Ex e Artırılmış Güvenlik Tipi Koruma: Tasarım, Avantajlar ve Sınırlamalar
Ex e artırılmış güvenlik tipi koruma, IEC EN 60079-7 standardında tanımlanan patlamaya karşı koruma yöntemlerinden biridir. Bu yazıda Ex e korumanın çalışma prensibini açıklıyoruz, örnek uygulamalarını gösteriyoruz ve Ex ekipman kullanıcıları ile satın alma ekipleri için bazı önemli noktalara değiniyoruz.
Ex e koruma, “artırılmış güvenlik” anlamına gelir. Gaz kaynaklı patlayıcı atmosfer riski bulunan alanlarda çalışmak üzere tasarlanan cihazlarda en yaygın kullanılan koruma tiplerinden biridir.
Ex e koruma tipine sahip cihazlara şu ürünler örnek verilebilir:
- Aydınlatma armatürleri
- Şalterler ve emniyet şalterleri
- Bağlantı kutuları
- Kontrol panelleri
- Elektrik panoları
- Kablo rakorları
- Sensörler ve dedektörler
- Motorlar
Ex e koruma tipi, gaz ve buhar kaynaklı tehlikeli alanlar olan Bölge 1 ve Bölge 2’de kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bölge 0’da kullanılmaz. Toz kaynaklı tehlikeli alanlar olan Bölge 20, Bölge 21 ve Bölge 22 için ise Ex e yerine genellikle Ex t gibi farklı koruma tipleri kullanılır.
Ex e Korumanın Çalışma Prensibi
Ex e koruma konsepti, muhafaza içinde patlayıcı atmosfer oluşma ihtimalini tamamen ortadan kaldırmaz. Bu yönüyle Ex m, yani kapsülleme ile koruma, veya Ex p, yani basınçlandırılmış muhafaza ile koruma yöntemlerinden ayrılır.
Bununla birlikte, Ex e koruma Ex d korumadan da farklıdır. Ex d alev sızdırmaz muhafazalarda, muhafaza içinde bir patlama meydana gelebileceği ve muhafazanın bu patlamanın basıncına dayanacağı kabul edilir. Ex e korumalı cihazlarda ise muhafaza, iç patlama basıncına dayanacak şekilde tasarlanmaz. Bunun yerine amaç, cihaz içinde veya yüzeyinde etkili bir tutuşturma kaynağının oluşma ihtimalini azaltmaktır.
Ex e Koruma Ne Anlama Gelir?
Ex e koruma konsepti; cihazın hem muhafaza yüzeyinde hem de iç kısmında oluşabilecek tutuşturma kaynaklarının, örneğin aşırı sıcaklık, kıvılcım veya elektrik arkı oluşma olasılığının azaltılmasına dayanır.
Bu amaç başlıca aşağıdaki yöntemlerle sağlanır:
- Cihaz muhafazasının ve cihaz içine monte edilen bileşenlerin yüzey sıcaklıklarının, cihazın kurulacağı patlayıcı atmosferin tutuşma sıcaklığını aşmaması sağlanır. Bu durum, cihazda kullanılan bileşenlerin elektriksel parametrelerini dikkate alan ısıl hesaplamalarla doğrulanmalıdır. Cihaza bağlı olarak bu bileşenler klemensler, anahtarlar, sinyal lambaları, ampermetreler, voltmetreler, kablolar, kontrol bileşenleri ve benzeri elemanlar olabilir.
- Güvenli elektrik bağlantıları, uygun topraklama, doğru seçilmiş yalıtım malzemeleri ve EN / IEC 60079-14’e uygun hava aralığı ve yüzeysel kaçak mesafeleri sağlanarak elektrik arkı, kıvılcım ve aşırı sıcaklık riski azaltılır.
- Hava aralığı, iki iletken parça arasındaki veya bir iletken parça ile cihazın havada ölçülen sınır yüzeyi arasındaki en kısa mesafedir.
- Yüzeysel kaçak mesafesi, iki iletken parça arasındaki yalıtkan yüzey boyunca ölçülen mesafedir. Yüzeysel kaçak mesafesi, hava aralığına eşit veya ondan büyük olmalıdır.
- Muhafaza içindeki tutuşturma kaynağı riskini azaltmak için uygun Ex bileşenler kullanılır. Ex e muhafaza içinde, Ex e’den farklı koruma tipine sahip bileşenler de bulunabilir. Örneğin Ex m korumalı, yani kapsülleme ile korunan bir elektronik bileşen Ex e muhafaza içine monte edilebilir.
- Ex e veya Ex d koruma tipine sahip uygun Ex kablo rakorları kullanılır.
- IEC / EN 60079-0 standardına uygun malzeme seçimiyle muhafaza hasarı riski azaltılır.
Ex e Koruma Seviyeleri
Aynı patlamaya karşı koruma tipi, farklı güvenlik seviyeleri sağlayabilir. IEC / EN 60079 serisi standartlarda bu seviyeler EPL, yani Equipment Protection Level / Ekipman Koruma Seviyesi ile ifade edilir.
