Print

Jiskrově bezpečné, nebo nevýbušné?

-- 12.02.09

Výrazné zvonění radiotelefonu říkalo operátorovi dispečinku, že na druhém konci drátu bude technik pro měření výšky hladiny v nádržích. Bylo mu také jasné, že když volá, něco není na vzdálené soustavě nádrží v pořádku. „Nemůžu se dostat k poslední nádrži,“ říká hlas na druhém konci. „Na schodech je kočka.“ „Tak ji prostě odežeň,“ začal operátor dispečinku, ale technik jej hned přerušil. „Je to puma a rozhodně se nechystám k ní přibližovat,“ odsekl. „Vracím se zpátky.“ U jedné nádrže nebyla výška hladiny změřena. Je to neobvyklá situace a popravdě vzácná v dnešním světě automatizovaných měřicích systémů, ale tento případ se skutečně stal.

Radarové měřidlo výškyhladiny v nádrži Enraf měří výšku hladiny produktu a další parametry ve skladovacích nádržích a kombinuje nevýbušné a jiskrově bezpečné technologie pro dosažení cenově výhodného a přesto bezpečného systému pro nádrže obsahující nebezpečné látky, jako je benzín, ropa a kapalné chemikálie. Servisní technik používá jiskrově bezpečné ruční zařízení vybavené rozsáhlou diagnostikou pro bezpečné posouzení výšky hladiny za plného provozu nádrže. (Zdroj: Honeywell Process Solutions)

 

Před zavedením automatizace měření výšky hladiny ve vzdáleném místě se tato společnost opravdu setkala s pumou na schodech nádrže. Používání automatizovaného systému měření výšky v nádržích, jaké již zavedlo mnoho firem, odstraňuje rizika pro osoby, jako je šplhání na nádrže, kontakt s produktem a nepřízeň počasí, ale objevily se jiné otázky, mimo jiné jaký zvolit typ ochrany pro tyto rizikové aplikace. Rizika spojená s výrobou a zpracováním paliv, jako je například výbušná atmosféra, mohou vyžadovat za určitých okolností použití jiskrově bezpečných zařízení nebo za jiných okolností použití nevýbušných krytů. Která varianta je pro vaši aplikaci nejlepší? Kdy by měla být bezdrátová? Jaké výhody má jedna technologie před druhou? Rozhodnutí není vždy jednoduché ani snadné.

 

 

Bezdrátové vysílače teploty jsou jedním z jiskrově bezpečných zařízenípoužívaných v chemických závodechpro snížení rizika ve výbušnémprostředí. Instalace a údržba těchtozařízení je velmi jednoduchá.(Zdroj: Emerson ProcessManagement)

O jaký druh rizika se jedná?

Rozhodování o tom, jaký druh ochrany použít, je jen málokdy jednoznačné, a to z mnoha důvodů – od použitého zařízení a druhu rizika až po firemní zásady nebo preference. Jiskrově bezpečné a nevýbušné kryty, zařízení a postupy jsou v určitých odvětvích důležitější než v jiných. Zde uváděné příklady se soustředí na zpracování ropy a plynu, rafinaci a chemickou výrobu, ale podobná bezpečnostní rizika existují i jinde.

Například ve vodohospodářských provozech a při zpracování odpadních vod se ve vyhnívacích nádržích uvolňuje nebezpečný metan. V zemědělství a při těžbě nerostných surovin se pracuje s potenciálně výbušným prachem. Ale u výroby a zpracování ropy a plynu nebo v chemické výrobě jsou nebezpečná prostředí běžná a vyplývají z podstaty této výroby. Za jiných okolností může „nebezpečnost“ prostředí znamenat jeho toxicitu. Výběr nevýbušných nebo jiskrově bezpečných zařízení ve skutečnosti více závisí na konkrétním pracovišti než na aplikaci. V praxi se použití takových zařízení zvažuje ve velmi malém procentu případů (méně než 5 %). Proto mezi prvními kroky, které by závod při své analýze rizika měl podniknout, je zjistit, zda jsou jiskrově bezpečné nebo nevýbušné postupy a zařízení skutečně vyžadovány.

Při analýze bezpečnostní pracovníci za provozu přezkoumávají aplikaci s použitím detektorů plynu nebo jiných čidel pro zjišťování přítomnosti nebezpečných plynů a určení stupně rizika (podle třídy a divize rizika NEC). Jsou-li nebezpečné plyny běžně přítomny, jde o situaci třídy 1, divize 1. Jsou-li přítomny pouze občas nebo za neobvyklých okolností, je oblast klasifikována jako třída 1, divize 2. V takových případech obvykle postačují nezápalná zařízení. Do této kategorie spadá převážná většina aplikací. Pro zbývající případy – třídy 1 a divize 1 – jsou určena jiskrově bezpečná a nevýbušná zařízení a postupy. Stručně řečeno, u nevýbušného provedení je zařízení umístěno do krytu, který je natolik odolný, že vydrží výbuch o určené intenzitě. Pokud by na zařízení došlo ke vznícení nebo výbuchu, tato událost bude uzavřena v krytu a jakékoli plyny zchladnou pod teplotu vznícení dříve, než mohou uniknout do atmosféry.

