אטמי כבלים לאזורים מסוכנים: ניתוח מעמיק של תקני ATEX, IECEx ו-Ex d

סביבות נפיצות במתקנים תעשייתיים גובות קורבנות בנפש וגורמות לנזק לציוד בשווי מיליוני דולרים מדי שנה, כאשר מערכות כניסת כבלים לא תקינות מהוות גורם מוביל לתאונות הצתה קטסטרופליות הפוגעות קשות בפעילות התפעולית ומסכנות את העובדים. מהנדסים רבים ממעיטים בערכו הקריטי של אטמי כבלים מוסמכים לאזורים מסוכנים, ולעתים קרובות מגלים פערים בתאימות רק במהלך ביקורות בטיחות או לאחר תקריות שכמעט הסתיימו באסון, אשר היו עלולות להוביל לפיצוצים, שריפות והשבתות על פי דרישות הרגולציה. אטמי כבלים לאזורים מסוכנים עם ATEX¹, IECEx², ו Ex d³ דירוגי בטיחות אלה מספקים הגנה חיונית מפני פיצוץ על ידי מניעת כניסת מקורות הצתה לאטמוספרות בעלות פוטנציאל פיצוץ, באמצעות מארזים חסיני-להבה, מחסומים בעלי בטיחות פנימית ותכנונים בטיחותיים משופרים – מחברי הכבלים המוסמכים הללו שומרים על שלמות ההכלה, מונעים התפשטות להבה ומבטיחים כניסה בטוחה של הכבלים אל אזור 0, אזור 1 ואזור 2⁴ במקומות מסוכנים, תוך עמידה בתקני בטיחות בינלאומיים מחמירים ליישומים בתחומי הנפט, הגז, הכימיה, התרופות והכרייה. במהלך עשור של ניסיון באספקת מחברי כבלים חסיני פיצוץ למתקנים פטרוכימיים, לפלטפורמות ימיות ולפעילות כרייה ברחבי אירופה, המזרח התיכון ואסיה, הייתי עד לכך שבחירה נכונה של מחברי כבלים לאזורים מסוכנים והסמכתם יכולה להיות ההבדל בין פעילות בטוחה לבין תאונות קטסטרופליות הגובות חיי אדם, גורמות נזק לציוד ומשמידות מתקנים שלמים.

תוכן העניינים

• מהם מחברי כבלים לאזורים מסוכנים ומדוע הם חיוניים?
• מה המשמעות האמיתית של אישורי ATEX, IECEx ו-Ex d?
• כיצד בוחרים את הדירוג המתאים לאטם כבלים חסיני פיצוץ?
• מהן דרישות ההתקנה והתחזוקה העיקריות?
• כיצד ניתן להשוות בין שיטות הגנה שונות ביישומים ספציפיים?
• שאלות נפוצות אודות אטמי כבלים לאזורים מסוכנים

מהם מחברי כבלים לאזורים מסוכנים ומדוע הם חיוניים?

הבנת אטמי הכבלים לאזורים מסוכנים היא חיונית לכל מי שעוסק בהתקנות חשמל בסביבות בעלות פוטנציאל פיצוץ, שבהן הבטיחות היא בעלת חשיבות עליונה. אטמי כבלים לאזורים מסוכנים הם התקנים מיוחדים לכניסת כבלים המוגנים מפני פיצוץ, שנועדו למנוע הצתה של גזים, אדים, אבק או סיבים דליקים על ידי כליאת ניצוצות, להבות או משטחים לוהטים פוטנציאליים בתוך מארזים מוסמכים – הם מספקים הגנה חיונית באמצעות מחסומים חסיני-להבה, מערכות לשחרור לחץ ואמצעי בטיחות פנימיים המונעים הצתה של סביבות נפיצות, תוך שמירה על איטום סביבתי ושלמות מכנית הנדרשים להתקנות חשמל בטוחות במקומות מסוכנים המסווגים.

מערכות סיווג אזורים מסוכנים

סיווג אזורים מגדיר את ההסתברות ומשך הזמן של נוכחות אווירה נפיצה, כאשר אזור 0 מציין נוכחות רציפה, אזור 1 מציין נוכחות מזדמנת, ואזור 2 מציין תנאים חריגים בלבד – כל אזור דורש רמות הגנה ספציפיות עבור אטמי הכבלים.

חברות גז⁵ לסווג חומרים דליקים לפי אנרגיית ההצתה ומהירות התפשטות הלהבה, החל מקבוצה I (מתאן) ליישומים בתחום הכרייה ועד לקבוצות IIA, IIB ו-IIC לגזים תעשייתיים בעלי רגישות הולכת וגוברת להצתה, המחייבים אמצעי הגנה משופרים.

קטגוריות טמפרטורה יש לציין את טמפרטורות השטח המרביות שאליהן יכולים מחברי הכבלים להגיע בבטחה מבלי להצית סביבות נפיצות, בטווח שבין T1 (450°C) ל-T6 (85°C), בהתבסס על טמפרטורות ההצתה העצמית של חומרים מסוכנים ספציפיים.

פונקציות בטיחות קריטיות

הכלת פיצוץ מונע התפשטות של פיצוצים פנימיים לאטמוספרות נפיצות חיצוניות באמצעות מבנה חזק ועמיד בפני אש, מידות מרווח מדויקות וחומרים עמידים בלחץ המסוגלים לעמוד בגלי לחץ פנימיים.

מניעת מקורות הצתה מבטל מקורות הצתה פוטנציאליים, לרבות ניצוצות חשמליים, משטחים לוהטים, חיכוך מכני ופריקה אלקטרוסטטית, באמצעות מאפייני תכנון ייעודיים ונהלי בחירת חומרים.

הגנה על הסביבה מציע אטימות בדרגת IP65/IP66/IP68 מפני חדירת לחות, אבק וחומרים כימיים, תוך שמירה על תקינות ההגנה מפני פיצוץ בתנאי טמפרטורה קיצוניים, רעידות ותנאים קורוזיביים האופייניים לסביבות תעשייתיות מסוכנות.

אחמד חסן, מנהל התפעול בבית הזיקוק "ראס טנורה" של חברת "סעודי ארמקו" בסעודיה, נתקל בבעיות קריטיות בתחום עמידה בתקני הבטיחות בעת שדרוג מערכות החשמל באזורי עיבוד הפחמימנים באזור 1. אטמי הכבלים הקיימים לא היו בעלי אישור ATEX תקין, דבר שיצר סיכוני הצתה פוטנציאליים במהלך פעולות תחזוקה שוטפות. סיפקנו את מחברי הכבלים העמידים בפני אש Ex d מפלדת אל-חלד שלנו, בעלי הסמכת ATEX II 2G Ex db IIC T6, מה שהבטיח עמידה מלאה בתקני הבטיחות הבינלאומיים. ההתקנה ביטלה את סיכוני ההצתה, עברה ביקורות בטיחות קפדניות, וסיפקה הגנה אמינה על כניסת הכבלים באחד מבתי הזיקוק הגדולים בעולם, תוך שמירה על עמידות בפני קורוזיה החיונית לסביבות פטרוכימיות קשות.

מה המשמעות האמיתית של אישורי ATEX, IECEx ו-Ex d?

כדי להתמצא בעולם המורכב של אישורי בטיחות לאזורים מסוכנים, יש להבין את הדרישות והיישומים הספציפיים של כל תקן בינלאומי. תעודות ה-ATEX, ה-IECEx וה-Ex d מייצגות תקנים בינלאומיים שונים לציוד להגנה מפני פיצוץ – תקן ה-ATEX מכסה את דרישות האיחוד האירופי לציוד המשמש בסביבות בעלות פוטנציאל פיצוץ, תקן ה-IECEx מספק הכרה עולמית בתעודות באמצעות שיתוף פעולה בינלאומי, ואילו תקן ה-Ex d מתייחס באופן ספציפי לשיטת הגנה חסינת-להבה, המונעת התפשטות הלהבה לסביבות נפיצות חיצוניות באמצעות סבילות הנדסיות מדויקות ותקני בנייה מחמירים.

דרישות הסמכת ATEX

הנחיית ATEX 2014/34/EU מחייבת הגנה מפני פיצוץ עבור ציוד המשמש בסביבות בעלות פוטנציאל פיצוץ בכל מדינות האיחוד האירופי, ומחייבת נהלי הערכת תאימות מקיפים וסימון CE לצורך כניסה לשוק.

קטגוריות ציוד כוללים קטגוריה 1 לאזור 0/20 (הגנה גבוהה מאוד), קטגוריה 2 לאזור 1/21 (הגנה גבוהה) וקטגוריה 3 לאזור 2/22 (הגנה רגילה), עם רמות שלמות הבטיחות ודרישות התכנון המתאימות.

דרישות חיוניות בתחום הבריאות והבטיחות כולל הערכת סיכוני פיצוץ, סילוק מקורות הצתה, בלימת פיצוץ ותיעוד טכני מקיף המעיד על עמידה בתקנים האירופיים המוסכמים.

מערכת ההסמכה של IECEx

שיתוף פעולה בינלאומי מאפשר הכרה הדדית בתעודות הגנה מפני פיצוץ בין המדינות המשתתפות, ובכך מפחית את עלויות הבדיקה ומאיץ את הגישה לשוק העולמי עבור יצרני ציוד מוסמכים ומשתמשים.

תוכנית IECEx כולל הסמכת ציוד (ExCB), הסמכת מתקני שירות (ExSF) והסמכת כשירות כוח אדם (ExPC), ומספק מסגרת מקיפה להבטחת איכות בתחום ההגנה מפני פיצוץ ולאימות הכשירות הטכנית.

קבלתו ברחבי העולם התקן מכסה למעלה מ-35 מדינות משתתפות, כולל שווקים תעשייתיים מרכזיים, מה שהופך את הסמכת IECEx לבעלת ערך רב עבור פרויקטים בינלאומיים ותאגידים רב-לאומיים הזקוקים לתקני בטיחות אחידים במדינות שונות.

הגנה מפני התלקחות (Ex d)

עקרון הבלימה מאפשר התרחשות של פיצוצים פנימיים בתוך מארזים חסיני-אש, תוך מניעת התפשטות הלהבה לאטמוספרות נפיצות חיצוניות, באמצעות מידות מרווח מבוקרות בדייקנות וחומרי בנייה עמידים.

דרישות התכנון לציין את רוחב הפער המרבי, את אורך החיבור המינימלי, את מגבלות חספוס השטח ואת דרישות חוזק החומר, כדי להבטיח בלימת פיצוץ אמינה בתרחישי תאונה מקסימליים סבירים.

תקני בדיקה כוללים בדיקות לחץ פיצוץ, אימות אי-העברת להבה, הערכת עמידות בפני פגיעות והערכת עמידות סביבתית, המאששים את אמינות ההגנה לטווח ארוך בתנאי תעשייה קשים.

שיטת הגנה	יישום	יתרונות	מגבלות
Ex d (חסינת אש)	גז לאזור 1/2	עמיד, ניתן לתיקון בשטח	מגבלות גודל ומשקל
Ex e (בטיחות מוגברת)	גז לאזור 1/2	קומפקטי, חסכוני	סובלנות מוגבלת לתקלות
Ex i (בטיחות פנימית)	אזור 0/1/2	רמת הבטיחות הגבוהה ביותר	מגבלות הספק
Ex n (ללא ניצוצות)	אזור 2 בלבד	פשוט, חסכוני	רמת הגנה מוגבלת

כיצד בוחרים את הדירוג המתאים לאטם כבלים חסיני פיצוץ?

בחירה נכונה של דירוג אטמי כבלים חסיני פיצוץ מחייבת הערכה שיטתית של תנאי האזור המסוכן, הדרישות הרגולטוריות ופרמטרי התפעול. יש לבחור את הדירוג המתאים של אטם הכבלים המוגן מפני פיצוץ באמצעות ביצוע הערכה מקיפה של סיווג האזורים המסוכנים, כדי לקבוע את דרישות האזור, לזהות את קבוצות הגזים הספציפיות ואת דרגות הטמפרטורה הקיימות, להעריך את תנאי הסביבה – לרבות טווחי הטמפרטורה וחשיפה לכימיקלים –, לקחת בחשבון את אילוצים ההתקנה ואת נגישות התחזוקה, ולהבטיח עמידה בתקנים הבינלאומיים הרלוונטיים – מתודולוגיית בחירה שיטתית זו מונעת פגיעה בבטיחות, תוך מיטוב הביצועים, האמינות ועלות הבעלות הכוללת עבור יישומים ספציפיים באזורים מסוכנים.

הערכת אזורים מסוכנים

ניתוח סיווג אזורים קובע את תדירות ומשך נוכחותה של אווירה נפיצה, ומשפיע באופן ישיר על רמות ההגנה הנדרשות מהציוד ועל קטגוריות ההסמכה הנדרשות להפעלה בטוחה.

זיהוי קבוצת גז הדבר כרוך בניתוח החומרים הדליקים הספציפיים הקיימים, אנרגיות ההצתה שלהם ומאפייני התפשטות הלהבה, על מנת לבחור את דירוגי קבוצות הציוד המתאימים ואת שיטות ההגנה.

הערכת דרגת טמפרטורה יש להבין את טמפרטורות ההצתה העצמית של חומרים מסוכנים ואת טמפרטורות השטח המרביות שאליהן עלולים להגיע מחברי הכבלים בתנאים רגילים ובמצבי תקלה.

שיקולים סביבתיים

טווחי טמפרטורת הסביבה משפיעים על בחירת החומר של אטם הכבל, על תכנון מערכת האיטום ועל מאפייני ההתפשטות התרמית, אשר משפיעים על האמינות לטווח הארוך ועל ביצועי הבטיחות בתנאים קיצוניים.

תאימות כימית מבטיח כי חומרי אטמי הכבלים יהיו עמידים בפני קורוזיה, בלאי וכשל בעת חשיפה לכימיקלים, ממסים ונוזלי תהליך ספציפיים הנמצאים בסביבות תעשייתיות מסוכנות.

מתחים מכניים כולל רעידות, זעזועים, מחזורי טמפרטורה וכוחות ההתקנה, מחייבים מבנה חזק ובחירת חומרים מתאימים כדי להבטיח ביצועים אמינים לאורך זמן.

דרישות הסמכה

תקנים אזוריים משתנות בין תחומי שיפוט שונים: ATEX באירופה, NEC/CEC בצפון אמריקה ו-IECEx ליישומים בינלאומיים, המחייבים תיעוד הסמכה ודרישות סימון ספציפיות.

בדיקות על ידי צד שלישי הבדיקות שמבצעים מעבדות מוסמכות מספקות אימות עצמאי של ביצועי ההגנה מפני פיצוץ, ומבטיחות עמידה בתקני הבטיחות וקבלת אישור רגולטורי להתקנות באזורים מסוכנים.

דרישות תיעוד לכלול אישורים, מסמכים טכניים, הוראות התקנה ונהלי תחזוקה הנדרשים לצורך עמידה בדרישות הרגולטוריות ותפעול בטוח לאורך כל חיי השירות של הציוד.

מרקוס וובר, מהנדס חשמל ראשי במתחם הכימי של BASF בלודוויגסהאפן, גרמניה, נזקק לאטמי כבלים חסיני פיצוץ עבור מתקן ייצור פוליאתילן חדש המטפל בגז אתילן (קבוצה IIC). היישום דרש הגנה לאזור 1 עם דירוג טמפרטורה T3, בשל טמפרטורות תהליך המגיעות ל-200°C. סיפקנו את מחברי הכבלים Ex d מפלדת אל-חלד שלנו, בעלי אישור ATEX II 2G Ex db IIC T3, שתוכננו במיוחד עבור היישומים התובעניים ביותר בקבוצת הגזים. ההתקנה הבטיחה עמידה מלאה בדרישות הבטיחות, עמדה בסביבה הכימית המאתגרת, וסיפקה הגנה אמינה על כניסת הכבלים למערכות בקרת תהליכים קריטיות, תוך עמידה בתקני הבטיחות והאיכות המחמירים של BASF.

מהן דרישות ההתקנה והתחזוקה העיקריות?

התקנה ותחזוקה נכונות של אטמי כבלים חסיני פיצוץ הן חיוניות לשמירה על שלמות הבטיחות ועל עמידה בדרישות הרגולטוריות לאורך כל חיי השירות שלהם. דרישות ההתקנה והתחזוקה העיקריות עבור מחברי כבלים חסיני פיצוץ כוללות: הקפדה על נהלי ההתקנה המאושרים על ידי היצרן כדי לשמור על תקינות ההגנה מפני פיצוץ; הבטחת חיבור הברגה נכון ולחץ איטום נאות; שמירה על מידות המרווח ותנאי השטח המפורטים; ביצוע בדיקות תקופתיות לאיתור נזקים או בלאי; ותיעוד כל פעולות התחזוקה לצורך עמידה בדרישות הרגולטוריות – נהלי התקנה ותחזוקה שיטתיים מונעים פגיעה בבטיחות ומבטיחים אמינות הגנה לטווח ארוך ביישומים באזורים מסוכנים.

שיטות עבודה מומלצות להתקנה

הכנת המשטח נדרשים הברגות נקיות ושלמות ומשטחי הרכבה נקיים מצבע, קורוזיה או זיהום העלולים לפגוע בהגנה מפני פיצוץ או בשלמות האיטום הסביבתי.

מעורבות בשרשור חייבים לעמוד בדרישות המינימום המפורטות במסמכי ההסמכה, הכוללות בדרך כלל הברגה מלאה בתוספת סיבובים נוספים כדי להבטיח חוזק מכני ואמינות בהכלת פיצוץ.

מפרט מומנט יש להבטיח אטימה נאותה, לחץ תקינות מכנית, מבלי להפעיל עומס יתר על הרכיבים או לפגוע במרווחי ההגנה מפני פיצוץ וביעילות מחסום הלהבה.

בדיקה ותחזוקה

לוחות זמנים לבדיקות ויזואליות יש לכלול בדיקה של נזקים מכניים, קורוזיה, בלאי של אטמים ומצב ההתקנה, במרווחי זמן המתאימים לחומרת התנאים הסביבתיים ולחשיבות התפעולית.

אימות מידות הפער ייתכן שיהיה צורך לבצע בדיקה של מחברי כבלים חסיני אש כדי להבטיח את תקינות ההגנה מפני פיצוץ, במיוחד לאחר פעולות תחזוקה או במקרה של חשד לנזק מפגיעה שעלול להשפיע על ביצועי הבטיחות.

דרישות תיעוד לכלול רישומי תחזוקה, דוחות בדיקה וכל שינוי או תיקון שבוצעו כדי לעמוד בדרישות הרגולטוריות ולהוכיח את תקינות הבטיחות המתמשכת.

שגיאות התקנה נפוצות

הידוק לא מספיק של הברגה פוגע הן בחוזק המכני והן בהגנה מפני פיצוץ, ובכך עלול לאפשר התפשטות להבה או כשל קטסטרופלי בתנאי לחץ של פיצוץ.

איטום לא תקין מאפשר חדירת לחות או חומרים כימיים העלולים לגרום לקורוזיה, לתקלות חשמליות או לירידה ביעילות ההגנה מפני פיצוץ לאורך זמן.

משטחים מזוהמים למנוע איטום תקין ועלולים להוות מקור הצתה או לפגוע ביכולת הבלימה של פיצוץ עקב משטחי מחסום להבה פגומים או מידות מרווח לא מתאימות.

כיצד ניתן להשוות בין שיטות הגנה שונות ביישומים ספציפיים?

הבנת היתרונות והמגבלות היחסיים של שיטות שונות להגנה מפני פיצוץ מאפשרת בחירה מיטבית ליישומים ספציפיים באזורים מסוכנים. שיטות הגנה מפני פיצוץ שונות מציעות יתרונות ייחודיים ליישומים ספציפיים – הגנה מפני התלקחות (Ex d) מספקת הגנה איתנה ליישומים באזורי Zone 1/2 עם יכולת תחזוקה בשטח, אך דורשת מארזים גדולים יותר; הגנה מוגברת (Ex e) מציעה פתרונות קומפקטיים לאזורי Zone 1/2 עם התקנה פשוטה, אך עם סובלנות מוגבלת לתקלות; Ex i (בטיחות פנימית) מאפשרת יישומים באזור 0 עם רמות הבטיחות הגבוהות ביותר, אך עם מגבלות הספק, בעוד ש-Ex n (ללא ניצוצות) מספקת הגנה חסכונית לאזור 2 עם התקנה פשוטה, אך רמות הגנה בסיסיות – הבחירה תלויה בסיווג האזור המסוכן, בדרישות התפעוליות, ביכולות התחזוקה ובשיקולי העלות הכוללת.

שיקולים ספציפיים ליישום

יישומים באזור 0 מחייבים הגנה מסוג בטיחות פנימית (Ex i) כשיטה היחידה המספקת רמות בטיחות נאותות לנוכחות מתמשכת של אווירה נפיצה, למרות מגבלות ההספק והאות.

יישומים באזור 1 ניתן להשתמש בשיטות הגנה מפני התלקחות (Ex d), בטיחות מוגברת (Ex e) או בטיחות פנימית (Ex i), בהתאם לדרישות ההספק, לצרכי התחזוקה ולמגבלות ההתקנה.

יישומים באזור 2 מציעים את המבחר הרחב ביותר, הכולל את כל שיטות ההגנה, וכן מוצרים שאינם מפיצים ניצוצות (Ex n) ומוצרים המיועדים לסביבות עם הגבלת נשימה (Ex nR), כפתרונות חסכוניים לסביבות בעלות סיכון נמוך.

השוואת ביצועים

רמות שלמות הבטיחות יש הבדלים משמעותיים בין שיטות ההגנה השונות: הבטיחות המובנית מספקת את הרמות הגבוהות ביותר המתאימות לאזור 0, בעוד ששיטות המונעות יצירת ניצוצות מציעות הגנה בסיסית המתאימה רק ליישומים באזור 2.

דרישות תחזוקה יש הבדל משמעותי ביניהן: מארזים חסיני-להבה מאפשרים תחזוקה בשטח, בעוד שמעגלי בטיחות פנימית מחייבים נהלים מיוחדים וכוח אדם מוסמך לכל שינוי או תיקון.

שיקולי עלות כוללים את עלויות הציוד הראשוניות, מורכבות ההתקנה, דרישות התחזוקה והוצאות מחזור החיים, אשר משתנות באופן משמעותי בין שיטות ההגנה לדרישות היישום.

מטריצת קריטריוני הבחירה

קריטריונים	Ex d	Ex e	לשעבר i	לשעבר n
תמיכה באזור 0	לא	לא	כן	לא
עוצמת קול	גבוה	בינוני	נמוך	בינוני
מורכבות התחזוקה	בינוני	נמוך	גבוה	נמוך
עלות ראשונית	גבוה	בינוני	גבוה	נמוך
מורכבות ההתקנה	בינוני	נמוך	גבוה	נמוך

סיכום

אטמי כבלים לאזורים מסוכנים בעלי אישורי ATEX, IECEx ו-Ex d מתאימים הם רכיבי בטיחות חיוניים המגנים על חיי אדם, ציוד ומתקנים בסביבות בעלות פוטנציאל פיצוץ. הבנה של הדרישות הספציפיות של שיטות ההגנה השונות, תקני ההסמכה ותנאי היישום מאפשרת בחירה מיטבית המבטיחה עמידה בדרישות הרגולטוריות תוך מענה על הצרכים התפעוליים. נהלי התקנה, תחזוקה ותיעוד נכונים שומרים על שלמות הבטיחות לאורך כל חיי השירות של הציוד. ב-Bepto, אנו מחויבים לספק פתרונות מקיפים של מחברי כבלים חסיני פיצוץ עם איכות מוסמכת, תמיכה טכנית מומחית ואמינות מוכחת, המגנים על היישומים הקריטיים ביותר שלכם באזורים מסוכנים, תוך הבטחת עמידה מלאה בתקני הבטיחות הבינלאומיים! 😉

שאלות נפוצות אודות אטמי כבלים לאזורים מסוכנים

1. קראו את ההנחיות הרשמיות של האיחוד האירופי בנוגע להוראת ATEX לציוד. ↩

2. עיין במדריך הרשמי של IECEx בנושא מערכת ההסמכה הבינלאומית לאטמוספרות נפיצות. ↩

3. קבל הגדרה טכנית של שיטת ההגנה ‘Ex d’ (חסינת אש). ↩

4. למד את ההגדרות של אזורים מסוכנים מסוג Zone 0, Zone 1 ו-Zone 2. ↩

5. הבנת אופן סיווג קבוצות הגזים המסוכנים (למשל, IIA, IIB, IIC). ↩