Aşağıdaki tabloda EPL seviyeleri, ATEX ekipman kategorileri ve kullanılabilecekleri tehlikeli alanlar gösterilmektedir.
| EPL Tanımlaması | Koruma Seviyesi | Ekipman Kategorisi (ATEX) | Tehlikeli Alan |
|---|---|---|---|
| Ga/Da | Çok yüksek | 1G/1D | 0/20 |
| Gb/Db | Yüksek | 2G/2D | 1/21 |
| Gc/Dc | Artırılmış | 3G/3D | 2/22 |
G – gazlar. D – tozlar.
Ex e cihazların yalnızca Gb ve Gc seviyelerinde bulunduğunu belirtmek gerekir. Bu nedenle Ex e cihazlar gaz ve buhar kaynaklı tehlikeli alanlarda, yani Bölge 1 ve Bölge 2’de kullanılmak üzere tasarlanır.
Peki Diğer Tehlikeli Alanlarda Ne Kullanılır?
Bölge 0:
Ex e koruma tipinin kullanıldığı cihazlara bakıldığında, bu cihazların Bölge 0’da neredeyse hiç kullanılmadığı görülür. Bölge 0, gaz kaynaklı patlayıcı atmosferin sürekli, uzun süreli veya sık sık mevcut olduğu alanları ifade eder. Bu tür bir ortamda kontrol paneli, motor veya benzeri Ex e ekipmanların kullanılması pratikte çok sınırlıdır.
Toz bölgeleri 20, 21 ve 22:
Toz kaynaklı tehlikeli alanlarda cihaz kullanılacaksa, gaz bölgelerinde kullanılan Ex e korumaya benzer amaçla Ex t koruma tipi tercih edilir. Ex t, muhafaza ile toz tutuşmasına karşı koruma sağlayan koruma tipidir.
Bir cihaz hem gaz hem de toz bölgelerinde kullanılacak şekilde tasarlanmışsa, Ex işaretlemesinde her iki koruma tipi ayrı ayrı gösterilebilir.
Ex e ve Ex d Karşılaştırması
| Ex e | Ex d | |
|---|---|---|
| Satın alma maliyetleri | 🟢 | 🔴 |
| İşletme maliyetleri | 🟢 | 🔴 |
| Koruma güvenilirliği | 🟢 | 🔴 |
| Ağırlık | 🟢 | 🔴 |
| Bölge 0’da kullanın | 🔴 | 🔴 |
| Hizmet kolaylığı ve sıklığı | 🟢 | 🔴 |
Yukarıdaki tabloda yer alan veriler bir ortalamadır, bu nedenle satın almadan önce artıları ve eksileri hakkında bağımsız bir analiz yapmalısınız.
Patlamaya dayanıklı özellik örneği
Aşağıda açıklamalarıyla birlikte bazı örnekler verilmiştir. Burada sadece cihazda kullanılan patlamaya karşı korumalarla ilgili hususlara odaklanacağız.
Örnek 1 – Patlamaya dayanıklı OptiLine Aydınlatma Armatürü – Temel Versiyon
| Patlamaya dayanıklı özellik | II 3 GEx ec IIC T4 Gc |
- Gc – burada G gaz açısından tehlikeli alanlarda kullanıma uygunluk anlamına gelir ve c artırılmış koruma seviyesini gösterir.
- Ex ec – burada Ex e güçlendirilmiş yapı yoluyla korumayı gösterir ve c artırılmış koruma seviyesini tekrarlar.
Bu durumda, c seviyesinde (bölge 2’de kullanım için) yalnızca bir tür patlamaya dayanıklı korumaya (Ex e) sahip bir cihazla uğraştığımız için durum oldukça basittir. Bu koruma, içinde Ex bileşenlerin kullanılması gereken armatürün muhafazası için geçerlidir.
Ex e koruması tek bir cihazda diğer korumalarla birleştirilebilir. Ancak bu durumda, patlamaya dayanıklılık özelliği diğer koruma türlerinin kullanıldığını göstermez, bu da hem cihaz muhafazasının hem de dahili bileşenlerin (düğmeler, ampermetreler, kablo rakorları, konektörler vb.
Örnek 2 – HARDO Patlamaya Dayanıklı Kontrol Paneli
| Patlamaya dayanıklı özellik | II 2 G Ex db eb mb IIB T4 Gb |
- Gb – burada G gaz tehlikesi olan alanlarda kullanıma uygunluk anlamına gelir ve b yüksek koruma seviyesini gösterir.
- Ex db eb mb- burada Ex e güçlendirilmiş yapı yoluyla korumayı gösterir ve b yüksek koruma seviyesini tekrarlar .
- Ex db ebmb- burada Ex d aleve dayanıklı muhafaza yoluyla korumayı gösterir ve b yüksek koruma seviyesini tekrarlar .
