Tiêu chuẩn Atex là gì?

Tiêu chuẩn ATEX là gì? Các quy định về Zones, Categorys theo tiêu chuẩn Châu Âu

Tiêu chuẩn ATEX là tiêu chuẩn chống cháy nổ áp dụng cho Châu Âu, Ngoài ra, còn có các tiêu chuẩn FM (Mỹ), CAS (Canada), GOST (Nga), GOST (Ukraine), IECEx (Australia)

Để một vụ nổ xảy ra, một số sự kiện phải xảy ra đồng thời:

  • Mức độ phân tán đủ (mức độ tán xạ) đối với sương mù hoặc bụi yêu cầu kích thước hạt từ 0,1 đến 0,001 mm. Đối với khí gas, mức độ này được cung cấp bởi bảng tính.
  • Chỉ khi nồng độ của chất dễ cháy trong không khí vượt quá giá trị tối thiểu để gây nguy cơ tồn tại vụ nổ. Mặt khác, có một giá trị lớn nhất (hỗn hợp quá giàu) mà trên đó một vụ nổ không thể xảy ra nữa.
  • Đương nhiên phải có một lượng hỗn hợp vừa đủ. Chỉ 10 lít hỗn hợp nổ được coi là nguy hiểm.
  • Nguồn đánh lửa phải cung cấp đủ năng lượng để bắt đầu vụ nổ.

Xem xét các tiêu chí này, một số biện pháp để ngăn chặn một vụ nổ chắc chắn phải nghĩ đến: Cần tránh các hỗn hợp gây nổ, số lượng của chúng phải hạn chế, phải ngăn chặn sự bắt lửa và trong trường hợp xấu nhất, tác động của một vụ nổ phải được giảm thiểu.

Các biện pháp này được xem xét trong quá trình thiết kế các thiết bị. Ví dụ, không gian mà hỗn hợp nổ có thể tích tụ được giữ rất nhỏ hoặc hàm lượng năng lượng của nguồn tia lửa có thể bị giảm thiểu hoặc vụ nổ bị hạn chế trong một không gian nhỏ.

1. Định hướng quốc tế về phòng chống nổ

Trên toàn thế giới, việc bảo vệ chống cháy nổ được điều chỉnh bởi các tiêu chuẩn quốc gia cụ thể, khác nhau. 

European UnionUSACanadaRussiaUkraineAustralia
Chỉ thị / Tiêu chuẩn / Cơ quan phê duyệtATEX
– PTB
– EXAM
BBG – KEMA
– TÜV Nord – ZELM
– IBExU …
FM Ex- Approval
UL Ex- Approval
CSA- CertificateGOST RussiaGOST UkraineIECEx
Hiệu lựcKhông giới hạnKhông giới hạnKhông giới hạn3 years3 yearsKhông giới hạn
Kiểm tra, giám sát sản xuấtkhông không
Bảng 1: Tổng quan về các Tiêu chuẩn, Phê duyệt và Cơ quan Phê duyệt của Quốc gia cụ thể

Về cơ bản, các yêu cầu đối với tất cả các phê duyệt là tương tự nhau và theo đuổi cùng một mục tiêu: ngăn chặn một vụ nổ có thể xảy ra trong một nhà máy đã bằng cách trang bị các công cụ phù hợp với các yêu cầu bảo vệ chống cháy nổ quốc gia.

2. Các thuật ngữ và Định nghĩa

Nổ (Explosion)

Nổ là phản ứng tỏa nhiệt của một chất với tốc độ phản ứng rất lớn. Nó đòi hỏi sự hiện diện của hỗn hợp nổ / bầu không khí và nguồn đánh lửa cộng với nguyên nhân ngoại lai gây ra vụ nổ.

Nguy cơ cháy nổ (Explosion Hazard)

Nguy cơ nổ được đặt ra nếu có hỗn hợp nổ / bầu khí quyển, nhưng không bắt lửa bởi nguồn đánh lửa hoặc do nguyên nhân bên ngoài.

Hỗn hợp nổ / Khí quyển

Hỗn hợp của không khí và khí gas, hơi, sương hoặc bụi dễ cháy trong điều kiện khí quyển và trong đó quá trình cháy lan ra toàn bộ hỗn hợp chưa cháy còn lại sau khi bắt lửa.

