Zgodnie z dyrektywą ATEX, ochrona przeciwwybuchowa w zakładzie przemysłowym, powinna w pierwszej kolejności eliminować możliwość utworzenia się atmosfery wybuchowej. Drugim krokiem w celu zachowania bezpieczeństwa wybuchowego jest eliminowanie potencjalnych źródeł zapłonu. Jako że nigdy nie zapewnimy 100% ochrony samymi działaniami prewencyjnymi, kolejnym obowiązkowym działaniem jest zabezpieczenie instalacji przed negatywnymi skutkami wybuchu wraz z jednoczesną izolacją poszczególnych urządzeń w razie wystąpienia wybuchu.

Na tej stronie skupimy się jednak na wspomnianej w drugim zdaniu eliminacji źródeł zapłonu. A konkretnie na jednym ze sposobów, jakim jest wykrywanie i gaszenie iskier. Pokażemy jednocześnie na konkretnym przykładzie, jak niewielka zmiana w procesie produkcji, może wpływać na poziom bezpieczeństwa wybuchowego i pożarowego.

Instalacja ochraniająca filtry – na przykładzie pyłu herbaty

Zakład, na którego przykładzie opowiemy o systemie detekcji i gaszenia iskier, od dawna przykładał dużo uwagi do bezpieczeństwa. Zarządzający mieli świadomość ryzyka wybuchu pyłu herbaty, który tworzy się podczas zgrzewania torebek z herbatą. Z biegiem lat urządzenia pakująco-zgrzewająceh zaopatrzono w cztery filtry odpylające, które to zostały następnie zabezpieczone przed skutkami wybuchu poprzez systemy tłumienia i izolacji wybuchu.

Czujniki pierwszego z nich, mają za zadanie wykryć zarzewie wybuchu (przyrastające gwałtownie ciśnienie) w filtrze odpylającym, a następnie stłumić go w bardzo wczesnej fazie. W tym celu stosuje się szybkie gaśnice HRD. Wpuszczają one pod bardzo wysokim ciśnieniem proszek gaszący do chronionej instalacji. Czas reakcji od wykrycia początkowego etapu wybuchu do jego stłumienia liczony jest w milisekundach. Można powiedzieć, że trwa to mniej więcej tylko co mrugnięcie okiem.

Z kolei rozwiązania z zakresu izolacji wybuchu odpowiadają za odcięcie urządzenia, w którym doszło do wybuchu od pozostałej części instalacji, co ma ograniczyć ryzyko tzw. wybuchów wtórnych.

Nowy surowiec, to nowe ryzyko wybuchu i pożaru

System detekcji i gaszenia iskier nie był potrzebny, aż do momentu podjęcia decyzji o wprowadzeniu do produkcji herbat aromatyzowanych. Wtedy sytuacja uległa drastycznej zmianie.

Okazało się, że temperatura zapłonu pyłu herbaty nasączonego olejkami eterycznymi wynosi zaledwie 70^oC. To znacznie mniej niż w przypadku zwykłej herbaty.

Dopóki jednak instalacja działała prawidłowo, to ruch powietrza skutecznie chłodził elementy urządzenia, co minimalizowało ryzyko zapłonu. Problem jednak w tym, że tego typu instalacje wymagają częstych przestojów, w celu korekty ich ustawień. W takich sytuacjach temperatura szczęk podnosiła się, prowadząc tym samym zapłonu.

Te niewielkie, lokalne zarzewia ognia nie stanowiłyby dużego zagrożenia, gdyby nie fakt, że instalacje pakowania i zgrzewania były połączone ze wspomnianymi wcześniej czterema liniami odciągu pyłu. Gdy dochodziło do zapłonu, żarząca się herbata oraz fragmenty torebek były zaciągane do filtrów odpylających. Dochodziło w nich do wybuchu lub pożarów, co powodowało aktywację systemu przeciwwybuchowego. Instalacja nadal była bezpieczna z perspektywy dyrektywy ATEX, jednak ilość aktywacji rosła co utrudniało proces produkcji.

Detektor iskier ogranicza źródła zapłonu

W tym konkretnym przypadku, wdrożenie nowego surowca o znacznie niższej temperaturze zapłonu spowodowało, że należało rozważyć montaż nowych rozwiązań eliminujących to konkretne źródło zapłonu. Proces technologiczny zgrzewania torebek herbaty musiał pozostać bez zmian. Inżynierowie GRUPY WOLFF musieli więc rozważyć możliwości montażu takiego systemu bezpieczeństwa, który gasiłyby powstające gorące cząstki. Na bazie analizy problemu stało się jasne, że system detekcji i gaszenia iskier będzie najlepszym rozwiązaniem. Układ detekcji nie tylko zwiększy bezpieczeństwo pracy, ale także skróci przestoje instalacji.

