Ex چیست؟ معرفی کامل انواع حفاظت ضدانفجار و تفاوت Ex d و Ex e | مقایسه Flameproof و Increased Safety

در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، پالایشگاه، صنایع شیمیایی، سکوهای حفاری، انبارهای مواد قابل اشتعال، صنایع دارویی و بسیاری از واحدهای فرایندی، ممکن است گاز، بخار، مه یا گردوغبار قابل اشتعال در محیط وجود داشته باشد.

اگر در چنین محیطی یک منبع جرقه یا سطح بسیار داغ ایجاد شود، احتمال اشتعال مخلوط قابل انفجار وجود دارد.

به همین دلیل تجهیزات الکتریکی و ابزار دقیق مورد استفاده در این محیط‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که احتمال ایجاد منبع اشتعال را کاهش دهند یا در صورت وقوع جرقه یا انفجار داخلی، از انتقال آن به محیط بیرون جلوگیری کنند.

مجموعه این روش‌ها با عنوان:

Explosion Protection

یا به‌اختصار:

Ex Protection

شناخته می‌شوند.

اما همه تجهیزات Ex به یک روش محافظت نمی‌شوند.

برخی تجهیزات مانند Ex d اجازه وقوع انفجار در داخل یک محفظه مقاوم را می‌دهند اما مانع انتقال آن به محیط بیرون می‌شوند.

برخی مانند Ex e اساساً تلاش می‌کنند از ایجاد جرقه و دمای خطرناک جلوگیری کنند.

برخی مانند Ex i انرژی مدار را به میزانی محدود می‌کنند که توان ایجاد اشتعال نداشته باشد.

بنابراین برای انتخاب تجهیزات مناسب در Hazardous Area، شناخت روش‌های مختلف حفاظت Ex اهمیت بسیار زیادی دارد.

 

Ex چیست؟

علامت Ex نشان می‌دهد یک تجهیز برای استفاده در شرایطی طراحی شده که احتمال وجود اتمسفر انفجاری وجود دارد.

یک Explosive Atmosphere زمانی ایجاد می‌شود که ماده قابل اشتعال مانند:

• Gas
• Vapor
• Mist
• Dust

با هوا در محدوده قابل اشتعال ترکیب شود.

اگر در چنین شرایطی یک منبع Ignition وجود داشته باشد، امکان انفجار یا آتش‌سوزی ایجاد می‌شود.

منابع احتمالی اشتعال می‌توانند شامل موارد زیر باشند:

• Electrical Spark
• Electrical Arc
• Hot Surface
• Static Electricity
• Mechanical Spark
• Short Circuit
• Overheating
• Electromagnetic Effects

باشند.

تجهیزات دارای Ex Protection با استفاده از روش‌های مختلف طراحی تلاش می‌کنند این خطر را کنترل کنند.

 

تجهیزات ضدانفجار دقیقاً چه کاری انجام می‌دهند؟

اصطلاح «ضدانفجار» ممکن است این تصور را ایجاد کند که تجهیز در هیچ شرایطی منفجر نمی‌شود.

اما مفهوم Explosion Protection گسترده‌تر است.

بسته به Type of Protection، تجهیز می‌تواند:

• از ایجاد جرقه جلوگیری کند
• دمای سطح را محدود کند
• انرژی الکتریکی را محدود کند
• انفجار داخلی را مهار کند
• محیط داخل Enclosure را از گاز قابل اشتعال جدا کند
• قطعات جرقه‌زن را داخل ماده محافظ قرار دهد
• مانع ورود گردوغبار قابل اشتعال شود

بنابراین همه تجهیزات Ex با یک مکانیزم عمل نمی‌کنند.

 

استاندارد IEC 60079 چیست؟

یکی از مهم‌ترین مجموعه استانداردهای بین‌المللی در حوزه تجهیزات مورد استفاده در Explosive Atmospheres، خانواده:

IEC 60079

است.

این خانواده استاندارد شامل بخش‌های مختلفی است که هرکدام موضوع مشخصی را پوشش می‌دهند.

برای مثال:

IEC 60079-0

الزامات عمومی تجهیزات Ex.

IEC 60079-1

Flameproof Enclosure با علامت Ex d.

IEC 60079-2

Pressurization یا Ex p.

IEC 60079-7

Increased Safety یا Ex e.

IEC 60079-11

Intrinsic Safety یا Ex i.

IEC 60079-18

Encapsulation یا Ex m.

استانداردهای دیگری نیز برای نصب، بازرسی، تعمیر و سایر انواع حفاظت وجود دارند.

 

Hazardous Area چیست؟

Hazardous Area به محیطی گفته می‌شود که احتمال وجود مقدار خطرناکی از مواد قابل اشتعال در آن وجود دارد.

