Ekipman grupları I, II ve III: maden, gaz ve toz

Ex ekipman, hangi ortam için yapıldığına göre üç ekipman grubuna ayrılır. Grup I, grizu (genellikle kömür tozuyla birlikte bulunan metan) tehlikesi olan madenler içindir. Grup II, bunun dışındaki tüm yerlerdeki patlayıcı gaz ortamları içindir ve gazın ne kadar kolay tutuştuğuna ve alevinin dar aralıklardan ne kadar kolay geçtiğine göre IIA, IIB ve IIC olarak alt gruplara ayrılır; en zorlu alt grup IIC'dir (örneğin hidrojen ve asetilen). Grup III, madenler dışındaki patlayıcı toz ortamları içindir ve IIIA (yanıcı uçuşan parçacıklar), IIIB (iletken olmayan toz) ve IIIC (iletken toz) olarak alt gruplara ayrılır. Daha zorlu bir alt grup için yapılmış ekipman, daha az zorlu bir alt grupta her zaman kullanılabilir.

Bu yazı, her grubun arkasındaki tanımları ve deney kriterlerini, maden ekipmanının neden kendine ait bir grubu olduğunu, alt grupların ekipman tasarımını nasıl etkilediğini ve IEC gruplarının ATEX ekipman gruplarından nasıl ayrıldığını açıklar.

Temel noktalar

• Grup I, grizu tehlikesi olan madenleri; Grup II, bu madenler dışındaki patlayıcı gaz ortamlarını; Grup III, bu madenler dışındaki patlayıcı toz ortamlarını kapsar.
• Gaz alt grupları, maksimum deneysel güvenli aralığa (MESG) veya minimum tutuşturma akımı (MIC) oranına dayanır: IIA için MESG 0,90 mm veya daha büyük, IIB için 0,50 mm ile 0,90 mm arasında, IIC için 0,50 mm veya daha küçüktür.
• Temsili gazlar IIA için propan, IIB için etilen, IIC için hidrojen ve asetilendir. MESG değeri 1,14 mm olan grizu metanı Grup I'in referansıdır.
• Toz alt grupları: IIIA yanıcı uçuşan parçacıklar (500 µm'den büyük parçacıklar), IIIB iletken olmayan toz (özdirenç 10³ Ω·m'nin üzerinde), IIIC iletken toz (10³ Ω·m veya daha düşük).
• Hiyerarşi tek yönlüdür: IIC ekipman IIB ve IIA için, IIB ekipman IIA için uygundur; IIIC, IIIB ve IIIA'yı kapsar. Grup I ekipman, ayrıca bu ortamlar için de sertifikalandırılmadıkça Grup II ortamlarına uygun değildir.
• ATEX yalnızca iki ekipman grubu kullanır: madenler için I, diğer her şey için II; gazı tozdan ayırmak için G veya D harfi eklenir. Toz için IEC Grup III'ün ATEX'te grup numarası olarak karşılığı yoktur.

Bir bakışta üç grup

Grup, her IEC işaretlemesinde yer alır; örneğin Ex db IIB T4 Gb (Grup II, alt grup IIB) veya Ex tb IIIC T85 °C Db (Grup III, alt grup IIIC). İşaretlemenin geri kalanının nasıl okunacağı Ex işaretlemesi nasıl okunur yazısında açıklanmıştır.

Grup I: madenlerin neden ayrı bir grubu var

Grizu, kömür damarlarından açığa çıkan metandır. Elektriksel patlamadan korunma kömür madenciliğinde doğmuştur ve yeraltındaki koşullar, kendi kuralları olan ayrı bir grubu haklı kılacak kadar yerüstü sanayisinden farklıdır.

