Silniki elektryczne przeznaczone do eksploatacji w strefach zagrożonych wybuchem

Silniki elektryczne przeznaczone do eksploatacji w strefach zagrożonych wybuchem

Przemysł górniczy, chemiczny, petrochemiczny, naftowo-gazowy, farmaceutyczny, graficzny, lakiernie, urządzenia do transportu materiałów sypkich oraz urządzenia wentylacyjne to obszary, w których może wystąpić atmosfera wybuchowa. Atmosfera wybuchowa to mieszanina substancji palnych w postaci gazów, par, mgieł lub pyłów z powietrzem w warunkach atmosferycznych, w której po wystąpieniu zapłonu, spalanie rozprzestrzenia się na całą niespaloną mieszaninę. Przestrzenie, w których może wystąpić atmosfera wybuchowa wymagają podjęcia specjalnych środków w celu zapewnienia bezpieczeństwa i higieny pracy. Jednym ze środków bezpieczeństwa są urządzenia w wykonaniu przeciwwybuchowym.

Polskie (Europejskie) oraz międzynarodowe przepisy dotyczące urządzeń elektrycznych eksploatowanych w strefach zagrożonych wybuchem stawiają precyzyjne obligatoryjne wymagania w zakresie ich konstrukcji. Wymagania te uzależnione są od poziomu bezpieczeństwa (z punktu widzenia użytkownika) jaki należy zapewnić  w finalnej aplikacji.

Wymienione powyżej przepisy Europejskie wynikają wprost z obowiązującej Dyrektywy Parlamentu Europejskiego 2014/34/UE (zwana dalej Dyrektywą ATEX) oraz norm EN/IEC zharmonizowanych z tą Dyrektywą (m.in. normy EN/IEC z serii 60079).

Zgodnie z Dyrektywą ATEX klasyfikacja urządzeń elektrycznych stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem wyróżnia dwa obszary:

• urządzenia instalowane w podziemiach kopalń górniczych (Grupa Urządzeń I)
• urządzenia instalowane na powierzchni (Grupa Urządzeń II)

Klasyfikacja urządzeń na grupy i kategorie
EN IEC 60079-0		Dyrektywa ATEX
EPL	Grupa	Grupa urządzeń	Kategoria	Substancje palne		Poziom ochrony	Strefa	Uwaga
Ma	I	I (podziemia kopalń)	M1	metan, pył węglowy		bardzo wysoki	N/A	CJN
Mb			M2			wysoki
Ga	II	II (inne przemysły np. przemysł petrochemiczny)	1G	G	gazy, pary, mgły	bardzo wysoki	0	CJN
Gb			2G			wysoki	1
Gc			3G			normalny	2	DP lub CJN
Da	III		1D	D	pyły	bardzo wysoki	20	CJN
Db			2D			wysoki	21
Dc			3D			normalny	22	DP lub CJN
CJN – wymagany obligatoryjny certyfikat ATEX Jednostki Notyfikowanej DP – możliwość wprowadzenia na rynek w oparciu o Deklarację Producenta (certyfikacja w Jednostce Notyfikowanej nie jest obowiązkowa)

Zakłady Produkcyjne Grupy Cantoni produkują w Polsce silniki przeciwwybuchowe od ponad 70 lat. W swojej ofercie posiadamy cały przekrój wykonań silników Ex (różnej budowy) o mocy od 0,06kW do 4MW, które stosowane są przez naszych Polskich i zagranicznych Klientów.