Zasada działania systemu wykrywania i gaszenia iskier

System detekcji i gaszenia iskier ma na celu powstrzymanie źródeł zapłonu przed dostaniem się do obszarów zagrożonych pożarem oraz wybuchem pyłu, takich jak silosy, czy filtry odpylające. W tym celu na kanale montowany jest czujnik iskier (detektor iskier) oraz dysza wodna. Oba urządzenia instalowane są w pewnej, wyliczonej odległości, tak aby system miał czas prawidłowo zareagować.

Wspomniane czujniki (detektory) wykrywają źródła zapłonu w ciągu milisekundy. Następnie rozpoczynają gaszenie z wykorzystaniem niewielkiej ilości wody pod dużym ciśnieniem. Gaszenie trwa zwykle 5 sekund i zatrzymuje się automatycznie. Takie funkcjonowanie systemu wykrywania i gaszenia pozwala wrócić instalacji od razu do trybu normalnej pracy.

Kluczem do sprawnego działania są odpowiednio dobrane detektory iskier

Bezwzględnie sercem systemu wykrywania i gaszenia iskier jest układ detekcji. To od niego zależy skuteczność wykrywania obiektów stwarzających potencjalne ryzyko wybuchu i pożaru. Czujniki iskier często też mają znaczący wpływ na koszt montażu całego systemu. Najczęściej na rynku spotykane są czujniki iskier, które nie są w stanie objąć swoim „wzrokiem” całego przekroju kanału, dlatego ich producenci wymagają, aby montować je parami po dwóch stronach pyłoprzewodu. Coraz bardziej popularne staje się jednak rozwiązanie, pozwalające zastosować czujnik iskier o 180-stopniowym kącie widzenia. Wówczas detektor obejmuje swoim kątem widzenia cały przekrój kanału. To z kolei pozwala zredukować ilość detektorów nawet o połowę.

System detekcji i gaszenia iskier – kluczowe elementy

Na koniec warto przybliżyć, jak w całości powinien wyglądać dobrze zaprojektowany system wykrywania i gaszenia iskier.

1. Detektory iskier wykrywające źródło zapłonu w ciągu milisekund.
2. Dysza wodna gasząca iskry, gorące cząstki* i niedopałki przy użyciu niewielkiej ilości wody wpuszczonej pod ciśnieniem do pyłoprzewodu.
3. Router sygnału zarządzający systemem gaszenia i monitorujący go.
4. Panel sterowania monitorujący cały system.
5. Urządzenie alarmowe informujące o zagrożeniu za pomocą sygnału dźwiękowego oraz światła błyskowego.
6. Sterownik służący do zatrzymania dmuchaw w przypadku ich przegrzania lub “deszczu” iskier.
7. Kabel wykrywający przegrzanie, monitorujący łożyska oraz obwód dmuchawy.
8. Sterownik sprężania nadzorujący pracę pompy wodnej i kabli przewodzących ciepło.
9. System sprężania, dzięki któremu woda gaśnicza jest pozbawiona pęcherzyków powietrza i jest wtryskiwana pod prawidłowym ciśnieniem.

Podsumowanie

System gaszenia iskier jest jedną z bardziej skutecznych metod eliminacji źródeł zapłonu, które mogłyby dotrzeć kanałami do urządzeń, w których występuje atmosfera wybuchowa. Działa on więc prewencyjnie. Po jego montażu czujniki i dysze nie dopuszczają do pożaru czy wybuchu. Jednocześnie, we wspomnianym zakładzie przemysłowym, zastosowanie systemu gaszenia iskier pozwoliło zmniejszyć liczbę przestojów i ograniczyć koszty serwisowe spowodowane koniecznością wymiany butli HRD z systemu tłumienia wybuchu.

Powyższy artykuł został oparty na rzeczywistym projekcie zrealizowanym przez inżynierów GRUPY WOLFF

*) decydując się na wybór dostawcy, należy zweryfikować, czy proponowane czujniki wykrywają tzw. czarne cząstki, czyli obiekty o temperaturze zdolnej do zapłonu atmosfery wybuchowej, ale nie emitujących światła widzialnego.

Wyślij zapytanie ofertowe albo prośbę o konsultację: System gaszenia iskier