• Gaz bellidir. Grizu esas olarak metandır, bu nedenle ekipman tek bir gaz için optimize edilebilir. 1,14 mm olan MESG değeri, IIA'nın 0,90 mm sınırının oldukça üzerindedir; bu da grizu için tasarlanmış bir alev sızdırmaz muhafazanın, propan (0,92 mm) veya etilen (0,65 mm) için fazla geniş kalacak aralıklara sahip olabileceği anlamına gelir. Yerüstü sanayisindeki metan, örneğin doğal gaz, Grup IIA olarak ele alınır.
• Gaz ve toz birlikte bulunur. Kömür tozu ekipmanın üzerine çöker ve metandan daha düşük sıcaklıklarda tutuşabilir. Bu nedenle IEC 60079-0, Grup I yüzey sıcaklıklarını kömür tozunun tabaka oluşturabildiği yerlerde 150 °C ile, toz tabakasının oluşmasının engellendiği yerlerde (örneğin toz geçirmez bir muhafazanın içinde) 450 °C ile sınırlar.
• Mekanik koşullar ağırdır. Düşen kaya, su, aşınma ve ekipmanın sık sık yer değiştirmesi sağlam bir yapı gerektirir. ATEX direktifi, M2 kategorisindeki ekipmanı sert kullanım ve değişen çevre koşulları altında güvenli kalan ekipman olarak tanımlar; standartlar da muhafazalarda alüminyum ve magnezyum gibi hafif metallerin kullanımını sınırlar, çünkü paslı çeliğe çarpan hafif alaşımlı bir parça tutuşturucu kıvılcım üretebilir.
• İşletme felsefesi farklıdır. Yerüstü tesislerindeki gibi bölgeler yoktur. Bunun yerine metan sürekli izlenir ve ekipmanın çoğu (EPL Mb, ATEX kategori M2) konsantrasyon yükseldiğinde devre dışı bırakılır. Yalnızca çalışmaya devam etmesi gereken ekipman, örneğin izleme ve haberleşme sistemleri, EPL Ma (kategori M1) seviyesinde yapılır.
• Yasal çerçeve ayrıdır. Madencilik çoğu ülkede kendi mevzuatına sahiptir ve ATEX direktifi grup I'i özel olarak yeraltı madenleri ile madenlerin tehlike altındaki yerüstü bölümleri için ekipman olarak tanımlar.

Ekipman her iki grup için sertifikalandırılabilir ve bu durumda iki işaretlemeyi birden taşır, örneğin Ex db I Mb ve Ex db IIB T4 Gb. Madencilik hakkında daha fazlası için Kömür madeni metanı: grizu, izleme ve Grup I ekipman yazısına bakın.

Grup II: IIA, IIB ve IIC alt grupları

Grup II gazları, ne kadar "zor" hapsedildiklerini gösteren iki laboratuvar ölçütüne göre alt gruplara ayrılır:

• MESG (maksimum deneysel güvenli aralık, maximum experimental safe gap): standart deney koşullarında, deney kabının içindeki gaz-hava karışımının patlamasının dışarıdaki aynı karışımı tutuşturamadığı, 25 mm genişliğindeki (alev yolu uzunluğu) bir birleşim yerindeki en geniş aralık. Küçük bir MESG, alevin çok dar aralıklardan geçebildiği anlamına gelir.
• MIC oranı (minimum tutuşturma akımı oranı, minimum igniting current ratio): karışımı standart bir kıvılcım deney düzeneğinde tutuşturan minimum akımın, laboratuvar metanı için bulunan aynı değere oranı. Küçük bir oran, gazın çok az elektrik enerjisiyle tutuştuğu anlamına gelir.

Genellikle tek bir ölçülmüş değer yeterlidir. Değer bir sınıra yakın olduğunda ISO/IEC 80079-20-1 (IEC 60079-20-1'in yerini almıştır) her iki değerin de belirlenmesini ister ve bu durumda hangisinin belirleyici olacağını tanımlar; aynı standart yüzlerce maddenin verilerini de tablo halinde verir. Dietil eter bunun iyi bir örneğidir: MIC oranı (yaklaşık 0,88) tek başına IIA'yı düşündürür, ancak MESG'nin de ölçülmesi gereken aralıkta yer alır ve MESG değeri (0,87 mm) onu IIB'ye yerleştirir. NFPA 70 Madde 505 sınırları biraz farklı ifade eder (tam olarak 0,90 mm olan bir gaz orada IIB'ye girer); bu fark yalnızca tam sınırdaki değerler için önemlidir.

Şekildeki MESG değerleri, yayımlanmış IEC tabanlı sınıflandırma verilerinden alınmıştır: hidrojen 0,29 mm, karbon disülfür 0,34 mm, asetilen 0,37 mm, etilen 0,65 mm, karbon monoksit 0,84 mm, dietil eter 0,87 mm, etanol 0,89 mm, propan 0,92 mm, endüstriyel metan 1,12 mm ve grizu 1,14 mm. Deney yöntemi ve tarihçesi MESG ve MIC: gaz gruplarının arkasındaki iki deney değeri yazısında, gazların kendileri ise Tipik gazlarla IIA, IIB ve IIC gaz grupları yazısında ele alınmıştır.

Alt grup ekipman açısından neden önemlidir

Bazı koruma tiplerinde alt grup temel bir parametredir. Alev sızdırmaz muhafaza (d), IIB için daha küçük, IIC için çok daha küçük olan alev yolu aralıklarına dayanır. Kendinden emniyet (i), kıvılcım enerjisini her alt grubun tutuşma eğrilerine göre sınırlar. Artırılmış emniyet (e) gibi diğer tekniklerde alt grup eskiden belirtilmez ve işaretlemede yalnızca II yer alırdı. IEC 60079-0:2007'den (Avrupa'da EN 60079-0:2009) bu yana alt grup işaretlemede gösterilmektedir, çünkü metalik olmayan yüzeylerin elektrostatik yüklenmesine ilişkin olanlar gibi birçok muhafaza gerekliliği alt gruba bağlıdır.

Belirli bir gaz için ekipman: IIB + H2

Bazı ekipmanlar bir alt grup artı belirli bir gaz için tasarlanır ve test edilir. En bilinen örnek IIB + H2'dir: hidrojende de güvenli olduğu gösterilmiş, ancak asetilende veya karbon disülfürde gösterilmemiş IIB ekipman. Tam IIC tasarımın pratik olmadığı alev sızdırmaz muhafazalarda yaygındır. Bkz. IIB+H2 açıklaması ve Asetilen, karbon disülfür ve hidrojen: IIC gaz grubunun özel durumları.

Grup III: IIIA, IIIB ve IIIC alt grupları

Grup III, eski toz standartları IEC 60079 serisine katıldığında bu seriye eklenmiştir; Avrupa'da toz alt gruplarını genel gereklilikler standardının 2009 baskısı tanımlamıştır. Alt gruplar tutuşma hassasiyetine değil, parçacık boyutuna ve elektriksel özdirence dayanır.

İletken toz en zorlu olanıdır, çünkü tutuşmanın yanı sıra muhafazanın içine girip gerilimli parçalar arasında köprü kurabilir ve yüzeysel kaçak, kısa devre ve ark oluşturabilir. Uçuşan parçacıklar en az zorlu olanlardır, çünkü iri parçacıkları küçük aralıklardan kolay geçmez. Bu durum, muhafaza ile koruma (t) için istenen toz sızdırmazlığında açıkça görülür:

Belirli bir tozun IIIB mi yoksa IIIC mi olduğu adına değil, ölçülmüş özdirencine bağlıdır; bu nedenle deney verisi veya güvenilir kaynaklar gerekir. Alt gruba değil sıcaklık sınırlarına karar veren toz patlama özellikleri Toz patlama parametreleri yazısında, alt gruplar ise daha ayrıntılı olarak IIIA, IIIB ve IIIC toz grupları yazısında açıklanmıştır.

IEC grupları ile ATEX gruplarının karşılaştırılması

"Grup" kelimesi iki sistemde biraz farklı anlamlar taşır ve bu sık görülen bir karışıklık kaynağıdır.

