SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ

ZAKŁAD ELEKTROENERGETYKI

PRACA ZALICZENIOWA

PRZEDMIOT: ELEKTROENERGETYCZNE ZAGROŻENIA POŻAROWE.

TEMAT: Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe

Opracował:

Mł.asp. Damian Dudzik

ZSZ-PF-30 pluton II

Warszawa 2004

1.     Źródła występowania zapłonu.

·       Urządzenia elektryczne

W przypadku urządzeń elektrycznych źródłami zapłonu mogą być iskry elektryczne i gorące powierzchnie . Iskry elektryczne mogą być wytwarzane, np.

-    kiedy obwody elektryczne są wyłączane i załączane;

-    przez poluzowanie połączeń;

-    przez prądy błądzące.

Wykazano jednoznacznie, że bardzo niskie napięcie (np. poniżej 50 V) stosuje się w celu ochrony osób przed porażeniem prądem i nie jest środkiem ochrony przed wybuchem. Napięcia niższe niż wyżej wymienione mogą jednak wytworzyć energię wystarczającą do zapalenia atmosfery wybuchowej.

·       Elektryczność statyczna

W określonych warunkach wyładowania elektryczności statycznej mogą powodować zapłon. Wyładowanie nałado­wanych, izolowanych części przewodzących łatwo może prowadzić do wytworzenia iskier zapalających. W przy­padku naładowanych elementów wykonanych z materiałów nie przewodzących, dotyczy to głównie tworzyw sztucz­nych, ale również pewnych innych materiałów, możliwe jest wystąpienie wyładowań snopiastych. W specjalnych przypadkach, podczas szybkich procesów rozdziału (np. taśmy przesuwające się na wałkach, pasy napadowe), lub w wynika kombinacji materiałów przewodzących i nie przewodzących, możliwe są również rozprzestrzeniające się wyładowania snopiaste. Mogą również występować wyładowania stożkowe N8) od materiałów składowanych luzem oraz wyładowania z obłoków pyłu.

Wyładowania snopiaste mogą zapalać niemal wszystkie wybuchowe atmosfery gazów i par. Zgodnie z obecnym stanem wiedzy nie można wykluczyć zapłonu wybuchowych atmosfer pyłowo-powietrznych ze skrajnie niską mini­malną energią zapłonu przez wyładowanie snopiaste. Iskry, rozprzestrzeniające się wyładowania snopiaste, wyłado­wania stożkowe i wyładowania z obłoku pyłu mogą zapalać wszystkie rodzaje atmosfer wybuchowych, w zależności od ich energii wyładowania.

·        Uderzenie pioruna

Jeżeli uderzenie pioruna nastąpi w atmosferze wybuchowej, zawsze dojdzie do jej zapłonu. Co więcej, istnieje również możliwość zapłonu ze względu na wysokie temperatury osiągane przez elementy przewodzące wyła­dowanie.

W miejscu uderzenia pioruna płyną silne prądy, które mogą tworzyć iskry w jego sąsiedztwie.

Nawet bez uderzenia pioruna, burze mogą powodować indukowane wysokie napięcia w urządzeniach, syste­mach ochronnych, częściach i podzespołach.

·        Fale elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej (RF) od 104 Hz do 3 x 1012 Hz

Fale elektromagnetyczne są emitowane przez wszystkie systemy generujące i stosujące energię elektryczną o częstotliwości radiowej (systemy częstotliwości radiowej), np. nadajniki radiowe lub przemysłowe, lub medyczne generatory RF stosowane do ogrzewania, suszenia, utwardzania, spawania, cięcia itd.

Wszystkie przewodzące części znajdujące się w polu promieniowania działająjak anteny odbiorcze. Jeżeli pole jest wystarczająco silne i jeżeli antena odbiorcza jest wystarczająco duża, części przewodzące mogą powodować zapłon w atmosferach wybuchowych. Odbierana energia o częstotliwości radiowej może, na przykład, rozżarzyć cienkie przewody lub generować iskry podczas łączenia lub rozłączania części przewodzących. Doprowadzana przez antenę odbiorczą energia, która może prowadzić do zapłonu, zależy głównie od odległości między nadajni­kiem i anteną odbiorczą oraz od rozmiarów anteny odbiorczej przy wszystkich długościach i energii fal RF.

