Protivýbuchová ochrana sacích zařízení

Při vysávání hořlavých a výbušných prachů (fosilní paliva, organické prachy, kovové prachy,...) vzniká uvnitř sacího zařízení, zejména v jeho sběrném prostoru výbušná atmosféra tvořená ve vzduchu zvířeným výbušným prachem. Pokud je tato směs iniciována (zažehnuta) vnějším (jiskry, cigareta,...) nebo vnitřním (statická elektřina) zdrojem dojde k její explozi.

Komponenty protivýbuchové ochrany zabraňují destrukci sacího zařízení a okolního prostoru.

Protivýbuchová ochrana sestává z komponentů tlakově odlehčující konstrukci sacího zařízení a z komponentů zabraňujících přenosu výbuchu do dalších částí zařízení, popřípadě navazující technologie.


 

Klasifikace prostorů

V případě, že se v určitém prostoru může výbušná atmosféra vyskytnout v množství vyžadujícím opatření k zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví zaměstnanců, jde o prostor s nebezpečím výbuchu.

  CHARAKTERISTIKA ZÓNA (prach)
  výbušná atmosféra je přítomna trvale nebo po dlouhou dobu zóna 20
  vznik výbušné atmosféry je za normálních provozních podmínek pravděpodobný zóna 21
  vznik výbušné atmosféry je za normálních provozních podmínek nepravděpodobný a pokud k němu dojde, pak trvá krátkou dobu zóna 22

Směrnice ATEX 1999/92/EC, známá také jako ATEX 137 stanovuje, že všechny produkty určené pro použití v prostorách klasifikovaných jako prostory s nebezpečím výbuchu musí splňovat požadavky směrnice 94/9/EC, známé také jako ATEX 100. Tato směrnice kategorizuje vybavení podle stupně ochrany. Uživatel musí specifikovat vybavení vyhovující ATEX 94/9/EC, jestliže má být použito v nebezpečných oblastech rozdělených na příslušné zóny.

 


 

Výbuchové a požárně-technické charakteristiky prachů

 

  CHARAKTERISTIKA ZNAČKA JEDNOTKA POPIS
  minimální výbušná koncentrace
spodní mez výbušnosti
cMIN g/m3 hmotnost látky v gramech na metr krychlový, při jejímž dosažení se látka stává v rozvířeném stavu vznětlivou dostatečně silným iniciačním zdrojem. Pokud je koncentrace nižší, látku není možné přivést k výbuchu žádným zdrojem energie, protože ve směsi není dost látky k šíření hoření. Běžné hodnoty minimální výbušné koncentrace jsou v desítkách, výjimečně ve stovkách gramů na metr krychlový.
  optimální výbušná koncentrace c g/m3 hmotnost látky v gramech na metr krychlový, ne jejíž zažehnutí stačí nejmenší iniciační energie.
  maximální výbušná koncentrace
horní mez výbušnosti
cMAX g/m3 hmotnost látky v gramech na metr krychlový, při jejímž překročení látku není možné přivést k výbuchu žádným zdrojem energie, protože ve směsi není dost vzduchu k šíření hoření. (V praxi nemá údaj o horní mezi výbušnosti význam, protože před jeho dosažením je nutné projít právě pásmem výbušnosti.)
  minimální iniciační energie EMIN J [Joule] nejmenší možná energie iniciačního zdroje nutná k zažehnutí látky v optimální koncentraci. Pokud je energie iniciačního zdroje nižší, nestačí k zažehnutí dané látky.
  maximální výbuchový tlak pMAX bar nejvyšší hodnota tlaku, kterou dosáhne zažehnutá směs při výbuchu. Maximálního výbuchového tlaku se dosahuje při optimální koncentraci. Běžné hodnoty výbuchového tlaku jsou v rozmezí od 3 do 10 bar, výjimečně do 12 bar.
  redukovaný výbuchový tlak pRED max bar nejvyšší hodnota tlaku, při použití ochranného systému, kterou dosáhne zažehnutá směs při výbuchu. Běžné hodnoty redukovaného tlaku jsou v rozmezí od 0,1 do 0,5 bar, výjimečně více.
  konstanta rychlosti nárůstu tlaku KST bar*m/s Protože je maximální výbuchový tlak závislý na objemu a koncentraci, byla stanovena pro každou látku konstanta, která rychlost nárůstu tlaku popisuje za konstantních podmínek v objemu 1 m3. Konstanta KST je nejdůležitější veličina pro určení razance výbuchu, protože dává informaci především o předpokládaném průběhu výbuchu, což je kritický údaj pro konstrukci všech ochranných systémů. Jinak řečeno, není až tak podstatné, jakého maximálního tlaku může látka dosáhnout, ale jak rychle jej dosáhne. Výbušné prachy jsou děleny do 3 tříd v závislosti na výši konstanty KST:

St 1 - KST= 0 - 199 bar*m/s

St 2 - KST 200 - 299 bar*m/s

St 3 - KST více než 300 bar*m/s

  teplota vznícení rozvířeného prachu Troz °C teplota, jaké musí dosáhnout horký povrch, aby inicioval rozvířený prach. Teploty vznícení většiny prachů se pohybují v rozmezí od 350°C do 700°C, výjimečně však mohou být i nižší než 300°C.
  limitní obsah kyslíku LOC % určuje minimální možné procentuální množství kyslíku ve výbušné atmosféře, při kterém je daný prach při jinak optimálních podmínkách výbušný. Normální obsah kyslíku v atmosféře je necelých 21%. U většiny organických prachů je limitní obsah kyslíku kolem 10%. Limitní obsah kyslíku se dále snižuje s rostoucí teplotou.
  teplota samovznícení   °C samovznícení je postupné zahřívání mikroorganismy do stavu, kdy látka začně žhnout samostatně. Tento efekt se týká zejména organických prachů a z nich v praxi nejčastěji obilovin a uhlí. Některá uhlí mohou mít teplotu samovznícení za určitých podmínek (vlhkost, zrnitost, přístup vzduchu, zhutněnost) i 50°C.

 


 

Zdroje iniciace

 

  ZDROJ INICIACE PŘÍČINA PREVENCE
  horký povrch tření, defekt izolace pravidelná údržba
  horký vzduch sání přiliš horkého materiálu nebo dopravního vzduchu provoz v souladu s Návodem k provozu a údržbě
  nasátí žhnoucího zdroje cigareta, jiskry, hořící či doutnající materiál provoz v souladu s Návodem k provozu a údržbě
  mechanická jiskra nasátí kovového předmětu, který při kontaktu s potrubím nebo pláštěm sběrného prostoru vytvoří jiskru experimentálně bylo dokázáno, že tato jiskra je jako zdroj iniciace nedostatečná
  elektrická zařízení závady v elektroinstalacích, jiskřící elektrické zařízení,... všechna elektrická zařízení pracující v zóně 22 (zóna s nebezpečím výbuchu) musí být v "nejiskřivém" provedeí a certifikována, pravidelná kontrola el. obvodů
  statický výboj tření dopravovaného materiálu o stěnu hadice, potrubí či filtračního odlučovače, elektrický náboj filtrační textilie veškeré komponenty musí být elektricky vodivé a uzeměné, filtrační materiály musí být z elektricky vodivé textilie a uzeměny

 


 

Ochrana proti účinkům výbuchu

  1. Tlakové odlehčení
    Komponent, nebo soubor komponentů, zajišťující, že nedojde k překročení stanovené tlakové odolnosti sběrné nádoby sacího zařízení a tím k její destrukci. Ve většině případů jsou sběrné nádoby certifikovány na tlak 0,5bar a tedy maximální redukovaný tlak (tlak po úniku přebytečného tlaku) nesmí tuto hodnotu přesáhnout. Množství a velikost odlehčovacích zařízení je dáno objemem, uspořádáním a tlakovou odolností sběrného prostoru, typem odsávaného materiálu a konstrukcí tlakového odlehčení. Jako prvky tlakového odlehčení se používají komponenty, které umožní přebytečnému tlaku uniknout do okolního prostoru. Proto musí být okolo odlehčovacího zařízení vymezena bezpečnostní zóna, v níž se nesmějí nacházet osoby ani předměty.
    trhací membrána
    • jedná se o mírně klenutou plochu (vrchlík koule) umístěnou na přírubě
    • membrána odolává vysokému podtlaku avšak k protržení membrány dojde již při 0,075bar přetlaku
    • VÝHODY: cena, jednoduchá montáž
    • NEVÝHODY: jednorázový element, výšleh plamene, horkých plynů a prachových částic do okolního prostoru všemi směry.
    odlehčovací ventil
    • jedná se o talířový ventil, přitlačovaný pružinou. Okolo celého ventilu je provedeno jemné žebrování, které zabraňuje výšlehu plamene do okolního prostoru. Po výbuchu talířový ventil opět dosedne a utěsní sběrnou nádobu, čímž zamezí přístupu vzduchu a "udusí" požár uvnitř sběrného prostoru.
    • k nadzvednutí talířového ventilu dochází již při 0,25bar přetlaku
    • VÝHODY: jednoduchá montáž, zabránění výšlehu plamene, následné "udušení" požáru, únik plynů a prachu jen v radiálním směru,
    • NEVÝHODY: cena

     