Silniki budowy wzmocnionej Ex eb produkowane przez BESEL SA

Fabryka Silników Elektrycznych BESEL SA, wchodząca w skład Grupy Cantoni, produkuje przeciwwybuchowe silniki indukcyjne klatkowe trójfazowe przeznaczone do pracy w wybuchowych atmosferach gazowych (II 2 G) i pyłowych (II 2 D) o mocy od 0,06kW do 1,1kW. W konstrukcji silników zastosowano dodatkowe środki zapewniające zwiększone bezpieczeństwo wobec możliwości powstania nadmiernej temperatury, występowania łuków i iskier zarówno wewnątrz silnika jak i na jego elementach zewnętrznych w czasie normalnej pracy. Są to odpowiednio silniki budowy wzmocnionej „Ex eb” i silniki zabezpieczone przed zapłonem pyłu za pomocą obudowy „Ex tb”. Mogą być one stosowane w strefach z zagrożeniem gazowym 1 oraz 2 lub strefach z zagrożeniem pyłowym 21 oraz 22. Silniki przeciwwybuchowe produkcji BESEL SA. posiadają certyfikat ATEX zgodnie z wymaganiami Dyrektywy 2014/34/UE i spełniają wymogi efektywności energetycznej zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (UE) 2019/1781 & 2021/341.

Silniki budowy ognioszczelnej Ex db produkowane przez CELMA INDUKTA SA

CELMA INDUKTA SA była pierwszym producentem w Polsce, który w latach 50-tych ubiegłego wieku wprowadził do swojej oferty silniki przeciwwybuchowe ognioszczelne.

Zakres oferty silników przeciwwybuchowych produkowanych przez CELMA INDUKTA SA o mocy od 0,37kW do 315kW jest bardzo szeroki (silniki budowy wzmocnionej „Ex ec” i „Ex eb”, silniki do stref pyłowych „Ex tc” i „Ex tb”, silniki ognioszczelne „Ex db” do strefy I i II), ale najważniejszym obszarem działania pozostają silniki ognioszczelne „Ex db” przeznaczone dla przemysłu górniczego i chemicznego.

Główne założenia konstrukcyjne silników ognioszczelnych to:

• zabezpieczenie przed wydostaniem się ew. zapłonu (wybuchu) mieszanki wybuchowej (gazowej) wewnątrz silnika na zewnątrz silnika (wyeliminowanie możliwości zapłonu mieszanki wybuchowej wokół silnika /na instalacji/);
• ograniczenie temperatury na obudowie silnika do wartości bezpiecznej wynikającej z temperatury zapłonu mieszanki wybuchowej wokół silnika (temperatura na obudowie silnika nie może przekroczyć temperatury wynikającej z klasy temperaturowej „T”).

Spełnienie pierwszego założenia konstrukcyjnego wymaga zastosowania odpowiednich przejść ognioszczelnych w obszarach łączenia ze sobą poszczególnych detali silników (np. połączenie tarczy łożyskowej z kadłubem, skrzynki zaciskowej z kadłubem itd.). Właściwie zaprojektowane złącza ognioszczelne pomiędzy elementami tworzącymi obudowę ognioszczelną pozwalają na wygaszenie płomienia wybuchu wewnątrz silnika a tym samym wyeliminowanie możliwości zapłonu mieszanki wybuchowej wokół silnika.

Dodatkowo, ze względu na możliwość wystąpienia eksplozji mieszanki wewnątrz obudowy silnika, konstrukcja poszczególnych komponentów musi być zaprojektowana w sposób uniemożliwiający uszkodzenie obudowy ze względu na wysokie ciśnienia występujące podczas wybuchu mieszanki (odpowiednia wytrzymałość mechaniczna).

Wszystkie powyższe kwestie wykonania silników ognioszczelnych weryfikowane są w trakcie obowiązkowej certyfikacji silników w niezależnej Jednostce Notyfikowanej (m.in. kontrolowane badania wybuchowe), która kończy się wydaniem certyfikatu ATEX. Odpowiednia wytrzymałość mechaniczna elementów tworzących obudowę ognioszczelną silników weryfikowana jest dodatkowo również podczas produkcji seryjnej (próby ciśnieniowe).

Uwzględniając ponad 50 letnie doświadczenie w produkcji silników ognioszczelnych, sugestie naszych Klientów oraz biorąc pod uwagę nowe wymagania  w zakresie minimalnego poziomu sprawności wynikające z Rozporządzenia Komisji (UE) 2019/1781 & 2021/341, CELMA INDUKTA SA zaprojektowała od podstaw a następnie zaatestowała nową serię silników ognioszczelnych Ex db (eb) z zakresu wielkości 90…315 przeznaczonych dla przemysłu chemicznego (w tym petrochemicznego) w klasie sprawności IE3  – serię (E)cSTe(b).