Nevýbušné kryty klasifikují a testují nezávislé laboratoře s ohledem na určené tlaky a délku plamenů. K typickým aplikacím patří osvětlovací tělesa, přepínače motoru, čerpadla a další zařízení, jako jsou motory, které musejí být umisťovány do nebezpečného prostředí. Nevýbušná technologie by měla být jedinou variantou v případě, kdy není k dispozici zařízení klasifikované jako jiskrově bezpečné. Například čerpadlo nebo míchačka s velkým motorem jsou tak velká zařízení, že je prostě nelze vyrobit jako jiskrově bezpečná. V takovém případě by mělo být povinností použít nevýbušná zařízení a postupy. U jiskrově bezpečných zařízení a související kabeláže je omezena hodnota elektrických parametrů (napětí, proudu, indukčnosti, kapacity) při vstupu a výstupu ze zařízení tak, aby nemohlo dojít ke vzniku jiskry. Jejich napájení je odděleno Zenerovou diodou nebo galvanicky a umístěno na bezpečném místě mimo riziko, obvykle v dispečinku. Jiskrově bezpečná zařízení lze otevírat, provádět na nich údržbu a jinak s nimi manipulovat za chodu.

Tyto přístroje lze používat například pro měření teploty uvnitř nádrže nebo potrubí, kde by byl kryt nepraktický. Varianta jiskrově bezpečných zařízení je obvykle levnější než nevýbušná provedení, ale jejich aplikace bývá komplikovanější. Pokud analýza rizika zjistí oblast nebo proces s nebezpečnou atmosférou vyžadující jednu z těchto technologií ochrany, vedení firmy se musí důkladně seznámit se všemi příslušnými předpisy a normami (NEC, Atex, IEC) na podnikové, lokální, národní a mezinárodní úrovni adůsledně je dodržovat. Musejí vzít v úvahu, že normy jsou dynamické a že přes snahy o globální harmonizaci existují jejich výrazné variace.

Předpisy jsou navíc předmětem výkladu a místní pravomocný orgán má obvykle poslední slovo v tom, které normy se mají uplatňovat a jakým způsobem. Společnost s více pracovišti by měla pamatovat na to, že tytéž situace v závodech v různých zeměpisných polohách mohou být interpretovány rozdílně. Stejně jako u jakékoli jiné bezpečnostní technologie byste se před zahájením jakéhokoli projektu zahrnujícího nebezpečné prostředí měli poradit s odborníkem na bezpečnost se znalostí technologií a všech platných předpisů a norem.

Jiskrově bezpečná zařízení a postupy mají zásadní význam u čerpacích stojanů. Zde počítač plnění (dole) a zemnicí zařízení nádrže pomáhají realizovat bezpečné a efektivní plnění uhlovodíků. Zemnicí zařízení pro silniční a železniční cisternové vozy předchází nehodám tím, že pomalu vybíjí elektrostatický náboj bez tvorby nebezpečných jisker. Jakmile je vybíjení dokončeno, do systému řídícího plnění je vyslán potvrzovací signál. Zdroj: Honeywell Process Solutions.

 

Příklad soustavy nádrží

S ohledem na výše uvedené se nyní podívejme, jak se tyto technologie uplatňují ve skutečném provozu rafinérie. Mark Menezes, je manažerem obchodu s měřicím zařízením společnosti Emerson Process Management pro Kanadu. Uvádí jeden důvod, proč rafinérie čelí vyšším rizikům, než je běžné: „Za posledních zhruba 10 let mnoho rafinérií modernizovalo své provozy tak, aby zpracovávaly těžší ropu, která se nachází například v kanadských dehtových píscích nebo ve Venezuele.

Pokud tedy chcete provozovat rafinérii s využitím těchto surovin, musíte krakovat tuto těžkou ropu velkým množstvím páry pod vysokým tlakem.“ „Pro zlehčení těchto těžkých olejů se zde používá spousta vodíku. Vodík je jeden z nejhořlavějších plynů. Jakýkoli únik vodíku při vysokém tlaku je velmi nebezpečný. Navíc se z této těžké, kyselé ropy obvykle uvolňují sloučeniny síry. Každý závod tohoto typu musí věnovat velkou pozornost nebezpečnému prostředí.“ Jednou z oblastí zvláštního zájmu jsou soustavy nádrží.

