Tehlikeli ortamlarda elektrikli ekipmanlar

Elektrik mühendisliğinde, tehlikeli yerler (bazen HazLoc olarak kısaltılır, Haz · Lōk diye telaffuz edilir), yanıcı gazlardan, buhar üreten yanıcı (bütün alanları kapsayarak 'tutuşma noktası 100'e kadar ile 100 ve üzerindeki tüm değerler; Flammable / Combustible) sıvılardan, yanıcı tozlardan veya yanıcı maddelerden oluşabilecek yangın veya patlama tehlikelerinin meydana gelebileceği yerler olarak adlandırılır. Bir diğer tanımı da havada patlayıcı veya tutuşabilir karışımlar oluşturabilecek yeterli miktarlarda bulunan lifler (yani ortamda bulunabilecek pamuk vs gibi yanıcı maddeler). Böylesi sınıflandırılmış yerlere monte edilmesi gereken elektrikli ekipmanların, kontaklarının  veya ekipmanın yüksek yüzey sıcaklığının patlamaya sebebiyet vermesini önlemek için özel dizaynlar yapılmalıdır ve test edilmelidir.Kömür madenlerinde sinyal veya ışıklandırma için elektrikli cihazlar kullanılmaya başlanmasıyla ve bu elektrikli aletlerin çalıştırılmasıyla yanıcı gaz ve tozlardan kaynaklı patlamalar da meydana gelmeye başladı. Enerji veya termal etkiler nedeniyle patlamaların elektrikle başlamasını önleyecek ve elektrikli aygıtların özelliklerini belirleyecek teknik standartlar geliştirilmiştir. Birkaç fiziksel koruma yöntemi kullanılır. Cihaz, içine yanıcı gaz veya toz girmesini önleyecek şekilde tasarlanabilir. Cihaz, dahili oluşabilecek herhangi bir yanma gazını hapsedecek ve soğutabilecek kadar güçlü olabilir. Veya elektrikli cihazlar, belirli bir tehlikeli gazı tutuşturacak kadar güçlü bir kıvılcım veya yeterince yüksek sıcaklık üretemeyecekleri şekilde tasarlanabilir. Bu tür motorları entegre etmek, ekipmanların, tesislerin ve çalışanların korunmasını ve makinelerin hasar görmemesini sağlayabilir.Ev tipi bir ışık düğmesi, ışığı açarken küçük, zararsız ve gözle görülebilen bir kıvılcım çıkarabilir. Sıradan bir atmosferde bu ark endişe vermez, ancak yanıcı bir buhar varsa; ark patlama neden olabilir. Kimyasal bir fabrikada veya rafineride kullanılmak üzere tasarlanan elektrikli ekipman, cihaz içinde herhangi bir patlama neden oluşturmayacak şekilde veya bir patlamayı tetiklemek için yeterli enerjiye sahip kıvılcımlar üretmeyecek şekilde tasarlanmıştır.Elektrik tesisatlarında güvenlik için birçok strateji mevcuttur. En basit strateji, tehlikeli ortamda kullanılacak elektrikli ekipmanların sayısını en aza indirgemektir ve ekipmanı mümkünse tamamen alandan uzak tutmaktır. Proses iyileştirmeleri veya temiz hava ile havalandırma yoluyla da alanı daha az tehlikeli hale getirmek mümkündür. Kendinden güvenlikli veya teşvik edici olmayan ekipman ve kablolama yöntemleri, düşük güç seviyeleri ve düşük depolanmış enerji ile tasarlanmış cihazlar için bir dizi uygulamadır. Çevredeki patlayıcı karışımı tutuşturabilen bir ark oluşturmak için yeterli enerji yoktur. Ekipman muhafazaları temiz hava veya inert gaz ile basınçlandırılabilir ve bu tür gazların beslenmesi veya basınç kaybı durumunda güç sağlamak veya bildirim sağlamak için çeşitli kontrollerle tasarlanabilir. Ekipmanın ark üreten elemanları bir kablo kutusu yardımı ile atmosfere kapalı hale getirilir, ya da yağ veya kum içinde izole edilir vb. Motor sargıları, ısı izleme ve aydınlatma armatürleri de dahil olmak üzere elektrikli ısıtıcılar gibi ısı üreten elemanlar, genellikle maksimum sıcaklıklarını, ilgili malzemenin kendiliğinden tutuşma sıcaklığının altında sınırlayacak şekilde tasarlanmıştır. Hem dış hem de iç sıcaklıklar dikkate alınır.Çoğu elektrik tesisatı alanında olduğu gibi, farklı ülkeler tehlikeli alanlar için ekipmanın standartlaştırılması ve test edilmesine farklı şekillerde yaklaşmıştır. Dünya ticareti elektrikli ürünlerin dağıtımında daha önemli hale geldikçe, uluslararası standartlar yavaşça yakınlaşmakta, böylece daha geniş bir yelpazede kabul edilebilir teknikler ulusal düzenleyici kurumlar tarafından onaylanabilmektedir.Alan sınıflandırması devlet kurumları tarafından, örneğin ABD İş Sağlığı ve Güvenliği İdaresi tarafından zorunlu tutulur ve uyumluluk uygulanır.Dokümantasyon gereksinimleri çeşitlidir. Genellikle sınıflandırılmış her saha için kullanılacak ekipman derecelendirmelerini ve kurulum tekniklerini tanımlamak adına bir alan sınıflandırma planı sağlanır. Sağlanmış olan bu planda, sıcaklık ve kimyasal özellikleri belirtilmiş kimyasalların bir listesini, sınıf, Bölüm (Zone) ve grup kombinasyonunu göstermek için yazı gölgelendirilerek belirginleştirilmiş değerlerini bulmak da mümkün olabilir. Alan sınıflandırma süreci, operasyonların, bakım, güvenlik, elektrik ve enstrümantasyon profesyonellerinin katılımını, süreç diyagramlarının ve malzeme akışlarının, malzemeni'nin karışımında tehlikeli olacak madde miktarlarını gösteren teknik bilgilerinin listesini ve ilgili her türlü belgenin, tehlikeleri ve bunların kapsamlarını ve alınacak önlemleri belirlemek için bilgi ve bilgileri gerektirecektir. Alan sınıflandırma belgeleri süreç değişikliklerini yansıtacak şekilde gözden geçirilir ve güncellenir.Kömür madenlerine elektrik enerjisinin girmesinden kısa bir süre sonra, aydınlatma, sinyaller veya motorlar gibi elektrikli ekipmanlarla ölümcül patlamaların başlatılabileceği keşfedildi. Madenlerde yangın nemi veya metan birikimi tehlikesi, elektrik kömürü verildiği zaman askıya alınmış kömür tozu tehlikesi ile iyi biliniyordu. En az iİngiltere'deki iki maden ocağı patlaması bir elektrikli zil sinyal sisteminden kaynaklanmıştır. Bu sistemde, bir sapmanın uzunluğu boyunca iki çıplak tel çalıştırıldı ve yüzeye işaret etmek isteyen herhangi bir madenci, tellere geçici olarak birbirine temas edecek veya telleri metal bir aletle köprüleyecektir. Sinyal zili bobinlerinin endüktansı, temas eden metal yüzeylerle temasların kopmasıyla birleştiğinde, metanı ateşleyebilecek ve bir patlamaya neden olabilecek kıvılcımlar ile sonuçlanmıştır.Rafineri veya kimyasal tesis gibi endüstriyel bir tesiste, büyük miktarlarda yanıcı sıvı ve gazların kullanılması sızıntı riski oluşturur. Bazı durumlarda gaz, tutuşabilir buhar veya toz her zaman veya uzun süre ortamda bulunabilirler. Diğer alanlarda tehlikeli bir yanıcı madde konsantrasyonu yalnızca proses dalgalanmaları, bakım periyotları arasında ekipman bozulması veya bir olay sırasında