Ex-laitteiden valintaopas

Valintaprosessi

Ex-laitteiden valinta edellyttää kuuden kysymyksen vastaamista järjestyksessä:

1. Missä vyöhykkeessä laite sijaitsee? → Määrittää vähimmäisluokan (1, 2 tai 3)
2. Mitä kaasua tai pölyä on läsnä? → Määrittää kaasuryhmän (IIA/IIB/IIC) tai pölyryhmän (IIIA/IIIB/IIIC)
3. Mikä on itsesyttymislämpötila? → Määrittää lämpötilaluokan (T1–T6) tai suurimman pintalämpötilan
4. Mitä laite tekee? → Määrittää sopivat suojausmenetelmät (Ex d, Ex i jne.)
5. Missä ympäristössä laite toimii? → Määrittää IP-luokituksen, materiaalit, ympäristön lämpötila-alueen (katso asennusvaatimukset)
6. Mitkä ovat sähköiset parametrit? → Jännite, virta, teho, taajuus

Jokainen vastaus kaventaa valikoimaa, kunnes sinulla on luettelo vaatimustenmukaisista vaihtoehdoista. Tarkista sertifiointi ennen ostamista. Valitse sitten kustannusten, saatavuuden ja sopivuuden perusteella. Tarkista laitteen merkinnät varmistaaksesi vaatimustenmukaisuuden.

Vaihe 1: Vyöhyke → Luokka

Vastaa vyöhyke vaadittuun laiteluokkaan tai EPL:ään:

Kaasu-/höyryvyöhykkeet

Pölyvyöhykkeet

Keskeinen sääntö: Korkeamman luokan laitteita voidaan aina käyttää matalamman riskin vyöhykkeillä. Luokka 1 toimii kaikkialla; luokka 3 vain vyöhykkeillä 2/22.

Vaihe 2: Kaasu/pöly → Ryhmä

Kaasu/höyry

Tunnista kaasu ja etsi sen ryhmä:

Jos olet epävarma, käytä IIC:tä. Se toimii kaikkien kaasujen kanssa, lisää kustannuksia (noin 10–30 % enemmän kuin IIA), mutta eliminoi riskin, jos kaasun koostumus muuttuu.

Pöly

Laite, jossa on merkintä III (ilman kirjainta), kattaa kaikki pölytyypit (IIIA, IIIB, IIIC). Laite, jossa on merkintä IIIC, kattaa vain IIIC-tyypin.

Vaihe 3: Lämpötila → T-luokka tai suurin pintalämpötila

Kaasu/höyry

Selvitä kaasun itsesyttymislämpötila (AIT) ja valitse laite, jonka T-luokka on alle kyseisen arvon:

Turvamarginaali: Laitteen T-luokan on oltava vähintään yhden luokan alempi kuin kaasun AIT. Esimerkiksi, jos AIT = 200 °C, käytä T3 (200 °C) tai kylmempää, älä T2 (300 °C).

Pöly

Pölylle käytetään suoraa lämpötilamerkintää (ei T-luokkia). Laitteen pinnan enimmäislämpötilan on oltava:

• ⅔ pölypilven MIT:stä (pölypilven alin syttymislämpötila)
• 75 °C alle 5 mm:n kerroksen syttymislämpötilan (LIT)

Käytä sitä, kumpi on tiukempi.

Esimerkki: Vehnäjauhon MIT = 440 °C, LIT (5 mm) = 220 °C.

• Pilviraja: ⅔ × 440 = 293 °C
• Kerroksen raja: 220 - 75 = 145 °C
• Käytä T145 °C tai alempaa (kerroksen raja-arvo on määräävä)

Vaihe 4: Sovellus → Suojausmenetelmä

Valitse suojausmenetelmä laitteen toiminnan ja tehotason perusteella:

Kustannusjärjestys (alhaisimmasta korkeimpaan): Ex nA (vain vyöhyke 2) < Ex e < Ex ia/ib < Ex d < Ex m < Ex p

Painoluokitus (kevyt – raskas): Ex ia < Ex e < Ex m < Ex d < Ex p

Päätöksentekokaavio

Ex d:n ja Ex i:n välillä valitseminen

Is the power < 20 W?
├─ Yes → Consider Ex i (intrinsic safety)
│  └─ Is it a sensor, transmitter, or low-power control circuit?
│     ├─ Yes → Ex i is ideal
│     └─ No → Check if barriers/isolators fit the system architecture
│
└─ No → Use Ex d or Ex e
   └─ Does it have arcing/sparking parts (relays, switches, motors)?
      ├─ Yes → Ex d (flameproof)
      └─ No → Ex e (increased safety) is cheaper and lighter

Vyöhyke 0 -laitteet

Zone 0 requires EPL Ga. Options:
├─ Ex ia (intrinsic safety, 2-fault tolerance)
├─ Ex ma (encapsulation, 2-fault protection)
└─ Special Ex d or Ex px designs (rare, very expensive)

→ 95% of Zone 0 installations use Ex ia.