Dolayısıyla bir Avrupa toz işaretlemesi II 2 D Ex tb IIIC T85 °C Db şeklinde okunur: ATEX grup II (maden olmadığı için), toz için kategori 2 ve standartlar kısmında IEC Grup III, alt grup IIIC. Her iki numara da kendi sisteminde doğrudur. Kuzey Amerika sistemi için Bölgeler ve Divizyonlar yazısına bakın.

Çözümlü örnek: karma bir tesis için grup seçimi

Bir boya ve kaplama tesisinde birkaç madde kullanılmaktadır. Görev, her alan için gereken minimum ekipman alt grubunu belirlemektir.

Bu tablodan üç pratik ders çıkar:

1. En zorlu madde belirleyicidir. IIA olan bir alandaki tek bir IIB solvent, tüm alanı IIB'ye yükseltir.
2. Gaz ve toz ayrı ayrı değerlendirilir. Karıştırma odası, her ikisi için işaretlenmiş ekipman gerektirir; örneğin Ex db IIB T4 Gb ile birlikte Ex tb IIIC T135 °C Db veya iki ayrı ekipman. Gaz ve toz aynı anda bulunuyorsa hibrit karışımlar da dikkate alınmalıdır (Hibrit karışımlar).
3. Kaynaklar farklılık gösterebilir. excodex kütüphanesi ve IEC tabanlı veriler etanolü IIB'ye yerleştirir (MESG 0,89 mm, sınırın hemen altında); ABD elektrik yönetmeliği ise etil alkolü Class I Group D (IIA) maddeleri arasında sayar. Bir değer sınıra yakın olduğunda daha zorlu grubu kullanın veya tesise uygulanan yönetmeliği izleyin. Karışımlar için Yanıcı gaz ve buhar karışımları yazısına bakın.

Birçok işletme, tesis genelinde doğrudan IIC veya IIB ekipmanda standartlaşır; bu, birçok elektrikli ekipman için az ek maliyet getirir ve bakım sırasında yanlış alt grubun monte edilmesi riskini ortadan kaldırır.

Sık yapılan hatalar

• IIA'yı en yüksek grup sanmak. Zorluk sırası tersidir: en zorlu olan IIC'dir, bu nedenle IIC ekipmanın kullanım alanı en geniş, IIA ekipmanınki en dardır.
• Grup I ekipmanı yer üstünde kullanmak. Grup I ekipman grizuya göre değerlendirilmiştir. Propan, etilen ve hidrojenin güvenli aralıkları metanınkinden küçüktür; bu nedenle Grup I alev sızdırmaz ekipman bir rafineride kendiliğinden güvenli değildir.
• IIB + H2'nin tüm IIC gazlarını kapsadığını varsaymak. Yalnızca hidrojeni kapsar; asetilen ve karbon disülfür için yine tam IIC ekipman gerekir.
• Tozu veriye göre değil adına göre sınıflandırmak. Ürün adında "karbon" veya "metal" geçmesi iletkenliği kanıtlamaz. Alt grup, ölçülmüş özdirence ve parçacık boyutuna göre belirlenir.
• ATEX grup II ile IEC Grup II'yi karıştırmak. II 2 D toz işaretlemesi ATEX grup II, ama IEC Grup III'tür. Standartlar kısmındaki D harfine ve IIIA, IIIB veya IIIC ifadesine bakın.

Sık sorulan sorular

Grup II ile Grup III ekipman arasındaki fark nedir?

Grup II ekipman patlayıcı gaz, buhar ve sis ortamları için; Grup III ekipman ise patlayıcı toz ortamları için tasarlanır. Yalnızca gaz için yapılmış bir cihaz toz girişi veya toz tabakaları açısından değerlendirilmemiştir; bu nedenle Grup III işaretlemesi de taşımadıkça toz bölgeleri için uygun değildir.

IIC ekipman IIA gazları için kullanılabilir mi?