olacaktır. Rafineriler ve kimyasal tesisler daha sonra bölümler veya bölgeler olarak bilinen gaz, buhar veya tozun salınması riski olan alanlara ayrılır.Bu tehlikeli alanların tipini ve büyüklüğünü belirleme sürecine alan sınıflandırması denir. Tehlikenin derecesinin değerlendirilmesi ile ilgili talimatlar, patlayıcı gaz veya toz ortamları için sırasıyla Ulusal Yangın Koruma Birliği tarafından yayınlanan NFPA 497 veya NFPA 499 standartlarında veya Amerikan Petrol Enstitüsü tarafından yayınlanan RP 500 ve RP 505 standartlarında ve IEC 60079'da verilmiştir. Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) tarafından sırasıyla patlayıcı gaz veya toz ortamları için yayınlanan -10-1 veya IEC 60079-10-2 standartları.Ulusal Yangından Korunma Derneği tarafından yayınlanan Ulusal Elektrik Yasası (NEC), NFPA 70,, alan sınıflandırması ve kurulum ilkelerini tanımlamaktadır. NEC Bölümü ve Bölge sınıflandırma sistemlerinin ilkeleri, Amerika Birleşik Devletleri gibi dünyanın dört bir yanındaki ülkelerde uygulanmaktadır.Özellikle, Madde 500 NEC Bölümü sınıflandırma sistemini açıklarken, 505 ve 506 Madde NEC Zone sınıflandırma sistemini açıklamaktadır. NEC Zone sınıflandırma sistemi, çok uluslu şirketlere IEC sınıflandırma sistemi ile uyumlu hale getirilebilecek bir sistem sağlamak ve böylece yönetimin karmaşıklığını azaltmak için oluşturulmuştur.Kanada, alan sınıflandırması ve kurulum prensiplerini tanımlayan Kanada Elektrik Kanunu ile benzer bir sisteme sahiptir. İki olası sınıflandırma Kanada Standartlar Birliği (CSA) C22.1 Kanada Elektrik Yasası (CEC) Bölüm 18 (Bölgeler) ve Ek J (Bölümler) 'de tanımlanmıştır.Tipik gaz tehlikeleri hidrokarbon bileşiklerinden kaynaklanır, ancak hidrojen ve amonyak yanıcı olan yaygın endüstriyel gazlardır.Normal çalışma koşullarında yanıcı gazlar, buharlar veya sıvıların yanıcı konsantrasyonlarının her zaman veya bir miktar mevcut olabileceği bir alan. Sınıf I, Bölüm 1 alanı Zone 0 ve Zone 1 alanlarının birleşimini kapsar.Tutuşabilir yanıcı gaz, buhar veya sıvı konsantrasyonlarının normal çalışma koşullarında sürekli olarak veya uzun süre bulunduğu bir alandır. Bunun bir örneği, bir tankın veya varilin üst kısmındaki sıvının üzerindeki buhar boşluğudur. ANSI / NEC sınıflandırma yöntemi bu ortamı Sınıf I, Bölüm 1 alanı olarak kabul eder. Zone 0 için tehlike miktarı; yılda 1000 saatin üzerinde veya zamanın>% 10'u olarak tanımlanabilir.Normal çalışma koşullarında tutuşabilir yanıcı gaz, buhar veya sıvı konsantrasyonlarının bulunabileceği bir alan. Zone 1 için tehlike miktarı,  yılda 10–1000 saat veya zamanın% 0,1–10'u olarak tanımlanabilir.Sınıf I, Bölüm 2 veya Zone 2 sınıflandırılmış konumlar Normal çalışma koşullarında tutuşabilir yanıcı gaz, buhar veya sıvı konsantrasyonlarının bulunmadığı bir alan. Bu alanda gaz, buhar veya sıvılar sadece anormal koşullar altında bulunur (çoğu zaman anormal koşullar altında sızar). Bölge 2 için tehlike miktarı, yılda 10 saat veya% 0-0.1 oranında tanımlanabilir.Tehlikeli olmayan veya sıradan konumlar olarak da bilinen bu konumların, Sınıf I, Bölüm 1 veya Bölüm 2 olmadığı; Zone 0, Zone 1 veya Zone 2; veya bunların herhangi bir kombinasyonu. Bu tür alanlar arasında, patlayıcı veya yanıcı gaz bırakma riskinin yalnızca bir aerosol spreyi içindeki itici gaz olduğu bir konut veya ofis bulunmaktadır. Tek patlayıcı veya yanıcı sıvı boya ve fırça temizleyici olacaktır. Bunların patlamaya neden olma riski çok düşüktür ve daha çok yangın riski oluştururlar (konut binalarında gaz patlamaları olsa da). Tehlikeli gazın, daha düşük yanıcılık sınırının (veya daha düşük patlayıcı sınırının (LEL))% 25'inin altında bir konsantrasyona seyreltildiği kesin olan kimyasal ve diğer tesislerde sınıflandırılmamış konumlar mevcuttur.Havada bulunan yanıcı tozlar patlayabilir. Bir İngiliz standardına göre eski bir alan sınıflandırma sistemi, bölgeleri belirlemek için bir harf sistemi kullandı. Bu, İngiltere'de Tehlikeli Maddeler ve Patlayıcı Ortamlar Yönetmeliği 2002 olarak uygulanan 1999/92 / EU yönergesinde belirtildiği gibi bir Avrupa sayısal sistemi ile değiştirildi.Bu tehlikeli konumların sınırları ve kapsamı yetkili bir kişi tarafından belirlenmelidir. Bölünmeler veya bölgeler işaretlenmiş olarak fabrikadan hazırlanmış bir şantiye planı olmalıdır.Normal çalışma koşullarında tutuşabilir yanıcı toz konsantrasyonlarının her zaman veya bir miktar mevcut olabileceği bir alan.Sınıf II, Bölüm 2 ile sınıflandırılmış kalanlar Normal çalışma koşullarında tutuşabilir yanıcı toz konsantrasyonlarının bulunmadığı bir alan.Kolay alevlenir liflerin veya yanıcı uçucu (pamukçuk vs.) maddeler üreten malzemelerin kullanıldığı, üretildiği veya kullanıldığı bir alan.Tutuşabilir yanıcı toz konsantrasyonlarının veya tutuşabilir liflerin / pamukçukların normal çalışma koşullarında sürekli olarak veya uzun süre mevcut olduğu bir alan.Normal çalışma koşulları altında tutuşabilir yanıcı toz konsantrasyonlarının veya tutuşabilir liflerin / uçmaların muhtemel olduğu bir alan.Tutuşabilir yanıcı toz konsantrasyonlarının veya tutuşabilir liflerin / pamukçukların normal çalışma koşullarında mevcut olmadığı bir alan.Tehlikeli olmayan veya sıradan konumlar olarak da bilinen bu konumlar, ne Sınıf II, Bölüm 1 ne de Bölüm 2; Sınıf III, Bölüm 1 veya Bölüm 2; Bölge 20, Bölge 21 veya Bölge 22; veya bunların herhangi bir kombinasyonu.Patlayıcı ortamlar, bir patlama olasılığını ve şiddetini etkileyen farklı kimyasal özelliklere sahiptir. Bu özellikler arasında alev sıcaklığı, minimum ateşleme enerjisi, üst ve alt patlayıcı limitleri ve moleküler ağırlık bulunur. Maksimum deneysel güvenli boşluk (MESG), minimum tutuşma akımı (MIC) oranı, patlama basıncı ve tepe basıncına kadar geçen süre, kendiliğinden tutuşma sıcaklığı ve maksimum basınç artış hızı gibi parametreleri belirlemek için ampirik testler yapılır. Her madde farklı bir özellik kombinasyonuna sahiptir, ancak tehlikeli alanlar için ekipman seçimini basitleştirerek benzer aralıklara sıralanabildikleri bulunmuştur.Yanıcı sıvıların tutuşabilirliği parlama noktaları ile tanımlanır. Parlama noktası, malzemenin tutuşabilir bir karışım oluşturmak için yeterli miktarda buhar üreteceği sıcaklıktır. Parlama noktası, bir alanın sınıflandırılması gerekip gerekmediğini