- Ex dbeb mb – burada Ex m kapsülleme ile korumayı gösterir ve b yüksek koruma seviyesini tekrarlar .
Bu örnekte, üç tür korumamız vardı, peki Ex e korumasının aydınlatma armatürünün muhafazasına (gövde + kapak), Ex d ve Ex m korumalarının ise dahili bileşenlere atıfta bulunduğunu nasıl biliyorduk?
Bağımsız olarak, yani üretici veya tedarikçinin müdahalesi olmadan, bu bulmacayı çözmek için, kullanılan patlamaya dayanıklı koruma türlerini bilmemiz ve pratik deneyime sahip olmamız gerekir.
Bu durumu analiz edelim.
Bu durumda, tipik olarak hareketli parçalara (örn. düğmeler) sahip bileşenler kullanan bir kontrol paneli ile karşı karşıyayız ve bu tür bir cihazın içini tamamen kapsülleyici malzeme ile doldurma olasılığını ortadan kaldırıyoruz. Bu nedenle, Ex m korumasının panelin muhafazası için geçerli olmadığı sonucuna varıyoruz.
Devam edelim.
Ex d koruması, Ex olmayan bileşenlerin cihazın içinde kullanılabileceğini varsayar, bu nedenle Ex e bileşenleri kullanmak ne teknik ne de ekonomik açıdan mantıklıdır. Bu nedenle, Ex d koruması panelin muhafazası için geçerli değildir.
Yukarıdaki analize dayanarak, Ex m ve Ex d bileşenlerinin içine monte edildiği güçlendirilmiş bir yapı cihazı Ex e ile karşı karşıya olduğumuzu yüksek bir kesinlik derecesiyle söyleyebiliriz.
Örnek 3 – Patlamaya dayanıklı OptiLine Armatür – Acil Durum Versiyonu
| Patlamaya dayanıklı özellik | II 3 G Ex ec mc IIC T4 Gc |
- Ex ec mc – burada Ex e güçlendirilmiş yapı yoluyla korumayı gösterir ve c artırılmış koruma seviyesini tekrarlar.
- Ex ec mc – burada Ex m kapsülleme ile korumayı gösterir ve c artırılmış koruma seviyesini tekrarlar.
- Gc – burada G gaz açısından tehlikeli alanlarda kullanıma uygunluk anlamına gelir ve c artırılmış koruma seviyesini gösterir.
Daha önce de belirttiğimiz gibi, Ex e cihazları diğer koruma türlerine sahip bileşenleri kullanarak karma yapıda cihazlar oluşturabilir. Örneğin, HARDO OptiLine acil aydınlatma armatürü, gövdesi için geçerli olan Ex e korumasına sahiptir. İçinde Ex m korumalı (kapsülleme ile koruma) bir bileşen vardır.
Burada, bu özellik için başka bir gösterime de izin verildiğini belirtmek gerekir:
II 3 G Ex em IIC T4 Gc
Gördüğünüz gibi, bu kez patlamaya karşı korumanın türünü simgeleyen harflere seviyesi hakkında bilgi eşlik etmiyor. Bu durumda bu bilgiyi Gc tanımlamasından elde ediyoruz.
Özelliğin geri kalan bileşenlerini nasıl anlayacağınızı da öğrenmek istiyorsanız makaleye göz atın: Ex İşaretleri: Tehlikeli Alanlar için Ekipman Nasıl Doğru Seçilir [Kılavuz + Görevler]
EX ekipman satın alıyorsanız önemli bilgiler
Bir müşteri olarak, üreticiden Ex cihazlarını düzgün bir şekilde yürütmesini talep etmelisiniz. Ancak, aşağıdaki bilgilerin tamamını sağlamak sizin sorumluluğunuzdadır:
- Cihazın kurulacağı tehlikeli alan sınıflandırması.
- Cihazın kurulacağı alanda patlayıcı atmosfer oluşturabilecek maddenin sıcaklık sınıfı.
- Gaz veya buhar atmosferleri için ekipmanın gerekli sıcaklık sınıfının belirlenmesini sağlayacak madde bilgileri.
- Toz atmosferleri için toz bulutu ve toz tabakası tutuşma sıcaklıklarına göre hesaplanan izin verilebilir maksimum yüzey sıcaklığı.
- Patlayıcı atmosferi oluşturan gaz, buhar veya tozun patlama alt grubu.
- Şartnameye göre üretilecek cihazlarda, örneğin kontrol panelleri veya bağlantı kutularında, bileşenlerin adedi, tipi ve elektriksel çalışma parametreleri.
- Cihazın kullanılacağı tesis tipi: yeraltı madeni veya diğer endüstriyel tesisler.
- Çalışma koşulları: ortam sıcaklığı, korozyona neden olabilecek faktörler, toz, nem, UV maruziyeti ve kullanıcı açısından önemli diğer çevresel koşullar.
Bu bilgilerin doğru ve eksiksiz sağlanması, hem mevzuata uygunluk hem de güvenli kullanım açısından kritik öneme sahiptir.