Instalacje przeciwwybuchowe

Inż. Michał Świerżawski

Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych SEP

Spis treści:

1. Wprowadzenie
2. Ocena zagrożenia wybuchem
3. Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem
4. Dyrektywa ATEX 100 a
5. Normy zharmonizowane
6. Konstrukcje urządzeń przeciwwybuchowych

7. Podział urządzeń
8. Klasy temperaturowe
9. Oznaczenia urządzeń
10. Dobór urządzeń
11. Wykonanie instalacji elektrycznej
12. Ocena zgodności urządzeń
13. Materiały źródłowe

14. Zasady eksploatacji

Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem

1. Wprowadzenie

W przestrzeniach, w których produkuje się, użytkuje lub przechowuje ciecze łatwo zapalne, np. benzynę alkohole, eter, toluen, ksylen, rozcieńczalniki organiczne, gazy palne, np. propan-butan, wodór, acetylen istnieje możliwość przenikania par tych cieczy i gazów do otaczającej je przestrzeni i tworzenia z powietrzem (z tlenem z powietrza) mieszanin. Podobnie w czasie obróbki ciał stałych lub produkcji i transportu materiałów sypkich mogą do otaczającego powietrza przedostawać się  pyły i tworzyć z nim mieszaniny.

Gdy w mieszaninie z powietrzem zawarta jest dostateczna ilość czynnika palnego (pary cieczy palnej, gazu palnego lub pyłu) o stężeniu powyżej dolnej granicy wybuchowości i poniżej górnej granicy wybuchowości (tablica 1.) powstaje tzw. mieszanina wybuchowa.

Mieszanina wybuchowa pod wpływem dostarczonej energii cieplnej zapala się. Proces spalania (utleniania) tej mieszaniny przebiega  z szybkością rzędu 1000 m/s do 4000 m/s i towarzyszy mu gwałtowny wzrost ciśnienia.

Tego rodzaju szybki proces spalania nazywa się wybuchem.

Aby mogło  nastąpić spalanie muszą jednocześnie wystąpić trzy czynniki:

1)      materiał palny,

2)      tlen z powietrza,

3)      bodziec energetyczny

Tablica 1 - Granice wybuchowości wybranych gazów i par cieczy palnych

(stężenie gazów lub par w mieszaninie z powietrzem)

            Mieszanina wybuchowa może być zapalona – pobudzona do wybuchu,  najrozmaitszymi czynnikami zewnętrznymi, które dostarczą dostateczną  energię do zapoczątkowania reakcji. Czynników tych może być wiele działających pojedynczo lub współdziałających, można do nich zaliczyć:

            1)  nagrzane powierzchnie,

            2)  iskry w obwodach elektrycznych,

            3)  wyładowania atmosferyczne,

4)  wyładowania elektryczności statycznej,

5)  łuk elektryczny,

            6)  otwarty płomień,

7)  iskry mechaniczne,

8)  różnego rodzaju promieniowanie.

  Każda iskra wywołana zarówno czynnikami elektrycznymi, jak i mechanicznymi jest nośnikiem energii cieplnej. Największą zdolność zapalenia mieszanin wybuchowych mają  iskry elektryczne bowiem towarzyszy im szereg dodatkowych zjawisk ułatwiających zapalenie mieszaniny, np. jonizacja.

Jednak nie każda iskra elektryczna jest zdolna do zapalenia mieszaniny wybuchowej. Aby mogło nastąpić zapalenie mieszaniny wybuchowej, iskra elektryczna musi mieć pewną minimalną energię, poniżej której zapalenie mieszaniny nie jest możliwe.

            Energia wydzielona w iskrze elektrycznej zależy od szeregu parametrów obwodu elektrycznego, w którym powstaje – od napięcia, natężenia prądu, indukcyjności, pojemności, szybkości przerywania obwodu, materiału elektrod. Znajomość minimalnej energii iskier elektrycznych potrzebnej do zapalenia określonej mieszaniny wybuchowej oraz czynników zwiększających i zmniejszających jej zdolność zapalającą pozwala na konstruowanie urządzeń i obwodów z bezpieczną iskrą (iskrobezpiecznych).  

         Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe polega przede wszystkim na:

1)   wyeliminowaniu lub ograniczeniu powstawania mieszanin wybuchowych,

2) przeprowadzeniu klasyfikacji przestrzeni zagrożonych wybuchem do odpowiednich stref zagrożenia, adekwatnych do spodziewanego niebezpieczeństwa, jeżeli nie jest możliwe wyeliminowanie lub ograniczenie powstawania mieszanin wybuchowych,

3)   dobraniu urządzeń elektrycznych, technologicznych, ochronnych itp. w odpowiednim wykonaniu odpowiadającym wymaganiom dla poszczególnych stref zagrożenia wybuchem,

4)  wykonaniu oprzewodowania odpornego na warunki środowiskowe występujące w danej strefie zagrożenia, np. substancje chemiczne, wilgoć, wpływy mechaniczne,

5)    zabezpieczeniu urządzeń i przewodów przed:

a)      prądami przetężeniowymi,

b)      przepięciami atmosferycznymi i łączeniowymi,

6)   zabezpieczeniu obiektu budowlanego przed wyładowaniami atmosferycznymi,

7)   zabezpieczeniu urządzeń technologicznych przed wyładowaniami elektryczności statycznej,

8)   zabezpieczeniu przed korozją urządzeń technologicznych zakopanych w gruncie, przez zastosowanie ochrony katodowej.

 2. Ocena zagrożenia wybuchem

2.1 Wybuch jest to reakcja chemiczna polegająca na gwałtownym spalaniu gazów palnych, par cieczy palnych albo pyłów lub włókien w powietrzu.

Podczas wybuchu wydziela się duża ilość ciepła i występuje niszczycielska fala uderzeniowa (ciśnieniowa), wywołująca efekt akustyczny. Wybuch może wystąpić, gdy wytworzy się mieszanina wybuchowa, np. gazu

palnego z powietrzem (z tlenem) w odpowiedniej proporcji obu składników mieszaniny wybuchowej. Do mieszanin wybuchowych zalicza się również mieszaniny powietrza i pyłów.

Pyły niektórych materiałów niepalnych są palne (np. pył aluminiowy, pył cynowy) i mogą tworzyć  mieszaniny wybuchowe. Wybuchem grożą, wzniecane podmuchem powietrza, chmury pyłowe, zawierające bardzo drobne ziarenka lub włókna.

Zainicjowany proces spalania mieszaniny wybuchowej (np. łukiem lub wyładowaniem iskrowym elektrycznym o energii większej od niezbędnej energii zapłonu) natychmiast obejmuje całą objętość mieszaniny.

Przestrzenie, w których są stosowane, produkowane lub przetwarzane substancje mogące. wytworzyć z powietrzem (lub z innymi utleniaczami) mieszaniny wybuchowe, uważa się za zagrożone wybuchem.

Strefa zagrożenia wybuchem jest to strefa, w której w wyniku powstania mieszaniny wybuchowej może powstać stan zagrożenia wybuchem.

                W obiektach budowlanych i na terenach  otwartych, gdzie prowadzone są procesy technologiczne z użyciem materiałów, które mogą utworzyć z powietrzem lub między sobą mieszaniny wybuchowe  lub w których materiały takie są magazynowane  powinna być przeprowadzona ocena zagrożenia wybuchem.

            Mieszanina wybuchowa (atmosfera wybuchowa) jest to mieszanina substancji palnych w postaci gazów, par cieczy palnych, mgieł lub pyłów z powietrzem w normalnych  warunkach atmosferycznych, w której po zapaleniu spalanie rozprzestrzenia się na całą nie spalona mieszaninę, spalaniu temu towarzyszy gwałtowny wzrost ciśnienia.

Oceny zagrożenia wybuchem dokonuje: inwestor, projektant lub użytkownik decydujący o procesie technologicznym

            Ocena zagrożenia wybuchem obejmuje wskazanie miejsc, pomieszczeń i przestrzeni zewnętrznych, zagrożonych wybuchem, wyznaczenie odpowiednich stref zagrożenia wybuchem oraz wskazanie źródeł ewentualnego zainicjowania wybuchu.

Ocenę zagrożenia wybuchem i klasyfikację do odpowiednich stref zagrożenia powinien przeprowadzać zespół składający się z odpowiednich specjalistów – technologa odpowiedzialnego za proces technologiczny, pożarnika, specjalistów ochrony środowiska i bezpieczeństwa pracy, specjalistów elektryka i inżyniera d/s wentylacji.

