Működési elv

1. Mi az az öblítés és nyomásfokozás?
2. Mely szabványok relevánsak?
3. A robbanásveszélyes gázokkal, porral vagy gázokkal és porral szennyezett környezettel kapcsolatos alapvető műveletek
4. Mit használnak az öblítéshez és a nyomásfokozáshoz?
5. Mik az öblítés követelményei?
6. Mik a nyomásfokozás követelményei?
7. Milyen eszközöket lehet védeni?

Az öblítés és nyomásfokozás olyan védelmi módszer, amely sűrített levegő vagy védőgáz segítségével megakadályozza, hogy a robbanásveszélyes anyagok, például gáz, por vagy a kettő keveréke, kárt tegyenek a szekrényekben elhelyezett elektromos készülékekben. 

Az osztályok/divíziók besorolására az NFPA 496 szabvány, a zónákra pedig az IEC 60079-2 szabvány vonatkozik. Ezek azonban csak az öblítésre és nyomásfokozásra vonatkozó szabványok, amelyek az összképnek csak egy darabját képezik. A szekrény, valamint a benne lévő berendezések vezetékelését, hőmérsékletét és anyagát szintén figyelembe kell venni. Például a szekrény felé és a szekrény felől futó vezetékelés nem része az öblítőrendszernek, és védelmet igényel. A terület besorolása határozza meg, hogy mit lehet használni, és milyen szabványokat kell alkalmazni.
  

Robbanásveszélyes gázzal szennyezett környezet esetén:  

Az éghető gázok szekrényből történő eltávolítása érdekében öblítésre van szükség. A biztonság érdekében a védőgáznak el kell érnie egy bizonyos térfogatot a szekrény szabad térfogatához képest. Az NFPA 496 szabvány négy, az IEC60079-2 szabvány öt térfogatcserét ír elő. Ahhoz, hogy a szekrény teljes öblítését ellenőrizzék, a szekrényben lévő áramlási sebesség mérésére vagy hitelesítésére van szükség.

A szekrény öblítését követően a védőszekrény nyomását fenn kell tartani. A szekrény nyomás alá helyezése érdekében a rendszer alacsony áramlási sebességű védőgázt juttat a szekrénybe, amely a szekrény nyomását így a minimális biztonsági szint felett tartja. Ennek értéke az NFPA 496 vagy az IEC60079-2 szabványtól függ. Az ajtók, ablakok, szigetelőcsövek/tömszelencék stb. tömítetlensége miatt a legtöbb szekrény esetében szükség van a nyomásfokozáshoz szükséges védőgáz állandó áramlására.

Robbanásveszélyes porral szennyezett környezet esetén:

A robbanásveszélyes port előbb fizikailag ki kell tisztítani a szekrényből. A tisztítást követően szigetelje és helyezze nyomás alá a szekrényt. A nyomásfokozás általában alacsony áramlási sebességű védőgázzal történik, amely a szekrény nyomását a minimális biztonsági szint felett tartja. Ennek értéke az NFPA 496 vagy az IEC60079-2 szabványtól függ. Az ajtók, ablakok, szigetelőcsövek/tömszelencék tömítetlensége miatt a legtöbb szekrény esetében szükség van a védőgáz állandó áramlására. Az öblítés nem történik meg, mivel a nyomáscsökkentő nyílások általában olyan szikrafogót igényelnek, amely nem képes kivezetni a porszemcséket.

Robbanásveszélyes porral és gázzal szennyezett környezet esetén:

A szekrényből először minden éghető port ki kell tisztítani, majd az éghető gázokat ki kell öblíteni. A nyomásfokozást biztosító komponensugyanaz marad, de a minimális biztonsági nyomás változhat. A nyomásfokozáshoz alkalmazott szabványtól függően a robbanásveszélyes por esetén általában nagyobb biztonsági nyomásra van szükség a szekrényben.

A szekrény sikeres öblítését és/vagy tisztításátkövetően a berendezés biztonságosan üzemeltethető. Amennyiben a nyomás a biztonsági minimum szint alá csökken, intézkedésekre van szükség. Az alkalmazott szabványtól, valamint a terület besorolásától függően a védőszekrényt azonnal feszültségmentesíteni kell, vagy egy előre meghatározott idő (leállítási eljárás) után látható vagy hallható riasztótkell bekapcsolni a kezelő számára, aki a védőszekrényt feszültség alatt hagyja, és elvégzi a szükséges intézkedéseket.

