W strefach zagrożonych wybuchem (tzw. strefach Ex) kluczowe znaczenie ma wyeliminowanie potencjalnych źródeł zapłonu (którymi mogą być m.in. iskry elektryczne bądź wytwarzane mechanicznie, wyładowania elektrostatyczne, fale elektromagnetyczne, gorące gazy lub powierzchnie, płomienie, a także różnego rodzaju reakcje chemiczne) i zastosowanie odpowiednio dobranych zabezpieczeń przed skutkami eksplozji, w tym urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym, które zmniejszają lub wykluczają to zagrożenie. Dobór urządzeń powinien być zgodny z obowiązującymi normami prawnymi i uwzględniać m.in. rodzaj strefy zagrożenia wybuchem, parametry wybuchowe występującej substancji, temperaturę otoczenia, warunki i miejsce pracy czy zabezpieczenie przed zwarciami i przeciążeniami.

Eksploatacja urządzeń oraz maszyn w obszarach zawierających wybuchowe mieszanki powietrza i gazu lub powietrza i pyłu wymaga szczególnych środków ostrożności. Jeżeli nie ma możliwości uniknięcia niebezpiecznych mieszanek, niezbędne jest stosowanie odpowiednio zabezpieczonych przekładni. W tym zakresie odpowiednie normy oraz przepisy regulują możliwości zastosowania właściwych zasobów technicznych w strefach zagrożenia – wyjaśnia Tomasz Procner, kierownik Działu Przekładni Przemysłowych w SEW-EURODRIVE.

Atmosfera wybuchowa (z fr. ATmosphère EXplosible) pojawia się tam, gdzie mieszaniny powietrza, gazów palnych, par lub pyłów występują razem z tlenem. Gazy czy pyły mogą występują najczęściej w kopalniach, zakładach chemicznych, elektrowniach, rafineriach, ale również w różnego rodzaju zbiornikach czy nawet stacjach uzdatniania wody. Więcej potencjalnie zagrożonych miejsc dotyczy występowania pyłów, które, poza powyższymi miejscami, mogą pojawić się także np. w cementowniach, młynach, lakierniach oraz zakładach spożywczych oraz zajmujących się przetwórstwem drewna.

Podstawowe grupy i kategorie urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym

W krajach Unii Europejskiej w zakresie wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej obowiązuje dyrektywa ATEX 114 (2014/34/UE).

Wymóg odpowiedniego przystosowania do pracy w strefach zagrożonych wybuchem dotyczy maszyn i ich podzespołów, instalacji elektrycznych, a także aparatury zabezpieczającej, sterującej i regulacyjnej. Co ważne, do tej grupy produktów zaliczają się także instalacje kontrolne czy sterujące, które wprawdzie nie znajdują się bezpośrednio w strefie Ex, ale za to mają wpływ na urządzenia działające na obszarze potencjalnie zagrożonym wybuchem.

W dyrektywie ATEX ustalono podział urządzeń na dwie podstawowe grupy:
• grupa I – urządzenia i systemy ochronne przeznaczone do użytku w kopalniach oraz instalacjach powierzchniowych tych kopalń, w których występuje zagrożenie metanowe i/lub zagrożenie wybuchem pyłu węglowego,
• grupa II – urządzenia i systemy ochronne przeznaczone do użytku w innych niż zakłady górnicze miejscach zagrożonych wybuchem.

Grupy II oraz kategorie 1, 2 i 3 dotyczą głównie przemysłu chemicznego, np. petrochemii, fabryk farb i lakierów oraz młynów – dodaje Tomasz Procner.

W obrębie powyższych grup wydzielono kategorie urządzeń i systemów ochronnych – w grupie I są to kategorie M1 i M2, natomiast w grupie II kategorie 1, 2 i 3. Istotnym czynnikiem wpływającym na konstrukcję urządzeń dopuszczonych do pracy w obszarach zagrożonych wybuchem jest także podział na strefy zagrożenia.

 

Urządzenia grupy I kategorii M1, przeznaczone do pracy w podziemiach kopalń, posiadają specjalne zabezpieczenia, aby pył węglowy nie mógł wnikać do ich wnętrza. Ich otwieranie powinno być możliwe tylko w stanie beznapięciowym lub w warunkach, w których zapewnione jest iskrobezpieczeństwo. Jeżeli w warunkach ruchowych nie ma możliwości wyłączenia tych urządzeń spod napięcia, producent powinien na ich otwieranych częściach umieścić napisy ostrzegawcze lub zastosować systemy blokujące.

