1
ROZDZIAŁ 15
1
ROZDZIAŁ 15
2
15. Instalacje w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem..............................................................................3
15.1.
Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem .....................................................................................................................6
15.2.
Rozdaje elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych Ex ......................................................................................................7
15.3.
Zasady doboru urządzeń przeciwwybuchowych .......................................................................................................................9
15.4.
Najważniejsze wymagania BHP w przestrzeniach zagrożonych wybuchem ..........................................................................10
15.5.
Zagrożenie wybuchowe od wodoru wydzielanego podczas ładowania baterii........................................................................11
3
15. Instalacje w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem
Zagadnienie bezpieczeństwa pracy i eksploatacji urządzeń w obiektach zagrożonych wybuchem stwarza szereg problemów
bezpieczeństwa technologicznego. Dla zapewnienia bezpieczeństwa i funkcjonalności instalacji oraz wyeliminowania lub ograniczenia
zagrożenia każdy przypadek powinien być rozpatrywany indywidualnie, z uwzględnieniem wszystkich czynników mogących się
przyczynić do powstania wybuchu. Klasyfikując pomieszczenia pod względem wybuchowości musimy sobie zadać pytanie co to jest
wybuch, jakie czynniki wpływają na jego powstawanie.
Wybuch to gwałtowna reakcja utleniania lub rozkładu, wywołująca wzrost temperatury lub ciśnienia. Zjawisko to symbolicznie
przedstawia rysunek 15.1.
1. Rys. 15.1. Zasada powstawania wybuchu lub pożaru [195]
Powstać on może w ściśle określonych warunkach, a dokładnie wtedy, gdy stężenie składnika palnego znajduje się w ściśle określonym
przedziale. Przedział ten nazywamy granicą wybuchowości. Poza tymi granicami stężenie składników palnych w mieszaninie z
utleniaczem zapłon mieszaniny nie nastąpi nawet, jeśli źródło zapłonu będzie miało nieskończenie wielką energię. Wyznaczając granicę,
w której może nastąpić wybuch operujemy pojęciem dolnej i górnej granicy wybuchowości.
Dolna granica wybuchowości (DGW) jest to najniższe stężenie paliwa w mieszaninie palnej, poniżej której nie jest możliwy zapłon
mieszaniny pod wpływem czynnika inicjującego i dalsze samoczynne rozprzestrzenianie płomienia w określonych warunkach badania.
Górna granica wybuchowości (GGW) jest to najwyższe stężenie paliwa w mieszaninie palnej, powyżej której nie jest możliwy zapłon
mieszaniny pod wpływem czynnika inicjującego i dalsze samoczynne rozprzestrzenianie płomienia w określonych warunkach badania.
Samo stężenie składnika palnego w określonym przedziale wybuchowości nie powoduje wybuchu. Do powstania wybuchu potrzebna jest
jeszcze pewna energia, której inicjatorami mogą być takie czynniki jak iskry powstałe podczas pracy urządzeń i instalacji elektrycznych,
elementy instalacji rozgrzane do niebezpiecznie wysokiej temperatury, wyładowania atmosferyczne i elektrostatyczne. Energia ta zwana
jest minimalną energią zapłonu E
min
i definiowana jest jako najmniejsza energia kondensatora w obwodzie elektrycznym, którego
wyładowanie powoduje zapłon mieszaniny i rozprzestrzenianie się płomienia w określonych warunkach badania. Dla gazów i par
minimalną energię zapłonu oznacza się dla składników stechiometrycznych, zaś dla pyłów – dla mieszanin bogatych w paliwo (powyżej
składu stechiometrycznego), są to warunki optymalne pod względem składu mieszaniny.
Wartość minimalnej energii zapłonu jest parametrem, który pozwala na ocenę zagrożenia wybuchem pochodzącego od istniejących w
rozpatrywanym obszarze źródeł takich, jak iskry elektryczne, elektrostatyczne, iskry pochodzące od pojemnościowych lub indukcyjnych
obwodów elektrycznych, a także iskry mechaniczne. Przykładową zależność energii zapłonowej w zależności od składu mieszaniny
wodoru z powietrzem przedstawia rys.15.2.
Natomiast w tabeli 15.1. zostały przedstawione przykładowe granice zapłonu mieszanin innych gazów z powietrzem. Tabela 15.2.
przedstawia przykładowe minimalne energie zapłonu mieszanin gazów oraz pyłów z powietrzem.