belirler. Bir malzeme, parlama noktası ortam sıcaklığının üzerindeyse nispeten düşük bir kendiliğinden tutuşma sıcaklığına sahip olabilir, bu durumda alanın sınıflandırılması gerekmeyebilir. Tersine, aynı malzeme ısıtıldığında ve parlama noktasının üzerinde tutulursa, alan uygun elektrik sistemi tasarımı için sınıflandırılmalıdır, çünkü bu daha sonra tutuşabilir bir karışım oluşturacaktır.Grup IIC en tehlikeli Zone sistemi gaz grubudur. Bu gruptaki gazlar gerçekten çok kolay alevlenebilir. Grup IIC için uygun olarak işaretlenen ekipman IIB ve IIA için de uygundur. IIB için uygun olarak işaretlenmiş ekipman IIA için de uygundur, ancak IIC için uygun değildir. Ekipman örneğin Ex e II T4 olarak işaretlenmişse, IIA, IIB ve IIC tüm alt gruplar için uygundurRafineri / kimyasal kompleks üzerinde bulunan ve sınıflandırılmış alanların saha planına dahil edilen her patlayıcı malzemenin bir listesi hazırlanmalıdır. Yukarıdaki gruplar, IIC en patlayıcı Zone sistemi gaz grubu ve IIA en az olmak üzere, malzemenin ateşlenirse ne kadar patlayıcı olacağına göre oluşturulur. Gruplar ayrıca, malzemeyi enerji veya termal etkilerle tutuşturmak için ne kadar enerjinin gerekli olduğunu gösterir, IIA en fazla enerji gerektirir ve IIC Bölge sistemi gaz grupları için en az gerektirir.Bir diğer önemli husus, elektrikli ekipmanın sıcaklık sınıflandırmasıdır. Yüzey sıcaklığı veya elektrikli ekipmanın tehlikeli atmosfere maruz kalabilecek herhangi bir parçası, ekipmanın kullanılmasının düşünüldüğü alandaki belirli gaz veya buharın kendiliğinden tutuşma sıcaklığının% 80'ini geçmediği test edilmelidir.Yukarıdaki tablo bize, T3 sıcaklık sınıflandırmasına sahip bir elektrikli ekipman parçasının yüzey sıcaklığının 200'ün üzerine çıkmayacağını söyler   °C.Bir sıvının, gazın veya buharın kendiliğinden tutuşma sıcaklığı, maddenin kıvılcım veya alev gibi herhangi bir dış ısı kaynağı olmadan tutuşacağı atmosferik basınçtaki en düşük sıcaklıktır. Bu, endüstri ve teknoloji uygulamaları için sıcaklık sınıfının sınıflandırılması için kullanılır. Belirlenen kesin sıcaklık değeri laboratuvar test koşullarına ve cihazına bağlıdır. Ortak maddeler için bu tür sıcaklıklar:Yüksek basınçlı buhar borusunun yüzeyi, bazı yakıt / hava karışımlarının kendiliğinden tutuşma sıcaklığının üzerinde olabilir.Bir tozun kendiliğinden tutuşma sıcaklığı genellikle buharların ve gazlarınkinden daha yüksektir. Ortak malzemelere örnekler:Belirli bir durumda güvenliği sağlamak için, ekipman üretim yöntemine ve farklı durumlar için uygunluğa göre koruma seviyesi kategorilerine yerleştirilir. Kategori 1 en yüksek güvenlik seviyesi ve Kategori 3 en düşük düzeydir. Birçok koruma türü olmasına rağmen, birkaç tane ayrıntılıdırKoruma türleri EPL'ye bağlı birkaç alt sınıfa ayrılır: ma ve mb, px, py ve pz, ia, ib ve ic. Alt bölümler, aynı anda birden fazla bağımsız bileşen hatasını dikkate alarak en katı güvenlik gereksinimlerine sahiptir.EEx dereceli ekipmanların birçoğu, aparatın farklı bileşenlerinde birden fazla koruma yöntemi kullanacaktır. Bunlar daha sonra ayrı ayrı yöntemlerin her biri ile etiketlenecektir. Örneğin, EEx'de 