·         Promieniowanie jonizujące

Promieniowanie jonizujące generowane, na przykład, przez lampy rentgenowskie i substancje radioaktywne może zapalać atmosfery wybuchowe (zwłaszcza atmosfery wybuchowe z cząstkami pyłu) w wyniku absorpcji energii. Ponadto, źródło radioaktywne samo może się podgrzewać, z powodu wewnętrznej absorpcji energii promieniowania, do temperatury przekraczającej minimalną temperaturę samozapłonu otaczającej atmosfery wybuchowej.

Promieniowanie jonizujące może powodować chemiczny rozkład lub inne reakcje, które mogą prowadzić do tworzenia bardzo reaktywnych rodników lub niestabilnych chemicznie związków. Może to powodować zapłon.

UWAGA : Takie promieniowanie może również tworzyć atmosferę wybuchową w wyniku rozkładu (np. mieszanina tlenu i wodoru w wyniku radiolizy wody).

·         Ultradźwięki

Podczas stosowania fal ultradźwiękowych, znaczna część energii wytwarzanej przez przetwornik elektroaku­styczny jest absorbowana przez substancje stałe lub ciekłe. W wyniku absorpcji, substancja wystawiana na działanie ultradźwięków ogrzewa się tak, że w skrajnych przypadkach może nastąpić zapłon.

·         Reakcje egzotermiczne, włącznie z samozapaleniem pyłów

Reakcje egzotermiczne mogą stanowić źródło zapłonu gdy szybkość wytwarzania ciepła będzie większa od szybkości odprowadzania ciepła do otoczenia. Wiele reakcji chemicznych jest reakcjami egzotermicznymi. Możliwość osiągnięcia podczas reakcji wysokiej temperatury zależy, między innymi, od stosunku objętość/ powierzchnia układu reagującego, temperatury otoczenia i czasu reakcji. Te wysokie temperatury mogą prowa­dzić do zapłonu wybuchowych atmosfer, jak również zapoczątkowania tlenia się i/lub palen Do reakcji tych włącza się reakcje piroforycznych substancji z powietrzem, metali alkalicznych z wodą, samo­zapalenie palnych pyłów2), samonagrzewanie się pasz, zapoczątkowane przez procesy biologiczne, rozkład organicznych nadtlenków lub reakcje polimeryzacji.

Katalizatory również mogą wzbudzać reakcje egzotermiczne (np. atmosfery wodór/powietrze w obecności platyny).

UWAGA 1: Niektóre reakcje chemiczne (np. rozkład termiczny i procesy biologiczne) mogą również prowadzić do tworzenia substancji palnych, które z kolei mogą tworzyć atmosfery wybuchowe z ota­czającym powietrzem.

Gwałtowne reakcje kończące się zapłonem mogą występować w pewnych połączeniach materiałów konstruk­cyjnych z substancjami chemicznymi (np. miedź z acetylenem, metale ciężkie z nadtlenkiem wodoru).

Pewne połączenia substancji, zwłaszcza gdy są dobrze rozdrobnione, (np. aluminium/rdza albo cukier/chlora­ny) reagują gwałtownie w razie uderzenia lub tarcia (patrz 5.3.4).

Informacje dotyczące środków ochrony przed zagrożeniami zapłonem spowodowanym reakcjami chemiczny­mi, patrz 6.4.14.

UWAGA 2: Zagrożenia mogą też wynikać z reakcji chemicznych spowodowanych termiczną niestabilno­ścią, dużym ciepłem reakcji i/lub szybkim wyzwalaniem gazu. Te zagrożenia nie są rozważane w niniej­szej normie.

2.     Eliminacja lub minimalizacja wystąpienia wybuchu.

·  Zasady podstawowe

Konieczność jednoczesnego wystąpienia atmosfery wybuchowej i efektywnego źródła zapłonu oraz przewidy­wanych skutków wybuchu prowadzi bezpośrednio do trzech podstawowych zasad zapobiegania wybuchowi i ochrony przed wybuchem:

q       osiągnąć przez zmianę stężenia substancji palnej do wartości poza zakresem wybuchowości lub zmianę stężenia tlenu do wartości poniżej granicznego stęże­nia tlenu (GST);

q       unikanie jakiegokolwiek możliwego efektywnego źródła zapłonu;

          ochrona

q       ograniczanie skutków wybuchów do dopuszczalnych granic poprzez ochronne środki konstrukcyjne. W prze­ciwieństwie do dwóch opisanych wyżej zasad, tutaj dopuszcza się wystąpienie wybuchu.