4
1) Tab.15.1. Stężenie granice zapłonu, przykłady [255]
% gazu w powietrzu
% gazu w tlenie
Gaz
DGW GGW DGW GGW
Wodór
4,1 74,2 4,0 94,0
Tlenek węgla 12,5
74,2
15,5
94,0
Metan
5,3 14,0 5,1 61,0
Etan
3,2 12,5 3,0 66,0
Propan 2,4
9,5
2,3
55,0
Butan 1,9
8,4
1,8
48,0
Acetylen
2,5 80,0 2,5 98,0
Gaz koksowniczy
5,6
31,0
---
---
Gaz wodny
6,2
72,0
---
---
Gaz ziemny
4,5
17,0
---
---
Gaz miejski
35,0
74,0
---
---
2) Tab.15.2. Minimalne energie zapłonu mieszanin gazów i par z powietrzem przykłady [255]
Substancja palna
E
min
,
Dwusiarczek węgla 0,009
Wodór 0,019
Acetylen 0,019
Tlenek etylenu
0,060
Metanol 0,140
Eter etylowy
0,190
Benzen 0,200
Heksan 0,240
Butan 0,250
Metan 0,280
Aceton 0,600
Klasyfikacja mieszanin wybuchowych palnych gazów i par z powietrzem na grupy wybuchowości (dla środowisk, w których stosuje się
urządzenia elektryczne), z uwagi na graniczny doświadczalny prześwit szczeliny MESG (czyli maksymalny prześwit szczeliny, przez
który nie jest możliwe przeniesienie wybuchu do środowiska zewnętrznego, niebezpiecznego pod względem wybuchowości) i wartość
stosunku minimalnego prądu, przy którym następuje zapalenie badanego gazu lub pary do minimalnego prądu, przy którym następuje
zapalenie metanu (stosunek MIC):
- grupa I: metan w podziemnych wyrobiskach górniczych,
- grupa II: gazy pary z wyjątkiem metanu w wyrobiskach podziemnych (np. IIA – propan, IIB – etylen, IICa – wodór, IICb – acetylen).
1. Rys.15.2. Zależność energii zapłonowej od składu mieszanin wodoru z
powietrzem [255]
Z
1
- minimalna energia zapłonu E
min
=0,019 mJ,
V
d
– dolna granica wybuchowości
V
g
– górna granica wybuchowości
5
3) Tab.15.3. Grupy wybuchowości IIA, IIB, IIC wartości MESG i MIC zgodnie z normą PN-84/E-0819.
Grupa wybuchowości Wartość MESG (mm)
Wartość stosunku MIC
Grupa IIA
> 0,9
>0,8
Grupa IIB
>0,5 lecz <0,9 >0,45
lecz
<0,8
Grupa IIC
<0,5
<0,45
Pojawienie się energii powodującej zapłon substancji palnych wiąże się ze wzrostem temperatury. To właśnie wartość temperatury
decyduje o niebezpieczeństwie wybuchu.
Parametry temperaturowe wykorzystywane przy ocenie skłonności palnych – wybuchowych różnych substancji i zagrożenia, jakie te
substancje powodują, to:
- temperatura samozapłonu dla gazów, par, aerozoli i mgieł cieczy palnych oraz dla pyłu osiadłego w warstwie i chmury pyłu, a także
dla mieszanin hybrydowych,
- temperatura zapłonu dla cieczy palnych,
- temperatura zapalenia dla ciał stałych o zwartej strukturze,
- temperatura wytlewania dla pyłów,
- temperatura tlenia dla pyłów.
Im niższe są wartości tych temperatur tym można się spodziewać większego zagrożenia pożarem lub wybuchem powodowanego przez
poszczególne substancję (łatwiej może dojść do zapłonu).
Temperatura samozapłonu jest to najniższa temperatura, przy której następuje zapalenie się substancji palnej w wyniku zetknięcia z
gorącą powierzchnia lub wskutek oddziaływania cieplnego tej powierzchni (bez udziału zewnętrznego płomienia lub iskry).
4) Tab.15.4. Klasyfikacja mieszanin wybuchowych gazów i par z powietrzem [254]
Temperatura samozapłonu, °C
Klasa temperaturowa
Przykład substancji
> 450
T1
Wodór, tlenek węgla amoniak
>300 - 450
T2
Acetylen, n-butan, tlenek etylenu
>200 - 300
T3
N-oktan, tempertyna, akroleina
>135 - 200
T4
Aldehyd octowy, eter dwuetylowy
>100 - 135
T5
Dwusiarczek węgla
>85 -100
T6
Fosforowodór
Temperatura zapłonu cieczy palnej jest to najniższa temperatura, przy której ciecz tworzy nad swoją powierzchnią mieszaninę par z
powietrzem o odpowiednim stężeniu, zdolną zapalić się od bodźca energetycznego w określonych warunkach badania. Dla celów
ochrony przeciwpożarowej wyróżnia się trzy klasy:
- klasa I: ciecze o temperaturze zapłonu do 21°C (np. benzyna samochodowa, aceton, alkohol etylowy),
- klasa II: ciecze o temperaturze zapłonu od 21°C do 55°C (np. trójchloroetylen, terpentyna, glikol etylowy),
- klasa III: ciecze o temperaturze zapłonu powyżej 55°C do 100°C (np. cykloheksanol, anilina, nitrobenzen).