Decyzja zespołu przeprowadzającego klasyfikację zagrożenia wybuchem powinna być ujęta w formie dokumentu, który staje się podstawą doboru urządzeń elektrycznych i systemów ochronnych w sklasyfikowanych przestrzeniach.

            Przed przystąpieniem do klasyfikacji przestrzeni do stref zagrożenia wybuchem powinny być podjęte działania zmierzające do minimalizacji ryzyka wybuchu.

2.2 Zapobieganie  wybuchowi i ograniczanie jego skutków

            Konieczność jednoczesnego wystąpienia mieszaniny wybuchowej,  źródła zapalenia oraz przewidywanych skutków wybuchu prowadzi do podstawowych zasad zapobiegania wybuchowi lub ograniczenia jego skutków. Należą do nich:

a) zapobieganie powstawaniu mieszanin wybuchowych przez

-     eliminację z procesu technologicznego lub ograniczenie substancji mogących tworzyć z powietrzem lub miedzy sobą mieszaniny wybuchowe,

-     dodanie gazów obojętnych (inertyzacja), np. azotu, dwutlenku węgla, 

      gazów szlachetnych, pary wodnej lub obojętnych substancji  proszkowych,

      np. węgla, wapnia odpowiednich do przetwarzanych materiałów,

-     ograniczenie do minimum przenikania na zewnątrz urządzeń

      technologicznych substancji palnych min. przez odpowiednią ich

      konstrukcję, dobór materiałów konstrukcyjnych,

                             zabezpieczenie przed uszkodzeniami, pomiary i sygnalizacja stężeń

                             substancji palnych na  zewnątrz aparatury, usprawnienie i ograniczenie

                             operacji napełniania i opróżniania,

-     usuwanie substancji tworzących mieszaniny wybuchowe przez wentylację.

Wentylacja może być stosowana wewnątrz i na zewnątrz urządzeń, części, podzespołów i urządzeń ochronnych. W przypadku pyłów wentylacja stanowi dostateczną ochronę tylko wtedy, gdy pył jest usuwany z miejsca jego powstawania i zapobiega się jego odkładaniu i zaleganiu.

            b) zapobieganie powstawaniu jakiegokolwiek  efektywnego źródła zapalenia,

            c) ograniczenie skutków wybuchu do dopuszczalnych granic przez zastosowanie

                ochronnych środków konstrukcyjnych np. lekkich dachów, klap wybuchowych.

            Eliminacja lub minimalizacja ryzyka wybuchu może być osiągnięta przez zastosowanie jednego z wymienionych środków lub ich kombinacji. Przede wszystkim zaleca się zapobieganie powstawaniu mieszanin wybuchowych. 

Im wystąpienie mieszaniny wybuchowej  jest bardziej prawdopodobne, tym musi być zastosowany większy zakres środków ograniczających powstanie efektywnych źródeł zapalenia i odwrotnie oraz zastosowanie środków zmniejszających skutki wybuchu.

3. Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem

            W celu określenia zakresu środków niezbędnych do uniknięcia  efektywnych źródeł zapalenia, miejsca potencjalnie zagrożone wybuchem są klasyfikowane do  stref zagrożenia wybuchem.

Pomieszczenia i przestrzenie zewnętrzne określa się jako zagrożone wybuchem, jeżeli może się w nich utworzyć mieszanina wybuchowa  powstała z wydzielającej się takiej ilości: gazów palnych, par, mgieł, aerozoli lub pyłów, której wybuch mógłby spowodować przyrost ciśnienia przekraczający 5 kPa.

W pomieszczeniach o dużych powierzchniach  należy wyznaczać strefy zagrożone wybuchem, jeżeli mogą  w nich wystąpić mieszaniny wybuchowe o objętości co najmniej 0,01 m³ w wolnej przestrzeni.

Do końca 2003 roku klasyfikację przestrzeni zagrożonych wybuchem przeprowadzało się w oparciu o wymagania określone w  rozporządzeniu Ministra Spraw Wewnętrznych z dnia 3 listopada 1992 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów. W  ramach przystosowywania naszego prawa do przepisów Unii Europejskiej, wymienione rozporządzenie zostało zastąpione rozporządzeniem  Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów

( Dz. U. Nr 121, poz. 1138).

