Vernemetoder for eksplosjonsvern

Vernemetoder for eksplosjonsvern

Alle Ex-typer på ett sted. Hver metode tar en annen tilnærming til eksplosjonstriangelet, og hver har avveining i kostnad, vekt, vedlikehold og hvilke soner den dekker.

Fem grunnprinsipper

Alle vernemetoder er basert på ett eller flere av disse prinsippene:

Prinsipp Hvordan det fungerer Metoder
EnergibegrensningReduser elektrisk energi under tennterskelEx i
EksklusjonHold den eksplosjonsfarlige atmosfæren borte fra tennkilderEx m, Ex o, Ex p, Ex t, Ex nR
UnngåelseSørg for at ingen effektiv tennkilde eksistererEx e, Ex nA
FortynningFortynn eksplosiv atmosfære under NEGEx p
InneslutningInneslut eksplosjonen inni utstyretEx d, Ex q

Vernemetoder. Gass/damp

Ex d. Flammesikker innkapsling (IEC 60079-1)

Prinsipp: Inneslutning. Innkapslinga er sterk nok til å tåle en indre eksplosjon. Presisjonsbearbeidede gap («flammeveier») kjøler ned varme gasser som slipper ut til under tenntemperaturen til den omkringliggende atmosfæren.

Hvordan det fungerer:

  • Utstyr er innesluttet i et robust hus (støpejern, aluminium, rustfritt stål)
  • Indre eksplosjon kan oppstå men holdes inne
  • Flammeveier (flensede skjøter, gjengede innganger) kjøler ned gasser som slipper ut til under tenntemperatur
  • Gasser som slipper ut kan overstige 1 000 °C, men kontakttiden er for kort til å overføre nok energi

Undernivåer:

  • Ex db. for EPL Gb (Sone 1)
  • Ex dc. for EPL Gc (Sone 2)

Viktige designparametere:

  • Veggtykkelse: volumavhengig (3–6 mm minimum for støpejern)
  • Flammeveigap: 0,1–0,5 mm avhengig av gassgruppe
  • Flammeveislengde: 9,5 mm (IIA) til 25 mm (IIC)
  • Intern trykkklassifisering: opp til 10 bar
  • Fri avstand rundt innkapsling: 10 mm (IIA), 30 mm (IIB), 40 mm (IIC)

Kritiske krav:

  • Kabelgjennomføringer må være Ex d-sertifisert (bruk aldri Ex e-gjennomføringer på Ex d-innkapslinger)
  • Flammeveisoverflater må være rene og lett smurt, aldri malte
  • Innhold må ikke modifiseres uten resertifisering
  • Kun fullstendig sertifiserte innkapslinger kan brukes (ikke bare «U»-komponentsertifikater)

Typiske anvendelser: Motorer, koblingsskap, koblingsbokser, belysningsarmaturer, strømdistribusjon, transformatorer

---

Ex e. Økt sikkerhet (IEC 60079-7)

Prinsipp: Unngåelse. Utstyret kan ikke produsere gnister, lysbuer eller varme overflater under normal drift eller forutsigbar funksjonsfeil. Forbedrede designmarginer sikrer at ingen tennkilde utvikler seg.

Hvordan det fungerer:

  • Ingen gnistproduserende komponenter tillatt
  • Forbedrede avstander og krypestrømsavstander
  • IP54 innkapslingsvern minimum
  • Økte isolasjonsmarginer
  • Termisk beskyttede terminaler og forbindelser

Undernivåer:

  • Ex eb. for EPL Gb (Sone 1)
  • Ex ec. for EPL Gc (Sone 2)

Viktige designparametere:

  • Krypestrøms- og luftavstander overgår normale standarder
  • Terminalforbindelser gradert for spesifikke feilstrøm/tid-kombinasjoner
  • IP54 eller bedre kapslingsgrad
  • Termisk overvåking for motorer og transformatorer

Kritiske krav:

  • Alle elektriske forbindelser må være ordentlig strammet (løse forbindelser = gnister)
  • Tetninger må opprettholde IP-gradering
  • Kabelgjennomføringer bør være Ex e-sertifisert (Ex d-gjennomføringer også akseptabelt)
  • Ikke egnet for utstyr med normale gnistende kontakter

Typiske anvendelser: Terminal-/koblingsbokser, motorer (ikke-gnistende type), kontrollpaneler, belysningsarmaturer, kabelgjennomføringer, skinneganger

---

Ex i. Egensikerhet (IEC 60079-11)

Prinsipp: Energibegrensning. Den elektriske energien i kretsen er begrenset til et nivå som ikke kan antenne den eksplosjonsfarlige atmosfæren. verken ved gnistdannelse eller overflateoppvarming.

