Explosionsskyddsmetoder
Varje Ex-typ på ett ställe. Varje metod har olika inställning till explosionstriangel, och var och en har avvägningar i kostnad, vikt, underhåll och vilka zoner det täcker.
Fem grundläggande principer
Alla skyddsmetoder bygger på en eller flera av dessa principer:
| Princip | Hur det fungerar | Metoder |
|---|---|---|
| Energibegränsning | Minska elektrisk energi under antändningsgränsen | Ex i |
| Uteslutning | Håll den explosiva atmosfären borta från antändningskällor | Ex m, Ex o, Ex p, Ex t, Ex nR |
| Undvikande | Se till att det inte finns någon effektiv antändningskälla | Ex e, Ex nA |
| Utspädning | Späd explosiv atmosfär under LEL | Ex p |
| Inneslutning | Begränsa explosionen i utrustningen | Ex d, Ex q |
Skyddsmetoder – Gas/ånga
Ex d – Flamsäker kapsling (IEC 60079-1)
Princip: Inneslutning. Kapslingen är tillräckligt stark för att motstå en intern explosion. Exakt bearbetade luckor ("flammbanor") kyler utströmmande heta gaser under antändningstemperaturen för den omgivande atmosfären.
Hur det fungerar:
- Utrustningen är innesluten i ett robust hölje (gjutjärn, aluminium, rostfritt stål)
- Inre explosion kan inträffa men är innesluten
- Flambanor (flänsförband, gängade ingångar) kyler läckande gaser till under antändningstemperatur
- Utströmmande gaser kan överstiga 1 000°C men kontakttiden är för kort för att överföra tillräcklig energi
Undernivåer:
- Ex db. för EPL Gb (zon 1)
- Ex dc. för EPL Gc (zon 2)
Viktiga designparametrar:
- Väggtjocklek: volymberoende (3–6 mm minimum för gjutjärn)
- Flamväggap: 0,1–0,5 mm beroende på gasgrupp
- Flamvägslängd: 9,5 mm (IIA) till 25 mm (IIC)
- Internt tryckvärde: upp till 10 bar
- Frigångsavstånd runt höljet: 10 mm (IIA), 30 mm (IIB), 40 mm (IIC)
Kritiska krav:
- Kabelförskruvningar måste vara Ex d-certifierade (använd aldrig Ex e-förskruvningar på Ex d-kapslingar)
- Flamvägsytor måste vara rena och lätt smorda, aldrig målade
- Innehållet får inte ändras utan omcertifiering
- Endast fullt certifierade kapslingar får användas (inte enbart "U"-komponentcertifikat)
Typiska tillämpningar: Motorer, ställverk, kopplingsdosor, belysningsarmaturer, kraftdistribution, transformatorer
---
Ex e. Ökad säkerhet (IEC 60079-7)
Princip: Undvikande. Utrustningen kan inte producera gnistor, ljusbågar eller heta ytor under normal drift eller förutsebart fel. Förbättrade designmarginaler säkerställer att ingen antändningskälla utvecklas.
Hur det fungerar:
- Inga gnistproducerande komponenter tillåtna
- Förbättrade spelrum och krypavstånd
- IP54 kapslingsskydd minimum
- Ökade isoleringsmarginaler
- Termiskt skyddade terminaler och anslutningar
Undernivåer:
- Ex eb. för EPL Gb (zon 1)
- Ex ec. för EPL Gc (Zon 2)
Viktiga designparametrar:
- Kryp- och frigångsavstånd överstiger normala standarder
- Plintanslutningar klassade för specifika felström/tidskombinationer
- IP54 eller bättre inträngningsskydd
- Termisk övervakning för motorer och transformatorer
Kritiska krav:
- Alla elektriska anslutningar måste vara ordentligt åtdragna (lösa anslutningar = gnistor)
- Tätningar måste bibehålla IP-klassificering
- Kabelförskruvningar bör vara Ex e-certifierade (Ex d-förskruvningar kan också accepteras)
- Ej lämplig för utrustning med normala gnistkontakter
Typiska tillämpningar: Kopplingsdosor, motorer (gnistfri typ), kontrollpaneler, belysningsarmaturer, kabelförskruvningar, samlingsskenor
---
Ex i. Egensäkerhet (IEC 60079-11)
Princip: Energibegränsning. Den elektriska energin i kretsen är begränsad till en nivå som inte kan antända den explosiva atmosfären - varken genom gnistor eller genom ytuppvärmning.