Silniki z systemem nadciśnienia Ex eb pxb produkowane przez EMIT SA

Największe silniki przeciwwybuchowe produkowane są w Grupie Cantoni przez firmę EMIT SA - o mocy znamionowej do 4MW. Jeden z ich rodzajów stanowią silniki z systemem nadciśnienia oznaczane cechą przeciwwybuchowości Ex eb pxb. Silniki te są wyposażone w nabudowany na obudowie system nadciśnienia służący do przewietrzenia, a następnie wytwarzania i utrzymywania nadciśnienia wewnątrz obudowy silnika, co zabezpiecza przed przedostaniem się do wnętrza silnika czynników potencjalnie wybuchowych z otoczenia. Takie rozwiązanie pozwala na zaoferowanie silników w miejsca, gdzie użycie tradycyjnych rozwiązań silników przeciwwybuchowych (ognioszczelnych lub budowy wzmocnionej) jest technicznie niemożliwe bądź bardzo trudne. Poza wymaganiami Klienta konieczność stosowania silników z systemem nadciśnienia w niektórych wypadkach wynika z normy EN 60079-1 dotyczącej zabezpieczeń urządzeń za pomocą osłon ognioszczelnych „d”, która wskazuje, że łożyska ślizgowe są niedopuszczalne w maszynach elektrycznych wirujących grupy IIC, więc dla silników 2-biegunowych dużej mocy z takimi łożyskami przeznaczonych dla grupy IIC jedyną opcją pozostaje ich wyposażenie w opisany powyżej system nadciśnienia.

Uzupełnieniem oferty silników elektrycznych produkowanych w Polsce przez BESEL SA, CELMA INDUKTA SA i EMIT SA w wykonaniu przeciwwybuchowym są hamulce elektromagnetyczne oraz zwalniaki w wykonaniu Ex (stosowane m.in. w układach napędowych z silnikami elektrycznymi) powstające w Polskiej fabryce EMA-ELFA Sp. z o.o.  wchodzącej również w skład Grupy Cantoni.

W aktualnej ofercie EMA-ELFA Sp. z o.o. znajdują się hamulce serii NEX spełniające zasadnicze wymagania dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem gazów i pyłów (strefa 2 i 21 wg Dyrektywy 2014/34/UE ATEX). Rozwinięciem tej serii są hamulce serii HEX o pełnej obudowie ognioszczelnej przeznaczone dla przemysłu górniczego i chemicznego.

 

 

Oferta EMA-ELFA Sp. z o.o. obejmuje również zwalniaki elektrohydrauliczne Ex serii ExZE (o napięciu zasilania do 1000V) i ExwZE (o napięciu zasilania do 1250V), spełniające zasadnicze wymagania dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w obszarach zagrożonych metanem oraz przestrzeniach zagrożonych wybuchem gazów, będące urządzeniami mechanicznymi o ruchu prostoliniowym, które w większości przypadków stosowane są do luzowania (otwierania) hamulców szczękowych i tarczowych, występujących w napędach maszyn transportowych, w dźwignicach, przenośnikach, windach itp.

Należy podkreślić, że silniki przeciwwybuchowe oferowane przez Grupę Cantoni produkowane od podstaw na terenie Polski (nie mylić tylko z montażem na terenie Polski z komponentów dostarczanych z rynków Azjatyckich) spełniają lub przewyższają aktualne wymagania w zakresie sprawności obowiązujące na terenie EU (IE2, IE3, IE4) oraz w innych obszarach Świata (NEMA PREMIUM). Zastosowanie bezpiecznych w pełni Europejskich silników przeciwwybuchowych (zaprojektowanych zgodnie z obowiązującymi przepisami i zaatestowanych w Europejskich Jednostkach Notyfikowanych) o wysokiej sprawności pozwala dodatkowo na obniżenie zużycia energii elektrycznej.