Hvordan det fungerer:

  • Strøm og spenning begrenses av sikkerhetsbarrierer eller galvaniske isolatorer
  • Total kretsenerg (inkludert lagret energi i kapasitans og induktans) holder seg under minimum tennenergi (MIE) til gassen
  • Selv under feilforhold finnes det ikke tilstrekkelig energi til å forårsake antennelse

Undernivåer:

  • Ex ia. for EPL Ga (Sone 0). sikker med 2 samtidige feil + 1,5× sikkerhetsfaktor
  • Ex ib. for EPL Gb (Sone 1). sikker med 1 feil + 1,5× sikkerhetsfaktor
  • Ex ic. for EPL Gc (Sone 2). sikker under normal drift

Viktige designparametere:

  • Maksimal spenning, strøm, effekt definert per gassgruppe
  • Kapasitans- og induktansgrenser for kabel og utstyr
  • Sikkerhetsbarrierer: zenerbarrierer (jordreferert) eller galvaniske isolatorer
  • Kabelparametere (kapasitans per meter, induktans per meter) må inkluderes i vurdering

Minimum tennenergier:

  • IIA (metan): ~280 μJ
  • IIB (etylen): ~60 μJ
  • IIC (hydrogen): ~17 μJ

Kritiske krav:

  • Egensikre kretser må segregeres fra ikke-IS-kretser
  • Blåfargede kabler/ledninger for identifikasjon
  • Systemdokumentasjon (entitetsparametere) må verifiseres
  • Kabelføring separat fra strømkabler
  • Jordforbindelse for zenerbarrierer må være pålitelig (<1 Ω)

Typiske anvendelser: Sensorer, transmittere, termoelementer, nivåbrytere, bærbare gassdetektorer, kommunikasjonsutstyr, HART-instrumenter

---

Ex p. Trykkinnkapsling (IEC 60079-2)

Prinsipp: Eksklusjon + fortynning. Innkapslinga settes under trykk med ren luft eller inertgass for å hindre eksplosiv atmosfære fra å trenge inn. Alternativt fortynnes den indre atmosfæren under NEG.

Undernivåer:

  • Ex px. for EPL Gb. reduserer Sone 1 inni innkapslingen til ikke-farlig
  • Ex py. for EPL Gb. reduserer Sone 1 inni til Sone 2
  • Ex pz. for EPL Gc. reduserer Sone 2 inni til ikke-farlig

Hvordan det fungerer:

  • Forrensing: innkapslingsvolum feid med ren luft/gass (typisk 5× volum)
  • Opprettholdt positivt trykk under drift (typisk >50 Pa over omgivelse)
  • Trykk-/strømningsovervåking med alarm og automatisk utkobling ved tap

Typiske anvendelser: Store motorer, kontrollrom, analysatorhus, VFD-er (frekvensomformere), MCC-rom, store distribusjonspaneler

---

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

Prinsipp: Unngåelse (primært). Utstyr produserer ikke lysbuer eller gnister som kan forårsake antennelse under normal drift. Mindre streng enn Ex e. designet bare for Sone 2.

Undertyper:

  • Ex nA. ikke-gnistende apparat
  • Ex nC. gnistende apparat med kontakter i forseglet eller hermetisk forseglet innkapsling
  • Ex nR. begrenset innåndingsinnkapsling (begrenser gassinntrenging)
  • Ex nL. energibegrenset apparat (lik Ex ic)

EPL: Kun Gc (Sone 2)

Typiske anvendelser: Generell instrumentering, magnetventiler, relébokser, indikatorlys i Sone 2-områder

---

Ex m. Innstøping / Støping (IEC 60079-18)

Prinsipp: Eksklusjon. Komponenter er fullstendig innkapslet i en masse (harpiks, epoksy) som forhindrer kontakt med den eksplosjonsfarlige atmosfæren.