Eliminacja lub minimalizacja ryzyka może być dokonywana przez stosowanie zarówno tylko jednej z powyż­szych zasad zapobiegania lub ochrony jak i ich kombinacji.

W pierwszym rzędzie zaleca się unikanie atmosfery wybuchowej.

Im bardziej prawdopodobne będzie występowanie atmosfery wybuchowej, tym większy zakres środków prze­ciwdziałających efektywnym źródłom zapłonu powinien być zastosowany, i odwrotnie.

W celu wyboru stosownych środków należy stworzyć koncepcję bezpieczeństwa przeciwwybuchowego dla każdego indywidualnego przypadku.

Przy planowaniu środków zapobiegania wybuchowi i ochrony przed wybuchem, należy rozważyć normalne działanie, obejmujące uruchomienie i zatrzymanie. Ponadto powinno się brać pod uwagę możliwe technicznie wadliwe działanie, jak również przewidywalne niewłaściwe użytkowanie (patrz EN 292-1). Stosowanie środków zapobiegania wybuchowi i ochrony przed wybuchem wymaga gruntownej wiedzy i niezbędnego doświadcze­nia. Z tego powodu zaleca się uzyskanie porady ekspertów.

3.     Wymagania dotyczące projektowania i konstatowania urządzeń, systemów ochronnych, części i pod­zespołów, uwzględniające unikanie efektywnych źródeł zapłonu.

·         Postanowienia ogólne

W przypadku stosowania urządzeń, systemów ochronnych, części i podzespołów w miejscach niebezpiecznych należy sprawdzać, z uwzględnieniem procesów zapłonu omówionych w 5.3, czy możliwe jest wystąpienie zagrożeń zapłonem. Jeżeli możliwe są zagrożenia zapłonem, należy podjąć wysiłki w celu usunięcia źródeł zapłonu z miejsca niebezpiecznego. Gdyby to nie było możliwe, należy zastosować środki ochronne  ze szczególnym uwzględnieniem podanych niżej informacji.

q       Zastosowane środki powinny unieszkodliwiać źródła zapłonu bądź zmniejszać prawdopodobieństwo występo­wania efektywnych źródeł zapłonu. Może to być osiągnięte przez właściwe projektowanie i konstruowanie urządzeń, systemów ochronnych, części i podzespołów, w wyniku zastosowania procedur operacyjnych, jak również za pomocą odpowiednich systemów pomiarowych i kontrolnych.

q       Zakres środków ochronnych zależy od prawdopodobieństwa występowania atmosfery wybuchowej i skutków możliwego wybuchu. Jest to realizowane przez rozróżnienie między różnymi kategoriami urządzeń, jak okre­ślono to w Dyrektywie 94/9/WE.

·                                                                    

Tabliczka znamionowa urządzenia w wykonaniu EX

4.     OZNACZENIE „CE" ORAZ DYREKTYWA 94/9/WE ATEX DOTYCZĄCA URZĄDZEŃ I SYSTEMÓW OCHRONNYCH PRZEZNACZONYCH DO UŻYTKU W PRZESTRZENIACH ZAGROŻONYCH WYBUCHEM.

Oznaczenie „CE ' zostało prowadzone jako część nowego podejścia Unii Europejskiej do harmoni­zacji technicznej, jako środek identyfikacji produktów, które SA zgodne ze wszystkimi odnośnymi dyrek­tywami UE.

Produkty oznakowane znakiem 'CE', podlegające pewnym obostrzeniom, mogą być sprzedawane w całej WE bez wnoszenia sprzeciwów przez instytucje   regulacyjne poszczególnych paƒstw. Dyrektywy zostały wprowadzone w celu     zniesienia sztucznych barier handlowych w obrębie Wspólnoty Europejskiej,które wcześniej spowodowane były drobnymi normami technicznym w po-           szczególnych pastwach oraz w celu kontrolowania bezpieczeństwa.

Dyrektywa 94/9/WE (ATEX) weszła w ˝życie 1 marca 1996 roku. Dy­rektywa jest obecnie w okresie przejściowym, kiedy to zgodnie z nią jest dobrowolna a˝ do 1 lipca 2003 gdy stanie się´ obligatoryjna. Tego samego dnia obecnie stosowane dyrektywy 'Explosive Atmos-feres Directive' Gasy Mines Directive' zostaną uchylone. Od tej daty będą mogły być wyprowadzane na rynek WE jedynie urządzenia i systemy ochronne oznaczone znakiem 'CE' -,jako zgodne z Dyrek­...