Także urządzenia grupy I kategorii M2 powinny być skonstruowane w sposób uniemożliwiający wnikanie pyłu węglowego do ich wnętrza. Wyposaża się je w takie środki zabezpieczające, aby ich ewentualne wewnętrzne źródła zapalenia nie uaktywniły się w czasie normalnego ich działania, nawet w trudnych warunkach użytkowania. Podstawowym środkiem zabezpieczenia w urządzeniach kategorii M2 jest samoczynne wyłączenie napięcia w przypadku pojawienia się mieszaniny wybuchowej metanu i pyłu węglowego z powietrzem. Ich konstrukcja musi zapewniać bezpieczeństwo od momentu powstania mieszaniny wybuchowej do chwili wyłączenia napięcia. W urządzeniach kategorii M2 otwieranie pozwalające na dostęp do części, które mogłyby być źródłem energii zapalającej, powinno być możliwe tylko w ich stanie beznapięciowym. Blokady elektryczne lub mechaniczne muszą wykluczać otwieranie tych urządzeń pod napięciem. Jeżeli nie ma możliwości wyłączenia urządzeń, producent umieszcza tabliczkę ostrzegawczą na otwieranych częściach. Temperatura powierzchni zewnętrznych urządzeń kategorii M2 powinna być wyraźnie niższa od temperatury zapalenia spodziewanej mieszaniny pyłu z powietrzem.

Urządzenia z grupy II i kategorii 1 przeznaczone są do pracy w tych miejscach, gdzie atmosfera wybuchowa występuje stale lub przez długi czas. Kategoria 2 obejmuje te urządzenia, które przeznaczone są do użytku w strefach zagrożonych wybuchem sporadycznie, zaś kategoria 3 dotyczy tych urządzeń i stref, gdzie ryzyko wystąpienia atmosfery wybuchowej spowodowanej przez gazy, pary, mgły bądź mieszaniny pyłowo-powietrzne jest niewielkie bądź występuje przez krótki okres czasu.

Różne rodzaje produktów z certyfikatem ATEX

steute, produkty z certyfikatem ATEX do stref zagrożenia wybuchowego

W ankiecie, jaką przeprowadziliśmy wśród działających na polskim rynku producentów oferujących produkty ATEX najwięcej, bo aż 81%, dostarczało swoje produkty do branży chemicznej. 67% ankietowanych firm zadeklarowało, że posiada ofertę dla branży petrochemicznej oraz górnictwa i sektora wydobywczego. Wreszcie 64% firm dostarcza różne produkty z certyfikatem ATEX do elektrociepłowni. Te cztery obszary pojawiają się najczęściej w roli odbiorców produktów z certyfikatem ATEX.

Nieco mniejszy udział w rynku stanowią odbiorcy z takich branż jak przemysł drzewny, cementownie, branża spożywcza oraz przetwórstwo i utylizacja odpadów. Ryzyko wystąpienia atmosfery wybuchowej, a tym samym konieczność użytkowania urządzeń z certyfikatem ATEX, pojawia się jednak także w wielu innych obszarach i branżach. Wśród naszych ankieterów były także firmy, które dostarczają produkty ATEX m.in. do stoczni i generalnie przemysłu morskiego, do branży motoryzacyjnej, przemysłu farmaceutycznego, a nawet branży budowlanej.

Gama dostępnych produktów z certyfikatem ATEX jest naprawdę szeroka i obejmuje bardzo różne kategorie. Można tu wymienić np. silniki, napędy oraz ich podzespoły, różnego rodzaju czujniki, obudowy, osłony i kasety, włączniki, wyłączniki i wszelkiego rodzaju blokady, zasilacze, elementy złączne, oświetlenie wraz z oprawami, aparatura sterowniczo-kontrolna, a nawet kamery, smartfony, komputery czy też szafy sterownicze.

Oferta przekładni przemysłowych SEW-EURODRIVE w wersji przeciwwybuchowej zapewnia sprawdzoną moc, wytrzymałość oraz bezpieczeństwo napędów w strefach zagrożonych wybuchem we wszystkich aplikacjach spotykanych w strefie zagrożenia wybuchem zarówno dla grupy I kategorii M2 oraz grup i kategorii II 2G/D oraz II 3G/D – tłumaczy Tomasz Procner i dodaje, że zastosowanie urządzenia do bezpośredniego monitorowania temperatury w połączeniu z wydajnymi systemami chłodzącymi zapewnia najlepszą możliwą ochronę przed nadmiernym nagrzewaniem przekładni spowodowaną przeciążeniem. Dla indywidualnych rozwiązań dostosowana jest szeroka oferta dodatkowego wyposażenia dla przekładni przemysłowych w wersji przeciwwybuchowej. – Zapewnia to zarówno wysoką elastyczność, jak i niezbędne bezpieczeństwo. Dodatkowe wyposażenia to m.in.: adaptery silnika, blokady ruchu powrotnego, wymienniki ciepła, wkłady chłodzące, systemy uszczelniające, pompy napędzane z wału oraz kołnierze montażowe – wylicza przedstawiciel SEW EURODRIVE.