این مواد ممکن است به شکل:

• Gas
• Vapor
• Mist
• Combustible Dust

وجود داشته باشند.

شدت خطر معمولاً بر اساس احتمال و مدت حضور اتمسفر انفجاری مشخص می‌شود.

 

Zone چیست؟

در سیستم IEC، محیط‌های خطرناک بر اساس احتمال وجود Explosive Atmosphere به Zoneهای مختلف تقسیم می‌شوند.

برای گازها معمولاً:

Zone 0

Zone 1

Zone 2

و برای گردوغبار:

Zone 20

Zone 21

Zone 22

استفاده می‌شود.

 

Zone 0 چیست؟

در Zone 0، اتمسفر انفجاری گازی:

به‌صورت پیوسته، برای مدت طولانی یا به دفعات زیاد

وجود دارد.

این Zone یکی از بالاترین سطوح خطر را دارد.

 

Zone 1 چیست؟

در Zone 1 احتمال ایجاد Explosive Gas Atmosphere در شرایط عادی بهره‌برداری وجود دارد.

بسیاری از تجهیزات فرایندی در صنایع نفت و گاز در محیط‌هایی با این Classification نصب می‌شوند.

 

Zone 2 چیست؟

در Zone 2 وجود اتمسفر انفجاری در شرایط عادی بعید است و در صورت ایجاد نیز معمولاً برای مدت کوتاهی باقی می‌ماند.

 

Zone 20، Zone 21 و Zone 22 چیست؟

این Zoneها برای محیط‌های دارای Combustible Dust استفاده می‌شوند.

ساختار کلی آن مشابه Zoneهای گاز است.

Zone 20 بالاترین احتمال حضور Cloud گردوغبار قابل اشتعال را دارد و Zone 22 احتمال کمتری دارد.

 

انواع حفاظت ضدانفجار Ex

در استانداردهای IEC روش‌های مختلفی برای Explosion Protection وجود دارد.

مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

Ex d – Flameproof Enclosure

Ex e – Increased Safety

Ex i – Intrinsic Safety

Ex p – Pressurization

Ex m – Encapsulation

Ex q – Powder Filling

Ex o – Liquid Immersion

Ex n – Type of Protection n

Ex t – Protection by Enclosure for Dust

هرکدام از این روش‌ها فلسفه حفاظتی متفاوتی دارند.

 

Ex d چیست؟

Ex d مخفف یکی از مهم‌ترین روش‌های Explosion Protection یعنی:

Flameproof Enclosure

است.

در این روش فرض می‌شود که امکان ایجاد Spark یا حتی Ignition در داخل تجهیز وجود دارد.

بنابراین به‌جای جلوگیری کامل از ایجاد جرقه، Enclosure به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که:

اگر انفجار داخل محفظه رخ داد، محفظه آن را تحمل کرده و مانع انتقال شعله به محیط بیرون شود.

این یکی از تفاوت‌های بنیادی Ex d با Ex e است.

 

Flameproof چیست؟

در Flameproof Protection، محفظه باید بتواند فشار ناشی از انفجار داخلی را تحمل کند.

همچنین مسیرهای اتصال قسمت‌های مختلف Enclosure به شکلی طراحی می‌شوند که گازهای داغ خروجی در مسیر خود سرد شوند و نتوانند اتمسفر قابل انفجار بیرون را مشتعل کنند.

به این مسیرها معمولاً:

Flame Path

گفته می‌شود.

 

Flame Path چیست؟

Flame Path سطح یا مسیری دقیق میان دو قسمت Enclosure است که در صورت وقوع انفجار داخلی، گازهای داغ باید از آن عبور کنند.

طول و Clearance این مسیر با دقت طراحی می‌شود.

هدف این است که:

گازهای حاصل از انفجار داخلی پیش از خروج به بیرون، به اندازه کافی سرد شوند تا نتوانند محیط بیرونی را Ignite کنند.

به همین دلیل:

Flame Path یکی از حساس‌ترین قسمت‌های Ex d Enclosure است.

آسیب، خوردگی، خراش عمیق یا تغییر مکانیکی در Flame Path می‌تواند حفاظت تجهیز را تحت تأثیر قرار دهد.

 

نحوه عملکرد Ex d

فرایند عملکرد Ex d را می‌توان این‌طور خلاصه کرد:

1. گاز قابل اشتعال ممکن است وارد Enclosure شود.
2. یک Spark یا Arc داخل تجهیز می‌تواند مخلوط را مشتعل کند.
3. انفجار داخل محفظه رخ می‌دهد.
4. Enclosure فشار انفجار را تحمل می‌کند.
5. گازهای داغ از Flame Path عبور می‌کنند.
6. دمای آن‌ها قبل از رسیدن به محیط بیرون کاهش پیدا می‌کند.
7. شعله به محیط خارجی منتقل نمی‌شود.