'etiketli bir prizde EEx' e 'için bir kutu ve EEx' d 'için yapılmış anahtarlar olabilir.Son yıllarda çeşitli koruma türleri için Ekipman Koruma Seviyesi (EPL) de belirtilmiştir. Gerekli Koruma seviyesi, aşağıda açıklanan bölgelerde kullanım amacına bağlıdır:Tehlikeli alanlarda kullanımı onaylanmış tüm ekipman, uygulanan koruma türünü ve seviyesini göstermek için etiketlenmelidir.Avrupa'da etiket, onaylayan kuruluşun (Onaylanmış Kuruluş) CE işaretini ve kod numarasını göstermelidir. CE işareti, Ex işareti (yunan harfleri epsilon chi ile sarı dolu altıgen), ardından Grup, Kategori ve eğer grup II ekipmanı, gazlar (G) veya toz (D) ile ilgili gösterge ile tamamlanır. Örneğin: Ex II 1 G (Patlamaya karşı korumalı, Grup 2, Kategori 1, Gaz) Kullanılan belirli koruma türü veya türleri işaretlenir.Ex nA II T3 X (Tip n, kıvılcım çıkarmayan, Grup 2 gazlar, Sıcaklık sınıfı 3, özel koşullar geçerlidir).Tehlikeli alan için endüstriyel elektrikli ekipman, gaz tehlikeleri için IEC 60079 standardının ve toz tehlikeleri için IEC 61241'in uygun parçalarına uygun olmalıdır ve bazı durumlarda bu standardı karşıladığı onaylanmalıdır. Çoğu Avrupa ülkesinde bağımsız test merkezleri ( Onaylanmış Kuruluşlar olarak bilinir) kurulur ve bunların herhangi birinden alınan bir sertifika AB genelinde kabul edilmektedir. Birleşik Krallık'ta ise DTI standardların takibini ve bakımını yapmak için atanmıştır ve bu birim Birleşik Krallık'ta Sira ve Baseefa'nın en iyi bilinen Onaylanmış Kuruluşların bir listesini atar ve saklar.Avustralya ve Yeni Zelanda aynı IEC 60079 standartlarını kullanmaktadır (AS / NZS 60079 olarak kabul edilmiştir), ancak CE işareti gerekli değildir.Kuzey Amerika'da, ekipmanın belirli tehlikeli alana uygunluğu bir Ulusal Olarak Tanınan Test Laboratuvarı tarafından test edilmelidir. Bu tür enstitüler, örneğin UL, MET, FM, CSA veya Intertek'tir (ETL).Etiket her zaman sınıfı, bölümü listeler, grup ve sıcaklık kodunu da listeleyebilir. Etiketin hemen yanında da listeleme ajansının işareti olan bir etiket daha bulunur.Bazı üreticiler tehlikeli alanlarda teknik literatürlerinde "uygunluk" veya "yapılabilirlik"  olduğunu iddia ederler, ancak gerçekte bu firmalar bir test kurumunun sertifikasından yoksundur ve bu nedenle AHJ ( Yetkili Otorite )  elektrik tesisatının / sisteminin çalışmasına izn vermez.Bölüm 1 alanlarındaki tüm ekipmanların bir onay etiketi olmalıdır, ancak sert metalik boru gibi bazı malzemelerin Cl./Div.1 uygunluğunu ve NEC'deki onaylı kurulum yöntemi olarak listelenmelerini gösteren özel bir etiketi yoktur. izin. Bölüm 2 alanlarındaki bazı ekipmanlarda, normalde ark bileşenleri içermeyen standart 3 fazlı endüksiyon motorları gibi belirli bir etiket gerekmez.Markalamaya ayrıca üreticinin adı veya ticari markası ve adresi, cihaz tipi, adı ve seri numarası, üretim yılı ve özel kullanım koşulları da eklenmelidir. NEMA koruma sınıfı veya IP kodu da belirtilebilir, ancak genellikle Sınıflandırılmış Alan uygunluğundan bağımsızdır.Potansiyel olarak patlayıcı ortamlar için Uygulayıcı El Kitabı EEMUA, Mühendislik Ekipman ve Malzemeleri Kullanıcıları Derneği, 2017,