A túlnyomás szekrényből való elvezetése érdekében minden rendszer esetén szükség van nyomáscsökkentő nyílásra. A csak porral szennyezett környezetek esetében is szükség van nyomáscsökkentő eszközökre, mivel a szabályozó meghibásodásának következtében túl nagy mennyiségű gáz juthat a szekrénybe.

A szekrények öblítéséhez és nyomásfokozásához védőgázt használnak. A legtöbb gyári környezetben erre a célra sűrített levegőt használnak. Néhány alkalmazás esetében palackozott levegőt, másoknál pedig védőgázt, például nitrogént alkalmaznak. A védőgázellátás tervezésekor számos paramétert figyelembe kell venni:

• A védőgázellátásnak tisztának kell lennie. A szükséges levegőtípus meghatározása érdekében ellenőrizze a védőgázt biztosító rendszerre vonatkozó szabványokat és paramétereket. A minőség fenntartása érdekében a rendszert minden esetben szabályozóval és szűrővelkell felszerelni.
• A szabályozó a nyomásfokozáshoz szükséges állandó áramlási sebességet biztosítja. Az öblítéshez a szekrényen belüli térfogatcsere meghatározására is szükség lehet. A szabályozó nélküli védőgázellátás szélsőséges nyomásváltozásokat okozhat. Ha a nyomás a minimális érték alá csökken, rendszermegszakítás fordulhat elő, vagy a rendszer ki is kapcsolhat. A túlnyomásdeformálhatja vagy károsíthatja a szekrény ablakait, tömítéseit vagy tömszelencéit.
• Ellenőrizze, hogy a védőgázellátás rendelkezik-e a rendszer maximális áramlási sebességénekkezeléséhez szükséges kapacitással. 
• Ellenőrizze, hogy a védőgáz ellátását biztosító vezetékekelég nagyok-e ahhoz, hogy ellenálljanak a rendszer maximális áramlási sebességének, amely általában az öblítés közben lép fel.
   

Az üzembe helyezéskor feltételezhető, hogy a szekrény belsejében elegendő mennyiségű tűzveszélyes gáz található ahhoz, hogy a berendezés működése során tűzveszély lépjen fel.

Az öblítés során minden éghető gázt eltávolítunk a szekrényből, így azok szintje a veszélyes gáz alsó robbanási határértéke (LEL) alá csökken. A szekrény biztonságossá tételéhez szükséges időt számos tényező befolyásolja, beleértve a szekrényből való ki/beáramlási sebességet, a szekrény méretét, a szükséges térfogatcserék számát, a szekrény belsejének felépítését, valamint a szekrény teherbírását. Ha a védőszekrény több rekeszből áll, a védőgáz vezetékét célirányosan úgy kell helyezni, hogy a holtterek öblítése is biztosítva legyen. Az öblítési idő hosszát az alkalmazott szabványok határozzák meg. Az öblítési idő jellemzően a következő:

• NFPA 496: 4 térfogatcsere/10 térfogatcsere a motorok esetén 

Az öblítéshez általában a következőkre van szükség: védőgáz szabályozott áramoltatása a szekrénybe, valamint megfelelő méretű nyomáscsökkentő nyílás az elvezetés érdekében. Bevált gyakorlat, hogy a nyílást a szekrény alján, a védőgáz ellátását pedig a szekrény tetején helyezik el, amennyiben a robbanásveszélyes gáznehezebb a levegőnél. Sokkal fontosabb azonban biztosítani azt, hogy a rendszer a szekrény teljes térfogatátátöblítse. A szekrények hitelesítése során a tanúsítványt kiállító szerv megkövetelheti a szekrény tesztelését, hogy ellenőrizze, az öblítéshez szükséges feltüntetett idő valóban elegendő-e. Kérdezze meg a tanúsító irodát, hogy szükség van-e erre a tesztre.