پس فلسفه Ex d این نیست که:

انفجار هرگز اتفاق نمی‌افتد.

بلکه:

انفجار داخلی کنترل و محصور می‌شود.

 

کاربرد Ex d

Ex d برای تجهیزاتی بسیار مناسب است که در عملکرد طبیعی ممکن است:

• Spark
• Arc
• Switching
• Electrical Contact

ایجاد کنند.

برای مثال:

• Switchgear
• Push Button
• Control Station
• برخی Motorها
• برخی Sensorها
• Enclosureهای الکتریکی
• Switching Components
• Junction Enclosureهای حاوی تجهیزات جرقه‌زن

 

مزایای Ex d

مهم‌ترین مزایای Ex d عبارت‌اند از:

• امکان استفاده برای تجهیزاتی که Spark ایجاد می‌کنند
• ساختار بسیار مقاوم
• کاربرد گسترده در Zoneهای خطرناک متناسب با Certification
• حفاظت مکانیکی بالا
• سابقه گسترده استفاده در صنایع نفت و گاز

 

محدودیت‌های Ex d

Ex d معمولاً Enclosureهای:

• سنگین‌تر
• ضخیم‌تر
• بزرگ‌تر
• گران‌تر

نیاز دارد.

همچنین تعمیر و باز کردن تجهیز باید با دقت انجام شود زیرا Flame Path نباید آسیب ببیند.

نحوه نصب Cable Gland، Threadها و Enclosure نیز اهمیت زیادی دارد.

 

Ex e چیست؟

Ex e مخفف:

Increased Safety

است.

فلسفه Ex e کاملاً با Ex d متفاوت است.

در Ex e به‌جای مهار کردن انفجار، طراحی به شکلی انجام می‌شود که احتمال ایجاد:

• Spark
• Arc
• Excessive Temperature

در شرایط تعریف‌شده کاهش پیدا کند.

یعنی اصل Ex e:

جلوگیری از ایجاد منبع اشتعال است.

 

Increased Safety چگونه کار می‌کند؟

در تجهیزات Ex e تمهیداتی بیشتر از تجهیزات الکتریکی معمولی اعمال می‌شود.

این اقدامات می‌توانند شامل:

• افزایش فاصله الکتریکی
• افزایش Creepage Distance
• انتخاب Terminalهای مناسب
• کنترل دمای قطعات
• جلوگیری از شل شدن Connections
• استفاده از Insulation مناسب
• طراحی مکانیکی مطمئن‌تر
• جلوگیری از Hot Spot

باشند.

هدف این است که تجهیز در شرایط تعیین‌شده، منبع Ignition ایجاد نکند.

R. STAHL نیز Ex e را روشی معرفی می‌کند که با افزایش اقدامات ایمنی، ایجاد منابع اشتعال را پیشگیری می‌کند. (R. STAHL⁠)

 

آیا داخل Ex e می‌تواند جرقه ایجاد شود؟

این یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های Ex e و Ex d است.

در Ex e تجهیزاتی که در عملکرد عادی Spark یا Arc ایجاد می‌کنند، نمی‌توانند صرفاً با حفاظت Ex e مورد استفاده قرار گیرند.

برای مثال یک Relay یا Switch معمولی که هنگام کار جرقه می‌زند، نمی‌تواند تنها با قرار گرفتن داخل یک Ex e Box به تجهیز Ex e تبدیل شود.

در چنین شرایطی ممکن است از ترکیب انواع حفاظت استفاده شود.

 

کاربرد Ex e

Ex e برای تجهیزاتی بسیار مناسب است که در شرایط عادی:

Spark یا Arc ایجاد نمی‌کنند.

برای مثال:

• Terminal Box
• Junction Box
• برخی Motorها
• Lighting Equipment
• Terminal Enclosures
• Connection Compartments

 

مزایای Ex e

Ex e معمولاً نسبت به Ex d:

• سبک‌تر است
• ابعاد کوچک‌تری دارد
• ساخت ساده‌تری دارد
• هزینه ساخت پایین‌تری دارد
• نصب آن در بسیاری از موارد آسان‌تر است

R. STAHL نیز Ex e را معمولاً سبک‌تر، فشرده‌تر و کم‌هزینه‌تر از Ex d توصیف می‌کند. (R. STAHL⁠)

 

محدودیت‌های Ex e

مهم‌ترین محدودیت Ex e این است که نمی‌توان قطعاتی را که در عملکرد عادی:

• Spark
• Arc
• دمای خطرناک

ایجاد می‌کنند، صرفاً با این روش حفاظت کرد.

