Explosiebeveiligingsmethoden

Elk Ex-type op één plek. Elke methode hanteert een andere benadering van de explosiedriehoek, en elk heeft afwegingen in kosten, gewicht, onderhoud, en welke zones het dekt.

Vijf fundamentele principes

Alle beveiligingsmethoden zijn gebaseerd op een of meer van deze principes:

Beschermingsmethoden. Gas/Damp

Ex d. Drukvaste behuizing (IEC 60079-1)

Principe: Insluiting. De behuizing is sterk genoeg om een ​​interne explosie te weerstaan. Nauwkeurig bewerkte openingen ("vlampaden") koelen ontsnappende hete gassen af ​​tot onder de ontstekingstemperatuur van de omringende atmosfeer.

Hoe het werkt:

• Apparatuur is ingesloten in een robuuste behuizing (gietijzer, aluminium, roestvrij staal)
• Er kan een interne explosie optreden, maar deze is beperkt
• Vlamwegen (flensverbindingen, schroefdraadinvoeren) koelen ontsnappende gassen af ​​tot onder de ontstekingstemperatuur
• Ontsnappende gassen kunnen temperaturen boven de 1000°C bereiken, maar de contacttijd is te kort om voldoende energie over te dragen

Subniveaus:

• Ex-database. voor EPL GB (Zone 1)
• Ex gelijkstroom. voor EPL Gc (Zone 2)

Belangrijkste ontwerpparameters:

• Wanddikte: volumeafhankelijk (minimaal 3–6 mm voor gietijzer)
• Vlamwegafstand: 0,1–0,5 mm, afhankelijk van gasgroep
• Lengte vlampad: 9,5 mm (IIA) tot 25 mm (IIC)
• Interne druk: tot 10 bar
• Vrije ruimte rond de behuizing: 10 mm (IIA), 30 mm (IIB), 40 mm (IIC)

Kritieke vereisten:

• Kabelwartels moeten Ex d-gecertificeerd zijn (gebruik nooit Ex e-wartels op Ex d-behuizingen)
• Vlampadoppervlakken moeten schoon en licht ingevet zijn, nooit geverfd
• De inhoud mag niet worden gewijzigd zonder hercertificering
• Er mogen alleen volledig gecertificeerde behuizingen worden gebruikt (niet alleen "U"-componentcertificaten)

Typische toepassingen: Motoren, schakelapparatuur, aansluitdozen, verlichtingsarmaturen, stroomdistributie, transformatoren

---

Ex e. Verhoogde veiligheid (IEC 60079-7)

Principe: Vermijding. De apparatuur kan tijdens normaal gebruik of voorzienbare storingen geen vonken, bogen of hete oppervlakken produceren. Verbeterde ontwerpmarges zorgen ervoor dat er geen ontstekingsbron ontstaat.

Hoe het werkt:

• Geen vonkproducerende componenten toegestaan ​​
• Verbeterde spelingen en kruipafstanden
• IP54-behuizingsbescherming minimaal
• Verhoogde isolatiemarges
• Thermisch beveiligde klemmen en aansluitingen

Subniveaus:

• Ex eb. voor EPL Gb (Zone 1)
• Ex eg. voor EPL Gc (Zone 2)

Belangrijkste ontwerpparameters:

• Kruip- en vrije afstanden overschrijden de normale normen
• Klemaansluitingen geschikt voor specifieke foutstroom/tijdcombinaties
• IP54 of betere bescherming tegen binnendringing
• Thermische monitoring voor motoren en transformatoren

Kritieke vereisten:

• Alle elektrische aansluitingen moeten goed vastgedraaid zijn (losse aansluitingen = vonken)
• Zeehonden moeten de IP-classificatie
• behouden Kabelwartels moeten Ex e-gecertificeerd zijn (Ex d-wartels zijn ook acceptabel)
• Niet geschikt voor apparatuur met normale vonkcontacten

Typische toepassingen: Klemmen-/aansluitdozen, motoren (vonkvrij type), bedieningspanelen, verlichtingsarmaturen, kabelwartels, rails

---

Ex i. Intrinsieke veiligheid (IEC 60079-11)

Principe: Energiebeperking. De elektrische energie in het circuit is beperkt tot een niveau dat de explosieve atmosfeer niet kan ontsteken – noch door vonken, noch door oppervlakteverwarming.