Pożarowo niebezpieczne są ciecze klasy I i II, zaś klasy III kwalifikuje się jako ciecze palne.
Innym parametrem decydującym o możliwości powstania wybuchu jest to, jaki wystąpi wzrost ciśnienia przy wybuchu. Zgodnie z
§ 33 pkt 5 Rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 w „sprawie ochrony przeciwpożarowej
budynków, innych obiektów i terenów” [270] pomieszczenia, w których może wytworzyć się mieszanina wybuchowa powstała z
wydzielającej się takiej ilości palnych gazów, par, mgieł lub pyłów, której wybuch mógłby spowodować przyrost ciśnienia w tym
pomieszczeniu przekraczający 5kPa, określa się jako pomieszczenie zagrożone wybuchem. Zgodnie z § 33 pkt 7 w pomieszczeniu
należy wyznaczyć strefę zagrożoną wybuchem, jeśli może w nim występować mieszanina wybuchowa o objętości, co najmniej 0,01 m
2
w
zawartej przestrzeni.
6
5) Tab.15.1. Skutki wywoływane wzrostem ciśnienia gazów spalających się wybuchowo [255]
Nadciśnienie kPa
Skutki nadciśnienia dla sprzętu i obiektów
Skutki nadciśnienia dla ludzi
17,5 – 35
Poważne uszkodzenie budynków i aparatury
1% ofiar śmiertelnych wskutek uszkodzenia
płuc >50% uszkodzenia bębenków w uszach
>50% poważnych obzrażeń od odłamków
7 – 17
Uszkodzenia budynków nadające się do
wyremontowania, uszkodzenia fasad budynków
mieszkalnych
1% uszkodzeń bębenków w uszach 1%
poważnych zrażeń od odłamków
3,5 – 7
Uszkodzenia przeszkleń Zranienia
odłamkami szkła
1 – 2
Uszkodzenia ok. 10% przeszkleń Niewielkie
zranienia
odłamkami szkła
15.1. Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem
Ocena zagrożenia wybuchem obejmuje wskazanie pomieszczeń zagrożonych wybuchem, wyznaczenie w pomieszczeniach i
przestrzeniach zewnętrznych odpowiednich stref zagrożenia wybuchem oraz wskazanie czynników mogących w nich zainicjować zapłon.
W pomieszczeniach należy wyznaczyć strefę zagrożenia wybuchem, jeżeli może w nim wystąpić mieszanina wybuchowa o objętości, co
najmniej 0,01 m
3
w zawartej przestrzeni.
Pomieszczenie zagrożone wybuchem – pomieszczenie, w którym może się wytworzyć mieszanina wybuchowa powstała z wydzielenia
się takiej ilości gazów palnych spowodować przyrost ciśnienia w tym pomieszczeniu przekraczający 5 kPa.
Strefa zagrożenia wybuchem – przestrzeń, w której może występować mieszanina substancji palnych z powietrzem lub innymi gazami
utleniającymi, o stężeniu zawartym między dolna a górną granicą wybuchowości.
Zgodnie z PN-EN 1127-1:2001. „Atmosfery wybuchowe. Zapobieganie wybuchowi i ochrona przed wybuchem. Pojęcia podstawowe i
metodologia.” Strefy zagrożone wybuchem dzielimy na:
- Strefa 0 – obszar, w którym atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę substancji palnych w postaci gazu, pary albo mgły z
powietrzem występuje stale, w długi czasie lub często,
- Strefa 1- obszar, w którym atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę substancji palnych w postaci gazu, pary albo mgły z
powietrzem może wystąpić w trakcie normalnego działania,
- Strefa 2 – obszar, w którym atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę substancji palnych w postaci gazu, pary albo mgły z
powietrzem nie występuje w trakcie normalnego działania, a w przypadku wystąpienia trwa tylko przez krótki okres czasu,
- Strefa 20 – obszar, w którym atmosfera wybuchowa w postaci obłoku palnego pyłu w powietrzu występuje stale, w długim czasie lub
często,
- Strefa 21 – obszar, w którym atmosfera wybuchowa w postaci obłoku palnego pyłu w powietrzu może czasami wystąpić w trakcie
normalnego działania,
- Strefa 22 – przestrzeń lub pomieszczenie, w którym atmosfera wybuchowa w postaci chmury palnego pyłu w powietrzu nie
występuje w trakcie normalnego działania, a w przypadku wystąpienia trwa przez krótki okres czasu.