Hur det fungerar:
- Ström och spänning begränsas av säkerhetsbarriärer eller galvaniska isolatorer
- Total kretsenergi (inklusive lagrad energi i kapacitans och induktans) förblir under gasens lägsta antändningsenergi (MIE)
- Även under felförhållanden finns det otillräcklig energi för att orsaka antändning
Undernivåer:
- Ex ia. för EPL Ga (Zon 0). säker med 2 samtidiga fel + 1,5× säkerhetsfaktor
- Ex ib. för EPL Gb (Zon 1). säker med 1 fel + 1,5× säkerhetsfaktor
- Ex ic. för EPL Gc (zon 2). säker under normal drift
Viktiga designparametrar:
- Maximal spänning, ström, effekt definierad per gasgrupp
- Kapacitans- och induktansgränser för kabel och utrustning
- Säkerhetsbarriärer: zenerbarriärer (jordreferenser) eller galvaniska isolatorer
- Kabelparametrar (kapacitans per meter, induktans per meter) måste inkluderas i bedömningen
Minsta antändningsenergi:
- IIA (metan): ~280 μJ
- IIB (eten): ~60 μJ
- IIC (väte): ~17 μJ
Kritiska krav:
- Egensäkra kretsar måste vara åtskilda från icke-IS-kretsar
- Blåfärgade kablar/ledningar för identifiering
- Systemdokumentationen (entitetsparametrar) måste verifieras
- Kabeldragning separat från strömkablar
- Jordanslutningen för zenerbarriärer måste vara tillförlitlig (<1Ω)
Typiska applikationer: Sensorer, sändare, termoelement, nivåbrytare, portabla gasdetektorer, kommunikationsenheter, HART-instrument
---
Ex p. Trycksättning (IEC 60079-2)
Princip: Uteslutning + Utspädning. Gasinneslutningen förhindrar explosion av luft med ren luft. Alternativt är den interna atmosfären utspädd under LEL:
Ex px
- Ex px. for EPL Gb. reduces Zone 1 inside enclosure to non-hazardous
- Ex py. för EPL Gb. reducerar zon 1 inuti till zon 2
- Ex pz. för EPL Gc. reducerar zon 2 inuti till ofarlig
Hur det fungerar:
- Pre-purge: kapslingens volym sopas med ren luft/gas (vanligtvis 5× volym)
- Bibehållit positivt tryck under drift (vanligtvis >50 Pa över omgivningstemperatur)
- Tryck/flödesövervakning med larm och automatisk frånkoppling vid förlust
Typiska tillämpningar: Stora motorer, kontrollrum, analysatorhus, VFD (variable frequency drives), MCC-rum, stora distributionspaneler
---
Ex n. Typ "n" / Icke-gnistgivande (IEC 60079-15)
Princip: Undvikande (i första hand). Utrustningen producerar inte ljusbågar eller gnistor som kan antändas under normal drift. Mindre strikt än Ex e. endast avsedd för zon 2.
Undertyper:
- Ex nA. gnistfri apparater
- Ex nC. gnistgivande apparater med kontakter i förseglad eller hermetiskt tillsluten inneslutning
- Ex nR. begränsat andningsskydd (begränsar gasinträngning)
- Ex nL. energibegränsade apparater (liknande Ex ic)
EPL: Endast Gc (Zon 2)
Typiska tillämpningar: Allmänna instrument, magnetventiler, reläboxar, indikatorlampor i zon 2-områden
---
Ex m. Inkapsling/gjutning (IEC 60079-18)
Princip: Uteslutning. Komponenter är helt inneslutna i en förening (harts, epoxi) som förhindrar kontakt med den explosiva atmosfären.