بنابراین دامنه کاربرد آن نسبت به Ex d برای Switching Equipment محدودتر است.

 

تفاوت Ex d و Ex e چیست؟

این یکی از مهم‌ترین موضوعات در Explosion Protection است.

اگر بخواهیم تفاوت آن‌ها را در یک جمله خلاصه کنیم:

Ex d اجازه وقوع Ignition داخلی را می‌دهد ولی آن را مهار می‌کند.

در مقابل:

Ex e تلاش می‌کند اساساً منبع Ignition ایجاد نشود.

 

تفاوت فلسفه حفاظت Ex d و Ex e

در Ex d:

Contain the Explosion

یعنی انفجار را داخل Enclosure نگه دار.

در Ex e:

Prevent the Ignition Source

یعنی اجازه نده منبع جرقه یا دمای خطرناک ایجاد شود.

این بنیادی‌ترین تفاوت بین Flameproof و Increased Safety است.

 

مقایسه Ex d و Ex e از نظر جرقه

در Ex d:

وجود Spark یا Arc داخل تجهیز قابل قبول است، زیرا محفظه برای مهار انفجار طراحی شده است.

در Ex e:

طراحی باید به‌گونه‌ای باشد که در عملکرد تعیین‌شده جرقه یا Arc خطرناک ایجاد نشود.

 

مقایسه Ex d و Ex e از نظر Enclosure

Ex d معمولاً نیازمند یک Enclosure بسیار محکم است که بتواند فشار انفجار داخلی را تحمل کند.

به همین دلیل بدنه آن می‌تواند از:

• Aluminum Alloy
• Stainless Steel
• Cast Iron
• سایر آلیاژهای مقاوم

ساخته شود.

در مقابل Ex e لزوماً نیازی به تحمل Explosion Pressure داخلی ندارد.

بنابراین می‌تواند سبک‌تر و ساده‌تر باشد.

 

مقایسه Ex d و Ex e از نظر وزن

به دلیل ساختار مقاوم‌تر:

Ex d معمولاً سنگین‌تر است.

اما:

Ex e معمولاً سبک‌تر است.

 

مقایسه Ex d و Ex e از نظر هزینه

در بسیاری از کاربردها:

Ex d گران‌تر

و:

Ex e اقتصادی‌تر

است.

علت اصلی هزینه بالاتر Ex d، Enclosure مقاوم‌تر، ماشین‌کاری دقیق Flame Path و الزامات ساخت و Certification آن است.

 

مقایسه Ex d و Ex e از نظر تعمیرات

در Ex d باید Flame Path با دقت بسیار زیادی بررسی و نگهداری شود.

Scratch، Corrosion یا Machining نامناسب می‌تواند روی عملکرد حفاظتی اثر بگذارد.

در Ex e تمرکز بیشتری روی مواردی مانند:

• Terminal Tightness
• Insulation
• Creepage
• Clearance
• Temperature

وجود دارد.

 

مقایسه Ex d و Ex e از نظر Cable Gland

Cable Gland در هر دو سیستم اهمیت زیادی دارد.

اما نوع Cable Gland باید مطابق Certification، نوع Protection و روش Installation انتخاب شود.

به‌خصوص در Ex d، Cable Entry بخشی مهم از integrity سیستم Flameproof است.

استفاده از Cable Gland نامناسب می‌تواند کل Protection Concept را مخدوش کند.

 

آیا Ex e از Ex d ایمن‌تر است؟

خیر.

این سؤال اصولاً به این شکل صحیح نیست.

Ex d و Ex e دو فلسفه متفاوت Explosion Protection هستند.

هیچ‌کدام ذاتاً «بهتر» یا «ضعیف‌تر» نیست.

انتخاب باید بر اساس:

• نوع Equipment
• Zone
• Gas Group
• Temperature Class
• EPL
• کاربرد
• Certification

انجام شود.

 

آیا Ex d و Ex e می‌توانند با هم ترکیب شوند؟

بله.

یکی از نکات بسیار مهم در تجهیزات صنعتی این است که ممکن است یک تجهیز از چند Type of Protection به‌صورت ترکیبی استفاده کند.

برای مثال:

Ex db eb

یا ترکیب Flameproof و Increased Safety.

در چنین طراحی‌ای ممکن است بخش دارای اجزای جرقه‌زن داخل Ex d Enclosure باشد، در حالی که Terminal Compartment با Ex e حفاظت شود.

IECEx نیز ترکیب Flameproof “d” و Increased Safety “e” را به‌عنوان یک ترکیب رایج در گواهی تجهیزات ذکر می‌کند. (IECEx⁠)

 

مثال کاربردی Ex d + Ex e

فرض کنید یک تجهیز دارای:

Switching Components

در بخش داخلی است.