W zdecydowanej większości biorących udział w ankiecie firm działalność związana z produktami ATEX stanowi raczej dodatkowe źródło przychodów. Dla prawie 55% firm przychody z tej grupy produktów stanowiły mniej niż 10%. Nieco ponad 27% uczestników naszego badania zadeklarowało, że sprzedaż produktów certyfikatem ATEX stanowi kilkanaście procent. Niekwestionowanymi liderami naszego zestawienia były firmy ATM Lighting oraz steute. Ta pierwsza dostarcza przede wszystkim oprawy do stref 1, 21, 2 i 22, które stanowią dla niej ok. 40% łącznej sprzedaży. Z kolei firma steute ma w swojej ofercie m.in. wyłączniki bezpieczeństwa, przyciski i przełączniki, różne czujniki, skrzynki rozgałęźne, dławnice kablowe z certyfikatem ATEX. Łączne przychody ze sprzedaży tych produktów stanowią ok. 30-40% łącznych przychodów.

Dostępne na rynku produkty ATEX cały czas ewoluują i dostosowują się do zmieniających się potrzeb rynkowych. Jak zauważa Adam Więch, dyrektor zarządzający w firmie steute Polska, pojawiają się konstrukcje przeznaczone do pracy w bardzo trudnych warunkach, np. w bardzo niskiej temperaturze. Opracowanie obudowy odpornej na uszkodzenia mechaniczne w temperaturze rzędu minus kilkudziesięciu stopni Celsjusza jest nie lada wyzwaniem (m.in. ze względu na wykonywane w procesie certyfikacji testy udarowe) i wymaga łączenia nawet kilku różnych materiałów w technologii "sandwich".

Zmiany zachodzą także w sposobie uszczelniania wyłączników czy czujników, bowiem coraz powszechniejsze jest stosowanie bardzo trwałych i wygodnych z punktu widzenia użytkownika uszczelek wtryskiwanych. Pozwala to na osiągnięcie wysokiego stopnia ochrony, aż do IP69K.

Pojawiły się także na rynku rozwiązania dość rewolucyjne – m.in. wyłączniki krańcowe, kasety sterownicze i czujniki w wykonaniu radiowym. Oprócz łatwości i elastyczności wdrożenia, rozwiązania bezprzewodowe pozwalają na radykalne ograniczenie bardzo drogiego okablowania Ex, a także umożliwiają szybką modyfikację lub rozbudowę systemów sterowania. – Warto zwrócić uwagę na fakt, że także w przypadku urządzeń Ex mamy coraz częściej do czynienia z wykorzystaniem technologii RFID – dodaje Adam Więch.

Wyższa cena ma mniejsze znaczenie

Obowiązujące przepisy dotyczące pracy w strefach zagrożonych wybuchem sprawiają, że firmy działające w takich warunkach często muszą pogodzić się z wyższą ceną takiego produktu. Trudno jest precyzyjnie oszacować różnice cenowe między standardowymi urządzeniami, a ich certyfikowanymi odpowiednikami. Jest to zależne od rodzaju urządzeń, jak też od polityki poszczególnych producentów. – Można bardzo ogólnie przyjąć, że w przypadku wersji przeznaczonych do pracy w strefach 0, 1 i 21, a więc w środowisku, gdzie zagrożenie wybuchem gazów i/lub pyłów jest znaczące, trzeba się liczyć z cenami nawet pięcio-, sześciokrotnie wyższymi od cen produktów standardowych – szacuje Adam Więch.

Nieco inaczej sytuacja ma się z bardzo popularnymi urządzeniami przeznaczonymi do pracy w strefach Ex 21 i 22 (wykonania 3D/3G). W tym przypadku nie jest konieczne przeprowadzanie pełnych badań certyfikacyjnych, wystarczająca jest deklaracja producenta. Ceny są tutaj zwykle o 50 do 100% wyższe od wersji standardowych. – Pamiętać jednak należy, że takie urządzenia nie mogą być stosowane w strefach 1 i 21, więc ich wykorzystanie jest ograniczone. Ponadto niektórzy producenci zamieszczają w dokumentacji oferowanych urządzeń 3D/3G dodatkowe zastrzeżenia, np. dotyczące odporności na uszkodzenia mechaniczne. Zwykle oznacza to, że producent nie przeprowadził testów udarowych, przez co konieczne jest obudowanie urządzenia dodatkową osłoną zabezpieczającą – tłumaczy dyrektor zarządzający steute Polska.


-----------------------------------

Oznakowanie Ex
Wszelkie urządzenia elektryczne i nieelektryczne wykonane zgodnie z wymaganiami dyrektywy ATEX 114 powinny być oznakowane następującymi symbolami wynikającymi z jej postanowień:
– symbolem Ex w sześciokącie, który oznacza, że jest to urządzenie przeciwwybuchowe wykonane zgodnie z wymaganiami dyrektywy ATEX 114,
– symbolem grupy urządzenia przeciwwybuchowego: I (przeznaczonego do pracy w górnictwie metanowym) lub II (przeznaczonego do pracy w miejscach zagrożonych wybuchem poza górnictwem),
– symbolem kategorii urządzenia przeciwwybuchowego: M1 lub M2 (górnictwo), 1, 2 lub 3 (poza górnictwem)
– w przypadku urządzeń grupy II – symbolem rodzaju mieszaniny wybuchowej, w której obecności urządzenie może bezpiecznie pracować: G – mieszaniny gazowe, D – mieszaniny pyłowe.