WPA
YW WENTYLACJI
WPA
YW WENTYLACJI
NA
NA
ZAGROŻENIE WYBUCHEM
ZAGROŻENIE WYBUCHEM
AKUMULATOROWNI
AKUMULATOROWNI
MAREK POLAK
ZCh Police S.A.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
WSTEP
W prezentacji chciałbym przybliżyć nieco zapomniane zasady związane z
bezpieczeństwem eksploatacji akumulatorowni z bateriami kwasowo ołowianymi.
Przedstawiłem w prezentacji poprzedniej ilustracje zagrożeń powodowane przez
emitowany podczas ładowania i pracy awaryjnej akumulatorów - wodór.
Uzupełnieniem tekstu są praktyczne wyniki analiz zagrożeń wykonanych w
akumulatorowniach na terenie jednego z zakładów przemysłowych, w którym sprawy
bezpieczeństwa przeciwwybuchowego są realizowane zgodnie z dobrą praktyką
inżynierską oraz wymaganiami przepisów prawnych i norm technicznych.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
PODSTAWY PRAWNE
PODSTAWY PRAWNE
Podstawę opracowania stanowią poniższe rozporządzenia i normy techniczne:
" Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji w sprawie ochrony przeciwpożarowej
budynków, innych obiektów budowlanych i terenów .
" Ustawa Prawo energetyczne.
" Ustawa Kodeks Pracy.
" Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy urządzeniach i
instalacjach energetycznych .
" Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie rodzajów prac wymagających
szczególnej sprawności psychofizycznej.
" Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie rodzajów prac, które powinny być
wykonywane przez co najmniej dwie osoby.
" Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej w sprawie szczegółowych zasad
stwierdzania posiadanych kwalifikacji przez osoby zajmujące się eksploatacją urządzeń instalacji i
sieci.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
8. Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie zasadniczych wymagań dla
urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w
przestrzeniach zagrożonych wybuchem.
9. Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych,
jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
10. PN-EN 1127-1:2007 Atmosfery wybuchowe. Zapobieganie wybuchowi i
ochrona przed wybuchem. Pojęcia podstawowe i metodologia (oryg).
11. PN-EN 60079-10:2003 Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych
wybuchem. Część 10: Klasyfikacja obszarów niebezpiecznych (oryg).
12. PN-EN 50272-2:2007 Wymagania dotyczące bezpieczeństwa baterii wtórnych i
instalacja baterii. Część 2: Baterie stacjonarne.
13. PN-EN 60896-11:2003 Baterie ołowiowe stacjonarne. Ogólne wymagania i
metody badań. Typy otwarte.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
14. PN-EN 61056-1:2003 Akumulatory ołowiowe - Ogniwa i baterie
akumulatorowe (typy wyposażone w zawory). Wymagania ogólne,
charakterystyki funkcjonalne. Metody badań.
15. PN-EN 14986:2007 Projektowanie wentylatorów stosowanych w
przestrzeniach zagrożonych wybuchem (oryg).
16. Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej w sprawie
minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy
pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może
wystąpić atmosfera wybuchowa.
17. PN-EN- 1127-1:2001 Atmosfery wybuchowe. Zapobieganie wybuchowi i
ochrona przed wybuchem. Pojęcia podstawowe i metodologia:
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
WYBRANE DEFINICJE I TERMINY
W celu przybliżenia czytelnikowi zagadnienia związanego z akumulatorowniami
podajemy następujące definicje i określenia zgodne z EN 50272-2 Wymagania
dotyczące bezpieczeństwa i instalowania baterii wtórnych. Część 2: Baterie
stacjonarne
Podział wstępny /wyjaśnienie/
Bateria to jedno lub więcej ogniw galwanicznych (elektrochemicznych)
połączonych elektrycznie umożliwiających przyłączenie do nich innych urządzeń
elektronicznych.
Wnętrze baterii to dwa różne metale w elektrolicie, który transportuje energię
elektrycznÄ…. W baterii mogÄ… siÄ™ jeszcze znalez
ć inne składniki, które pomagają
zapanować nad reakcjami chemicznymi w niej zachodzącymi.