این قسمت ممکن است هنگام عملکرد Spark ایجاد کند.

بنابراین داخل یک Ex d Chamber قرار می‌گیرد.

اما Terminalهای اتصال کابل در بخش دیگری قرار دارند که Spark تولید نمی‌کنند.

آن بخش می‌تواند با Ex e حفاظت شود.

به این ترتیب تجهیز از مزایای هر دو Protection Method استفاده می‌کند.

 

Ex i چیست؟

Ex i – Intrinsic Safety

یکی از مهم‌ترین روش‌های حفاظت در Instrumentation است.

در این روش انرژی الکتریکی مدار به مقداری محدود می‌شود که حتی در صورت برخی Faultهای تعریف‌شده، انرژی کافی برای ایجاد Ignition وجود نداشته باشد.

به همین دلیل Intrinsic Safety در تجهیزات کم‌توان مانند:

• Pressure Transmitter
• Temperature Transmitter
• Level Transmitter
• Sensor
• I/P Converter
• Signal Loop

بسیار رایج است.

 

Intrinsic Safety چگونه کار می‌کند؟

در Ex i محدودیت روی پارامترهایی مانند:

• Voltage
• Current
• Power
• Capacitance
• Inductance

اعمال می‌شود.

هدف این است که Spark یا Heating ایجادشده انرژی کافی برای Ignite کردن اتمسفر انفجاری نداشته باشد.

در این سیستم معمولاً تجهیزاتی مانند:

Zener Barrier

یا:

Galvanic Isolator

نیز استفاده می‌شوند.

 

مزیت Ex i

یکی از مزیت‌های مهم Ex i این است که نیازی به Enclosure بسیار سنگین Flameproof ندارد.

همچنین برای سیستم‌های ابزار دقیق بسیار مناسب است.

در طراحی صحیح، برخی تجهیزات Ex i می‌توانند حتی برای Zone 0 نیز مناسب باشند. (R. STAHL⁠)

 

Ex ia، Ex ib و Ex ic چیست؟

Intrinsic Safety دارای Levelهای مختلفی است.

از جمله:

Ex ia

Ex ib

Ex ic

این سطوح در میزان تحمل Fault و Equipment Protection Level با یکدیگر تفاوت دارند.

به‌صورت کلی Ex ia بالاترین سطح حفاظت این خانواده را فراهم می‌کند و می‌تواند برای کاربردهایی با سطح خطر بالاتر استفاده شود.

انتخاب دقیق باید بر اساس Certification تجهیز انجام شود.

 

Ex p چیست؟

Ex p – Pressurization

در این روش داخل Enclosure با یک گاز محافظ مانند Air یا Inert Gas در فشاری بالاتر از محیط نگه داشته می‌شود.

این فشار مثبت مانع ورود اتمسفر قابل انفجار به داخل Enclosure می‌شود.

Ex p برای تجهیزاتی مانند:

• Control Cabinet
• Analyzer Cabinet
• Large Electrical Enclosure

کاربرد دارد.

 

Purging و Pressurization

در بسیاری از سیستم‌های Ex p قبل از Energizing تجهیزات، Enclosure ابتدا Purge می‌شود.

یعنی گازهای احتمالی موجود در داخل آن با هوای پاک یا گاز محافظ خارج می‌شوند.

سپس Positive Pressure برقرار می‌شود.

 

Ex m چیست؟

Ex m – Encapsulation

در این روش قطعاتی که احتمال ایجاد Spark یا Hot Surface دارند داخل یک ماده محافظ Encapsulate می‌شوند.

این ماده مانع تماس اتمسفر قابل انفجار با منبع Ignition می‌شود.

Ex m در تجهیزاتی مانند:

• Electronic Modules
• Solenoids
• Small Sensors
• Coils

کاربرد دارد.

 

Ex q چیست؟

Ex q – Powder Filling

در این روش قسمت‌های الکتریکی داخل ماده‌ای مانند Quartz Powder قرار می‌گیرند.

ماده پرکننده مانع انتقال Ignition به محیط بیرونی می‌شود.

امروزه این نوع Protection نسبت به Ex d، Ex e و Ex i کاربرد محدودتری دارد، اما همچنان یکی از روش‌های استاندارد Explosion Protection است.

 

Ex o چیست؟

Ex o – Liquid Immersion

در این روش قطعات الکتریکی که می‌توانند منبع Ignition باشند در یک مایع محافظ قرار می‌گیرند.

مایع از تماس اتمسفر قابل انفجار با بخش جرقه‌زن جلوگیری می‌کند.

این روش historically با Oil Immersion نیز شناخته شده است.