Podnik musí vědět, kolik paliva, chemikálie nebo jiné kapaliny se v každé nádrži nachází. „To lze provést manuálně tím, že někoho pošlete k nádrži (jak bylo popsáno výše),“ vysvětluje Frank Van Bekkum, senior manažer produktového marketingu společnosti Honeywell Process Solutions. Ale tento způsob je obtížný, nebezpečný a nežádoucí. Navíc dodává, že ,,soustavy nádrží se často nacházejí v liduprázdných oblastech. Ropa, plyn a chemikálie mohou být nebezpečné pro zdraví, nádrže mohou být obtížně přístupné kvůli ledu, sněhu, anebo jako tomu bylo v dalším skutečném případě, kvůli hnízdu orla.“ Moderní rafinérie využívají řadu zařízení pro měření výšky hladiny v nádržích. K možnostem patří radarové měřicí systémy, obvykle centrálně napájené, vybavené komunikačním zařízením a uložené v nevýbušném krytu. „Do produktu v nádrži se navíc umisťuje jiskrově bezpečný teploměr,“ dodává. „Máme tedy k dispozici samostatné zařízení dodávané v nevýbušném krytu s připojením a teplotní sondy umisťované do nádrže, které jsou jiskrově bezpečné. I kdyby sonda, která je v podstatě trubicí z nerezové oceli, způsobila únik nebo selhala, instalace je stále bezpečná.“

Koncepce je jednoduchá, ale složitost mnoha provozů znesnadňuje správné použití těchto bezpečnostních systémů, upozorňuje Van Bekkum. „Jiskrově bezpečná zařízení nelze vždy u soustav nádrží použít, protože zde existují čerpadla a regulační ventily, které mají nároky na napájení a komunikaci přesahující definici jiskrové bezpečnosti. Používáte-li v provozu jiskrově bezpečnou přístrojovou techniku, musíte ji oddělit od napájeného zařízení, aby nedošlo k nedorozumění, o jaký typ zařízení se jedná.“

Historická hlediska a vývoj do budoucna

„Bez ohledu na technologii vzniká nejvíce problémů kvůli chybám člověka,“ dodává Van Bekkum, „a k většině z nich nedochází při instalaci nového zařízení, ale v případech, kdy jsou změny prováděny bez odpovídajícího plánování a komunikace.“ „Například stávající převodník je nahrazován novou technologií, možná od jiného výrobce, a oddělení údržby o změně ví. Není však o ní informováno oddělení výroby,“ vysvětluje. „Je nutno dbát na to, aby specifikace odpovídaly a aby o jakýchkoli změnách byli informováni všichni technici.“ Jednou z obav je to, zda použití obou technologií ve stejné oblasti nemůže vést ke zmatkům, chybám a tedy i ohrožení. Pracovníci musejí být vyškoleni speciálně pro oblast, kde pracují.

Je jistě pravda, že mnoho z nich je vyškoleno tak, aby zvládali použití obou technologií s tím, jak stále více firem využívá oba přístupy na stejném pracovišti. Menezes a Van Bekkum se shodují na tom, že ve většině případů použití jedné nebo druhé technologie nemusí být nutně závislé na dané aplikaci. Bývá to spíše rozhodnutí podle jednotlivých pracovišť, ovlivněné více zvyklostmi a tradicí než technologií a rizikem.

Podle názoru Markse Menezese ze společnosti Emerson jsou nevýbušná řešení historicky běžnější v Severní Americe, zatímco v Evropě jsou to řešení jiskrové bezpečnosti. „Jiskrově bezpečná řešení pravděpodobně budou mít o něco nižší náklady na instalaci, ale jejich implementace je složitější. U jiskrově bezpečných řešení musíte pamatovat na mnohem více faktorů. Aplikace technologie nevýbušného provedení je poměrně jednoduchá. Zakoupíte robustní zařízení, která zadrží potenciální výbuch, a nainstalujete je pomocí robustního vedení. Tyto postupy zajistí, aby případná exploze v zařízení byla zadržena uvnitř a aby plyny v okamžiku úniku byly již ochlazeny natolik, že nebudou nebezpečné. Produkty používané v provozech zpracování ropy a plynu jsou už od začátku robustní již z důvodu povahy tohoto odvětví. Ve většině těchto provozů v Severní Americe jsou už tak zvyklí na instalaci robustních zařízení, že již předpokládají, že všechny produkty jsou nevýbušné.“

Vliv sběrnicových sítí a bezdrátového připojení

Menezes i Van Bekkum tvrdí, že svět směřuje k jiskrově bezpečným postupům a odklání se od nevýbušných technologií. Jiskrově bezpečné postupy získávají na popularitě v Severní Americe ze dvou důvodů: rostoucí využívání sběrnicových technologií a rozmach bezdrátových systémů. Jak Menezes poznamenává: „Pokud bych měl například instalaci se sběrnicí Foundation fieldbus, můžu dát jeden oddělovač do bezpečné oblasti a připojit pět převodníků na tutéž sběrnici. Mé náklady budou pětinásobně nižší.