Wyróżniamy dwie główne grupy baterii:
Baterie pierwotne
Baterie odnawialne (wtórne, ładowalne i akumulatorowe)
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Baterie pierwotne - zbudowane z materiałów używanych w produkcji
baterii wtórnych. Konstrukcja i proces produkcji jest zupełnie inny,
dlatego też nie należy ładować baterii pierwotnych:
Litowe
Srebrowe
Cynkowo-węglowe
Cynkowo-powietrzne
Rtęciowe
Alkaliczno-manganowe
Alkaliczne
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Prawie 90% sprzedawanych w Polsce baterii to baterie jednorazowe. Baterie
alkaliczne i alkaliczno-manganowe nie powinny w Polsce zawierać rtęci, ale dużo
baterii trafia do kraju z zagranicy, np. z podróży. Dlatego też zanieczyszczenie
rtęcią z baterii to jeszcze ciągle duży problem w Polsce.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Baterie odnawialne (wtórne, ładowalne i akumulatorowe)
Baterie niklowo-kadmowe
A
adowalne baterie alkaliczno-manganowe
Baterie niklowo-wodorkowe
Baterie litowo-jonowe
Baterie ołowiowo-kwasowe
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Pozostałe definicje pojęć są zamieszczone w materiałach konferencyjnych
(wtórne) ogniwo; (akumulatorowe) ogniwo; pojedyncze ogniwo
Otwarte (wtórne) ogniwo
(wtórne) ogniwo regulowane zaworem
(wtórne) ogniwo szczelnie zamknięte
bateria wtórna
bateria kwasowo-ołowiowa
bateria niklowo-kadmowa
bateria stacjonarna
bateria monoblokowa
elektrolit
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
 gazowanie; emisja gazu
Å‚adowanie; Å‚adowanie (baterii)
Å‚adowanie konserwacyjne
napięcie ładowania konserwacyjnego
prÄ…d Å‚adowania konserwacyjnego
Å‚adowanie przyspieszone
napięcie ładowania przyspieszonego
prÄ…d Å‚adowania przyspieszonego
wyładowanie; wyładowanie (baterii)
przeładowanie; przeładowywanie (baterii)
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Definicje i terminy związane z oceną zagrożenia wybuchem
akumulatorni.
1. Baterie akumulatorów klasyczne
2. Baterie akumulatorów z ograniczoną obsługą
3. Baterie akumulatorów VRLA
4. A
adowanie wyrównawcze
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Prostowniki - prostowniki, często zwane zasilaczami, są przeznaczone do
ładowania baterii akumulatorów, bądz
zasilania odbiorników prądu stałego
przy buforowej współpracy z baterią akumulatorów. Znamionowe napięcie
wyjściowe prostowników jest dostosowane do znamionowych napięć
baterii. W nowszych typach prostowników, jako człony prostownikowe,
stosowane są elementy półprzewodnikowe: diody, tranzystory i tyrystory, w
starszych - stosy selenowe. Prostowniki oprócz podstawowego układu
prostującego posiadają w zależności od typu następujące układy:
" regulator i stabilizator napięcia wejściowego,
" regulator i stabilizator prądu stałego,
" ogranicznik prÄ…du,
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
" kompensacji temperatury,
" separacji galwanicznej obwodów prądu stałego i przemiennego,
" automatycznej kontroli ciągłości obwodu baterii,
" wyboru rodzaju pracy: Å‚adowanie buforowe, formujÄ…ce, szybkie Å‚adowanie,
" pomiary:
- napięcia wyjściowego,
- prądów baterii i odbiorów,
- temperatury baterii,
- doziemienia biegunów,
- Å‚adunku dostarczonego i odprowadzonego z baterii,
" sygnalizacji pracy normalnej i stanów awaryjnych,
" rejestrator pracy baterii,
" współpracy z systemem zdalnego sterowania i nadzoru.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Rozdzielnica potrzeb własnych prądu stałego - układ zasilającyinstalacje i
urządzenia prądu stałego będące na wyposażeniu obiektu
elektroenergetycznego, składający się z zasilaczy (prostowników), baterii
akumulatorów, szyn zbiorczych, zabezpieczeń obwodów zasilających i
odpływowych, pomiarów napięć i prądów, układów kontroli i sygnalizacji
stanu pracy.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
PODSTAWY PRAWNE OBLIGUJ
CE
WYKONANIE OCENY ZAGROŻENIA WYBUCHEM
Rozporządzenia obligatoryjnie podające wymiary stref zagrożenia wybuchem:
Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie warunków technicznych, jakim
powinny odpowiadać bazy i stacje paliw płynnych, rurociągi dalekosiężne do
transportu ropy naftowej i produktów naftowych i ich usytuowanie.
Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Gospodarki żywnościowej w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki rolnicze i ich usytuowanie.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Podstawy prawne, obligujące do klasyfikowania stref zagrożenia wybuchem
określa rozporządzenie [1] oraz [16]. tj.
Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji w sprawie
ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów
(Dz. U. Nr 80, poz. 563).
Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej w sprawie
minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy
pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może wystąpić
atmosfera wybuchowa (Dz. U. nr 107, poz. 1004).
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Zgodnie z rozporzÄ…dzeniem
w obiektach i na terenach przyległych, gdzie prowadzone są procesy
technologiczne z użyciem substancji palnych mogących wytworzyć
mieszaniny wybuchowe lub w których substancje takie są magazynowane,
powinna być dokonana ocena zagrożenia wybuchem;
obejmuje ona wskazanie pomieszczeń zagrożonych wybuchem, wyznaczenie
w pomieszczeniach i przestrzeniach zewnętrznych odpowiednich stref
zagrożenia wybuchem oraz wskazanie czynników mogących w nich
zainicjować zapłon;
oceny tej dokonują inwestor, projektant lub użytkownik decydujący o
procesie technologicznym;
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Klasyfikację stref zagrożenia wybuchem określa - PN-EN- 1127-1:2001 Atmosfery
wybuchowe. Zapobieganie wybuchowi i ochrona przed wybuchem. Pojęcia podstawowe
i metodologia:
wyznaczanie stref zagrożenia wybuchem zaleca się wykonywać zgodnie z normą [10]
dotyczÄ…ca zapobiegania wybuchowi i ochronie przed wybuchem;
pomieszczenie w którym może wytworzyć się mieszanina wybuchowa powstała z
wydzielającej się takiej ilości palnych gazów, par, mgieł lub pyłów, której wybuch
mógłby spowodować przyrost ciśnienia w tym pomieszczeniu przekraczający 5 kPa,
określa się jako pomieszczenie zagrożone wybuchem;
w pomieszczeniu należy wyznaczać strefę zagrożenia wybuchem, jeżeli może w nim
występować mieszanina wybuchowa o objętości co najmniej 0,01m3 w zwartej
przestrzeni;
strefy zagrożenia wybuchem wyznaczone w pomieszczeniach i przestrzeniach
zewnętrznych, klasyfikuje się odpowiednio.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Wymagania budowlane dla pomieszczeń zagrożonych wybuchem zgodnie z:
Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim
powinny odpowiadać budynki i usytuowanie .
Rozporządzenie wydane na podstawie ustawy Prawo budowlane określa, między innymi,
warunki, które przy zachowaniu przepisów Prawa budowlanego oraz odrębnych ustaw i
przepisów szczególnych jak również ustaleń Polskich Norm zapewniają:
-bezpieczeństwo konstrukcji,
-bezpieczeństwo pożarowe i
-bezpieczeństwo użytkowania budynków i związanych z nimi urządzeń.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
-rozporządzenie precyzuje, że pomieszczenie zagrożone wybuchem należy
sytuować na najwyższej kondygnacji budynku, chyba że & . właściwy organ
-komendant wojewódzki Państwowej Straży Pożarnej wyraża na to zgodę.
-ponadto nad pomieszczeniem zagrożonym wybuchem należy stosować lekki
dach wykonany z materiałów co najmniej trudno zapalnych, o masie nie
przekraczającej 75 kg/m2 rzutu (liczonej bez obciążeń od elementów konstrukcji
nośnej dachu, takich jak podciągi, wiązary, belki)
-jeśli w pomieszczeniu może się wydzielać (lub przenikać doń z zewnątrz)
substancja palna w ilościach stwarzających zagrożenie wybuchem, należy w nim
zastosować dodatkową, awaryjną wentylację wywiewną, uruchamianą od
wewnÄ…trz i z zewnÄ…trz pomieszczenia zapewniajÄ…cÄ… wymianÄ™ powietrza
stosownie do przeznaczenia pomieszczenia.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Wykonując taką instalację, należy zwrócić uwagę na następujące wymagania:
-przewody instalacji i klimatyzacji z pomieszczeń zagrożonych wybuchem nie
mogąłączyć się z przewodami z innych pomieszczeń,
- w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem należy stosować oddzielną dla
każdego pomieszczenia instalację wyciągową,
- w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem należy stosować urządzenia
wstrzymujące automatycznie pracę wentylatorów w razie powstania
pożaru i sygnalizujące ich wyłączenie, jeżeli działanie wentylatorów mogłoby
przyczynić się do jego rozprzestrzenienia,
- usytuowanie wentylacyjnych otworów wyciągowych powinno uwzględniać
gęstość względną par cieczy i gazów występujących w pomieszczeniu w
stosunku do powietrza oraz przewidywany kierunek ruchu zanieczyszczonego
powietrza,
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
- w pomieszczeniach w których mogą występować pyły, tworzące z powietrzem
mieszaniny wybuchowe, otwory wentylacji nawiewnej powinny być
usytuowane oraz wykonane tak, aby nie powodowały unoszenia pyłów
osiadłych.
Ponadto, w obiektach w których znajdują się pomieszczenia zagrożone
wybuchem należy:
-budynki wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań
atmosferycznych zgodnie z PN,
- instalację elektryczną wykonać zgodnie z PN odnoszącymi się do instalacji i
urządzeń znajdujących się w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Występowanie w obiekcie lub strefie pożarowej zagrożenia wybuchem znacząco
wpływa na dopuszczalną wielkość strefy pożarowej. W budynkach
jednokondygnacyjnych strefy pożarowe bez pomieszczeń zagrożonych wybuchem
mogą mieć 2 - 2,5 razy większą powierzchnię niż strefy pożarowe z pomieszczeniami
zagrożonymi wybuchem.
-Ponadto, odległość między budynkiem produkcyjnym lub magazynowym z
pomieszczeniem zagrożonym wybuchem a innym budynkiem nie może być mniejsza
niż 20 m.
-Występowanie w obiekcie zagrożenia wybuchem ma istotny wpływ na wymagania
dotyczące dróg ewakuacyjnych.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Jeśli powierzchnia pomieszczenia zagrożonego wybuchem przekracza 100 m2,
należy zapewnić co najmniej dwa wyjścia ewakuacyjne (ż 238), a drzwi
stanowiące wyjścia ewakuacyjne powinny się w takim wypadku otwierać na
zewnÄ…trz pomieszczenia.
Jeśli w niskim budynku produkcyjno-magazynowym znajduje się pomieszczenie
zagrożone wybuchem, należy w takim budynku zastosować obudowaną i
zamykanÄ… drzwiami klatkÄ™ schodowÄ…, z urzÄ…dzeniami zapobiegajÄ…cymi
zadymieniu lub służącymi do usuwania dymu.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Zgodnie z rozporządzeniem [16] na stanowiskach pracy, na których może
wystąpić atmosfera wybuchowa, pracodawca, nie naruszając innych przepisów
z zakresu oceny stopnia zagrożeń dla zdrowia i bezpieczeństwa w miejscu pracy
oraz stosowania odpowiednich środków ochronnych, powinien dokonywać, nie
rzadziej niż raz w roku, oceny ryzyka, w tym w szczególności dotyczącej:
prawdopodobieństwa wystąpienia i trwałości atmosfery wybuchowej;
dokumentu zabezpieczenia stanowiska pracy przed wybuchem, który powinien
zawierać informacje o identyfikacji atmosfer wybuchowych i ocenę ryzyka
wystÄ…pienia wybuchu;
miejsca pracy, w których mogą wystąpić atmosfery wybuchowe, powinny być
sklasyfikowane z uwzględnieniem podziału na strefy zagrożenia wybuchem,
zgodnie z normÄ… [10].
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
WPA
YW WENTYLACJI NA OCEN
ZAGROZENIA WYBUCHEM
Wpływowi wentylacji na ocenę zagrożenia wybuchem poświęcony jest załącznik B
(informacyjny) WENTYLACJA PN-EN 60079-10:2003 UrzÄ…dzenia elektryczne w
przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Część 10: Klasyfikacja obszarów
niebezpiecznych (oryg).
Wprowadzenie
Celem tego rozważania jest:
oszacowanie stopnia wentylacji i rozszerzenie rozdziału 5 normy PN-EN 60079-
10:2003 przez zdefiniowanie warunków wentylacji, oraz podanie wskazówek do
projektowania systemów wentylacji mechanicznej przez wyjaśnienia, przykłady i
obliczenia, ponieważ mają one największy wpływ na rozpraszanie wyemitowanych
gazów palnych i par palnych.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Opracowane metody pozwalają określić rodzaj strefy przez:
oszacowanie minimalnej wydajności wentylacji wymaganej do zapobieżenia
istotnemu rozprzestrzenianiu siÄ™ atmosfery wybuchowej i zastosowanie jej do
obliczenia hipotetycznej objętości Vz , która wraz z oszacowanym czasem
rozpraszania t, pozwala na określenie stopnia wentylacji. Obliczenia te nie są
przeznaczone do określania wymiarów przestrzeni zagrożonych;
określenie rodzaju strefy na podstawie stopnia i dyspozycyjności wentylacji oraz
stopnia emisji.
Pomimo, że szacunki te przede wszystkim dotyczą wentylacji wewnątrz obiektów,
wyjaśnione rozwiązania mogą pomagać w przypadku lokalizacji w terenie
otwartym np. przez zastosowanie ustaleń zestawionych w tablicy B.1. w/w
normy.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Zalecenia praktyczne
Tabela 1. /tablicy B.1./ Wpływ wentylacji na rodzaj strefy.
Wentylacja
Stopień
Stopień Wysoki Średni Niski
emisji Dyspozycyjność
Dobra Dostate SÅ‚aba Dobra Dostate SÅ‚aba Dobra,
czna czna dostateczn
a lub słaba
Ciągła (Strefa (Strefa (Strefa 0 Strefa Strefa 0 Strefa 0 Strefa 0
0 NE) 0 NE) NE) 0 + +
Niezagr Strefa 2 Strefa 1 1) Strefa 2 Strefa 1
1)
ożona1)
Pierwsz (Strefa (Strefa (Strefa 1 Strefa Strefa 1 Strefa 1 Strefa 1
y 1 NE) 1 NE) NE) 1 + + lub Strefa 0
3)
Niezagr Strefa 2 Strefa 2 1) Strefa 2 Strefa 2
1)
ożona1)
Drugi 2) (Strefa (Strefa Strefa 2 Strefa Strefa 2 Strefa 2 Strefa 1
2 NE) 2 NE) 2 a nawet
Niezagr Niezagr strefa 0 3)
ożona1) ożona1)
Dla zainteresowanych zalecam zapoznanie się z pełną zawartością załącznika B (informacyjny)
WENTYLACJA normy [11]
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
ANALIZA ZAGROŻENIA WYBUCHEM AKUMULATOROWNI
Zgodnie z Załącznikiem B (informacyjny) do EN 50272-2 Wymagania dotyczące
bezpieczeństwa i instalowania baterii wtórnych. Część 2: Baterie stacjonarne.
Obliczanie bezpiecznej odległości d dla ochrony przed niebezpieczeństwem
wybuchu
W bliskim sÄ…siedztwie od z
ródła emisji z ogniwa lub baterii, rozpraszanie
wybuchowych gazów nie zawsze jest zapewnione. Dlatego należy
przestrzegać bezpiecznej odległości d, mierzonej w powietrzu, w której
zabroniona jest obecność otwartego ognia, iskrzenia, łuku elektrycznego
lub żarzących narzędzi (maksymalna temperatura powierzchni 300oC).
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Rozpraszanie wybuchowych gazów zależy od szybkości emisji gazy oraz
charakterystyki wentylacji w pobliżu z
ródła emisji.
Minimalną bezpieczną odległość d można oszacować:
- obliczając rozmiary hipotetycznej objętości Vz potencjalnie wybuchowego gazu
dookoła z
ródła emisji, gdzie koncentracja wodoru znajduje się poniżej bezpiecznej
koncentracji dolnej granicy wybuchowości (LEL)
Obliczanie bezpiecznej odległości d.
Oszacowanie objętości Vz - hipotetyczna objętość atmosfery potencjalnie
wybuchowej wokół z
ródła emisji
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
ANALIZA y
RODEA
ZAPA
ONU
Zgodnie z normą [10] podczas analizy zagrożenia wybuchem należy rozpatrzyć
wymienione w tabeli potencjalne z
ródła zapłonu.
1. GorÄ…ce powierzchnie. 8. Uderzenie pioruna.
2. PÅ‚omienie i gazy gorÄ…ce. 9. Fale elektromagnetyczne.
3. Iskry wytwarzane 10. Promieniowanie jonizujÄ…ce.
mechanicznie.
4. UrzÄ…dzenia elektryczne. 11. Ultradz
więki.
5. Prądy błądzące. 12. Sprężenie adiabatyczne i fale uderzeniowe.
6. Ochrona katodowa przed 13. Reakcje egzotermiczne włącznie z
korozją. samozapaleniem gazów.
7. Elektryczność statyczna. 14 Dodatkowo  promieniowanie optyczne
W akumulatorowniach ewentualnymi z
ródłami zapłonu mogą byćz
ródła wymienione
w Tabeli2 w pozycjach 1, 3, 4, 7,8 .
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Parametry wodoru związane z oceną zagrożenia wybuchem:
Wzór chemiczny H2;
Masa czÄ…steczkowa 2,016;
Ciężar względem powietrza 0,068;
Temperatura samozapłonu 580oC;
Klasa temperaturowa T1;
DGW 4%; / 3,4g/m3;
GGW 75%;/ 63g/m3;
Grupa wybuchowości IIC;
MIE 0,011mJ;
Maksymalny przyrost ciśnienia przy wybuchu w mieszaninie z powietrzem
"Pmax = 625 kPa.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
OPIS TECHNICZNY ANALIZOWANYCH AKUMULATOROWNI
Tabela 3. Informacje o akumulatorniach i bateriach.
L.p Kubatura Ilość Pojem Wydajność Krotność
. Rodzaj pomieszc ogniw w ność wentylacji wymiany
wentyl zenia [m3] baterii ogniw [m3/h] powietrza
acji [Ah]
1. W 174,7 104 + 12 507 217 1,24
2. W 201,2 104 + 12 452 219 1,09
3. W 139,8 104 + 12 572 1080 7,72
4. W 143 104 + 12 572 1089 7,62
5. NW 174 104 + 12 572 2220 12,7
6. NW 89 104 286 1484 16,6
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Koncentracja wodoru w pomieszczeniach akumulatorowi jest ograniczona poprzez
zastosowanie wentylacji.
Pomieszczenia akumulatorni zostały wybudowane i wyposażone w latach 80-tych.
W związku z powyższym nie zachowała się dokumentacja techniczna dotycząca
wentylacji poszczególnych akumulatorni tj.
-krotności wymian powietrza;
-wydajności wentylatorów;
-przekrojów przewodów wentylacyjnych.
Konieczne więc było wykonanie inwentaryzacji pomieszczeń oraz pomiarów
wentylacji wzorowanym anemometrem i ocena na tej podstawie wydajności
wentylacji.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
W akumulatorniach zastosowano następujące zabezpieczenia przed
gromadzeniem siÄ™ wodoru:
- mechaniczna wentylacja wyciÄ…gowa.
- wentylacja nawiewno-wywiewna
- zawory regulacyjne systemu zewnętrznej rekombinacji gazów
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Sprawdzenia i pomiarów obecności wodoru w akumulatorniach podczas pracy układów
wentylacji dokonano dwukrotnie.
Otrzymano następujące wyniki:
1) Pomiar obecności wodoru za pomocą wzorcowanego miernika MX2100 produkcji
OLDHAM o zakresie od 0 do 100% dolnej granicy wybuchowości (DGW)  nie stwierdzono
obecności wodoru.
2) Pomiar obecności wodoru za pomocą wzorcowanego miernika MX21 produkcji
OLDHAM o zakresie od 0 do 2200 ppm - nie stwierdzono obecności wodoru.
W akumulatorniach w czasie ładowania baterii wydziela się wodór, który dzięki
zastosowaniu skutecznej wentylacji (w tym przypadku) nie jest w stanie utworzyć 0,01m3
mieszaniny wybuchowej w zwartej przestrzeni. W związku z powyższym, biorąc pod
uwagę zapisy w ż 33.7 rozporządzenia [1] nie ma potrzeby wyznaczania stref zagrożenia
wybuchem w akumulatorniach.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
obliczeń teoretycznych sprawdzających maksymalną objętość V wydzielającego się
wodoru w trakcie Å‚adowania baterii:
Objętość V wydzielającego się wodoru w trakcie ładowania baterii obliczamy ze wzoru:
V= 0,000105 x E x n [m3/h]
E  pojemność baterii [Ah]
N  ilość ogniw w baterii szt.
Obliczenie sprawdzające przyrost ciśnienia "P w poszczególnych pomieszczeniach
akumulatorowi.
Przyrost ciśnienia w pomieszczeniu "P (w Pa), spowodowany przez wybuch z udziałem
jednorodnych palnych gazów lub par o cząsteczkach zbudowanych z atomów węgla, wodoru,
tlenu, azotu i chlorowców, jest określany za pomocą równania:
mmax Å" "Pmax Å" W
"P =
V Å" Cst Å" Á
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Tabela podsumowujÄ…ca
L.p. Pojemn Objętość "P "P [kPa] po Maksymaln
ość wydzielającego się [kPa] uwzględnien y prąd
ogniwa wodoru w trakcie iu wentylacji Å‚adowania
[Ah] Å‚adowania baterii [A]
V [m3/h]
1. 507 6,17 13,6 6,07 200
2. 452 5,50 10,02 4,79 200
3. 572 6,97 18,27 2,1 200
4. 572 6,97 17,86 2,1 200
5. 572 6,97 14,72 1,07 200
6. 286 3,12 12,86 0,73 125
Współczynnik zmniejszający k: k = 1+n x t
n  ilość wymian powietrza w pomieszczeniu przy działaniu wentylacji. [h-1]
t  przewidywany czas wydzielania gazów. [h]
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
ZAGROŻENIA PODCZAS WYKONYWANIA PRAC PRZY BATERIACH
AKUMULATORÓW
Personel obsługi w trakcie wykonywania prac przy bateriach akumulatorów jest narażony na
niebezpieczeństwa:
" porażenia prądem elektrycznym,
" zatrucia oparami kwasu siarkowego,
" zatrucia ołowiem,
" poparzenia kwasem lub jego roztworami.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
UWAGI i ZALECENIA
W celu podniesienia bezpieczeństwa i higieny pracy należy zachować szczególne
środki ostrożności i wykonać zaproponowane poniżej modyfikacje techniczne.
Wymienić oprawy oświetleniowe w akumulatorniach na wykonanie
przeciwwybuchowe Ex.
Rozważyć zakup zaworów regulujących systemu zewnętrznej rekombinacji gazów (30
zł/szt.), co pozwoli ograniczyć emisję wodoru o połowę i ułatwi eksploatację baterii
Rozważyć zastosowanie czujników stężenia wodoru z sygnalizacją przekroczenia np.
20 % dolnej granicy wybuchowości wodoru w akumulatorniach do pomieszczeń
nadzorowanych np.Głównego Inżyniera Ruchu.
Wymienić wentylatory wyciągowe na w wykonaniu przeciwwybuchowym Ex
odpowiednie dla: klasy temperaturowej T1; grupy wybuchowości IIC;
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Zapewnić niezawodność zasilania układów wentylacji wraz z
sygnalizacjÄ… braku ich pracy.
Zwiększyć intensywność wentylacji w wybranych akumulatorowniach.
Zapewnienie rozmieszczenia otworów wentylacji wyciągowej i
nawiewnej zgodnie z następującymi zasadami:
- otwory nawiewne nisko, jak najbliżej posadzki;
- otwory wywiewne w najwyższym punkcie pomieszczenia jak najbliżej
stropu;
- rozmieszczenie otworów wywiewnych i nawiewnych w
przeciwległych punktach pomieszczenia.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
PODSUMOWANIE
Z uwagi na złożoność zagadnienia prosta zdawałoby się ocena zagrożenia
wybuchem w akumulatorowi wymaga znajomości szeregu zapisów normatywnych i
prawnych.
Istnieje cały zestaw norm i przepisów których wymagania w tym szczególnym
wypadku powinny być spełnione dla poprawnej / bezpiecznej/ pracy obiektu. Dlatego
powierzenie zadania analiz bezpieczeństwa osobom nie posiadającym odpowiednio
szerokiego doświadczenia w ocenie ryzyka i określenia zagrożeń oraz stosowania
właściwych środków ochrony nie jest wskazane.
Analiza pracy akumulatorowni pod względem zagrożenia wybuchowego wskazuje na
to, że może wystąpić taka sytuacja, w której zastosowanie jednego z czynników
technicznych pozwala np. ograniczyć ogólne zagrożenie wybuchem, a co za tym
idzie również zmniejszyć koszty jakie należałoby ponieść na zabezpieczenie danego
obiektu. W tym przypadku istotnym i oczywistym czynnikiem jest właściwie
zrealizowany system wentylacji.
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Lp Norma Wymagana wentylacja w akumulatorowni Uwagi
1 NFPA 76 Wydajność wentylacji wywiewnej mierzona w
stopach sześciennych na minutę powinna być
nie mniejsza niż powierzchnia pomieszczenia
w stopach kwadratowych.
2 Tamil Powinna być zapewniona sześciokrotna Jest to zalecenie
Nadu wymiana powietrza w ciÄ…gu godziny. z dot. zdrowia.
Faktory
Rulet,
2002
3 ASHRAR 1 CFM na ładujący amper lecz nie mniej niż 6
E 62 wymian powietrza na godzinÄ™.
4 IS :12332 - 12 wymian powietrza na godzinÄ™ dla Ta norma jest
akumulatorni; do stosowania
- wymuszony napływ powietrza i sprawny w przemyśle a
system wywiewny; zalecenia mogÄ…
- urzywanie ognioszczelnego wyposażenia; być rozszerzone
- wlot powietrza zlokalizowany przy podłodze; na
- wylot powietrza w najwyższym punkcie akumulatornie.
pomieszczenia
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
Lp Norma Wymagana wentylacja w akumulatorowni Uwagi
5 DIN VDE 0510 Minimalny strumień powietrza Q musi wynosić:
cz.2 par.7. Q(m3/h)=0,05 x n x I(A) x f1 x f2
gdzie:
Q - strumień powietrza w m3 na godzinę
n - liczba cel w baterii (108 dla 220V)
I - prÄ…d Å‚adowania w A (1A na 100Ah)
f1 i f2 - współczynnik redukcyjny 0,5
6 Załącznikiem B Ilość wymian powietrza na godzinę.
(informacyjny) Kalkulacja według następującej formuly:
do EN 50272-2 Q = O,O5xnxI
Wymagania Q - Ilość wymian powietrza na godzinę [m3/h].
dotyczące n  ilość cel baterii
bezpieczeństwa I - prąd ładowania w A (1A na 100Ah) zgodnie z
i instalowania tabelÄ… z EN 50272-2
baterii Minimalne powierzchnie wlotu i wylotu powietrza
wtórnych. Część dla wentylacji naturalnej A powinna być większa lub
2: Baterie równa
stacjonarne A = 28 x Q
gdzie:
Q - Ilość wymian powietrza na godzinę [m3/h].
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009
XI Konferencja  STREFY EX  Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE , Jurata 25 26/27 marzec 2009