W rozporządzeniu tym stwierdza się, że „klasyfikację stref zagrożenia wybuchem określa polska norma dotycząca zapobiegania wybuchowi i ochrony przed wybuchem”. Stwierdzeniu temu odpowiadają dwie polskie normy: ustanowiona w roku 2001 norma PN-EN 1127-1 Atmosfery wybuchowe . Zapobieganie wybuchowi i ochrona przed wybuchem. Pojęcia podstawowe i metodologia oraz  uznana w roku 2003 norma PN-EN 60079-10:2003U Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Część 10. Klasyfikacja  obszarów niebezpiecznych.

Norma PN-EN 60079-10: 20003U jest normą uznaniową  opublikowaną w języku angielskim, zaś norma PN-EN 1127-1 jest dosłownym tłumaczeniem normy europejskiej  EN 1127-1:1997. Są one  zharmonizowane  z dyrektywą Unii Europejskiej 94/9/EC ( ATEX 100a. ),  wprowadzoną do polskiego prawa rozporządzeniem Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 28 lipca 2003 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem (Dz. U. Nr 143, poz.1393).   

Odnośnie do urządzeń elektrycznych, ale również urządzeń i systemów ochronnych innych niż urządzenia elektryczne podlegających wymaganiom określonym w rozporządzeniu powołane normy stanowią podstawę właściwej klasyfikacji przestrzeni zagrożonych wybuchem do poszczególnych stref zagrożenia i w konsekwencji doboru i instalowania urządzeń przeznaczonych do użytku w tych przestrzeniach.

Podstawą uznania przestrzeni za  potencjalnie zagrożoną wybuchem jest  przede wszystkim czas emisji i utrzymywania się  czynników tworzących z powietrzem mieszaniny wybuchowej i wentylacja.

Przy klasyfikacji przestrzeni do odpowiedniej strefy zagrożenia wybuchem oraz przy doborze urządzeń  w wykonaniu przeciwwybuchowym trzeba brać pod uwagę:

*właściwości fizyko-chemiczne czynników palnych występujących w danej

  przestrzeni; zwłaszcza: granice wybuchowości, temperaturę zapłonu w przypadku

  cieczy, grupę wybuchowości i temperaturę samozapalenia,

*charakter procesu technologicznego;

*możliwości przedostawania się czynników palnych do otaczającej przestrzeni;

*wentylację danej przestrzeni;

*częstość występowania, przewidywany czas utrzymywania się mieszaniny

  wybuchowej.

Istnieje szereg prac, przy których a priori  zakłada się wystąpienie zagrożenia wybuchem, np. przy malowaniu, lakierowaniu, klejeniu, myciu, suszeniu przy użyciu materiałów, których pary mogą  tworzyć z powietrzem mieszaniny wybuchowe..

3.1. Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem mieszanin gazowych

Przestrzenie zagrożone wybuchem mieszanin gazów palnych i par cieczy palnych z powietrzem klasyfikuje się na strefy: 0, 1 i 2 według częstości i czasu występowania gazowej atmosfery wybuchowej ( mieszaniny wybuchowej) w następujący sposób:

-     strefa 0 – jest to przestrzeń, w której gazowa atmosfera wybuchowa (mieszanina wybuchowa) występuje ciągle, w  długich okresach czasu  lub często ( ponad 1000 godzin w roku), w czasie normalnych warunków pracy urządzeń technologicznych  W zasadzie warunki takie odpowiadają warunkom występującym we wnętrzach zbiorników z cieczami palnymi, w rurociągach, w reaktorach i innych urządzeniach technologicznych oraz niekiedy w przestrzeniach nad zbiornikami z dachami pływającymi, w kanałach, studzienkach pod stropami itp.

-     strefa 1 – jest to przestrzeń, w której pojawienie się gazowej atmosfery wybuchowej (mieszaniny wybuchowej) jest prawdopodobne w warunkach normalnej pracy urządzeń technologicznych ( w czasie od 10 do 1000 godzin w roku). Strefa ta może obejmować min.:

      *bezpośrednie otoczenie strefy 0,

      *bezpośrednie otoczenie miejsc zasilania surowcami aparatury technologicznej,

      *bezpośrednie otoczenie miejsc napełniania i opróżniania

      *otoczenie wrażliwych na uszkodzenia urządzeń , systemów ochronnych, części i podzespołów, wykonanych

       ze szkła, ceramiki i podobnych materiałów,

      *bezpośrednie otoczenie niewłaściwie zabezpieczonych uszczelnień, np. w pompach, zaworach,

      *wokół dystrybutorów paliw i LPG (gazu płynnego), przy zaworach spustowych, zrzutowych i oddechowych

      *w miejscach i w czasie produkcji lub stosowania cieczy palnych, np. do mycia,  czyszczenia, malowania,

       klejenia,

      *w miejscach i w czasie przelewania, mieszania, suszenia i innych czynności mogących doprowadzić do

       wydzielania się gazów palnych, par cieczy  palnych, lub aerozoli w ilościach, które mogą w  sprzyjających

       warunkach doprowadzić do powstania mieszaniny wybuchowej, 

-     strefa 2 – jest to przestrzeń, w której w warunkach normalnej pracy  urządzeń technologicznych pojawienie się gazowej atmosfery wybuchowej jest bardzo mało prawdopodobne. Jeżeli jednak  mieszanina wybuchowa  rzeczywiście powstanie, to tylko na krótki okres czasu (około 10 godzin w roku). Strefa ta może obejmować min. miejsca otaczające strefę 0 lub 1.

3.2. Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem mieszanin pyłowych

            Pyły palne zalegające na urządzeniach technologicznych i wyposażeniu pomieszczeń, warstwy, zwały i osady pyłowe powinny być traktowane tak samo, jak każde inne źródło, które może być przyczyną powstawania mieszanin wybuchowych pyłów z powietrzem

            Przestrzenie zagrożone powstawaniem mieszanin pyłów z powietrzem klasyfikuje się do stref zagrożenia

            20, 21 i 22 w zależności od czasu i częstości występowania mieszanin wybuchowych pyłów z powietrzem:

-     strefa 20 - jest to przestrzeń, w której mieszanina wybuchowa w postaci obłoku pyłu palnego w powietrzu występuje stale, długo lub często (ponad 1000 godzin w ciągu roku ) w normalnych warunkach pracy urządzeń technologicznych, np. w młynach, sortowniach, kruszarniach, mieszalnikach, w komorach kurzowych, filtrach, cyklonach, w urządzeniach aspiracyjnych  w przemysłach chemicznym, spożywczym, farmaceutycznym, obróbki drewna itp.

-     strefa 21 – jest to przestrzeń, w której mieszanina wybuchowa w postaci obłoku pyłu palnego w powietrzu może wystąpić w normalnych warunkach pracy w wyniku poderwania pyłu zleżałego, rozszczelnienia urządzeń produkcyjnych i aspiracyjnych – służących do odsysania i transportu pyłu, przy magazynowaniu, granulowaniu, brykietowaniu i podobnych operacjach technologicznych (w czasie 10 do 1000 godzin w ciągu roku) oraz w sytuacjach wymienionych w opisie strefy 20,

-     strefa 22 – jest to przestrzeń, w której wystąpienie mieszaniny wybuchowej pyłu palnego z powietrzem w normalnych warunkach pracy jest mało prawdopodobne ,      jednak w przypadku wystąpienia trwa krótko (poniżej 10 godzi w roku). Strefa ta może  otaczać, min. miejsca w bezpośrednim sąsiedztwie urządzeń, systemów ochronnych, części i podzespołów zawierających pył, z których może dojść do uwolnienia i gromadzenia się pyłu, np. w młynach i innych miejscach wymienionych w charakterystyce strefy 20 i 21.

Strefy zagrożenia wybuchem mieszanin pyłów z powietrzem wyznacza się we

wszystkich kierunkach od miejsca emisji substancji niebezpiecznych. Ich wymiary zależą od rodzaju źródła emisji, parametrów fizyko-chemicznych substancji, rodzaju wykonywanych czynności, rodzaju wentylacji i jej skuteczności, ciśnienia w aparaturze, temperatury itp.

3.3. Kolejność wyznaczania stref zagrożenia wybuchem

            Strefy zagrożenia wybuchem, w zależności od warunków, wyznacza się w następującej kolejności:

-     strefę 0 - jeżeli istnieją ku temu warunki,

-     strefę 1 – wokół strefy 0 oraz wokół odpowietrzeń zbiorników, zaworów oddechowych i wentylacyjnych oraz przy otwartych zbiornikach, reaktorach itp.,

-     strefę 2 – wokół strefy 1, w razie braku skutecznej wentylacji, przy występowaniu substancji ogrzanych lub pod ciśnieniem

Podobnie wyznacza się strefy 20, 21, 22. Po strefach 21 i 22 mogą być wyznaczone 

przestrzenie zagrożone pożarem.

            Istnieją również przepisy branżowe zawierające odpowiednią klasyfikację typowych obiektów, np. baz i stacji paliw oraz rurociągów dalekosiężnych.

3.4. Porównanie oznaczeń stref zagrożenia wybuchem

Obecne oznakowanie stref zagrożonych wybuchem mieszanin gazów i par cieczy palnych z powietrzem w porównaniu z oznakowaniem dotychczasowym przedstawia się następująco: tablica 2

                            Tablica 2 - Porównanie oznaczeń stref zagrożonych wybuchem

 Przeniesienie zasad  klasyfikacji zagrożenia wybuchem z rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji do polskiej normy w zasadzie nie zmienia procedur określania i definicji poszczególnych stref zagrożenia wybuchem.

  W przestrzeniach zaliczonych do poszczególnych stref zagrożenia wybuchem mogą być instalowane tylko urządzenia i systemy ochronne odpowiadające wymaganiom określonym  w rozporządzenia Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia  28 lipca 2003 r. w odpowiednim wykonaniu przeciwwybuchowym, określonej grupy i kategorii, dostosowane do pracy w obecności mieszanin wybuchowych występujących w tych przestrzeniach i przeznaczone  (atestowane) do przestrzeni zakwalifikowanych do poszczególnych stref zagrożenia wybuchem.

4. Dyrektywa ATEX 100a

Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 28 lipca 2003 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem weszło w życie z dniem 1 maja 2004 r. ( z dniem wejścia Polski do Unii Europejskiej). Rozporządzenie to wprowadza do polskiego prawa postanowienia dyrektywy Unii Europejskiej 94/9/WE z dnia 23 marca 1994 r.  w sprawie ujednolicenia przepisów państw członkowskich dotyczących urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, nazywanej dyrektywą ATEX 100a. W treści rozporządzenia zostały uwzględnione poprawki do dyrektywy opublikowane w Dz. U. WE nr L 21 z dnia 26.01.2000 r. oraz nr L 304 z dnia 5.12.2000 r.

            Rozporządzenie dotyczy wszelkiego rodzaju urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytkowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem zarówno elektrycznych jak i innych.

Rozporządzenie określa:

-     zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia dotyczące projektowania i wytwarzania urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem,

-     procedury oceny zgodności,

-     treść deklaracji zgodności,

-     warunki wprowadzania wyrobu na wspólny rynek,

-     minimalne kryteria, jakie powinny być uwzględnione przy notyfikowaniu jednostek odpowiedzialnych za przeprowadzenie oceny zgodności,

-     sposób oznakowania urządzeń i systemów ochronnych,

-     wzór oznakowania CE.

Przepisy rozporządzenia mają również zastosowanie do aparatury zabezpieczającej,

sterującej i regulacyjnej przeznaczonej do użytku na zewnątrz przestrzeni (stref) zagrożonych wybuchem, która jest wymagana lub przyczynia się do bezpiecznego funkcjonowania urządzeń i systemów ochronnych wewnątrz stref lub przestrzeni zagrożonych wybuchem.

            Postanowień rozporządzenia nie stosuje się do:

-     aparatury medycznej,

-     urządzeń i systemów ochronnych w przestrzeniach zagrożonych wyłącznie wybuchem materiałów wybuchowych lub substancji chemicznie nie stabilnych,

-     urządzeń przeznaczonych do użytku domowego i stosowanych do celów nie- zarobkowych,

-     środków ochrony osobistej,

-     statków pełnomorskich i ruchomych platform morskich,

-     środków transportu – statków oraz pojazdów i ich przyczep przeznaczonych wyłącznie do transportu osób drogą powietrzną lub siecią transportu drogowego, kolejowego lub wodnego oraz transportu towarów. Wyłączeniu nie podlegają pojazdy przeznaczone do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.