Przykładowe zasady wyznaczania stref zagrożonych wybuchem przedstawiają rys.15.1.1. oraz 15.1.2.
2. Rys.15.1.1. Zbiornik do magazynowania cieczy palnej, ze stałym dachem bez
wewnętrznego dachu pływającego, usytuowany w przestrzeni
otwartej [256]
3. Rys.15.1.2. Zbiornik do magazynowania cieczy palnej z dachem pływającym,
usytuowany w przestrzeni otwartej [256]
7
15.2. Rozdaje elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych Ex
Zgodnie z normą PN - EN 60079 – 0: 2006 (U) Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem – Część 0: Wymagania
ogólne oraz Rozporządzeniem Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 23 grudnia 2005 roku w sprawie zasadniczych
wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem [ Dz. U. Nr
263/2005 poz. 2203], urządzenia elektryczne przeciwwybuchowe dzielą się na dwie grupy:
Grupa I – obejmuje urządzenia kategorii M1 oraz M2 przeznaczone dla górnictwa
Grupa II – obejmuje urządzenia kategorii 1,2 lub 3 przeznaczone dla przemysłu, w którym występują substancje zaliczone do podgrup
IIA, IIB, IIC oraz klas temperaturowych T1
do T6. Dla urządzeń podgrup wybuchowości IIA, IIB oraz IIC określa się wymiary złącz (szczelin) ognioszczelnych a także minimalne
prądy zapalające dla urządzeń iskrobezpiecznych.
Urządzenia elektryczne w zależności od zastosowanego zabezpieczenia przed wybuchem zalicza się do kategorii 1, 2 lub 3 oraz
odpowiedniego rodzaju budowy przeciwwybuchowej.
Kategorie urządzeń:
Kategoria 1- urządzenia, w których zastosowane zabezpieczenia przed wybuchem zapewniają bezpieczeństwo nawet w przypadku
wystąpienia dwóch niezależnych od siebie uszkodzeń.
Urządzenia kategorii 1 mogą być stosowane w strefach o stałym zagrożeniu wybuchem.
Kategoria 2 - urządzenia, w których zastosowane zabezpieczenia przed wybuchem zapewniają bezpieczeństwo w przypadku
wystąpienia częstych zakłóceń lub uszkodzeń. Urządzenia kategorii 2 mogą być stosowane w strefach o czasowym zagrożeniu
wybuchem.
Kategoria 3 - urządzenia, w których zastosowane zabezpieczenia przed wybuchem zapewniają bezpieczeństwo w normalnych
warunkach pracy.
Urządzenia kategorii 3 mogą być stosowane w strefach okazjonalnie zagrożonych wybuchem.
Rodzaje budowy urządzeń Ex:
W zależności od zastosowanego sposobu ochrony przeciwwybuchowej rozróżnia się następujące rodzaje budowy dla gazów i cieczy
oznaczone symbolem Ex z odpowiednią literą oznaczającą rodzaj zastosowanego zabezpieczenia przeciwwybuchowego:
Urządzenia z osłoną olejową „o” – urządzenia elektryczne, których wszystkie części mogące spowodować zapalenie otaczającej
mieszaniny wybuchowej są tak głęboko zanurzone w oleju lub innej cieczy izolacyjnej, że powstające iskry , łuki elektryczne,
podwyższone temperatury, nie mogą spowodować zapalenia mieszaniny wybuchowej znajdującej się na zewnątrz oleju. Części nie
zanurzone w cieczy mają innego rodzaju wykonanie przeciwwybuchowe.
Urządzenia w osłonie gazowej „p” – urządzenia elektryczne, w których bezpieczeństwo jest zapewnione przez umieszczenie ich w
zamkniętej obudowie wypełnionej niepalnym gazem znajdującym się pod nadciśnieniem w stosunku do otoczenia.
Urządzenia z osłoną piaskową „q” – urządzenia elektryczne, których osłony są wypełnione piaskiem, w taki sposób, by powstające łuki
elektryczne lub podwyższona temperatura wewnątrz osłony, nie mogła spowodować zapalenia otaczającej mieszaniny wybuchowej.
Urządzenia z osłoną ognioszczelną „d” – urządzenia elektryczne, w których wszystkie części mogące wywołać zapalenie otaczającej
mieszaniny wybuchowej znajdują się w osłonie ognioszczelnej wytrzymującej ciśnienie wybuchu wewnętrznego dzięki czemu nie
możliwe jest zainicjowanie wybuchu w otaczającej atmosferze wybuchowej.