Giới hạn nổ

Giới hạn nổ dưới (LEL) và trên (UEL) quy định phạm vi mà hỗn hợp không khí của một chất có thể gây nổ. Các giới hạn nổ là cụ thể đối với từng chất riêng biệt và có thể được tra cứu trong các tài liệu tham khảo thích hợp.

Nhóm chất nổ phù hợp với tiêu chuẩn EN

Tính dễ cháy và khả năng chống bắt lửa của hỗn hợp nổ là đặc trứng cho một chất. Các thông số kỹ thuật này đặc biệt quan trọng đối với kỹ thuật thiết bị. Đối với thiết bị điện an toàn về bản chất, năng lượng đánh lửa là một tiêu chí cho tính dễ cháy. Năng lượng đánh lửa yêu cầu càng thấp, hỗn hợp càng nguy hiểm. Khả năng chống chớp cháy cung cấp thông tin liên quan đến khe hở an toàn thực nghiệm tối đa và chiều rộng của mối nối chống cháy của thiết bị có vỏ bọc chống cháy.

Explosion Group
(Nhóm nổ)
Ignition Energy
Năng lượng đánh lửa
Test GasRange
I< 200 \mu JMethane in airFiredamp protection
II A
II B
II C
< 160 \mu J
< 60 \mu J
< 20 \mu J
Propane in air
Ethylene in air
Hydrogen in air
Explosion protection
Bảng 2: Danh sách nhóm nổ theo tiêu chuẩn EN

Ghi chú: Cho phép tăng gấp đôi giá trị năng lượng đánh lửa nếu điện áp sạc <200 V.

Các chất khí gas và hơi được phân loại theo các tiêu chí này. Bảng sau liệt kê sự phân loại của các vật liệu khác nhau. Thiết bị được sử dụng cho các vật liệu này phải được chứng nhận phù hợp.

Bảng 3: Phân loại vật liệu theo nhóm nổ

Điểm chóp cháy (Flash Point)

Điểm chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi có thể thoát ra trong các điều kiện xác định từ chất lỏng cần thử với một lượng đủ để tạo ra hỗn hợp không khí – lỏng dễ cháy trên mực chất lỏng.

Năng lượng đánh lửa

Năng lượng đánh lửa tối thiểu là năng lượng trong tia lửa đủ để đốt cháy hỗn hợp khí-không khí nổ.

Nhiệt độ đánh lửa phù hợp với tiêu chuẩn EN

Nhiệt độ bắt lửa của vật liệu dễ cháy là nhiệt độ thấp nhất của tường nhiệt được xác định bằng một đầu dò mà tại đó hỗn hợp vật liệu dễ cháy và không khí sẽ bốc cháy.

Nhiệt độ bốc cháy của chất lỏng và khí được xác định bằng quy trình nêu trong DIN 51794. Hiện tại, không có phương pháp tiêu chuẩn hóa nào để xác định nhiệt độ bốc cháy của bụi dễ cháy. Trong các tài liệu liên quan, một số phương pháp được chỉ định.

Khí cháy và hơi của chất lỏng dễ cháy được chia thành các cấp nhiệt độ theo nhiệt độ bốc cháy của chúng. Các bộ phận của thiết bị được phân loại theo nhiệt độ bề mặt của chúng.

Nhóm nhiệt độNhiệt độ bề mặt cho phép lớn nhất của thiế bị tính bằng oCNhiệt độ đánh lửa của vật liệu dễ cháy tính bằng oC
T1
T2
T3
T4
T5
T6
450
300
200
135
100
85
> 450 …
> 300 </= 450
> 200 </= 300
> 135 </= 200
> 100 </= 135
> 85 </= 100
Bảng 4: Các cấp nhiệt độ

Nguồn đánh lửa

Sau đây, các nguồn bắt lửa thường xuyên xảy ra nhất được liệt kê: 

  • Bề mặt nóng (lò sưởi, thiết bị nóng, v.v.),
  • Ngọn lửa và khí nóng (cháy)
  • Tia lửa điện sinh ra do cơ học (do ma sát, va quệt, mài mòn) 
  • Tia lửa điện từ hệ thống điện,
  • Dòng bù,
  • Tĩnh điện,
  • Sét, âm thanh siêu âm
  • Nguồn đánh lửa quang học,
  • Điện trường thông qua sóng vô tuyến,

Bảo vệ chống nổ chính (sơ cấp) và phụ (thứ cấp)

Trong bối cảnh tránh các vụ nổ, cần phân biệt giữa bảo vệ chống nổ chính (sơ cấp) và phụ (thứ cấp).

