نیازمندیهای عمومی تابش موج پیوسته مربوط به حفاظت Exop is

نیازمندیهای عمومی تابش موج پیوسته مربوط به حفاظت Exop is

مقدمه

همانطور که Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB - موسسه ملی مترولوژی آلمان) در نتیجه تحقیقات اساسی خود در دهه 1990 ارائه نمود، نور و انرژی نور می توانند محیط های انفجاری را مشتعل کنند.

انتشار IEC 60078-28 که موضوع حفاظت در برابر انفجار نوری را استانداردسازی می کند در سال 2006 انجام گردید و اولین ویرایش (نسخه دوم) از استاندارد مذکور نیز نیز در سال 2015 منتشر شد.

بارها و بارها، کاربران و اپراتورهای سیستم های فرآیندی با این وضعیت مشابهی مواجه می شوند: مناطق خطرناک گاز و گرد و غبار در بسیاری از عملیاتها یافت می شوند و در عین حال، تجهیزات نوری از اتصالات نور LED گرفته تا فیبر نوری، به تعداد زیادی نیز حضور دارند.

نور: خطر اشتعال

به راحتی می توان دریافت که چرا تشعشعات نوری خطر اشتعال ایجاد می کند. به سادگی از یک ذره بین استفاده کنید تا مقداری نور خورشید را روی نی متمرکز کنید و ببینید که چقدر سریع شروع به سوختن می کند.

وقتی انرژی روی یک ناحیه کوچک متمرکز می شود، مقدار آن بیشتر می شود، به این معنی که در نقطه کانونی چندین برابر قوی تر از ناحیه اطراف است. و یک رسانای نوری چه کاری انجام می دهد؟

نور را تا یک نقطه بسیار کوچک متمرکز می کند.

گزارش PTB W-67 در مورد "اشتعال مخلوط های انفجاری بخار/هوا و گاز/هوا به دلیل تشعشعات نوری مداوم" در سال 1996 توسط M. M. Welzel منتشر شد.

در آگوست 2006، IEC 60079-28 "اتمسفرهای انفجاری - قسمت 28: حفاظت از تجهیزات و سیستم های انتقال با استفاده از تشعشع نوری" منتشر شده و در اکتبر 2007 در اروپا اجرا شد. از آوریل 2016، نسخه دوم در دسترس بوده است. شامل تعدادی اضافات و توضیحات است. در اصل، این استاندارد چهار مکانیسم احتراق بالقوه را مورد بحث قرار می دهد:

• تشعشعات نوری باعث گرم شدن ذرات می شود و می توانند تحت شرایط خاصی به دمای سطحی برسند که می تواند یک محیط دارای پتانسیل انفجار را مشتعل نمایند.

• اشتعال حرارتی حجم گاز به دلیل مطابقت طول موج نوری با باند جذب گاز (نوعی اثر تشدید)

• اشتعال فتوشیمیایی به دلیل تفکیک فتوشیمیایی مولکول های اکسیژن توسط تابش در محدوده فرابنفش

• تجزیه مستقیم گاز ناشی از لیزر در نقطه کانونی یک پرتو قوی، تولید پلاسما یا موج ضربه ای، که هر دو به طور بالقوه به عنوان منبع اشتعال عمل می کنند.

الزامات عمومی برای تابش نوری ذاتا ایمن "op is" (بند 1.2.5 از استاندارد IEC 60079-28:2015)

تابش نوری ذاتاً ایمن به این معنی است که تابش مرئی (visible) یا مادون قرمز (infrared) قادر به تأمین انرژی کافی در شرایط عادی یا خطای مشخص شده برای مشتعل کردن یک اتمسفر انفجاری خاص نیست.

مفهوم آن، یک رویکرد به ایمنی، مربوط به محدودیت مقاومت پرتو است.

احتراق توسط یک جاذب هدف مورد تابش نوری به کمترین میزان انرژی، توان یا تابش مکانیسم های احتراق شناسایی شده تابشی در طیف مرئی و مادون قرمز نیاز دارد.

مفهوم ذاتا ایمن برای تشعشعات نامحدود بکار می رود و نیازی به نگهداری کردن یک محیط بدون جذب ندارد.

الزامات عمومی تابش موج پیوسته (بند 1.2.2.5 از استاندارد IEC 60079-28:2015)

توان نوری یا تابش نوری نباید از مقادیر بیان شده در جداول زیر ، طبقه بندی شده بر اساس گروه تجهیزات و کلاس دما، تجاوز کند.

جدول شماره دو : توان نوری و تابش ایمن برای تجهیزات گروه گازی I و II، طبقه بندی شده بر اساس گروه تجهیزات و کلاس دما

برای دیدن جدول در سایز بزرگتر، روی تصویر زیر کلیک کنید.

در جدول شماره دو ، منابع تابش نوری مرتبط با یکی از دو حالت زیر هستند:

• بر اساس توان تابشی یا Radiated power و واحد اندازه گیری میلی وات و بدون بکار بردن هیچگونه محدودیت تابشی، یا

• بر اساس تابشی یا irradiance و واحد اندازه گیری میلی وات بر میلیمتر مربع و بدون بکار بردن هیچگونه محدودیت توان تابشی

توجه: مقدار Radiated power یا  irradiance مربوط به منبع یا منابع نوری تجهیز باید در تکنیکال فایل آن، باید بر اساس تست ریپورت یک آزمایشگاه معتبر یا دیتاشیت قابل استعلام سازنده منبع نوری درج شود.

