Závěr s vnitřním přetlakem – princip a využití

Prostředí s nebezpečím výbuchu klade vysoké nároky na bezpečnost přístrojů a výrobních prostor. Při navrhování a používání přístrojů v takovém prostředí musíme brát do úvahy tyto okolnosti a podniknout taková opatření, aby nedošlo k nebezpečným situacím, které by mohly nastat. Naštěstí existuje řada metod na ochranu přístrojů v prostředí s nebezpečím výbuchu. Nejznámější jsou pevný závěr a jiskrová bezpečnost, které spočívají v omezení, popřípadě prevenci výbuchu.

Nejlépe pochopitelnou metodou je závěr s vnitřním přetlakem. Tato metoda umožňuje použití obyčejných přístrojů v prostředí s nebezpečím výbuchu tím, že je ochrání před přístupem nebezpečných látek.

Závěr s vnitřním přetlakem má oproti jiným metodám, jako například jiskrová bezpečnost nebo pevný závěr své přednosti.

Tím, že závěr s vnitřním přetlakem dovoluje použití obyčejných skříní a obyčejných přístrojů, které jsou běžně k sehnání, stává se návrh a realizace rozvaděčů jednodušší a rychlejší. Není u nich totiž potřeba dodržovat tak přísná opatření. Není také nutné řešit systémový návrh jako u jiskrové bezpečnosti.

Závěr s vnitřním přetlakem zajišťuje přístrojům větší spolehlivost a životnost díky příznivějším provozním podmínkám. Pasivní nebo aktivní chladicí součástky snižují teplotu uvnitř rozvaděče a rovněž vlhkost je na velmi nízké úrovni díky ochrannému plynu.

Kromě toho umožňuje závěr s vnitřním přetlakem návrh rozvaděčů s větší flexibilitou a s nižšími náklady. Rozvaděče jsou v porovnání s rozvaděči v pevném závěru lehčí a levnější.

Závěr s vnitřním přetlakem má samozřejmě i své nevýhody. Vyžaduje nepřetržitou dodávku čistého a suchého vzduchu v tzv. přístrojové kvalitě nebo inertního plynu. Náklady na dodávku ochranného plynu mohou být příliš vysoké.

Princip závěru s vnitřním přetlakem

Provětrání a vytvoření vnitřního přetlaku jsou dva kroky, které se musí provést před zapnutím elektrického napájení do ochranného prostoru. Hlavním cílem je zajistit, aby se nemohlo elektrické zařízení zapnout dřív, dokud není chráněný prostor provětraný a zajištěný minimální předepsaný přetlak. Ochranný plyn nesmí obsahovat hořlavé látky a musí mít takovou kapacitu, aby dokázal zajistit provětrání a přetlak. V některých případech musí být jako ochranný plyn použitý inertní plyn (argon, dusík nebo směs inertních plynů) namísto standardního atmosférického vzduchu.

Provětrání je postup odstranění potenciálně nebezpečné atmosféry z chráněného prostoru předtím než dojde k vytvoření vnitřního přetlaku. Provětrávací cyklus zajistí to, že celý objem chráněného prostoru bude zaplněn ochranným plynem, který vytlačí původní plyn, u kterého není jistota, že neobsahuje nebezpečné látky. Po ukončení tohoto cyklu máme jistotu, že je v chráněném prostoru jen ochranný plyn. Tento proces můžeme provádět ručně nebo automaticky.

Normy předepisují, kolika násobkem objemu musíme prostor provětrávat, abychom zajistili spolehlivé odstranění výbušné látky. Podle NFPA je to 4x, podle IEC/ATEX je to 5x. Objem vzduchu potřebný pro výměnu je dán objemem chráněného prostoru, typem ochranného plynu a okolními podmínkami. Z vnější strany chráněného prostoru musí být umístěn štítek s údajem o délce provětrávání před zapnutím elektrické energie.

Vnitřní přetlak je stav, kdy je uvnitř chráněného prostoru vyšší tlak ochranného plynu než tlak v okolní atmosféře. Tím je vytvořena zábrana proti vniknutí okolního plynu nebo prachu do chráněného prostoru. V případě netěsností u chráněného prostoru dochází k úniku ochranného plynu do okolní atmosféry, ale ne obráceně. IEC/ATEX vyžaduje minimální přetlak 50Pa pro typy X a Y, 25Pa pro typ Z (Viz dále v tomto článku.)