Bảo vệ chống cháy nổ chính

Có nghĩa là tránh hình thành bầu không khí nổ nguy hiểm:

  • Tránh chất lỏng và khí dễ cháy,
  • Tăng điểm chớp cháy,
  • Tránh hình thành hỗn hợp nổ bằng cách hạn chế nồng độ của các chất,
  • Thông gió, kỹ thuật hoặc thông qua sử dụng hệ thống không khí mở, 
  • Giám sát nồng độ với chức năng dừng khẩn cấp

Bảo vệ chống cháy nổ thứ cấp 

bao gồm tất cả các biện pháp có thể được thực hiện để ngăn chặn sự bắt lửa của bầu không khí nguy hiểm:

• Không có nguồn đánh lửa rõ ràng

  • Thiết bị nội bộ an toàn (Intrinsically Safe Equipment)
  • Vỏ bọc chống cháy của nguồn đánh lửa để ngăn chặn đánh lửa bên ngoài
    • Đổ đầy bột
    • Đóng gói 
    • Vỏ bọc chống cháy 
    • Vỏ bọc có áp suất …

Các khu vực (Zones) phù hợp với tiêu chuẩn EN

Khu vực nguy hiểm được chia thành ba khu vực (zones). Xác suất tồn tại của một bầu không khí có khả năng nguy hiểm là một tiêu chí cho sự phân chia như được mô tả dưới đây:

Đối với Khí, Hơi và Sương (EN 60079-10)

Vùng (Zone) 0: Khu vực có môi trường dễ nổ ở dạng hỗn hợp không khí và khí dễ cháy, hơi hoặc sương mù xuất hiện liên tục, trong thời gian dài hoặc thường xuyên.

Danh mục (Category): 1 G

Vùng 1: Khu vực trong đó, trong quá trình hoạt động bình thường, đôi khi có thể xảy ra một bầu không khí tiềm ẩn cháy nổ ở dạng hỗn hợp không khí và khí dễ cháy, hơi hoặc sương mù.

Danh mục (Category):  2 G

Vùng 2: Khu vực trong đó, trong quá trình hoạt động bình thường, không khí có nguy cơ gây nổ ở dạng hỗn hợp không khí và khí dễ cháy, hơi hoặc sương mù hoàn toàn không xảy ra hoặc chỉ xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn.

Danh mục (Category):  3 G

Đối với bụi (EN 61241-10)

Vùng 20: Bụi dễ cháy trong không khí tồn tại liên tục, trong thời gian dài hoặc thường xuyên.

Danh mục: 1 D

Vùng 21: Khu vực trong đó, trong quá trình hoạt động bình thường có thể xảy ra bầu không khí tiềm ẩn cháy nổ dưới dạng một đám bụi dễ cháy trong không khí.

Danh mục: 2 D

Vùng 22: Trong khi đó, trong quá trình hoạt động bất thường, không khí bất thường ở dạng đám mây bụi dễ bắt lửa trong không khí thường không xảy ra hoặc chỉ xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn.

Danh mục: 3 D

Ghi Chú:

Các lớp, cặn và tích tụ của bụi dễ cháy phải được xem xét ở mức độ tương tự như bất kỳ nguyên nhân nào khác có thể dẫn đến việc hình thành bầu không khí dễ nổ nguy hiểm.

Hoạt động bình thường được coi là trạng thái mà nhà máy hoặc hệ thống được chạy trong các thông số và giới hạn quy định của nó.

Thiết bị thuộc loại 1G / 1D, nhóm thiết bị II

Các Categories 1G (khí) và 1D (bụi) bao gồm tất cả các thiết bị được thiết kế theo cách mà nó có thể được vận hành tuân theo các thông số do nhà sản xuất quy định và mang lại mức độ an toàn rất cao.

Thiết bị thuộc các loại này phù hợp để lắp đặt trong Vùng 0 (thiết bị 1G) và Vùng 20 (thiết bị 1D). Thiết bị trong danh mục này được yêu cầu duy trì hoạt động, ngay cả trong trường hợp xảy ra các sự cố hiếm gặp liên quan đến thiết bị, có môi trường dễ nổ và được đặc trưng bởi các phương tiện bảo vệ sao cho:

  • hoặc, trong trường hợp một phương tiện bảo vệ bị hỏng, ít nhất một phương tiện thứ hai độc lập cung cấp mức độ bảo vệ cần thiết,
  • hoặc mức độ bảo vệ cần thiết được đảm bảo trong trường hợp có hai lỗi xảy ra độc lập với nhau.