8
Urządzenia budowy wzmocnionej „e” – urządzenia elektryczne nie zawierające części normalnie iskrzących lub nagrzewających się
wykonane ze zwiększona pewnością mechaniczna i elektryczną w celu ograniczenia do minimum prawdopodobieństwa powstania
uszkodzeń mogących spowodować zapalenie mieszaniny wybuchowej.
Urządzenia z zabezpieczeniem typu „n” o podtypach „nA”, „nC”, „nR”, „nZ” – urządzenia elektryczne, w których konstrukcja oraz
zjawiska fizyczne zachodzące w nich podczas działania nie mogą spowodować zainicjowania wybuchu otaczającej mieszaniny
wybuchowej. Urządzenie z zabezpieczeniem typu „n” przeznaczone są do stosowania wyłącznie w strefie 2 zagrożenia wybuchem.
Urządzenia iskrobezpieczne „i” – urządzenia lub układy elektryczne o małej energii elektrycznej, których elementy są tak dobrane, aby
iskry elektryczne lub zjawiska termiczne, które mogą powstawać zarówno w czasie normalnej pracy urządzenia lub w przypadku
pojedynczego oraz wielokrotnego uszkodzenia, nie mogły spowodować zapalenia otaczającej urządzenie mieszaniny wybuchowej.
Urządzenia hermetyzowane masa izolacyjną „m” – urządzenia elektryczne, których części iskrzące i nagrzewające się są zalane
izolacją uniemożliwiającą zapalenie, znajdującej się na zewnątrz urządzenia, mieszaniny wybuchowej.
Urządzenia budowy specjalnej „s” – urządzenia elektryczne o indywidualnym rodzaju zabezpieczenia przeciwwybuchowego,
przeznaczone do pracy w miejscach zagrożonych wybuchem gazów/par oraz pyłów/włókien. Urządzenia te powinny posiadać
odpowiedni stopień ochrony IP oraz zabezpieczenie przed nagrzewaniem się od temperatur mogących zainicjować wybuch .
Urządzenia przeznaczone do stosowania w obecności pyłów palnych – są to urządzenia przystosowane do zagrożeń wynikających
z własności palnych i wybuchowych pyłów.
Ich rodzaje obudów są oznaczane małymi literami „t”, „p”, „i”’ „m” wraz z duża literą „D”.
Oznaczenia urządzeń elektrycznych przeciwwybuchowych
Zgodnie z wymaganiami dyrektywy 94/9 UE urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym wymagają oznaczenia.
Oznaczenie musi zostać poprzedzone znakiem zabezpieczenia przeciwwybuchowego Ex, cyfrą rzymską określająca grupę urządzenia
oraz literą G jeżeli urządzenie jest przeznaczone do pracy w miejscu zagrożonym wybuchem gazów/par lub literą D przy zagrożeniu
wybuchem pyłów/włókien. Litera E podana przez literami Ex oznacza, ze urządzenie zostało wykonane wg normy UE; przy znaku Ex jest
podany rodzaj budowy urządzenia. W przypadku urządzeń budowy iskro bezpiecznej podawana jest następnie podgrupa. Na końcu
oznaczenia podawana jest klasa temperatury. W niektórych przypadkach podawana jest również temperatura otoczenia.
Urządzenie powinno zostać również opatrzone znakiem CE, który jest potwierdzeniem zgodności wyrobu z wymaganiami dyrektyw UE
odnoszącymi się do danego wyrobu. Za znakiem powinien być podany numer identyfikacyjny jednostki notyfikującej, jeżeli bierz ona
udział w fazie kontroli
Przykład oznaczenia:
Ex II 2 G EExd II B T3
gdzie:
Ex – zabezpieczenie przeciwwybuchowe
II – grupa urządzenia
2 – kategoria
G – gaz, para
EExd- urządzenie przeciwwybuchowe w osłonie/obudowie ognioszczelnej
II B – grupa wybuchowości
T 3 – klasa temperaturowa.
Ex II 1 ExtD T1 150
0
C IP65
9
gdzie:
Ex – zabezpieczenie przeciwwybuchowe
II – grupa urządzenia
2 – kategoria
G – gaz, para
ExtD- ochrona przeciwwybuchowa przez obudowę
T1 150
0
C – maksymalna dopuszczalna temperatura powierzchni obudowy urządzenia, z którą może się zetknąć chmura pyłowa
IP65 – stopień ochrony przed wnikaniem pyłów
Uwaga
Więcej informacji na ten temat znajdzie czytelnik w rozdziale 19 w tabeli 19.73.
