vztahuje na vlastní výrobu, která byla dříve považována pouze za instalaci. Nová směrnice tak jasněji upravuje to, co ve staré směrnici představovalo jakousi šedou zónu. Podle Spolkového fyzikálně technického ústavu PTB se jako na vlastní výrobu pohlíží na všechny oblasti, které by i teoreticky mohly být uvedené do oběhu. Kromě posouzení rizika a dokumentace ochrany proti výbuchu je zapotřebí také ES prohlášení o shodě a osvědčení o EU přezkoušení typu. Nové nařízení o výrobcích na ochranu proti výbuchu v § 5 „Obecné povinnosti výrobce“ stanovuje následující: „Pokud výrobce uvádí do oběhu produkty nebo je nejprve používá k vlastním účelům, zajistí, aby byly navrženy a vyrobeny v souladu se základními zdravotními a bezpečnostními požadavky podle přílohy II směrnice 2014/34/EU.“ Tím je myšleno, že před uvedením do provozu musejí být kompletně k dispozici všechny příslušné podklady. Nová směrnice ATEX stanovuje přísnější požadavky na „oznámené“ subjekty, zejména s ohledem na možnosti zkoušení a zkušební vybavení, jejichž dodržení teď musí být dokládáno bruselským orgánům. Kromě toho stanovuje přísnější podmínky pro sledování trhu. Posiluje roli orgánů pro dozor nad trhem. Každý účastník trhu, i prodejce, musí být schopen dozorovému orgánu poskytnout informace o tom, od koho odebral produkt a komu ho prodal.

Vaše kontaktní osoba ve společnosti WAGO

Kancelář Praha - Centrála

Vertrieb_kontaktmodul_kundenservice_vertrieb_mann_gettyimages_482100240_400x346

Nabídka doplňkových služeb:

Process 4.0

Inteligentní hodnotové řetězce

Digitální transformace a přetváření procesů: WAGO je spolehlivý partner pro individuální vývoj a implementaci.

Modulární automatizace procesů

Budoucnost má jméno DIMA

Koncepce modulárních systémů řeší problémy vyplývající z neustále se měnících požadavků trhu. Společnost WAGO podpoří váš vývojový proces.

Témata 1. září 2020 Ochrana lidí i strojů před nebezpečím výbuchu