قدرت نوری قابل اعمال (optical power) یا مقادیر تابش نوری (irradiance) بیان شده در جدول شماره دو، بر اساس تقسیم بندی گروه تجهیزات (گروه گاز) و کلاس دما است زیرا فرآیند احتراق توسط ذرات داغ کوچک به هر دو عامل گروه گازی تجهیزات و کلاس دمایی مخلوط انفجاری بستگی دارد.

این موضوع مستقل از گروه تجهیزات (الکتریکی) و کلاس دمای مرتبط با ارزیابی تجهیزات الکتریکی است.

بنابراین مهم است که بدانیم که معنای اصطلاح "کلاس دمایی" برای تکنیک حفاظت در برابر تشعشع نوری یا "op is" با کلاس دمایی دارای کاربرد برای سایر تکنیک های حفاظت از تجهیزات الکتریکی مانند محفظه های ضد شعله، "d" "، یا دستگاه ذاتا ایمن، "i" متفاوت است.

برای حفاظت "op is"، استفاده از عبارت "کلاس دمایی" در هنگام بکارگیری جدول شماره دو، به حداکثر دمای اندازه گیری شده روی تجهیزات مربوط نمی شود، بلکه به خواص اشتعال گازهای مرتبط با گروه های مختلف تجهیزات مربوط می شود، بنابراین:

• برای تجهیزات  IIA  دارای گروه گازیو  IIB، کلاس های دمایی T5 و T6 قابل استفاده نیستند، زیرا هیچ گاز IIA یا IIB وجود ندارد که دارای دمای خود اشتعال T5 یا T6 باشد.

•  برای تجهیزات دارای گروه گازی IIC، هیچ گاز IIC با دمای خود اشتعال T5 وجود ندارد و دی سولفید کربن تنها گاز IIC با دمای خود اشتعالی T6 است.

• برای تجهیزات دارای گروه گازی IIB، تنها یک گزینه برای مقادیر توان نوری یا تابش نوری وجود دارد،  که عبارتست از T1 تا  .T4

در نتیجه:

• برای تجهیزات  IIA  دارای گروه گازی، سازنده یک کلاس دمایی "op is" که عبارتست از از T1 تا T3 یا T4 را برای گازهای گروه تجهیزات مورد نظر برای برنامه نصب نهایی، مشخص می نماید.

• برای تجهیزات دارای گروه گازی IIC، سازنده یا T1 تا T4 را مشخص نموده، یا اگر دی سولفید کربن در برنامه نصب نهایی مورد نظر گنجانده شده باشد، T6 را نشان می دهد.

توجه: در تکنیکال فایل تجهیز، منبع یا منابع نور مورد استفاده، مشخص نمودن نوع منبع که یا بر اساس سطح تابش یا توان تابشی است و مقادیر تشعشع مربوطه با ذکر رفرنس و تعیین اینکه در کدام محدوده از جدول شماره دو قرار می گیرد، گروه/های گازی و کلاس/های دمایی مرتبط، نوع گاز یا گازهایی که ممکن است در محل نصب و بهره برداری از تجهیز وجود داشته باشد به همراه نقطه خود اشتعالی (autoignition) هر یک از گازها همراه با مشخص نمودن رفرنس مورد استفاده برای ارتباط نقطه خوداشتعالی با کلاس دمایی اعلام شده، می بایست لیست شوند.

دانلود نمونه فرم

در واقع مرتبط یا applicable بودن کلاس دمایی اعلام شده با نقطه یا نقاط خوداشتعالی اعلام شده باید با بیان رفرنس معتبر، اثبات شود.

به عنوان یک جایگزین یا آلترناتیو برای ارزیابی تابش بر اساس جدول شماره دو، گزینه های زیر نیز قابل استفاده هستند:

1- برای سطوح پرتودهی بالای 400 میلی‌متر مربع، حداکثر دمای اندازه‌گیری‌شده روی سطح تابش‌شده باید برای تعیین کلاس دما، بدون محدودیت در تابش استفاده شود. اندازه گیری دما باید امکان مقاومت پرتوی همگن را در نظر بگیرد.

2-  برای نواحی محدود تحت تابش کوچکتر یا مساوی 130 میلی‌متر مربع، حداکثر مقادیر توان تابشی غیر از آنچه در جدول دو مجاز است برای کلاس‌های دمایی  T1، T2، T3 و T4 و گروه‌های گازی  IIA، IIB یا IIC در جدول 4 به تفصیل آمده است.

3-  پاس کردن تست های جرقه یا Ignition مطابق با 5.2. که در صورت کاربرد داشتن برای تجهیز، باید توسط نهاد صدور گواهینامه انجام بشوند.

معیارهای پذیرش مقادیر توان تابشی (radiated power) و یا تابشی (irradiance) در جدول شماره سه، به تفکیک سطوح حفاظت یا EPL تجهیز، شامل Da یا Db یا Dc تعیین شده اند.

توجه: مقدار Radiated power یا  irradiance مربوط به منبع یا منابع نوری تجهیز باید در تکنیکال فایل آن، باید بر اساس تست ریپورت یک آزمایشگاه معتبر یا دیتاشیت قابل استعلام سازنده منبع نوری درج شود.

جدول شماره چهار - مقادیر حد ایمن برای ناحیه میانی (intermediate area)، گروه I یا II، توان ثابت، اتمسفرهای T1 تا T4، تجهیزات گروه های IIB، IIA یا IIC (داده های مشتق شده از شکل B.1 شامل یک عامل ایمنی یا safety factor)