15.3. Zasady doboru urządzeń przeciwwybuchowych
Zasady doboru urządzeń elektrycznych w strefach zagrożonych wybuchem są zawarte w dyrektywie 94/9/EC ATEX 95 Parlamentu
Europejskiego i Rady z 23.03.1994 r. w sprawie ujednolicenia przepisów prawnych Państw Członkowskich dotyczących urządzeń i
systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, Rozporządzeniu Ministra Gospodarki,
Pracy i Polityki Społecznej z dnia 23 grudnia 2005 roku w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych
przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem [ Dz. U. Nr 263/2005 poz. 2203] oraz normach przedmiotowych.
Przy doborze urządzeń elektrycznych przeciwwybuchowych przeznaczonych do instalowania w określonych strefach zagrożenia
wybuchem, należy stosować niżej opisane zasady:
Strefa 0 zagrożenia wybuchem
W miejscach zagrożonych wybuchem zaliczonych do strefy 0 zagrożenia wybuchem mogą być instalowane tylko urządzenia i obudowy
iskrobezpieczne kategorii 1, atestowane do strefy 0, tzn. przeznaczone do użytku w miejscach, w których mieszaniny wybuchowe są
obecne stale lub często w długich okresach czasu, oznaczone symbolem Ex II 1 G EExia.
Urządzenia te w czasie eksploatacji powinny zapewnić bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa.
Strefa 1 zagrożenia wybuchem
W miejscach zagrożonych wybuchem zaliczonych do strefy 1 zagrożenia wybuchem mogą być instalowane urządzenia elektryczne w
wykonaniu przeciwwybuchowym atestowane do stosowania w strefie 1 zagrożenia wybuchem kategorii 2, oznaczone symbolem
Ex IIGEex... W czasie eksploatacji urządzenia te powinny zapewnić wysoki poziom bezpieczeństwa.
Strefa 2 zagrożenia wybuchem
W strefie 2 zagrożenia wybuchem mogą być instalowane urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym atestowane do stref
o i 1 ale przede wszystkim urządzenia kategorii 3 tak zaprojektowane i wykonane, aby mogły funkcjonować zgodnie z parametrami
ruchowymi przez producenta i zapewnić normalny poziom zabezpieczenia.
Strefa 20 zagrożenia wybuchem
W miejscach zagrożonych wybuchem mieszaniny pyłów z powietrzem zakwalifikowanych do strefy 20 zagrożenia wybuchem mogą być
instalowane urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym grupy II kategorii 1, atestowane do strefy 20 zagrożenia
wybuchem oznaczone symbolem Ex II 1 D EEx oraz w wykonaniu przeciwwybuchowym pyłoszczelne o stopniu ochrony IP6X.
Strefa 21 zagrożenia wybuchem
W strefach 21 zagrożenia wybuchowego mogą być instalowane urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym grupy II,,
kategorii 2 atestowane do strefy 21 oraz urządzenia przeciwwybuchowe grupy II kategorii 1, atestowane do strefy zagrożenia wybuchem
20, oznaczone symbolem Ex II 1 D EEx.... lub Ex ii 2D EEx... oraz urządzenia w wykonaniu przeciwwybuchowym ze stopniem ochrony:
•
IP6X – dla urządzeń z częściami nieiskrzącymi przy pyłach przewodzących
•
IP5X – dla urządzeń z częściami iskrzącymi przy pyłach nieprzewodzących
10
Strefa 22 zagrożenia wybuchem
W strefach 22 zagrożonych wybuchem mogą być instalowane urządzenia elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym
atestowane do pracy w strefach zagrożenia wybuchem 20, 21 i 22 ozanczone symbolami Ex II 1 D EEx....., Ex II 2 D EEx....., Ex II 3
D EEx..... oraz w wykoaniu przeciwwybuchowym o stopniu ochrony:
•
IP6X – dla urządzeń z częściami nieiskrzącymi przy pyłach przewodzących
•
IP5X – dla urządzeń z częściami iskrzącymi przy pyłach nieprzewodzących
Zasady instalowania i eksploatacji urządzeń elektrycznych w strefach zagrożonych wybuchem
Instalacje w strefach zagrożonych wybuchem powinny być instalowane po zapoznaniu się z rodzajem zabezpieczeń
przeciwwybuchowych sprawdzeniu ich stanu technicznego. Instalacje należy wykonać zgodnie z dokumentacją projektową i techniczno-
ruchową, zgodnie z przeznaczeniem wg parametrów podanych w certyfikacie, przez wykwalifikowanych pracowników uprawnionych do
montażu i posiadających odpowiednią wiedzę techniczną z zachowaniem bezpiecznych warunków pracy, według zasad i kolejności
wynikających z rodzaju budowy. Kable i przewody powinny być układane bezpośrednio w ziemi, w kanałach, na konstrukcjach lub w
rurkach instalacyjnych. Nie należy ich układać na elementach budynku stanowiących powierzchnie odcinające. Mogą być prowadzone
przelotowo przez strefy zagrożone wybuchem, jeżeli spełniają wymagania wynikające z bezpieczeństwa przeciwwybuchowego.