-     wyrobów przeznaczonych do użytku sił zbrojnych i policji oraz podobnych formacji.

Urządzenia wyłączone z postanowień rozporządzenia (dyrektywy)objęte są

postanowieniami innych rozporządzeń lub są przedmiotem umów międzynarodowych, których sygnatariuszami są kraje członkowskie Unii Europejskiej w tym Polska.

4.1. Podział urządzeń elektrycznych na grupy i  kategorie

                „Urządzeniami i systemami ochronnymi” mogą być urządzenia i systemy elektryczne przeznaczone do instalowania w przestrzeniach zaliczonych do poszczególnych stref zagrożenia wybuchem.

            W rozporządzeniu ustalono następujące grupy urządzeń i systemów ochronnych identycznie, jak w normie

PN – EN  50014: 2003U. Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Wymagania ogólne i w obrębie tych grup wydzielono kategorie urządzeń. W grupie I  dotyczącej urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym przeznaczonych do pracy w górnictwie metanowym, wydzielono kategorie urządzeń M1 i M2. W grupie II dotyczącej  urządzeń  przeciwwybuchowych przeznaczonych do pracy w przestrzeniach zagrożonych wybuchem innych niż kopalnie metanowe, wydzielono kategorie urządzeń 1, 2  i 3.

Grupy te i kategorie dotyczą zarówno urządzeń elektrycznych  przewidzianych do instalowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, jak i innych urządzeń i systemów ochronnych, np. mechanicznych.

            Grupy urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym są następujące:

- grupa I –  urządzenia i systemy ochronne przeznaczone do użytku w zakładach górniczych, w których występuje zagrożenie wybuchu mieszanin metanu z powietrzem lub  wybuchu mieszanin pyłu węglowego z powietrzem,

- grupa II – urządzenia i systemy ochronne przeznaczone do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem mieszanin gazów lub par z powietrzem innych niż zakłady górnicze.

W obrębie grupy I ustanowiono:

*kategorię M1 obejmującą urządzenia zaprojektowane i wykonane  w taki sposób, aby mogły funkcjonować zgodnie z parametrami ruchowymi określonym przez  producenta, zapewniając bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa nawet

w przypadku uszkodzenia,            

*kategorię M2 obejmującą urządzenia zaprojektowane i wykonane  w taki sposób, aby mogły pracować zgodnie z parametrami ruchowymi ustalonymi przez producenta, gwarantując wysoki poziom bezpieczeństwa. W urządzeniach

tej kategorii jest zapewnione  wyłączenie zasilania w przypadku  wystąpienia atmosfery wybuchowej.

W obrębie grupy II ustanowiono kategorie urządzeń:

 *kategorię 1 obejmującą urządzenia zaprojektowane i wykonane tak, aby mogły funkcjonować zgodnie z parametrami ustalonymi przez producenta  zapewniając  bardzo wysoki poziom zabezpieczenia w strefach 0 zagrożenia wybuchem. 

*kategorię 2 obejmującą urządzenia zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby mogły funkcjonować zgodnie z parametrami ruchowymi ustalonymi przez producenta w strefie 1 zagrożenia wybuchem, zapewniając wysoki poziom

zabezpieczenia nawet w przypadku częstych zakłóceń lub uszkodzeń.

*kategorię 3 obejmującą urządzenia zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby mogły funkcjonować w strefie 2 zagrożenia wybuchem zgodnie z parametrami ustalonymi przez producenta, zapewniając normalny stopień zabezpieczenia w czasie normalnego działania.

4.2. Zasadnicze wymagania dyrektywy ATEX 100A

Zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia dotyczące

projektowania oraz wytwarzania urządzeń i systemów ochronnych sprowadzają się do wymagania podstawowego:

urządzenia i systemy ochronne powinny być projektowane zgodnie z zasadami zintegrowanego bezpieczeństwa przeciwwybuchowego; w tym celu producent powinien podjąć działania, aby:

-     zapobiec, w miarę możliwości, wytworzeniu mieszaniny wybuchowej przez

urządzenia i systemy ochronne;

-     zapobiec zapaleniu mieszaniny wybuchowej uwzględniając charakter każdego

      źródła zapalenia; elektrycznego lub nieelektrycznego;

-     w przypadku powstania, mimo przedsięwziętych środków ostrożności, wybuchu

mogącego zagrozić swym działaniem bezpośrednim lub pośrednim bezpieczeństwu osób, zwierząt domowych oraz mieniu natychmiast powstrzymać lub ograniczyć zasięg płomienia i ciśnienia wybuchu do bezpiecznego poziomu.