 

Ex n چیست؟

Ex n نوعی Protection بوده که به‌طور سنتی برای تجهیزات مورد استفاده در Zone 2 استفاده می‌شد.

فلسفه آن بر کاهش احتمال ایجاد Ignition در شرایط عادی استوار بود.

در نسخه‌ها و ساختار جدیدتر استانداردهای IEC، بخش‌هایی از دسته‌بندی‌های قدیمی Ex n به سایر Protection Types منتقل شده‌اند.

بنابراین هنگام بررسی یک تجهیز Ex n باید حتماً Edition استاندارد و Certificate همان تجهیز بررسی شود.

 

Ex t چیست؟

Ex t – Protection by Enclosure

به‌طور ویژه برای محیط‌های دارای Combustible Dust استفاده می‌شود.

در این روش Enclosure از ورود مقدار خطرناک Dust جلوگیری می‌کند و دمای سطح تجهیز نیز محدود می‌شود.

این نوع Protection در Zoneهای گردوغبار مانند:

• Zone 20
• Zone 21
• Zone 22

کاربرد دارد، البته سطح دقیق کاربرد به EPL و Certification تجهیز وابسته است.

 

Gas Group چیست؟

همه گازهای قابل اشتعال رفتار یکسانی ندارند.

به همین دلیل تجهیزات Ex بر اساس نوع گاز نیز Classification می‌شوند.

گروه‌های متداول عبارت‌اند از:

IIA

IIB

IIC

IIC شامل گازهایی با قابلیت Ignition بالاتر است و الزامات تجهیز برای این گروه سختگیرانه‌تر است.

مثال شناخته‌شده:

Hydrogen و Acetylene معمولاً در گروه IIC مطرح می‌شوند.

 

Temperature Class چیست؟

حتی اگر تجهیز Spark ایجاد نکند، یک سطح بسیار داغ می‌تواند مخلوط قابل اشتعال را Ignite کند.

به همین دلیل تجهیزات دارای:

Temperature Class

هستند.

کلاس‌های رایج شامل:

T1
T2
T3
T4
T5
T6

هستند.

با حرکت از T1 به T6، حداکثر مجاز دمای سطح کاهش پیدا می‌کند.

 

T1 تا T6 به چه معنا هستند؟

در دسته‌بندی رایج:

T1 = 450°C

T2 = 300°C

T3 = 200°C

T4 = 135°C

T5 = 100°C

T6 = 85°C

بنابراین تجهیز T6 محدودیت دمای سطح سختگیرانه‌تری نسبت به T1 دارد.

 

EPL چیست؟

Equipment Protection Level یا EPL سطح حفاظت یک تجهیز را بیان می‌کند.

برای Gas Atmospheres معمولاً:

Ga

Gb

Gc

و برای Dust:

Da

Db

Dc

دیده می‌شود.

به‌طور کلی:

Ga سطح حفاظت بالاتر برای گاز
و Da سطح حفاظت بالاتر برای Dust

را نشان می‌دهند.

 

ارتباط Zone و EPL

در انتخاب تجهیزات، EPL باید با Hazardous Area Classification سازگار باشد.

برای مثال تجهیزی با EPL مناسب Zone 0 باید سطح حفاظت بالاتری نسبت به تجهیزی داشته باشد که فقط برای Zone 2 طراحی شده است.

اما انتخاب نهایی نباید صرفاً با یک جدول ساده انجام شود.

Certificate، Protection Type، Gas Group، Temperature Class و سایر الزامات نیز باید بررسی شوند.

 

Marking تجهیزات Ex چگونه خوانده می‌شود؟

روی Nameplate یک تجهیز ممکن است عبارتی مشابه این دیده شود:

Ex db IIC T6 Gb

هر قسمت اطلاعات خاصی دارد.

Ex

تجهیز دارای Explosion Protection است.

db

نوع Flameproof Protection و سطح مرتبط با آن.

IIC

Gas Group.

T6

Temperature Class.

Gb

Equipment Protection Level.

 

نمونه ترکیبی Marking

ممکن است روی تجهیز عبارتی مانند:

Ex db eb IIC T4 Gb

وجود داشته باشد.

این عبارت نشان می‌دهد تجهیز از ترکیبی از:

Flameproof Protection

و:

Increased Safety

استفاده می‌کند.

 

تفاوت Explosion Proof و Flameproof چیست؟

عبارت‌های:

Explosion Proof

و:

Flameproof

در مکالمات صنعتی گاهی به‌جای یکدیگر استفاده می‌شوند.

اما استانداردها و سیستم‌های Certification ممکن است از Terminology متفاوتی استفاده کنند.

در سیستم IEC، اصطلاح:

Flameproof Enclosure – Ex d

استفاده می‌شود.