Evet. IIC ekipman IIC, IIB ve IIA gazları için; IIB ekipman ise IIB ve IIA gazları için uygundur. Sıcaklık sınıfı, EPL ve ortam sıcaklığı aralığı yine ayrıca kontrol edilmelidir.

Madenlerdeki metan neden Grup I, doğal gaz ise IIA?

Grup I, yalnızca gaza göre değil, yere (grizu tehlikesi olan madenler) ve kömür tozu ile ağır mekanik zorlanma gibi oraya özgü koşullara göre tanımlanır. Yerüstü sanayisinde metan ve doğal gaz diğer gazlar gibi sınıflandırılır ve IIA'ya girer.

IIIC toz nedir?

IIIC, iletken yanıcı tozdur: elektriksel özdirenci 10³ Ω·m veya daha düşük, 500 µm veya daha küçük parçacıklar; tipik olarak metal tozları. En zorlu toz alt grubudur ve IIIC için yapılmış ekipman IIIB ve IIIA için de uygundur.

ATEX grup II, IEC Grup II ile aynı mı?

Tam olarak değil. ATEX grup II, hem gaz (G) hem toz (D) için maden dışındaki tüm yerleri kapsar. IEC Grup II yalnızca gazı kapsar; toz ekipmanı IEC Grup III'e aittir.

Bir maddenin gaz grubunu nerede bulabilirim?

ISO/IEC 80079-20-1 birçok maddenin gaz grubunu ve sıcaklık sınıfını tablo halinde verir; excodex gaz ve solvent kütüphanesi de her kartta grubu gösterir. Yöntem Bir maddenin gaz grubu ve sıcaklık sınıfı nasıl bulunur yazısında açıklanmıştır.

excodex'te ilgili yazılar

• Tipik gazlarla IIA, IIB ve IIC gaz grupları
• MESG ve MIC: IIA, IIB ve IIC gaz gruplarının arkasındaki iki deney değeri
• IIIA, IIIB ve IIIC toz grupları
• Kömür madeni metanı: grizu, izleme ve Grup I ekipman
• ATEX ekipman kategorileri 1, 2 ve 3 ve EPL'lerle ilişkileri
• Gaz ve solvent kütüphanesi: /gas, Ex işaretleme kontrolü: /tools/ex, standart sayfaları: IEC 60079-0, ISO/IEC 80079-20-1

Standartlar ve ek kaynaklar

• IEC 60079-0, Patlayıcı ortamlar, Bölüm 0: Ekipman, genel gereklilikler (ekipman grupları ve alt grupları, Grup I sıcaklık sınırları)
• ISO/IEC 80079-20-1, gaz ve buhar sınıflandırması için malzeme özellikleri, deney yöntemleri ve veriler (MESG, MIC, tablo halinde gruplar)
• IEC Electropedia, IEV 426-02-11, maksimum deneysel güvenli aralık tanımı: https://electropedia.org/iev/iev.nsf/17127c61f2426ed8c1257cb5003c9bec/1de51d989a4175bbc12584e7005f3197
• IEC 60079-31, muhafaza "t" ile toz tutuşmasına karşı ekipman koruması (toz alt grubuna göre IP gereklilikleri)
• NFPA 70 (National Electrical Code), Madde 505 ve 506, Kuzey Amerika'da Bölge sınıflandırması
• 2014/34/AB sayılı Direktif, Ek I, ekipman grupları ve kategorileri: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/HTML/?uri=CELEX:32014L0034
• NSW TestSafe, yanıcı gaz sınıflandırması, Ex gaz ve toz gruplandırması (MESG ve MIC verileri): https://www.nsw.gov.au/business-and-economy/testsafe/electrical/explosive-atmosphere/electrical-non-electrical-0
• NSW TestSafe, muhafaza ile toz tutuşmasına karşı koruma Ex t (toz grubuna göre IP gereklilikleri): https://www.nsw.gov.au/testsafe/electrical/explosive-atmosphere/dust-ignition

Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.