Hoe het werkt:

• Stroom en spanning worden beperkt door veiligheidsbarrières of galvanische isolatoren
• De totale circuitenergie (inclusief opgeslagen energie in capaciteit en inductie) blijft onder de minimale ontstekingsenergie (MIE) van het gas
• Zelfs onder foutcondities is er onvoldoende energie om ontsteking te veroorzaken

Subniveaus:

• Ex ia. voor EPL Ga (Zone 0). veilig met 2 gelijktijdige fouten + 1,5× veiligheidsfactor
• Ex ib. voor EPL Gb (Zone 1). veilig met 1 fout + 1,5× veiligheidsfactor
• Ex ic. voor EPL Gc (Zone 2). veilig bij normaal bedrijf

Belangrijkste ontwerpparameters:

• Maximale spanning, stroom, vermogen gedefinieerd per gasgroep
• Capaciteits- en inductielimieten voor kabels en apparatuur
• Veiligheidsbarrières: zenerbarrières (met aardreferentie) of galvanische isolatoren
• Kabelparameters (capaciteit per meter, inductantie per meter) moeten worden meegenomen in de beoordeling

Minimale ontstekingsenergieën:

• IIA (methaan): ~280 μJ
• IIB (ethyleen): ~60 μJ
• IIC (waterstof): ~17 μJ

Kritieke vereisten:

• Intrinsiek veilige circuits moeten worden gescheiden van niet-IS-circuits
• Blauwgekleurde kabels/bedrading voor identificatie
• Systeemdocumentatie (entiteitsparameters) moet worden geverifieerd
• Kabelgeleiding gescheiden van stroomkabels
• De aardaansluiting voor zenerbarrières moet betrouwbaar zijn (<1Ω)

Typische toepassingen: Sensoren, zenders, thermokoppels, niveauschakelaars, draagbare gasdetectoren, communicatieapparatuur, HART-instrumenten

---

Ex p. Drukverhoging (IEC 60079-2)

Principe: Uitsluiting + verdunning. De behuizing wordt onder druk gezet met schone lucht of inert gas om te voorkomen dat een explosieve atmosfeer binnendringt. Als alternatief wordt de interne atmosfeer verdund tot onder de LEL.

Subniveaus:

• . Ex px. voor EPL Gb. reduceert Zone 1 in de behuizing tot niet-gevaarlijk
• Ex py. voor EPL Gb. reduceert Zone 1 binnen naar Zone 2
• Ex pz. voor EPL Gc. reduceert Zone 2 binnen tot ongevaarlijk

Hoe het werkt:

• Voorspoelen: volume van de behuizing wordt schoongeveegd met schone lucht/gas (doorgaans 5× volume)
• Behouden van positieve druk tijdens bedrijf (doorgaans >50 Pa boven omgevingstemperatuur)
• Druk-/debietbewaking met alarm en automatische uitschakeling bij verlies

Typische toepassingen: Grote motoren, controlekamers, analysehuizen, VFD's (variabele frequentieaandrijvingen), MCC-kamers, grote distributiepanelen

---

Ex n. Type "n" / vonkvrij (IEC 60079-15)

Principe: Vermijding (voornamelijk). Apparatuur produceert tijdens normaal gebruik geen bogen of vonken die kunnen ontbranden. Minder streng dan Ex e. alleen ontworpen voor Zone 2.

Subtypen:

• Ex nA. vonkvrije apparatuur
• Ex nC. vonkapparaat met contacten in een afgedichte of hermetisch afgesloten behuizing
• Ex nR. beperkte ademhalingsruimte (beperkt het binnendringen van gas)
• Ex nl. energiebeperkt apparaat (vergelijkbaar met Ex ic)

EPL: Alleen Gc (Zone 2)

Typische toepassingen: Instrumenten voor algemeen gebruik, magneetkleppen, relaiskasten, indicatielampjes in Zone 2-gebieden

---

Ex m. Inkapseling/gieten (IEC 60079-18)

Principe: Uitsluiting. Componenten zijn volledig ingekapseld in een compound (hars, epoxy) dat contact met de explosieve atmosfeer voorkomt.