A nagyméretű szekrények öblítése során probléma adódhat, mivel a szekrénybiztonsági szellőzőnyílás nyitási nyomása emelkedik. A nyomás nagysága a felület méretétől függ, így a nagyobb felületnagyobb erőt jelent:

• Szekrény mérete = 3×5×1,5 láb = 22,5 köbláb
• Szekrény ajtajának mérete = 2×4 láb
• Áramlási sebesség a szekrény nyomása mellett = 30 köbláb/perc, 4 inH2O mellett (27,6 inH2O = 1 psi)
• Áramlási sebesség a szekrény nyomása mellett = 12 köbláb/perc, 2 inH2O mellett (27,6 inH2O = 1 psi)
• Térfogatcserék száma = 4 inH2O, amely psi mértékegységben megadva = 4/27,6 = 0,1445 psi

30 köbláb/perc öblítési áramlás mellett a szekrény nyomásának értéke körülbelül 4 inH2O vagy 0,1445 psi lesz.

• Az ajtóra ható erő 8 (négyzetláb) × 0,1445 (font/négyzethüvelyk) × 144 (négyzethüvelyk/négyzetláb) = 166 font.
  Öblítési idő = 4 térfogatcsere × 22,5 négyzetláb /30 köbláb/perc = 3 perc

12 köbláb/perc öblítési áramlás mellett a szekrény nyomásának értéke körülbelül 2 inH2O vagy 0,0725 psi lesz.

• Az ajtóra ható erő 8 (négyzetláb) × 0,0725 (font/négyzethüvelyk) × 144 (négyzethüvelyk/négyzetláb) = 83 font.
  Öblítési idő = 4 térfogatcsere × 22,5 négyzetláb /12 köbláb/perc = 7,5 perc

A nagyobb nyomás esetén a nagyobb szekrényeket meg lehet erősíteni.

A szekrények nyomásfokozására az öblítést vagy a por eltávolítását követően kerül sor. A nyomásfokozás megakadályozza, hogy a szekrényben ismét robbanásveszélyes környezet alakuljon ki. Az ajtók, ablakok, tömszelencék stb. tömítetlenségéből származó szivárgások megelőzése érdekében a védőgázállandó áramlására van szükség. A nyomásfokozáshoz alkalmazott áramlási sebesség általában alacsonyabb az öblítés áramlási sebességénél, valamint a nyomáscsökkentő nyílás nyitási nyomásánál. Előfordulhatnak azonban olyan esetek, amikor a nyomásfokozáshoz alkalmazott áramlási sebességnek a szekrény hűtése érdekében nagyobbnak kell lennie a nyílás nyitási nyomásánál.

A szekrények nyomásának beállítása során biztosítani kell, hogy a nyomás a rendszer minimális biztonsági nyomásánál magasabb, a nyomáscsökkentő nyílás letörési nyomásánál viszont alacsonyabb legyen. Ha például a minimális biztonsági nyomás 0,25 inH2O, a nyílás letörési nyomása pedig 1,0 inH2O, a szekrény nyomásfokozásának nyomását 0,5 inH2O értékre kell beállítani. A magasabb nyomásnak köszönhetően nagyobb esély van arra, hogy a védőgázellátás nyomásának csökkenése nem fog riasztást bekapcsolni, vagy nem fogja leállítani a rendszert. 

A módszer segítségével a legtöbb elektromos készülék megóvható, azonban a használat előtt kisebb módosításokra lehet szükség. A robbanásveszélyes környezetben való használatra alkalmatlan szekrényben lévő berendezések az öblítő- és nyomásfokozó rendszer részét képezik. A teljesen szigeteltberendezéseketfel kell nyitni, hogy a védőgáz át tudja járni azokat. A berendezések minimális felnyitásával kapcsolatban kérjen tanácsot a szükséges sztenderdeket illetően. A mikrochipekhez, tranzisztorokhoz, fedelekhez stb. hasonló elektronikus alkatrészek esetében nincs mindig szükség szellőztetésre. Ha egy berendezést át kell alakítani, hogy megfeleljen az öblítés és nyomásfokozás által támasztott követelményeknek, minden esetben egyeztessen a gyártóval annak biztosítása érdekében, hogy a termék garanciája és biztonsága ne kerüljön veszélybe.