Elektrická energie může být zapnuta pouze tehdy, když provětrání a následný přetlak spolehlivě odstraní možnost výskytu výbušné atmosféry uvnitř chráněného prostoru. Tato procedura vytvoří uvnitř chráněného prostoru bezpečné prostředí, kde mohou být v provozu různé elektrické přístroje. Pokud dojde ke ztrátě přetlaku, musí se vypnout přívod elektřiny. Před jejím opětovným zapnutím musí opět proběhnout provětrání a vytvoření přetlaku. U závěru typu X musí odpojení elektřiny proběhnout při ztrátě přetlaku automaticky. Pouze v případě, že automatické odpojení elektřiny by bylo nebezpečné, může být ztráta přetlaku pouze signalizována.

Druhy závěru s vnitřním přetlakem

Závěr s vnitřním přetlakem může být realizován dvěma způsoby – Trvalý průtok a Vyrovnávání ztrát.

Trvalý průtok

Při trvalém průtoku se v ochranném prostoru neustále udržuje určitý průtok ochranného plynu, a to i po skončení provětrávání. Průtok nesmí klesnout pod stanovené minimum a současně musí vytvářet určitý minimální přetlak. Tento druh se používá například tam, kde dochází k úniku hořlavé látky do chráněného prostoru. Trvalým průtokem ochranného plynu dochází ke snižování koncentrace hořlavé látky pod dolní mez výbušnosti (trvalé rozřeďování). Je to levnější způsob než vyrovnávání ztrát, pokud nepočítáme náklady na ochranný plyn.

Vyrovnávání ztrát

Chráněný prostor se nejdřív provětrá ochranným plynem několika násobkem jeho objemu. Poté se uzavře výpustný ventil a v chráněném prostoru se udržuje mírný přetlak, aby se zabránilo vniknutí nebezpečných látek z okolí. Dodávaný ochranný plyn kompenzuje úniky netěsnostmi. Většina uživatelů považuje za přijatelnou dobu provětrávání dobu kratší než 30 minut. Pro dodržení požadované doby provětrávání je u prostorů s velkým objemem zapotřebí silný zdroj ochranného plynu. Další spotřeba ochranného plynu už závisí jen na netěsnostech krytu.

Závěr s vnitřním přetlakem se se liší podle zóny, ve které je chráněný prostor:

• Typ Ex px vytvoří ze Zóny 1 bezpečné prostředí. Je vyžadována určitá úroveň automatizace. Přechod z provětrávání na vyrovnávání ztrát se děje automaticky, při ztrátě přetlaku se automaticky odpojuje elektrické zařízení.
• Typ Ex py vytvoří ze Zóny 1 Zónu 2. Uvnitř chráněného prostoru mohou být jen přístroje, které vyhovují Zóně 2. Není to příliš běžná varianta.
• Typ Ex pz vytvoří ze Zóny 2 bezpečné prostředí. Stačí jen ruční ovládání. Při ztrátě přetlaku upozorní alarm obsluhu a ta podnikne patřičná opatření.

Závěr s vnitřním přetlakem pro prostředí bez nebezpečí výbuchu

Závěr s vnitřním přetlakem se dá využít i tam, kde nehrozí nebezpečí výbuchu. Běžnou aplikací je ochrana prostor před vnikáním prachu nebo jiných agresivních látek. Prach nahromaděný uvnitř rozvaděče snižuje životnost elektronických součástek a zvyšuje jejich teplotu. Použitím závěru s vnitřním přetlakem na ochranu před prachem se zvýší spolehlivost zařízení a bezpečnost zaměstnanců.

Kam dál?

Můžete se podívat na naše další články, případně si projít kategorii související s tímto článkem (Závěr s vnitřním přetlakem), nebo si prohlédnout relevantní produkty (MiniPurge, MotorPurge, SmartPurge II, Rozvaděče s vnitřním přetlakem). Bližší informace a výpis všech výrobků najdete na stránkách výrobce Expo Technologies.

Pokud budete potřebovat více informací, nebo byste nám rádi něco sdělili, neváhejte kontaktovat přímo našeho specialistu, ať už přes formulář, nebo emailem.