Thiết bị trong danh mục này phải tuân thủ các yêu cầu bổ sung nêu trong Phụ lục II, Số 2.1 của Chỉ thị EC 94/9 / EC.

Thiết bị thuộc Loại 2G / 2D, Nhóm thiết bị II

Các Danh mục 2G (khí) và 2D (bụi) bao gồm tất cả các thiết bị được thiết kế để có khả năng hoạt động phù hợp với các thông số vận hành do nhà sản xuất thiết lập và đảm bảo mức độ bảo vệ cao.

Thiết bị thuộc các loại này phù hợp để lắp đặt trong Vùng 1 (thiết bị 2G) và Vùng 21 (thiết bị 2D). Các phương tiện bảo vệ liên quan đến thiết bị trong danh mục này đảm bảo mức độ bảo vệ cần thiết, ngay cả trong trường hợp thường xuyên xảy ra sự cố hoặc lỗi thiết bị mà thông thường phải tính đến.

Thiết bị thuộc loại 3G / 3D, Nhóm thiết bị II

Các Danh mục 3G (khí) và 3D (bụi) bao gồm tất cả các thiết bị được thiết kế để có khả năng hoạt động phù hợp với các thông số hoạt động do nhà sản xuất thiết lập và đảm bảo mức độ bảo vệ bình thường.

Thiết bị thuộc các loại này phù hợp để lắp đặt trong Vùng 2 (thiết bị 3G) và trong Vùng 22 (thiết bị 3D) trong một khoảng thời gian ngắn.

Phân chia DIV Theo NEC500 (Mỹ) và CEC Phụ lục J (Canada)

Ngoài việc phân chia thành Vùng 0 và Vùng 1 theo tiêu chuẩn công cụ Châu Âu cho các khu vực nguy hiểm, NEC500 và CEC Phụ lục J cung cấp phân loại thành các Division. Bảng sau đây là tổng quan về các khu vực (ZoneZones) và các Division.

Bảng 5: So sánh giữ Zones và Divisions

Phân loại IEC theo IEC 60079-10

Phân loại của EU theo EN60079-10

Phân loại của Hoa Kỳ theo ANSI / NF PA70 Bộ luật Điện quốc gia (NEC) Điều 500 và / hoặc 505

Phân loại CA theo CSA C22.1 Bộ luật Điện Canada (CEC) Phần 18 và / hoặc Phụ lục J

Các nhóm nổ theo NEC500 (Mỹ) và CEC Phụ lục J (Canada)

Bảng 6: Danh sách các nhóm nổ theo tiêu chuẩn US / CA

Phân loại nhiệt độ Theo NEC500 (Mỹ) và CEC Phụ lục J (Canada)

Bảng 7: Phân chia các loại nhiệt độ theo tiêu chuẩn US / CA

3. Các hình thức bảo vệ ở Châu Âu và Bắc Mỹ

Loại bảo vệ An toàn nội tại (Intrinsic safety) “i” theo EN 50020 hoặc EN 60079-11

Thiết bị được lắp đặt trong khu vực nguy hiểm chỉ chứa các mạch an toàn nội tại (intrinsically safe circuits). Một mạch điện là an toàn nội tại khi tia lửa hoặc hiệu ứng nhiệt không thể xảy ra trong các điều kiện thử nghiệm xác định (bao gồm hoạt động bình thường và một số trục trặc nhất định) có thể đốt cháy một môi trường nổ cụ thể.

Sơ đồ khối của Intrinsic safety Ex ia
Sơ đồ khối của Intrinsic safety

Có hai loại an toàn nội tại.

Danh mục “ia” để sử dụng trong Vùng 0:

Các thiết bị phải được thiết kế sao cho trong trường hợp có hỏng hóc hoặc trong mọi trường hợp có thể xảy ra sự kết hợp của hai chế độ hỏng hóc, việc đánh lửa sẽ bị loại trừ.

Danh mục “ib” để sử dụng trong Vùng 1:

Các thiết bị phải được thiết kế sao cho không thể đánh lửa trong trường hợp hỏng hóc.