Przejścia przez ściany powinny być uszczelnione materiałem nie przenoszącym iskry i temperatury. Kable wielodrutowe powinny być
zabezpieczone przed rozpleceniem końcówek np. poprzez tulejki.
Przyjęcie do eksploatacji urządzeń powinno odbywać się po sprawdzeniu:
1) Zgodności z dokumentacją i z certyfikatami oraz z danymi na tabliczkach znamionowych.
2) Zakres prac i podpisaniu przez wykonawcę i użytkownika protokołu zdawczo-odbiorczego.
3) Zabezpieczeń wynikających z przepisów ppoż. i bhp.
4) Oceny stanu technicznego w przypadku urządzeń już eksploatowanych.
Odbiór powinien być dokonany przez komisję odbioru lub przez osobę upoważnioną, posiadającą świadectwo kwalifikacyjne według
wymagań rozporządzenia ministra gospodarki, pracy i polityki społecznej.
15.4. Najważniejsze wymagania BHP w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 maja 2003 roku w sprawie zasadniczych
wymagań dla urządzeń i systemów ochrony przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem – Dz. U. Nr 143 poz.
1393 pracodawca winien podjąć następujące działania organizacyjne i techniczne.
1. Dokonać oceny ryzyka dla stanowisk zagrożonych wystąpieniem atmosfery wybuchowej. Oceny dokonać nie rzadziej niż raz w roku. W
ocenie należy uwzględnić:
- prawdopodobieństwo wystąpienia atmosfery wybuchowej,
- prawdopodobieństwo występowania źródeł zapłonu,
- identyfikację i ocenę zagrożeń,
- ocenę skali przewidywania niepożądanych skutków.
2. Po określeniu oceny ryzyka należy opracować dokument zabezpieczenia stanowiska pracy przed wybuchem i dokonać jego okresowej
aktualizacji. Dokument powinien zawierać:
- informację o zidentyfikowanych strefach i ocenę ryzyka,
- informację o podjętych środkach zapobiegania wystąpieniu zagrożeń,
- wykaz miejsc pracy zagrożonych wybuchem,
- deklarację o projektowaniu, konserwacji i eksploatowaniu zgodnie z zasadami bezpieczeństwa.
3. W celu zapobiegania wystąpienie zagrożeń pracodawca powinien:
- stwarzać bezpieczne warunki pracy,
- zapobiegać tworzeniu atmosfer wybuchowych i w miarę możliwości wyeliminować źródła zapłonu.
4. W przypadku zaistnienia wybuchu jego zasięg powinien ograniczyć się tylko do stanowiska pracy i urządzeń znajdujących się tam.
5. Jeśli na stanowisku może wystąpić atmosfera wybuchowa, należy dokonać oceny ryzyka pod względem zastosowanych zabezpieczeń
zapobiegających inicjowaniu wybuchu.
6. Przy wejściach do budynków powinna być tabliczka informująca o atmosferze wybuchowej.
11
15.5. Zagrożenie wybuchowe od wodoru wydzielanego podczas ładowania baterii
Podczas ładowania baterii powstaje stały rozkład wody zawartej w baterii związany z napięciem generacji wodoru wynoszącym około
0,23 V. Rozkład ten powstaje w każdej baterii i jest powodem wydzielania się wodoru do otaczającego powietrza (nawet w baterii
zamkniętej nie występuje 100% rekombinacja).
Rozkład wody w bateriach ołowiowo-kwasowych został przedstawiony na rysunku 15.6.1..
4. Rys. 15.6.1. Rozkład wody w bateriach ołowiowo-kwasowych [159]
Gromadzący się wodór tworzy z powietrzem mieszaninę, która przy stężeniu większym od 4,1% (dolna granica wybuchowości –DGW)
staje się wybuchowa.
Przy stężeniu przekraczającym DGW, do zainicjowania wybuchu wystarcza niewielka energia pochodząca np. z wyładowania
elektryczności statycznej.
Jest to powodem dla, którego w pomieszczeniach bateryjnych powinna być wykonana podłoga antyelektrostatyczna umożliwiająca
swobodny spływ do ziemi ładunku gromadzącego się w ciele człowieka. Rezystancja podłogi powinna spełniać warunek
Ω
∗
≤
≤
Ω
8
10
1
R
k
50
. Spełnienie tego warunku powoduje, że zostaje zapewniona dobra izolacja stanowiska roboczego w myśl
wymagań normy PN-IEC 60364-4-41 oraz zachowany jest dostatecznie dobry spływ ładunku elektrostatycznego. Zależność energii
zapłonowej od składu mieszaniny wodoru z powietrzem przestawiono na rysunku 15.2.
Wodór jest gazem lżejszym od powietrza i szybko unosi się w górę tworząc w warstwie przysufitowej mieszaninę o stężeniu zależnym od
intensywności gazowania baterii oraz intensywności wymiany powietrza w pomieszczeniu bateryjnym.
W celu neutralizacji powstających zagrożeń konieczna jest wentylacja pomieszczenia, w którym zainstalowane są baterie systemu
napięcia gwarantowanego.
Pomocny w tym przypadku może być dwuprogowy system detekcji gazów wybuchowych produkcji firmy „GAZEX”.
System składa się z centralki, jednej lub kilku czujek oraz sygnalizatora optyczno-akustycznego. W przypadku, gdy stężenie przekroczy
10% DGW zostaje ono zasygnalizowane świeceniem diody elektronicznej centralki MD-2.
Po przekroczeniu stężenia wynoszącego 30% DGW uruchomiony zostanie również sygnalizator optyczno-akustyczny, który zwróci
uwagę pracowników i w przypadku awarii automatyki spowoduje konieczność ręcznego uruchomienia wentylacji włącznikiem
zainstalowanym na zewnątrz pomieszczenia UPS.
W normalnych warunkach, przekaźnik K2 przedstawiony na rysunku 15.6.2 załącza wentylator wyciągowy zgodnie z algorytmem
przedstawionym na rysunku 15.6.4. W przypadku, gdy stężenie wodoru przekroczy 30%DGW zestyk zwierny MD2 (patrz rysunek
15.6.3) spowoduje wysterowanie przekaźnika K2, który załączy wentylator bez względu na stan wysterowania przekaźnika K2. Widoczny
na rysunku 15.6.2 ręczny wyłącznik pozwala na załączenie wentylatora z pominięciem automatyku.
Przykładowy układ sterowania wentylacją pomieszczenia UPS został przedstawiony na rysunku 15.6.2.
12
5. Rys. 15.5.2 Schemat ideowy sterowania wentylacją wyciągową
Wł
13
6. Rys. 15.5.3 Schemat ideowy aplikacyjny połączeń centralki detekcji stężenia wodoru.
14
7. Rys. 15.5.4 Diagram czasowy działania automatyki sterującej wentylatorem w warunkach normalnuych
15
Przybliżoną ilości zapotrzebowanego powietrza w ciągu godziny w [m
3
/h] można obliczyć z poniższego wzoru [257]:
B
g
p
C
I
n
05
,
0
Q
∗
∗
∗
=
(15.6.1.)
gdzie:
I
g
– prąd gazowania o wartości:
1 mA – dla baterii zamkniętych przy zmiennym napięciu
5 mA – dla baterii otwartych przy zmiennym napięciu
8 mA – dla baterii zamkniętych przy stałym napięciu ładowania
20 mA – dla baterii otwartych przy stałym napięciu ładowania
n – liczba ogniw
C
B
– pojemność baterii, w [Ah].
Należy pamiętać, że nie w każdym przypadku konieczna jest wentylacja wymuszona. Można zastosować wentylację grawitacyjną jeżeli
jest możliwe wykonanie otworów wentylacyjnych spełniających następujący warunek [257]:
p
p
Q
28
A
∗
=
(15.6.2.)
gdzie:
A
p
– suma przekrojów otworów zewnętrznych i wewnętrznych, w [cm
2
].
W takim przypadku otwory wentylacyjne należy umieścić na przeciwległych ścianach (jeżeli jest to niemożliwe i otwory wentylacyjne
muszą zostać wykonane na tych samych ścianach to odległość pomiędzy nimi nie może być mniejsza niż 2 m). Ten sam wymóg dotyczy
instalowania wentylatorów wyciągowych, których odległość nie może być mniejsza niż 2 m. Podane wymagania mają charakter
orientacyjny. Opracowanie projektu wentylacji pomieszczenia bateryjnego jest zagadnieniem wymagającym specjalistycznej wiedzy i
powinno być opracowane przez uprawnionego projektanta branży sanitarnej. Rola projektanta elektryka ogranicza się do
zaprojektowania układu sterowania i zasilania wentylatorów.
16