Vyöhykkeen 2 laitteet

Zone 2 has relaxed requirements. Options:
├─ Ex nA (non-sparking, cheapest)
├─ Ex nC (enclosed, sparking allowed but enclosed)
├─ Ex nR (restricted breathing)
├─ Any higher-rated equipment (Ex d, Ex e, Ex i)

→ Use Ex nA for motors/lights when possible (cost savings).
→ Use Ex e for terminal boxes (good practice even though Ex nA would suffice).

Laitteet toimialoittain

Öljy ja kaasu (merialustat)

• Päämoottorit (pumput, kompressorit): Ex d IIC T3, luokka 2 G
• Valaistus: Ex d IIC T4 LED-valaisimet, IP66
• Liitäntäkotelot: Ex e IIC T6, ruostumaton teräs (meriympäristö)
• Lähettimet: Ex ia IIC T4, 4–20 mA:n silmukat, joissa on esteet turvallisella alueella
• Ohjauspaneelit: Ex px IIB T4 (paineistettuja koteloita vyöhykkeen 1 moduuleissa)

Kemiallinen prosessointi

• Sekoittimen moottorit: Ex de IIB T3 (yhdistetty räjähdyssuojattu moottori, turvallisuustasoa korottava liitäntäkotelo)
• Prosessianturit: Ex ia IIC T4–T6 liuottimesta riippuen
• Analysaattorit: Ex d IIB T4 -kotelot tai Ex p -puhdistetut kaapit
• Kenttälaitteet: Ex ib IIC T5 vyöhykkeelle 1, Ex ia kriittisille silmukoille

Lääketeollisuus (liuotinprosessointi)

• Tablettien päällystyskattilat: Ex d IIA T3 -moottorit (alkoholihöyry = IIA)
• Uuttolaitteet: Ex d IIB T4 (etanoli/IPA = IIA, mutta käytä IIB:tä varmuuden vuoksi)
• Mittauslaitteet: Ex ia IIC T4 (jotkut liuottimet ovat IIB)
• Valaistus: Ex d IIA T4 LED, IP66 (pesuympäristö)

Viljan käsittely (pöly)

• Kauhakuljettimen moottorit: Ex tb IIIB T135°C Db, IP6X
• Siilon tasoanturit: Ex ia IIIB (jotkut anturit on sertifioitu pölyä varten)
• Valaistus: Ex tb IIIB T135°C Db, IP6X, LED
• Kuljettimien moottorit: Ex tb IIIB T120°C Db

Maalauskabinetti

• Poistoilmapuhaltimen moottori: Ex d IIA T3 (liuotinhöyry)
• Valaistus: Ex d IIA T4 LED (kabin sisällä = vyöhyke 1)
• Ohjaus: Ex e IIA T6 painonappiasemat
• Lukitukset: Ex ia IIA -turvapiirit

Vaihe 5: Ympäristö → IP-luokitus ja materiaalit

IP-luokituksen valinta

Materiaalivalinta

• Alumiini (AlSi10Mg, LM6): Kevyt, sopii useimpiin ympäristöihin. Vältä erittäin syövyttävissä ympäristöissä.
• Ruostumaton teräs (316L): Merenkulku, offshore, kemikaalialtistus. Painavampi ja kalliimpi kuin alumiini.
• Messinki: Pienet komponentit (kaapeliläpiviennit, liittimet). Hyvä korroosionkestävyys.
• Muovi/lasikuituvahvistettu muovi (GRP): Ex e-, Ex tb-kotelot. Kevyt, korroosionkestävä. Ei sovellu Ex d -käyttöön (ei kestä sisäistä räjähdystä).
• Pinnoitteet: Jauhemaalaus, epoksi tai merenkulun vaatimukset täyttävä maali alumiinille. Vältä palonkestävien liitosten maalaamista.

Yleisiä valintavirheitä

1. Vyöhykkeen 2 laitteiden käyttö vyöhykkeellä 1

Luokka 3 (Gc) soveltuu vain vyöhykkeelle 2. Sen asentaminen vyöhykkeelle 1 rikkoo ATEX/IECEx-vaatimuksia ja aiheuttaa todellisen syttymisvaaran.

2. Kaasuryhmän yhteensopimattomuus

IIA-luokiteltujen laitteiden asentaminen vetypitoiseen (IIC) ympäristöön. Palonkestävät raot ovat liian leveät ja syttymisenergian rajat liian korkeat. Räjähdys leviää.

3. Lämpötilaluokan virhe

T3-laitteiden (maks. 200 °C) käyttö bensiinihöyryn (AIT ~230 °C) kanssa. Laitteen pinta voi saavuttaa 200 °C:n lämpötilan, mikä on liian lähellä syttymiskynnystä. Käytä T4 (135 °C) tai kylmempää.

4. IP-luokituksen alimitoitus

IP54-luokituksen määrittäminen ulkoasennuksiin rannikkoalueilla. Veden tunkeutuminen ja suolakorroosio vahingoittavat laitteita muutamassa kuukaudessa. Käytä merenkulkuympäristöissä vähintään IP66/67-luokitusta.

5. Ex i -järjestelmän suunnitteluvirheet

Kaapelin kapasitanssirajojen ylitys. Este/eristin sallii 100 nF, kenttälaitteen sisäinen kapasitanssi on 50 nF ja kaapelin kapasitanssi on 50 nF/100 m. 150 m:n kaapelin (75 nF) asentaminen ylittää kokonaisrajan (100 nF). Räjähdysvaara, jos vika ilmenee.

6. Ympäristön lämpötilarajojen huomiotta jättäminen

Vakiolaitteiden nimellislämpötila-alue on -20 °C – +40 °C. Laitteen asentaminen aavikolle (ympäristön lämpötila 55 °C) tai arktiselle alueelle (-40 °C) ilman laajennetun lämpötila-alueen tarkistamista. T-luokka lasketaan korkeimmalla ympäristön lämpötilalla. Sen ylittäminen muuttaa pintalämpötilaa.

Valintatarkistuslista

1. ☐ Varmista vyöhykeluokitus alueiden luokituspiirustuksesta
2. ☐ Tunnista kaikki mahdollisesti esiintyvät kaasut/pölyt (tarkista prosessitiedot, käyttöturvallisuustiedotteet)
3. ☐ Määritä kaasuryhmä: IIA, IIB tai IIC
4. ☐ Selvitä kaasun itsesyttymislämpötila (AIT) tai pölyn MIT/LIT
5. ☐ Valitse lämpötilaluokka tai suurin pintalämpötila
6. ☐ Sovita kategoria/EPL vyöhykkeeseen (kategoria 1 vyöhykkeelle 0, kategoria 2 vyöhykkeelle 1, kategoria 3 vyöhykkeelle 2)
7. ☐ Valitse suojausmenetelmä sovelluksen perusteella (Ex d moottoreille, Ex i antureille jne.)
8. ☐ Määritä IP-luokitus ympäristölle (IP66 ulkokäyttöön/merellä)
9. ☐ Tarkista ympäristön lämpötila-alue (-20–+40 °C vakiona; laajennettu tarvittaessa)
10. ☐ Ex i: laske laitteen parametrit (Ui/Ii vs. Uo/Io, Ci/Li vs. Co/Lo + kaapeli)
11. ☐ Varmista, että sähköiset parametrit (jännite, virta, taajuus) vastaavat syöttöä
12. ☐ Hanki laitteen sertifikaatti ja varmista, että se täyttää kaikki vaatimukset

Aiheeseen liittyvät aiheet

• Vyöhykeluokitus. Vyöhykkeiden 0/1/2 ja 20/21/22 ymmärtäminen
• Kaasuryhmät. IIA, IIB, IIC selitettynä
• Lämpötilaluokat. T1–T6- ja AIT-taulukot
• Suojausmenetelmät. Kaikki Ex-tyypit yksityiskohtaisesti
• Räjähdyssuojattu vs. luontaisesti turvallinen. Valinta Ex d:n ja Ex i:n välillä
• Laitteiden suojausluokat. Ga/Gb/Gc ja Da/Db/Dc selitettynä
• Kaapeliläpiviennit. Oikeiden läpivientien valinta laitteillesi