 W dalszej treści rozporządzenia min. określone są szczegółowo kolejne zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia dotyczące projektowania oraz wytwarzania urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do stosowania w strefach zaliczonych do zagrożonych wybuchem min. stosowanych materiałów, ich kompatybilności w połączeniu z innymi materiałami i czynnikami stwarzającymi zagrożenie wybuchem, koordynacji temperatur, wyposażenia w aparaturę kontrolno-pomiarową i zabezpieczającą.

W rozporządzeniu podanych jest  szereg wymagań   zmierzających do zapobiegania powstawaniu mieszanin wybuchowych oraz w zakresie budowy urządzeń i systemów ochronnych. M.in. wymagane jest aby urządzenia, które mogą emitować gazy lub pyły palne stanowiły, w miarę możliwości, układy zamknięte. Jeżeli jednak urządzenia mają otwory lub nieszczelne złącza, to powinny mieć taką konstrukcję, aby emisje gazów lub pyłów nie mogły doprowadzić do utworzenia na zewnątrz tych urządzeń mieszanin wybuchowych.

W dalszej treści rozporządzenia podane są wymagania  odnośnie do projektowania

i wykonania urządzeń i systemów ochronnych zaliczonych do poszczególnych grup i kategorii zapewniające bezpieczeństwo wobec mieszanin wybuchowych w czasie ich użytkowania i czynności eksploatacyjnych.

                Urządzenia grupy II kategorii 1 są tak projektowane i wytwarzane, aby w razie wystąpienia mieszaniny wybuchowej gazów lub par z powietrzem w ich otoczeniu, źródła zapalenia nie uaktywniły się nawet w przypadku rzadko występujących uszkodzeń tych urządzeń. Urządzenia te wyposaża się w takie środki zabezpieczające  aby w razie wystąpienia uszkodzenia jednego z tych środków przynajmniej drugi, niezależny środek zabezpieczający, zapewnił wymagany poziom zabezpieczenia oraz w razie dwóch niezależnych od siebie uszkodzeń był zapewniony wymagany poziom bezpieczeństwa.

            Urządzenia grupy II kategorii 2 tak się projektuje i wytwarza, aby w przypadku wystąpienia mieszaniny wybuchowej gazów, par lub mgieł z powietrzem w ich otoczeniu źródła zapalenia nie uaktywniły się nawet podczas częstych zakłóceń lub uszkodzeń tych urządzeń.

Urządzenia grupy II kategorii 3 projektuje się i wytwarza tak, aby w przypadku wystąpienia mieszaniny wybuchowej gazów, par lub mgieł z powietrzem możliwe było zapobieganie możliwym źródłom zapalenia, które mogą powstać w czasie normalnego działania tych urządzeń.    

5. Normy zharmonizowane

Normy zharmonizowane  dotyczące elektrycznych urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym podane są  w tablicy 2. Normy te zostały, w większości, wprowadzone do zbioru polskich norm w drodze uznania, tzn. w języku oryginału angielskiego bez tłumaczenia na język polski. Normy te mają być sukcesywnie tłumaczone.

            Po przetłumaczeniu na język polski są one ustanawiane przez PKN w normalnym trybie. Na razie można z nich korzystać tylko w języku angielskim. O formie uznania normy, a nie jej ustanowienia, świadczy litera „U” umieszczona po roku  wydania.

Trzeba zwrócić uwagę, że mimo wprowadzenia  norm europejskich do zbioru norm polskich, te z dotychczas stosowanych norm krajowych, które nie są sprzeczne z normami europejskimi pozostają nadal aktualne.

Tabela 2

Normy przedmiotowe oraz charakterystyki  poszczególnych rodzajów budowy elektrycznych

                  urządzeń przeciwwybuchowych i przykłady ich zastosowań