Undernivåer:

  • Ex ma. for EPL Ga (Sone 0)
  • Ex mb. for EPL Gb (Sone 1)
  • Ex mc. for EPL Gc (Sone 2)

Typiske anvendelser: Magnet spoler, LED-moduler, elektroniske kretskort, sensorer, små aktuatorer

---

Ex o. Oljenedsenking (IEC 60079-6)

Prinsipp: Eksklusjon. Elektriske kontakter og lysbuekomponenter er nedsenket i beskyttende olje.

EPL: Gb (Sone 1)

Typiske anvendelser: Transformatorer, koblingsskap (hovedsakelig eldre installasjoner)

---

Ex q. Pulver-/kvartsfylling (IEC 60079-5)

Prinsipp: Inneslutning. Utstyr er omgitt av fin kvartssand som kveler flammeutbredelse og absorberer varme.

EPL: Gb (Sone 1)

Typiske anvendelser: Kondensatorer, sikringer, små elektroniske moduler

---

Ex Op. Optisk stråling (IEC 60079-28)

Undertyper:

  • Ex Op is. iboende sikker optisk stråling
  • Ex Op pr. beskyttet optisk stråling (låseavstengning)
  • Ex Op sh. optisk stråling med skjermet innkapsling

Typiske anvendelser: Fiberoptiske systemer, optiske sensorer, laserbaserte instrumenter

Vernemetoder. Støv

Ex t. Vern med innkapsling (IEC 60079-31)

Prinsipp: Eksklusjon. En støvtett innkapsling forhindrer støv fra å nå tennkilder og begrenser overflatetemperatur.

Undernivåer:

  • Ex ta. for EPL Da (Sone 20). IP6X påkrevd
  • Ex tb. for EPL Db (Sone 21). IP6X påkrevd
  • Ex tc. for EPL Dc (Sone 22). IP5X minimum

Maksimal overflatetemperatur må ta hensyn til både støvsky- og støvlag-tenntemperaturer. se Temperaturklasser.

---

Sone-til-vernemetode-matrise

Vern Sone 0 Sone 1 Sone 2 Sone 20 Sone 21 Sone 22
Ex ia✅✅✅✅✅✅
Ex ib✅✅✅✅
Ex ic✅✅
Ex ma✅✅✅✅✅✅
Ex mb✅✅✅✅
Ex mc✅✅
Ex db✅✅
Ex dc✅
Ex eb✅✅
Ex ec✅
Ex px✅✅
Ex py✅✅
Ex pz✅
Ex nA/nC/nR✅
Ex o✅✅
Ex q✅✅
Ex ta✅✅✅
Ex tb✅✅
Ex tc✅

Kombinert vern

Utstyr bruker ofte flere vernemetoder. Vanlige kombinasjoner:

  • Ex db eb. flammesikker innkapsling med økt sikkerhet-terminalkammer
  • Ex de. eldre notasjon for det samme
  • Ex db [ib]. flammesikker innkapsling som inneholder egensikre kretser
  • Ex eb [ia]. økt sikkerhet-hus med IS-kretser
  • Ex tb [ib]. støvbeskyttet innkapsling med IS-kretser

Klammeparentesnotasjonen [ib] angir at vernemetoden brukes for tilknyttet apparat (ikke hovedinnkapslinga).

Velge riktig vernemetode

Vurder:

  1. Sone. bestemmer minimum EPL påkrevd
  2. Gass-/støvgruppe. noen metoder har gassgruppebegrensninger
  3. Effektnivå. Ex i fungerer bare for laveffektkretser; Ex d håndterer høy effekt
  4. Vedlikeholdstilgang. Ex e og Ex n er enklere å vedlikeholde enn Ex d
  5. Kostnad. Ex n (Sone 2) er billigst; Ex ia (Sone 0) og Ex d (Sone 1) er dyrest
  6. Størrelse/vekt. Ex d-innkapslinger er tunge; Ex i-enheter er lette
  7. Miljø. korrosjon, vibrasjon, temperaturekstremer påvirker metodevalg

Kilder og referanser

  1. Intrinsic Safety - Wikipedia
  2. Electrical Equipment in Hazardous Areas - Wikipedia
  3. IECEx Certified Equipment Scheme - IECEx
  4. IEC 60079-1: Flameproof Enclosures - IEC