  2. Zabránění přenosu výbuchu
    Komponent, nebo soubor komponentů, zajišťující, že nedojde k šíření výbuchu potrubním rozvodem a k jeho výšlehu z připojovacích ventilů. Jako prvky tlakového oddělení se používají klapky nebo šoupata, které umožní zavřením zabrání šíření tlakové vlny.
    rychlouzavírací šoupě
    • jedná se o šoupě s pneupohonem, které je zavíráno impulzem od čitla tlaku
    • během provozu sacího zařízení je šoupě zcela otevřeno
    • z důvodu, že šoupě začíná zavírat až při již narůstajícím tlaku a tedy již probíhající explozi, je nutná relativně velká vzdálenost mezi epicentrm výbuchu a šoupětem (délka potrubí cca 7m).
    • VÝHODY: otevřené šoupě neklade nasávanému vzduchu žádný odpor
    • NEVÝHODY: cena, složitost, nároky na údržbu, délka potrubí
    zpětná klapka
    • jedná se o výkyvně uložený list, otevíraný proudem transportního vzduchu
    • při odstaveném zařízení je list zavřený
    • při výbuchu dojde nejprve k poklesu proudu transportního vzduchu (čímž dojde k zavírání listu klapky), výbuchem je pak list dovřen a mechanická aretce zabrání jeho odskočení a případnému prošlehnutí plamene
    • protože se list zavírá samovolně ještě v okamžiku, kdy je stále v nádobě podtlak, dojde k jeho zavření dříve. Mezi epicentrm výbuchu a šoupětem může tedy být relativně malá vzdálenost(délka potrubí cca 1,5m).
    • VÝHODY: cena, údržba, délka potrubí
    • NEVÝHODY: tlaková ztráta transportního vzduchu držícího list klapky v otevřené poloze

     

  3. Podpůrné komponenty
    Další komponenty protivýbuchové ochrany, které se nemusí na sacím zařízení vyskytovat vždy.
    tlakové čidlo
    • pokud je použito rychlouzavírací šoupě
    • tlakové čidlo může odstavit v případě výbuchu sací zařízení a tím minimalizovat možnost poškození filtračních elementů a sacího dmychadla
    vyprazdňovací element
    • v případě, že je sběrný prostor vyprazdňován nikoli pomocí vrat, ale je kónický, zakončený vypouštěcí armaturou (klapka, šoupě) musí tato odolávat maximálnímu redukovanému výbuchovému tlaku

 


 

Krytí elektrických zařízení dle IEC 60529

Krytí elektrických zařízení vyjadřuje jejich konstrukční zabezpečení proti vniknutí vody, nebezpečnému dotyku a vniknutí cizích předmětů.

Stupeň zabezpečení se označuje písmeny IP ( International Protection) a je normalizován podle ČSN EN 60529. Za písmeny IP je dvojčíslí, případně přídavné a doplňkové písmeno, které popisuje způsob zkoušky.

Krytí je důležité v případě provozu zařízení v zónách 20 až 22.

    popisné schéma:
IP 12 XY
   
1. číslice ochrana před dotykem ochrana před vniknutím předmětu 2. číslice ochrana před vniknutím vody
IP 0x bez ochrany bez ochrany IP x0 bez ochrany
IP 1x dlaní většího než 50mm IP x1 svisle kapající
IP 2x prstem většího než 12,5mm IP x2 kapající pod úhlem 15st od svislice
IP 3x nástrojem většího než 2,5mm IP x3 kapající pod úhlem 60st od svislice
IP 4x nástrojem většího než 1,0mm IP x4 stříkající v libovolném směru
IP 5x jakoukoliv pomůckou prachu IP x5 tryskající v libovolném směru
IP 6x jakoukoliv pomůckou prachotěsné IP x6 trvale tryskající v libovolném směru
      IP x7 před dočasným ponořením
      IP x8 před ponořením a tlakem
         
přídavné písmeno X ochrana osob před odtykem, je-li ochrana vyšší, než ochrana uvedená 1. číslicí, nebo, je-li 1. číslice nahrazená písmenem "X"   doplňkové písmeno Y nepovinné
A hřbetem ruky
(zk. koulí pr. 50mm)
  H zařízení vyského napětí
B prstem
(zk. sondou pr. 50mm, dl. 80mm)
  M zkoušeny účinky vniklé vody za pohybu pohyblivých částí
C nástrojem
(zk. sondou pr. 2,5mm, dl. 100mm)
  S zkoušeny účinky vniklé vody za klidu pohyblivých částí
D drátem
(zk. sondou pr. 1mm, dl. 100mm)
  W vhodné za stanovených povětrnostních podmínek
Copyright © 2005-2019 VacuClean s.r.o. All rights reserved. | |