بنابراین بهتر است هنگام بررسی Datasheet و Certificate دقیقاً به Standard و Marking تجهیز توجه شود.

 

تفاوت Ex d و Explosion Proof

Ex d یک Type of Protection مشخص در استاندارد IEC 60079 است.

اما Explosion Proof اصطلاحی است که در سیستم‌های استاندارد دیگر، خصوصاً برخی استانداردهای آمریکای شمالی، نیز استفاده می‌شود.

بنابراین نباید صرفاً با مشاهده عبارت Explosion Proof فرض کرد تجهیز دقیقاً همان Certification Ex d را دارد.

 

تفاوت Ex e و Non-Sparking

Ex e فقط به معنی «جرقه نزدن» نیست.

Increased Safety مجموعه‌ای از الزامات طراحی شامل:

• Electrical Clearance
• Creepage
• Temperature
• Mechanical Security
• Connection Reliability

است.

بنابراین یک تجهیز معمولی که در شرایط عادی Spark ندارد، الزاماً Ex e نیست.

برای Ex e بودن، تجهیز باید بر اساس استاندارد مربوطه طراحی، تست و Certification شود.

 

آیا IP Rating همان Ex است؟

خیر.

IP Rating

میزان حفاظت Enclosure در برابر:

• Dust
• Water

را مشخص می‌کند.

اما:

Ex Rating

به Protection در برابر Ignition در Explosive Atmosphere مربوط است.

بنابراین:

IP66 ≠ Ex

یک Enclosure می‌تواند IP66 باشد اما هیچ Certification ضدانفجاری نداشته باشد.

 

رابطه IP و Ex

اگرچه IP Rating و Ex دو مفهوم متفاوت هستند، در برخی Protection Types میزان مشخصی از IP Protection نیز لازم است.

برای مثال Enclosure در Ex e باید الزامات مشخصی از نظر حفاظت محیطی داشته باشد.

اما وجود IP بالا به‌تنهایی جایگزین Ex Certification نیست.

 

ATEX چیست؟

ATEX چارچوب مقررات اروپایی برای تجهیزات و محیط‌های دارای Explosive Atmosphere است.

در بازار اروپا ممکن است روی تجهیزات علاوه بر Ex Marking، اطلاعات مربوط به ATEX نیز دیده شود.

 

IECEx چیست؟

IECEx یک سیستم بین‌المللی Certification برای تجهیزات، خدمات و افراد مرتبط با Explosive Atmospheres است.

در پروژه‌های بین‌المللی، IECEx Certificate یکی از مدارک مهم بررسی Equipment Ex محسوب می‌شود.

 

ATEX و IECEx چه تفاوتی دارند؟

هر دو با تجهیزات مورد استفاده در Explosive Atmosphere ارتباط دارند، اما ساختار حقوقی و Certification آن‌ها یکسان نیست.

ATEX یک چارچوب Regulatory اروپایی است.

IECEx یک سیستم بین‌المللی Certification بر پایه استانداردهای IEC است.

در یک پروژه ممکن است تجهیز نیازمند یکی یا هر دوی این Certificationها باشد.

 

Ex d یا Ex e؛ کدام را انتخاب کنیم؟

انتخاب میان Ex d و Ex e تنها بر اساس ترجیح کاربر انجام نمی‌شود.

اگر تجهیز در عملکرد عادی:

Spark یا Arc تولید می‌کند

Ex e به‌تنهایی معمولاً روش مناسبی برای آن قسمت نیست.

در چنین شرایطی ممکن است Ex d یا روش حفاظتی دیگری لازم باشد.

اما برای Terminal Box، Connection Chamber و تجهیزاتی که در عملکرد عادی منبع Ignition ایجاد نمی‌کنند، Ex e می‌تواند گزینه مناسبی باشد.

 

چه زمانی Ex d مناسب است؟

Ex d معمولاً زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که:

• تجهیز دارای Switching Component باشد
• Spark یا Arc داخلی اجتناب‌ناپذیر باشد
• محفظه مقاوم Flameproof امکان‌پذیر باشد
• Certification مربوطه با Zone و Gas Group سازگار باشد

 

چه زمانی Ex e مناسب است؟

Ex e برای تجهیزاتی مناسب است که:

• در عملکرد عادی Arc یا Spark ندارند
• می‌توان دمای آن‌ها را محدود کرد
• Connections قابل اطمینان دارند
• Design مطابق Increased Safety Standard امکان‌پذیر است

 

چه زمانی Ex i مناسب است؟

Ex i در سیستم‌های Instrumentation کم‌انرژی بسیار رایج است.