Subniveaus:

• Ex ma. voor EPL Ga (Zone 0)
• Ex mb. voor EPL Gb (Zone 1)
• Ex-mc. voor EPL Gc (Zone 2)

Typische toepassingen: Magneetspoelen, LED-modules, elektronische printplaten, sensoren, kleine actuatoren

---

Ex o. Olie-immersie (IEC 60079-6)

Principe: Uitsluiting. Elektrische contacten en vonkontladingscomponenten zijn ondergedompeld in beschermende olie.

EPL: Gb (Zone 1)

Typische toepassingen: Transformatoren, schakelapparatuur (voornamelijk oudere installaties)

---

Ex q. Poeder/kwartsvulling (IEC 60079-5)

Principe: Insluiting. De apparatuur is omgeven door fijn kwartszand dat de verspreiding van vlammen dooft en warmte absorbeert.

EPL: Gb (Zone 1)

Typische toepassingen: Condensatoren, zekeringen, kleine elektronische modules

---

Ex Op. Optische straling (IEC 60079-28)

Subtypen:

• Ex Op is. inherent veilige optische straling
• Ex Op pr. beschermde optische straling (interlock-uitschakeling)
• Ex Op sh. optische straling met afgeschermde behuizing

Typische toepassingen: Glasvezelsystemen, optische sensoren, lasergebaseerde instrumenten

Beschermingsmethoden. Stof

Ex t. Bescherming door behuizing (IEC 60079-31)

Principe: Uitsluiting. Een stofdichte behuizing voorkomt dat stof ontstekingsbronnen bereikt en beperkt de oppervlaktetemperatuur.

Subniveaus:

• Ex ta. voor EPL Da (Zone 20). IP6X vereist
• Ex tb. voor EPL Db (Zone 21). IP6X vereist
• Ex tc. voor EPL Dc (Zone 22). IP5X minimaal

Bij de maximale oppervlaktetemperatuur moet rekening worden gehouden met de ontstekingstemperaturen van zowel de stofwolk als de stoflaag. zie Temperatuurklassen.

---

Matrix voor zone-naar-beschermingsmethode

Gecombineerde bescherming

Apparatuur maakt vaak gebruik van meerdere beveiligingsmethoden. Veel voorkomende combinaties:

• Ex db eb. drukvaste behuizing met verhoogd veiligheidsaansluitcompartiment
• Ex de. oudere notatie voor dezelfde
• Ex-db [ib]. drukvaste behuizing met intrinsiek veilige circuits
• Ex eb [ia]. verhoogde veiligheidsbehuizing met IS-circuits
• Ex tb [ib]. tegen stof beschermde behuizing met IS-circuits

De haakjesnotatie [ib] geeft aan dat de beveiligingsmethode wordt gebruikt voor bijbehorende apparaten (niet de hoofdbehuizing).

De juiste beschermingsmethode kiezen

Denk aan:

1. Zone - bepaalt het minimum EPL vereist
2. Gas/stofgroep. sommige methoden hebben gasgroepbeperkingen
3. Vermogensniveau. Ex i werkt alleen voor circuits met laag vermogen; Ex d verwerkt hoog vermogen
4. Toegang voor onderhoud. Ex e en Ex n zijn gemakkelijker te onderhouden dan Ex d
5. Kosten. Ex n (Zone 2) is het goedkoopst; Ex ia (Zone 0) en Ex d (Zone 1) zijn het duurst
6. Grootte/gewicht. Ex d-behuizingen zijn zwaar; Ex i-apparaten zijn lichtgewicht
7. Milieu. corrosie, trillingen en extreme temperaturen beïnvloeden de methodekeuze

Gerelateerde bestanden

• Grondbeginselen. explosiedriehoek en beschermingsbeginselen
• EPL. beschermingsniveaus voor apparatuur en het in kaart brengen van zones
• Gasgroepen. gasgroep bepaalt strengheid bescherming
• Temperatuurklassen. temperatuurlimieten per methode
• Ex-markeringen. hoe de beschermingsmethode op het etiket
• wordt weergegeven Normen. IEC 60079 onderdeelnummers per beschermingsmethode
• Certificering. hoe apparatuur wordt gecertificeerd
• Installatie & Inspectie. behoud van de beschermingsintegriteit