Mnoho uživatelů, kteří historicky využívají nevýbušná řešení, při implementaci sběrnice Foundation fieldbus přechází na jiskrově bezpečná řešení. Ale sběrnicové technologie začínají pronikat i do oblasti motorů – ne napájení motoru, ale signál. Například osm motorů propojených na jiskrově bezpečné nízkonapěťové sběrnici Profibus nebo DeviceNet lze spustit najednou.“ Také bezdrátová technologie podporuje rozšíření jiskrově bezpečných postupů. Mnoho bezdrátových zařízení je napájeno bateriemi a v určitém smyslu jsou jiskrově bezpečná. Pokud závod potřebuje monitorovat teplotu v reaktoru, je relativně levné nainstalovat na něj bezdrátový vysílač teploty. „Napětí a proud nejsou dostatečně vysoké, aby představovaly nebezpečí,“ říká Menezes. „Pokud je problém například s baterií uvnitř vysílače, technik jde do provozu, odšroubuje kryt, vyjme baterii, vymění ji za novou a zašroubuje kryt zpátky – to vše přímo v nebezpečném prostředí.

V mnoha ohledech jde o jiskrově bezpečné provedení.“ Menezes rovněž nabízí podrobnější příklad: poškození primárního těsnění. „Tlakový převodník může být správně nainstalován s použitím buď jiskrově bezpečných, nebo nevýbušných postupů,“ vysvětluje, „ale pokud nebezpečná kapalina pronikne primárním těsněním (membránou převodníku, která je kontaktem zařízení a procesu) a procesní kapalina projde do převodníku, není daleko k tomu, aby mohla proniknout i dále a jít kabelovodem až do dispečinku. Představte si, že vám na podlahu bezpečné oblasti tryská uhlovodíková kapalina pod tlakem 14 MPa. Použití bezdrátového zařízení znamená, že mezi převodníkem v nebezpečné oblasti a bezpečnou oblastí není žádné fyzické propojení.“ Připouští, že existují i jiné způsoby řešení tohoto problému s použitím zařízení s dvojitým těsněním a použitím těsnění v kabelovodu, ale ty navyšují náklady a složitost. „U starších systémů byla koncepce nevýbušného provedení jednodušší a pohodlnější,“ říká Menezes. „Ale jakmile máte na sběrnici nebo v instalaci více zařízení využívajících bezdrátovou technologii, jiskrově bezpečná řešení začínají být atraktivnější, zejména pokud jde o přístrojovou techniku.“ Van Bekkum souhlasí a stejný názor na bezdrátovou technologii má i jeho kolega Jeff Becker, ředitel pro globální obchod s bezdrátovou technikou společnosti Honeywell Process Solutions. „Zákazníci používají bezdrátovou technologii pro měření potenciálně kritických regulovaných veličin v nebezpečných oblastech, které byly dříve nedostupné,“ podotýká Becker. „K těmto aplikacím mimo jiné patří monitorování tlaku butanu, skladové hospodářství, monitorování bezpečnostních přetlakových ventilů, monitorování bezpečnostních sprch a monitorování průtržných membrán – což jsou všechno kritická místa v rafinérii nebo chemickém závodě. Bezdrátová technika posílila a umožnila tyto aplikace a splňuje požadavky předpisů týkajících se životního prostředí, oblastí klasifikovaných jako výbušné, bezpečnostních předpisů a podnikové cíle ziskovosti,“ dodává.

ce

Jeanine Katzelová je přispěvatelka časopisu Control Engineering.  Můžete ji kontaktovat na adrese jkatzel@sbcglobal.net.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Dny teplárenství a energetiky
2019-04-24 - 2019-04-25
Místo: Kongresové, výstavní a společenské centrum ALDIS, Hradec Králové
Výroba nové generace - Lokální průmysl na globální úrovni
2019-04-24 - 2019-04-24
Místo: MSIC Ostrava
Digitální výroba 2019
2019-05-14 - 2019-05-16
Místo: Brno
Digitální logistika 2019
2019-05-14 - 2019-05-14
Místo: Hotel Avanti, Brno
Mezinárodní vodohospodářská výstava Vodovody-Kanalizace 2019
2019-05-21 - 2019-05-23
Místo: Praha, Letňany - nová hala 3 a 4

Katalog

EWWH, s. r. o.
EWWH, s. r. o.
Hornoměcholupská 68
102 00 Praha 10
tel. 734 823 339

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2019 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI