Electromach Logo

Home

Print

Ex concepten

Om economische redenen worden explosieveiligheidsconcepten voor MSR-Installaties in explosiegevaarlijke gebieden, van de chemische en petrochemische industrie, in steeds grotere gebieden als Zone 2 geclassificeerd. Elektrische apparaten voor Zone 2 gebieden zijn volgens verschillende beschermingswijzen mogelijk, waarvan de specifieke voor- en nadelen met betrekking tot apparaten voor de Meet-, Stuur- en Regeltechniek (MSR) bediscussieerd kunnen worden. Afhankelijk van de beschermingswijze zijn verschillende installatieconcepten denkbaar.

De laatste tijd worden explosiegevaarlijke gebieden in de chemische- en petrochemische industrie in toenemende mate als Zone 2 geclassificeerd. Ook daar, waar vroeger vanwege uniformiteit Zone 1 gold, is tegenwoordig ten gevolge van eens groeiende druk op de kostenbesparing een minder conservatieve indeling van de gevarenzone gebruikelijk geworden.
Typische voorbeelden van Zone 2 gebieden in de chemische- en petro-chemische industrie zijn:

  • Installaties in de open lucht met een continu proces 
  • Natuurlijke ventilatie
  • Normaliter gesloten apparaten, evenals installaties met een hoge graad van automatisering, gekenmerkt door:
  • Gesloten apparaten
  • Gesloten ventilatiesystemen, zoals gesloten installaties met technische ventilatie

Installatie-eisen vanuit de EN 60079-14 voor Zone 2

Volgens EN 60079-14:2004 zijn voor Zone 2 toegelaten:


Apparaten volgens Categorie 1G (Zone 0), of apparaten volgens Categorie 2G (Zone 1, of apparaten die speciaal voor Zone 2 ontworpen zijn (Categorie 3G), dit betekent apparaten die in normaal bedrijf geen ontstekingsgevaarlijke hete oppervlakten hebben en

  • tijdens normaal gebruik geen lichtbogen of vonken veroorzaken (nA), of
  • waarbij tijdens normaal gebruik wel lichtbogen en vonken ontstaan maar de waarden van de elektrische parameters (U, I, L en C) in de stroomkring (inclusief kabels en leidingen) tijdens normaal gebruik de in de 60079-11 (intrinsieke veiligheid) vastgelegde waarden niet overschrijden (nL respectievelijk ic), of
  • op andere wijze explosieveilig zijn (nR, nZ, nC).

Beschermingswijzen volgens EPL "Gc" (ATEX Categorie 3G)

Beschermingswijze ic/nL (intrinsiek veilig ic / energiebegrensd nL)

Hier gaat het om een beschermingswijze die gebruik maakt van vereenvoudigde intrinsieke veiligheid. Voor Zone 2 worden geen foutcondities aangenomen, dat betekent dat de elektrische verhoudingen onder de meest ongunstige, tijdens normaal gebruik optredende, condities worden beschouwd. Voor de vonkontsteking wordt in plaats van de veiligheidsfactor 1,5 slechts 1,0 geëist. Beperkte eisen worden ook gesteld aan niet-storingsgevoelige lucht- en kruipwegen.
De belangrijke constructie-eisen aan ic/nL veldapparatuur volgens EN 60079-11:2006 resp. EN 60079-15:2005 zijn:

  • Constructie-eisen in principe als ib- resp. ia-apparaten, echter zonder foutaanname;
  • Veiligheidsfactor voor vonkontsteking slechts 1, daarom 50% hogere elektrische waarden mogelijk;
  • Markering zoals bij ib of ia-apparaten (blauwe markering, aan te geven parameters Uo, Io, Po, Lo, Co.;
  • Afstand intrinsiek veilige aansluitdelen ten opzichte van elkaar 6 mm, tegen geaarde delen 3 mm;
  • Ook voor tijdens bedrijf schakelende stroomkringen te gebruiken (schakelaars, drukknoppen, test-stekers, steekverbindingen etc.) echter tot nu toe nauwelijks op de markt beschikbaar.

Installatie-eisen voor nA-veldapparatuur

In nA-installaties is in principe ook het gebruik van standaard Ex-ib veldapparatuur mogelijk, mits bovendien aan de van toepassing zijnde nA-eisen wordt voldaan. De markering met betrekking tot intrinsieke veiligheid moet dan verwijderd worden om verwarring met intrinsiek veilige installaties te voorko-men.
"In het algemeen worden echter voor nA-apparaten normale industriële componenten gebruikt, die voldoen aan de eisen van artikel 23 uit de EN 60079-15:2005.”
In tegenstelling tot ic- en nL-installaties is het hier mogelijk om een directe verbinding te maken met de I/O poorten van het automatiseringssysteem – zonder speciale scheidingscomponenten.
De verbindingsleidingen mogen niet in blauwe kleur uitgevoerd worden omdat het hier niet om intrinsiek veilige leidingen gaat, ook de speciale eisen voor de installatie van intrinsiek veilige stroomkringen zijn niet van toepassing, zo hoeft niet voldaan te worden aan de bewijslast voor het aanhouden van de elektrische grenswaarden (bewijs van intrinsieke veiligheid).
“Wel is echter een transientenbegrenzing noodzakelijk – b.v. door aanvul-lende maatregelen zoals transsorbtiedioden of varistoren – op 140% van de maximale bedrijfsspanning.”

Installatie-eisen voor ic/nL systemen

Hiervoor kan als basis de nieuwe IEC 60079-14:2007 gebruikt worden, omdat in de eerdere uitgaven van de installatienorm geen precieze eisen voor ic/nL systemen aanwezig waren.
Door dit ontbreken werden door de gebruikers verschillende oplossingen gezocht.

Zo zijn bijv. in veel gevallen nL-stroomkringen niet volgens de eisen van de intrinsieke veiligheid geïnstalleerd;
Men moet zich hier afvragen of er bij het opstellen of actualisering van het explosieveiligheidsdocument correcties moeten plaatsvinden.
Op zijn minst zullen, wanneer er in de toekomst ic-apparaten toegepast gaan worden, de nieuwe regels in acht genomen moeten worden:

  • Intrinsieke stroomkringen met beschermingswijze ic moeten principieel volgens dezelfde eisen als ib en ia geïnstalleerd worden
  • Dit geldt nu ook al voor nL volgens EN 60079-15,
  • Markeringsverplichting, indien met kleur, dan lichtblauw,
  • Kabels en leidingen moeten een beproevingsspanning, geleider – aarde, geleider – afscherming van 500 VAC resp. 750 VDC hebben,
  • Indien soepele bedrading wordt toegepast moet de diameter van elk (koper-) draadje afzonderlijk minimaal 0,1 mm zijn.

De markering nL en ic apparatuur mogen in één stroomkring door elkaar gebruikt worden.
Wel moeten hier de apparaten die in nL-stroomkringen gebruikt worden volgens de eisen van beschermingswijze ic geïnstalleerd worden.
Apparatuur met beschermingswijze nL mogen dan ook in een stroomkring met veiligheidsniveau ic toegepast worden.

Zone 2 voor grote en met elkaar samenhangende gebieden zinvol

Samenvattend kan met betrekking tot de zone-indeling volgend feit vastgesteld worden:
Een specifieke Zone 2 installaties is pas dan zinvol indien grotere samenhangende Zone 2 gebieden aanwezig zijn (geen kleine Zone 1 eilandjes) en indien indeling voor Zone 2 langdurig zeker gesteld is.

Welke beschermingswijzen hebben voordelen voor MSR-installaties?

Beslissingsfeiten voor gebruikers

Uit economische overwegingen worden steeds grotere gebieden als Zone 2 ingedeeld.
Typische voorbeelden daarvan zijn installaties in buitenopstelling met een continue-proces en installaties met een hoge automatiseringsgraad en binneninstallaties met technische ventilatie.
Beschermingswijzen speciaal voor Zone 2 zijn alleen dan zinvol wanneer er grote samenhangende Zone 2-installaties aanwezig zijn zonder kleine Zone 1 eilandjes. Bovendien moet een langdurige Zone 2 indeling zeker gesteld zijn.

Bron: Dit artikel is geschreven door Prof. Dr. Ing. Ulrich Johansmeyer,
Physicalisch-Technische-Bundesanstallt (PTB), Fachbereich “System- und Eigensicherheit”.
Eerder verschenen in het Duits in CHEMIE TECHNIK – Dezember 2008

Vertaald door: Wout Moelard, Senior Advisor Explosion Safety, Electromach B.V.