Undernivåer:
- Ex ma. för EPL Ga (Zon 0)
- Ex mb. för EPL Gb (zon 1)
- Ex mc. för EPL Gc (zon 2)
Typiska tillämpningar: Magnetspolar, LED-moduler, elektroniska kretskort, sensorer, små ställdon
---
Ex o. Oljenedsänkning (IEC 60079-6)
Princip: Uteslutning. Elektriska kontakter och ljusbågskomponenter är nedsänkta i skyddsolja.
EPL: Gb (Zon 1)
Typiska tillämpningar: Transformatorer, ställverk (huvudsakligen äldre installationer)
---
Ex q. Pulver/kvartsfyllning (IEC 60079-5)
Princip: Inneslutning. Utrustningen är omgiven av fin kvartssand som släcker flammans utbredning och absorberar värme.
EPL: Gb (Zon 1)
Typiska tillämpningar: Kondensatorer, säkringar, små elektroniska moduler
---
Ex Op. Optisk strålning (IEC 60079-28)
Undertyper:
- Ex Op är. naturligt säker optisk strålning
- Ex Op pr. skyddad optisk strålning (förreglingsavstängning)
- Ex Op sh. Optisk strålning med skärmad inneslutning
Typiska tillämpningar: Fiberoptiska system, optiska sensorer, laserbaserade instrument
Skyddsmetoder – damm
Ex t. Skydd genom kapsling (IEC 60079-31)
Princip: Uteslutning. En dammtät hölje hindrar damm från att nå antändningskällor och begränsar yttemperaturen.
Undernivåer:
- Ex ta. för EPL Da (Zon 20). IP6X krävs
- Ex tb. för EPL Db (Zon 21). IP6X krävs
- Ex tc. för EPL Dc (Zon 22). IP5X minimum
Den maximala yttemperaturen måste ta hänsyn till antändningstemperaturer för både dammmoln och dammskikt – se Temperaturklasser.
---
Zon-till-skydd-metod Matrix
| Skydd | Zon 0 | Zon 1 | Zon 2 | Zon 20 | Zon 21 | Zon 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 | ✅ |
Kombinerat skydd
Utrustning använder ofta flera skyddsmetoder. Vanliga kombinationer:
- Ex db eb. flamsäker kapsling med utökat säkerhetsterminalutrymme
- Ex de. äldre notation för samma
- Ex db [ib]. flamsäker kapsling som innehåller egensäkra kretsar
- Ex eb [ia]. utökat säkerhetshus med IS-kretsar
- Ex tb [ib]. Dammskyddat hölje med IS-kretsar
Klammerbeteckningen [ib] indikerar att skyddsmetoden används för tillhörande apparater (inte huvudhöljet).
Att välja rätt skyddsmetod
Tänk på:
- Zon. bestämmer minimum EPL krävs
- Gas-/dammgrupp. vissa metoder har gasgruppsbegränsningar
- Effektnivå. Ex i fungerar endast för lågeffektkretsar; Ex d hanterar hög effekt
- Tillgång till underhåll. Ex e och Ex n är lättare att underhålla än Ex d
- Kostnad. Ex n (Zon 2) är billigast; Ex ia (Zon 0) och Ex d (Zon 1) är dyrast
- Storlek/vikt. Ex d kapslingar är tunga; Ex i-enheter är lätta
- Miljö. korrosion, vibrationer, extrema temperaturer påverkar valet av metod
Relaterade filer
- Grundläggande. explosionstriangel och skyddsprinciper
- EPL. utrustningsskyddsnivåer och zonkartläggning
- Gasgrupper. gasgruppen bestämmer skyddets stringens
- Temperaturklasser. temperaturgränser per metod
- Ex-märkningar. hur skyddsmetoden visas på etiketten
- Standarder. IEC 60079 artikelnummer per skyddsmetod
- Certifiering. hur utrustning blir certifierad
- Installation & inspektion. upprätthålla skyddets integritet