Loại bảo vệ Vỏ chống cháy “d” theo EN 50018 hoặc EN 60079-1

Các bộ phận có thể đốt cháy bầu không khí có khả năng gây nổ được chứa trong một vỏ bọc mà bản thân nó sẽ chứa áp suất của một vụ nổ hỗn hợp nguy hiểm xảy ra trong bên trong của nó và ngăn chặn vụ nổ truyền đến bầu không khí xung quanh vỏ bọc thông qua một hình dạng đặc biệt của khe hở.

Sơ đồ khối vỏ chống cháy Ex d
Sơ đồ khối vỏ chống cháy

Loại bảo vệ Tăng cường An toàn “e” theo EN 50019 hoặc EN 60079-7

Trong trường hợp này, các biện pháp bổ sung được kết hợp để tăng mức độ an toàn của thiết bị bằng cách ngăn chặn nhiệt độ cao hơn bị cấm và việc tạo ra tia lửa và hồ quang bên trong hoặc bên ngoài thiết bị điện mà trong quá trình hoạt động bình thường sẽ không xảy ra.

Sơ đồ khối vỏ chống cháy tăng cường an toàn Ex e
Sơ đồ khối vỏ chống cháy tăng cường an toàn

Loại bảo vệ Vỏ điều áp “p” theo EN 50016 hoặc EN 60079-13

Sự xâm nhập của bầu không khí dễ nổ vào vỏ của thiết bị điện được ngăn chặn bằng cách lấp đầy bên trong vỏ bằng khí bảo vệ bắt lửa (không khí, khí trơ hoặc khí thích hợp khác) dưới áp suất lớn hơn áp suất của khí quyển xung quanh. Quá áp được duy trì có hoặc không liên tục xả bằng khí bảo vệ.

Sơ đồ khối vỏ chống cháy điều áp Ex p
Sơ đồ khối vỏ chống cháy điều áp

Loại bảo vệ Ngâm dầu “o” theo EN 50015 hoặc EN 60079-6

Thiết bị điện hoặc các bộ phận của chúng được đảm bảo an toàn bằng cách bôi dầu xung quanh chúng để không gây ra khí nổ trên bề mặt hoặc bên ngoài vỏ máy.

Sơ đồ khối vỏ chống cháy ngâm dầu Ex o
Sơ đồ khối vỏ chống cháy ngâm dầu

Loại bảo vệ Đổ bột “q” theo EN 50017 hoặc EN 60079-5

Vỏ của thiết bị điện được lấp đầy bằng cát hoặc một số vật liệu hạt mịn khác để khi được sử dụng như dự định, hồ quang xuất hiện bên trong vỏ sẽ không đốt cháy môi trường nổ bên ngoài thiết bị. Sự bốc cháy có thể không xảy ra bởi ngọn lửa hoặc do nhiệt độ tăng trên bề mặt của vỏ bọc.

Sơ đồ khối vỏ chống cháy đổ bột Ex q
Sơ đồ khối vỏ chống cháy đổ bột

Loại bảo vệ Bọc kín “m” theo EN 50028 hoặc EN 60079-18

Các bộ phận có thể đốt cháy môi trường nổ được bao bọc trong vật liệu đúc có đủ khả năng chống chịu với môi trường để không khí dễ nổ không thể bắt cháy bằng tia lửa hoặc sự gia nhiệt bên trong vỏ bọc.

Sơ đồ khối vỏ chống cháy bọc kín Ex m
Sơ đồ khối vỏ chống cháy bọc kín

Loại bảo vệ Thiết bị Không đánh lửa “nA” theo EN 50021 hoặc EN 60079-15

Thiết bị không phát tia lửa điện được thiết kế để giảm thiểu xác suất xuất hiện các hồ quang hoặc tia lửa điện có thể làm tăng nguy cơ đánh lửa trong quá trình vận hành bình thường. Hoạt động bình thường không bao gồm việc loại bỏ hoặc chèn các bộ phận trong khi mạch hiện tại đang hoạt động.

Sơ đồ khối thiết bị bảo vệ không đánh lửa Ex nA
Sơ đồ khối thiết bị bảo vệ không đánh lửa

Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

Bài viết được tham khảo từ tài liệu: ABB Flowmeter Handbook

Bài viết cùng chuyên mục:

Thư viện bài viết:

Chia sẻ cho Bạn của Bạn!

One comment

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *