Nevýbušné radarové hladinoměry: Průvodce ATEX/IECEx zónami 0/1/2

Nevýbušný radarový hladinoměr je radarový přístroj pro měření hladiny, konstruovaný a certifikovaný pro bezpečné měření hladiny v nebezpečných prostorech, kde se mohou vyskytovat hořlavé plyny, páry nebo hořlavý prach. Musí být navržen a testován podle mezinárodních norem – ATEX v Evropě a IECEx celosvětově – které klasifikují nebezpečí podle zón (zóna 0, 1 nebo 2 pro plyny; zóna 20, 21 nebo 22 pro prach), podle skupiny plynu (IIA, IIB, IIC), podle teplotní třídy (T1–T6) a podle koncepce ochrany, nejčastěji Ex d zajištěný závěr (nevýbušné provedení) nebo Ex ia jiskrová bezpečnost. Pro nákupčí, procesní inženýry, dodavatele EPC a bezpečnostní inženýry závodů tato označení rozhodují o více než jen o ceně přístroje: určují, zda je vysílač legálně instalovatelný a fyzicky bezpečný na chemické skladovací nádrži, tlakové nádobě nebo silu na cement a plasty.

Zóny nebezpečných prostorů: Jak jsou definovány zóny 0/1/2 a 20/21/22

ATEX i IECEx rozdělují nebezpečné prostory podle pravděpodobnosti výskytu výbušné atmosféry – čím častější je atmosféra, tím přísnější požadavky na zařízení.

Zóny pro plyny

• Zóna 0 – výbušný plyn je přítomen trvale nebo po dlouhou dobu (>1 000 hodin ročně). Zařízení zde musí mít označení pro zónu 0 (Ga) – v praxi jiskrová bezpečnost Ex ia nebo zapouzdření Ex m.
• Zóna 1 – výbušný plyn se může vyskytnout při běžném provozu (10–1 000 hodin ročně). Povoleno je jak Ex d zajištěný závěr, tak Ex ia.
• Zóna 2 – výbušný plyn se při běžném provozu pravděpodobně nevyskytuje, a pokud ano, pouze krátce (<10 hodin ročně). Vyhovující je zařízení Ex d, Ex ia nebo nejiskřící Ex nA.

Zóny pro prach

• Zóna 20 — hořlavý prach je přítomen trvale nebo často.
• Zóna 21 — oblak prachu se může příležitostně vyskytnout při běžném provozu.
• Zóna 22 — oblak prachu se při běžném provozu nepředpokládá, a pokud se vyskytne, pouze krátce.

K procesu musí být přiřazena dvě další označení. Skupina plynu klasifikuje výbušnou látku: IIA (podobná propanu), IIB (podobná ethylenu) nebo IIC (podobná vodíku a acetylenu, nejnáročnější). Třída teploty omezuje maximální povrchovou teplotu — T6 (≤ 85 °C) až T1 (≤ 450 °C) — a musí být na úrovni nebo pod teplotou vznícení plynu nebo prachu. Radar Ex db IIC T6 Gb je například nevýbušný, certifikovaný pro skupinu IIC a vhodný pro zónu 1.

Ex d Nevýbušné provedení vs. Ex ia Jiskrová bezpečnost: Dva koncepty ochrany

Koncept ochrany je fyzická strategie, která zabraňuje přístroji zapálit atmosféru, a obvykle je to první rozhodnutí, které kupující učiní.

Ex d — nevýbušné provedení (uzavření)

Ex d chrání uzavřením. Kryt vysílače je robustní, obrobené nevýbušné pouzdro, které odolá vnitřnímu výbuchu a zabrání jeho šíření do vnější atmosféry. Certifikované plamenné cesty — úzké, přesně tolerované mezery na každé přírubě a průchodce — ochlazují a hasí horké plyny dříve, než dosáhnou vnějšího prostředí.

• Poskytuje plný výkon smyčky, vhodný pro vysílače 4–20 mA / HART s dlouhými kabely a více zátěžemi.
• Hodnocení Gb: vhodné pro zónu 1 a zónu 2, ale obvykle ne pro plyn v zóně 0.
• Vyžaduje certifikované výbušně odolné kabelové vývodky a utěsněné nepoužité vstupy; instalace je náročnější a kryt je těžší.
• Teplota povrchu krytu (snížená o teplotu procesu) musí zůstat pod teplotou vznícení atmosféry.

Ex ia — jiskrová bezpečnost (omezení energie)

Ex ia chrání omezením energie. Vysílač a jeho signálová smyčka jsou navrženy tak, aby elektrická energie dostupná v obvodu byla příliš nízká na zapálení plynu nebo prachu, a to i při dvou současných poruchách. Limit je vynucen přidruženým zařízením — typicky galvanicky oddělující nebo Zenerovou bariérou v bezpečné oblasti.

• Umožňuje provoz v zóně 0 (Ga), pokud je celý měřicí řetězec jiskrově bezpečný.
• Vyžaduje certifikované bariéry a návrh smyčky s nízkým příkonem, což je důvod, proč zde záleží na dvouvodičové radarové architektuře.
• Kabeláž je lehčí — modré jiskrově bezpečné kabely a často standardní svorkovnice snižují instalační náklady, i když je třeba akceptovat náklady na bariéry a omezení proudu/napětí.
• Platí také v zóně 1 a zóně 2.

Mnoho radarů pro nebezpečné prostředí kombinuje obě myšlenky: kryt Ex d s jiskrově bezpečným senzorem nebo cestou HART, nebo vysílač Ex ia s procesním těsněním Ex d. Při specifikaci uveďte požadovaný koncept — Ex d, Ex ia nebo hybrid Ex d/ia — protože certifikát, kabeláž a cena se řídí tímto výběrem.

Ochrana podle zón: plyn vs prach vs požadovaný typ vs model radaru

Tato tabulka mapuje každou zónu ATEX/IECEx na koncept ochrany, který normy povolují, a na třídu radaru, kterou byste obvykle specifikovali.

Certifikace pro plynové a prachové zóny jsou nezávislé: vysílač označený pro plyn zóny 1 není automaticky certifikován pro prach zóny 21 a naopak.

Proč 80 GHz radar vyniká v nebezpečných nádržích a silech

Volba frekvence ovlivňuje přesnost, velikost antény a servisovatelnost v nebezpečných oblastech. Radar 80 GHz (pásmo W) má tři výhody u nádrží a sil s zónovým hodnocením.

Menší anténa, snadnější a levnější instalace. Vlnová délka 80 GHz zmenšuje anténu na přibližně 40 mm nebo méně, takže se vejde do stávajících přírub a hrdel – což je klíčové tam, kde nelze vyříznout větší otvor v tlakové nádobě – a znamená menší průnik pouzdrem Ex d a lehčí procesní připojení.

Úzký úhel paprsku, méně falešných ozvěn. Při 80 GHz klesá úhel paprsku na přibližně 3–5°, zatímco při nižších frekvencích je to 10–20°. Paprsek se vyhýbá stěnám nádrže, přepážkám, hadům a míchacím lopatkám, které generují falešné ozvěny, takže vyhodnocení signálu je jednodušší a údaj spolehlivější. V silu zůstává mimo stěny a nánosové prstence, které trápí radary se širokým paprskem.

Lepší pronikání prachem, párou a nánosy. Zaostřená energie o vyšší frekvenci prochází hustými oblaky prachu, kondenzátem a vrstvami páry s menším útlumem. U cementu, popílku, plastových pelet a jemných prášků – kde je prachová zóna často důvodem existence přístroje – si 80GHz radar udržuje čistou ozvěnu tam, kde jednotky s nižší frekvencí ztrácejí signál. Pro hlubší srovnání viz 80 GHz vs 26 GHz radarové hladinoměry; naše stránka 80 GHz radarový hladinoměr uvádí certifikované varianty.

Certifikáty k vyžádání: ATEX, IECEx a NEPSI

U přístrojů do výbušných prostředí je certifikát klíčovým výstupem. Vyžádejte si tyto tři jmenovitě, podle místa instalace.

• ATEX – povinný pro zařízení používaná v prostředí s potenciálně výbušnou atmosférou v Evropské unii a EHP podle směrnice 2014/34/EU. Certifikát vydává notifikovaná osoba a musí být doprovázen certifikátem EU přezkoušení typu a EU prohlášením o shodě.
• IECEx — mezinárodní schéma založené na řadě IEC 60079, uznávané ve více než 30 zemích a mnoha provozovateli závodů a EPC jako nejpřenosnější certifikát — nejrychlejší způsob, jak získat radar přijatý přes hranice.
• NEPSI — čínská certifikace pro výbušné atmosféry, vyžadovaná pro závody v pevninské Číně a široce používaná čínskými výrobci. Protože WELK je čínský výrobce, NEPSI je standardní součástí dodávky vedle IECEx a ATEX, takže jeden přístroj se dodává do evropských, blízkovýchodních a čínských projektů s odpovídající dokumentací.

Jak ověřit certifikát o nevýbušném provedení

Číslo certifikátu na datovém listu není důkaz. Ověřte před zadáním objednávky:

1. Vyhledejte číslo certifikátu v online databázi certifikátů IECEx (iecex.iec.ch) a potvrďte, že je aktuální.
2. Potvrďte, že držitel certifikátu odpovídá výrobci, od kterého kupujete.
3. Zkontrolujte rozsah pokrývá přesný model, zónu (0/1/2 nebo 20/21/22), skupinu plynů, teplotní třídu a rozsah okolní teploty.
4. Porovnejte označení na štítku s certifikátem — štítek zařízení musí nést identické označení (například Ex db IIC T6 Gb pro zařízení s ochranou proti výbuchu pro zónu 1, nebo Ex ia IIC T6 Ga pro zónu 0).
5. Potvrďte koncepci ochrany , za kterou platíte (Ex d, Ex ia nebo obojí), je uvedena v certifikátu.
6. Vyžádejte si kompletní balíček — pro ATEX certifikát o přezkoušení typu EU a prohlášení o shodě; pro IECEx ExTR a CoC; pro NEPSI certifikát Ex — než se zavážete.

Naše stránka s certifikáty uvádí certifikace, které drží přístroje WELK, podložené továrními zkouškami a kontrolou každého zařízení s označením Ex.

Výběr radaru s ochranou proti výbuchu podle aplikace

Chemické zásobníky

Chemické zásobníkové farmy jsou obvykle zóna 1, se zónou 0 v odvzdušňovacích otvorech, oblastech s plameny a v některých hlavových prostorech reaktorů. Korozivní média dominují rozhodování o smáčených částech: zvolte anténu a procesní těsnění navržené pro konkrétní chemikálii — často zapouzdřené PTFE nebo PFA — a přizpůsobte teplotní třídu bodu vzplanutí rozpouštědla. Jiskrově bezpečný senzor s ohnivzdorným krytem je běžná konfigurace.

Tlakové nádoby a reaktory

Tlak a teplota, nikoli pouze zóna, určují výběr. Procesní připojení a anténa musí nést jmenovité hodnoty nádoby a procesní teplota snižuje povrchovou teplotu krytu, takže se obvykle specifikuje vysokoteplotní radar Ex d. Hledejte certifikovaný model, jehož teplotní třída platí v celém provozním rozsahu, včetně cyklů sterilizace párou. Náš vysokoteplotní radarový hladinoměr je pro tento provoz certifikován.

Sila na cement, popílek a plasty

Sila jsou obvykle prašná zóna 21 nebo 22, někdy s nebezpečím plynu z těkavých přísad. Požadavky jsou dlouhý dosah (často 30–70 m), tolerance vůči těžkému prachu a nánosům a prachotěsné (Ex t) nebo jiskrově bezpečné prachové provedení. Dálkový 80 GHz radar s úzkým paprskem a utěsněnou nebo proplachovanou anténou je standardním řešením. Náš radarový hladinoměr do cementářských sil je osvědčeným výchozím bodem.

Pro poplachové a blokovací funkce spíše než pro kontinuální měření zásob je vidlicový spínač hladiny v provedení s jiskrovou bezpečností levnějším a spolehlivým doplňkem radaru.

Časté chyby při nákupu měření hladiny v nebezpečných prostorech

1. Specifikace Ex d pro aplikaci v zóně 0. Nevýbušný kryt je hodnocen jako Gb a patří do zóny 1; plyn v zóně 0 vyžaduje hodnocení Ga, což znamená Ex ia nebo Ex m. Nákup Ex d pro prostor nad hladinou v zóně 0 je chyba v souladu s předpisy, kterou žádný inženýring na místě neopraví.

2. Nákup vysílače a zapomenutí na smyčku. Ex ia je jiskrově bezpečný pouze s certifikovanou bariérou ve smyčce; Ex d je nevýbušný pouze s certifikovanými nevýbušnými vývodkami a utěsněnými nepoužitými vstupy. Počítejte s náklady na celý měřicí řetězec, nejen na přístroj.

3. Ignorování skupiny plynu a teplotní třídy. Zařízení IIB není automaticky platné pro službu IIC a hodnocení T3 není platné tam, kde se plyn vznítí při nižší teplotě. Přiřaďte všechny tři značky – zónu, skupinu, třídu – k procesu.

4. Předpoklad, že jeden certifikát pokrývá všechny regiony. ATEX automaticky nesplňuje jurisdikce uznávající IECEx a ani jeden nenahrazuje certifikát NEPSI pro pevninskou Čínu. Vyžádejte si certifikáty, které potřebujete pro místo instalace.

5. Zapomenutí na certifikaci pro prach. Radar certifikovaný pro plynové zóny není certifikovaný pro prach. Prachové zóny vyžadují označení Ex t nebo Ex ia s hodnocením pro prach a kryt a těsnění antény musí být posouzeny z hlediska vnikání prachu.

6. Neověření certifikátu. Okopírovaný certifikát se správným číslem není totéž jako ověřený, v rozsahu platnosti a aktuální certifikát. Použijte výše uvedený kontrolní seznam pro ověření, než se zavážete.

7. Podcenění teploty. Teplota procesu zvyšuje povrchovou teplotu krytu a může posunout jednotku mimo její teplotní třídu. Při žádosti o nabídku uveďte skutečnou maximální teplotu procesu, nikoli okolní teplotu z výrobního štítku.

Časté dotazy

Jaký je rozdíl mezi hladinoměry s jiskrovým bezpečím Ex d a Ex ia? Ex d znamená pevný závěr, který obsahuje vnitřní explozi v odolném krytu a zabraňuje šíření plamene ven; Ex ia omezuje elektrickou energii smyčky na úroveň příliš nízkou pro zapálení atmosféry. Ex d poskytuje vyšší výkon smyčky a je obvykle klasifikován pro zónu 1 (Gb); Ex ia je vyžadován pro zónu 0 (Ga) a potřebuje certifikovanou izolační bariéru.

Lze použít hladinoměr s jiskrovým bezpečím v zóně 0? Ano, ale pouze pokud hladinoměr a celá jeho smyčka mají klasifikaci pro zónu 0 (Ga) – v praxi jiskrové bezpečí Ex ia nebo zapouzdření Ex m. Běžný hladinoměr s jiskrovým bezpečím Ex d je klasifikován Gb, vhodný pro zónu 1 a zónu 2, ne pro zónu 0.

Jaké certifikáty bych měl požadovat pro hladinoměr do výbušného prostředí? Pro evropské projekty požadujte ATEX (s certifikátem EU typové zkoušky a prohlášením o shodě), IECEx pro široké mezinárodní uznání a NEPSI pro zařízení v pevninské Číně. Pokud se přístroj může pohybovat mezi regiony, požádejte o všechny tři.

Jak ověřím, že certifikát ATEX nebo IECEx je pravý? Vyhledejte číslo certifikátu v online databázi certifikátů IECEx, ověřte, že držitel certifikátu odpovídá výrobci, a porovnejte označení na štítku (například Ex db IIC T6 Gb nebo Ex ia IIC T6 Ga), zónu, skupinu plynů a teplotní třídu s rozsahem certifikátu.

Je radar 80 GHz spolehlivý na prašných silech s klasifikací výbuchu prachu? Ano. Úzký paprsek při 80 GHz lépe odmítá prach, kondenzaci a nánosy než radar s nižší frekvencí, a vysílač s certifikací pro prach (Ex t nebo Ex ia pro prach) s utěsněnou nebo proplachovanou anténou je standardní volbou pro dálkové měření v silech v cementářském a plastikářském průmyslu.

Získejte certifikovaný převodník hladiny s radarem v provedení pro výbušné prostředí pro vaši nebezpečnou oblast

Radar s klasifikací zóny je jen tak dobrý, jak dobrý je certifikát, který za ním stojí. Pošlete svou klasifikaci zóny (zóna ATEX nebo IECEx, skupina plynu, teplotní třída), rozměry vaší nádrže nebo sila, provozní podmínky (médium, teplota, tlak a dielektrická konstanta, pokud je známa) a stávající velikost hrdla nebo příruby týmu prodeje WELK a my doporučíme certifikovaný převodník hladiny s radarem v provedení pro výbušné prostředí s odpovídajícím konceptem ochrany — Ex d, Ex ia nebo pro prach — s kopiemi certifikátů a technickou nabídkou. Žádná obecná odpověď, žádná nejednoznačná označení: navržený model bude mít přesnou zónu, skupinu, třídu a teplotní klasifikaci, kterou váš závod potřebuje pro úspěšnou kontrolu a bezpečný provoz.