برای مثال:

• 4-20 mA Transmitter
• Temperature Sensor
• Pressure Transmitter
• Level Instrument
• Signal Loop

در این سیستم‌ها محدود کردن انرژی مدار می‌تواند راهکار بسیار مناسبی باشد.

 

خطاهای رایج در انتخاب تجهیزات Ex

یکی از اشتباهات رایج این است که فقط عبارت:

Explosion Proof

روی Datasheet دیده شود و تجهیز بدون بررسی بیشتر انتخاب شود.

برای انتخاب صحیح باید موارد زیر بررسی شوند:

• Zone
• Protection Type
• EPL
• Gas Group
• Temperature Class
• Ambient Temperature
• IP Rating
• Certificate
• Cable Gland
• Installation Standard
• Process Conditions

 

اشتباه رایج درباره Ex d

برخی تصور می‌کنند Ex d یعنی هیچ انفجاری داخل تجهیز اتفاق نمی‌افتد.

این تصور نادرست است.

Ex d دقیقاً بر این اساس طراحی شده که اگر Ignition داخلی رخ دهد، Enclosure بتواند آن را تحمل و مهار کند.

 

اشتباه رایج درباره Ex e

برخی تصور می‌کنند Ex e همان Ex d با بدنه ضعیف‌تر است.

این نیز نادرست است.

Ex e اساساً Philosophy متفاوتی دارد.

در Ex e هدف جلوگیری از ایجاد Ignition Source است، نه مهار انفجار داخلی.

 

تعمیر تجهیزات Ex d

هنگام تعمیر Ex d باید مواردی مانند:

• Flame Path
• Threads
• Fasteners
• Enclosure Surface
• Cable Entry
• Gasketهای مجاز
• Corrosion

بررسی شوند.

تغییر خودسرانه در این اجزا ممکن است Certification تجهیز را تحت تأثیر قرار دهد.

 

تعمیر تجهیزات Ex e

در Ex e مواردی مانند:

• Terminal Condition
• Tightness
• Insulation
• Clearance
• Creepage Distance
• Cable Entry
• Maximum Temperature

اهمیت زیادی دارند.

 

انتخاب Cable Gland در سیستم Ex

Cable Gland بخشی بسیار مهم از سیستم Explosion Protection است.

انتخاب آن باید بر اساس:

• Protection Type
• Cable Type
• Zone
• Gas Group
• Equipment Certificate
• Enclosure Entry
• Installation Standard

انجام شود.

نصب یک Gland غیرمجاز می‌تواند حتی در صورت Certified بودن خود تجهیز، سیستم حفاظتی را نامعتبر کند.

 

جمع‌بندی

Ex Protection مجموعه‌ای از روش‌های مهندسی برای جلوگیری از ایجاد Ignition یا محدود کردن اثر آن در محیط‌های دارای گاز، بخار، مه یا گردوغبار قابل اشتعال است.

از مهم‌ترین انواع حفاظت ضدانفجار می‌توان به:

Ex d – Flameproof

Ex e – Increased Safety

Ex i – Intrinsic Safety

Ex p – Pressurization

Ex m – Encapsulation

Ex q – Powder Filling

Ex o – Liquid Immersion

Ex n

و:

Ex t – Dust Protection by Enclosure

اشاره کرد.

در میان این روش‌ها، Ex d و Ex e از رایج‌ترین Protection Types در تجهیزات صنعتی هستند.

تفاوت اصلی آن‌ها در فلسفه حفاظت است.

در Ex d امکان وقوع Ignition داخل تجهیز پذیرفته می‌شود اما انفجار در یک Enclosure مقاوم محصور شده و Flame Path مانع انتقال شعله به محیط بیرون می‌شود.

در مقابل، در Ex e تجهیزات به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که در شرایط تعریف‌شده Spark، Arc یا دمای خطرناک ایجاد نشود.

بنابراین:

Ex d = مهار انفجار داخلی

و:

Ex e = جلوگیری از ایجاد منبع اشتعال

است.

Ex d معمولاً برای تجهیزاتی که دارای Switching یا Spark هستند مناسب‌تر است، در حالی که Ex e در Terminal Boxها، Connection Chamberها، برخی Motorها و تجهیزاتی که در عملکرد طبیعی جرقه تولید نمی‌کنند کاربرد زیادی دارد.

در بسیاری از تجهیزات نیز از ترکیب این دو روش یعنی Ex d + Ex e استفاده می‌شود.

در نهایت انتخاب تجهیز مناسب Hazardous Area تنها بر اساس عبارت Ex d یا Ex e انجام نمی‌شود و باید Zone، EPL، Gas Group، Temperature Class، Ambient Temperature، Certificate، Cable Gland، نوع نصب و استاندارد پروژه به‌صورت هم‌زمان بررسی شوند.