Pasywne i aktywne systemy ochrony przeciwwybuchowej

Ochrona pasywna – prostota bez zasilania

do typowych elementów ochrony pasywnej należą:

• VENT PRO – odciążanie wybuchu,
• FLEX – bezpłomieniowe odciążanie wybuchu,
• B-FLAP I PRO – mechaniczna klapa przeciwwybuchowa do izolacji wybuchu.

Systemy te działają wyłącznie na zasadzie mechanicznej i nie wymagają zasilania elektrycznego ani elektronicznego układu sterowania.

Przykładowo B-FLAP I PRO wykorzystuje ciśnienie powstające podczas wybuchu do automatycznego zamknięcia rurociągu, zapobiegając rozprzestrzenianiu się płomienia oraz fali ciśnieniowej do kolejnych fragmentów instalacji.

Klapa jest przeznaczona przede wszystkim do instalacji, w których występują pyły palne, nie jest adekwatnym rozwiązaniem w systemach transportu pneumatycznego.

Podobnie FLEX stanowi pasywną metodę ochrony przeciwwybuchowej, umożliwia bezpieczne odciążenie wybuchu, jednocześnie zatrzymując płomienie, gorące gazy oraz płonące cząstki. Dzięki temu urządzenie może być instalowane również wewnątrz budynków, bez konieczności odprowadzania wybuchu na zewnątrz.

Zalety ochrony pasywnej

• niższe koszty inwestycyjne,
• możliwość samodzielnego montażu zgodnie z dostarczoną instrukcją (należy jednak uwzględnić standardowe prace montażowe, takie jak wiercenie otworów, spawanie kołnierzy lub antykołnierzy, modyfikacje rurociągów czy montaż podpór dostosowanych do konkretnej aplikacji),
• brak zależności od zasilania elektrycznego,
• wysoka niezawodność mechaniczna,
• minimalne wymagania dotyczące infrastruktury sterującej,
• w przypadku niektórych systemów odciążania wybuchu możliwość uzyskania niższego zredukowanego ciśnienia wybuchu (Pred), co pozwala chronić urządzenia o mniejszej wytrzymałości na nadciśnienie wybuchu.

Korzyść:
Niższa wartość zredukowanego ciśnienia wybuchu umożliwia w niektórych zastosowaniach wykorzystanie lżejszych i bardziej ekonomicznych urządzeń procesowych lub konstrukcji wsporczych, bez obniżenia poziomu bezpieczeństwa.

• Ochrona pasywna wiąże się również z odpowiedzialnością

Prostota działania jest często głównym powodem wyboru systemów pasywnych. Jednocześnie oznacza to, że większa odpowiedzialność za regularne kontrole i konserwację spoczywa na użytkowniku instalacji.

Elementy mechaniczne wymagają okresowych przeglądów, czyszczenia oraz sprawdzania ich sprawności. Zanieczyszczenia, uszkodzenia mechaniczne lub niewłaściwie przeprowadzone prace konserwacyjne mogą negatywnie wpłynąć na skuteczność działania urządzenia.

Należy jednak podkreślić, że również pasywne urządzenia mechaniczne podlegają obowiązkowym przeglądom serwisowym. Regularny serwis jest warunkiem utrzymania gwarancji producenta, a jednocześnie potwierdza prawidłowe działanie urządzenia.

• Ochrona aktywna – elektronika reagująca w ciągu milisekund

Alternatywę dla systemów pasywnych stanowią aktywne systemy ochrony przeciwwybuchowej:

• System HRD do tłumienia wybuchu,
• Bariera HRD zapobiegająca rozprzestrzenianiu się wybuchu przez rurociągi,
• GatEx – zasuwa szybkozamykająca do bardziej wymagających zastosowań.

Systemy te wykorzystują czujniki wybuchu, centralę sterującą oraz specjalne mechanizmy tłumiące lub izolujące wybuch. Po wykryciu powstającego wybuchu system automatycznie uruchamia się w ciągu zaledwie kilku milisekund.

W przeciwieństwie do urządzeń mechanicznych aktywne systemy prowadzą ciągłą autodiagnostykę. Centrala sterująca nieustannie monitoruje gotowość wszystkich elementów systemu i potrafi z wyprzedzeniem poinformować o ewentualnej usterce, zanim stanie się ona zagrożeniem dla bezpieczeństwa.

Rysunek 1 – Portfolio systemów ochrony przeciwwybuchowej RSBP (od lewej: VENT PRO, System HRD i Bariera HRD, FLEX, B-FLAP I PRO oraz GatEx). 

• Kiedy ochrona aktywna jest najlepszym rozwiązaniem?

Aktywne systemy ochrony przeciwwybuchowej są często najlepszym wyborem w sytuacjach, gdy:

• dostępna przestrzeń do montażu elementów pasywnych jest ograniczona,
• nie można zachować wymaganych odległości instalacyjnych i stref bezpieczeństwa,
• rurociągi mają małe średnice,
• instalacja pracuje przy wysokich wartościach ciśnienia,
• użytkownik oczekuje ciągłego monitorowania stanu systemu.

Przykładowo producent B-FLAP I PRO zaleca rozważenie zastosowania Bariery HRD lub GatEx w aplikacjach o krótkich odległościach montażowych lub w przypadku specyficznych warunków procesowych.

Brak konieczności odprowadzania płomieni i produktów wybuchu do otoczenia.

System HRD wykrywa początkową fazę wybuchu i w ciągu kilku milisekund wprowadza środek gaśniczy do chronionego urządzenia. Wybuch zostaje stłumiony wewnątrz instalacji, dzięki czemu płomienie, gorące gazy oraz palny lub niespalony pył nie wydostają się do otoczenia.

Korzyść: możliwość instalacji również wewnątrz budynków bez konieczności stosowania kanałów odciążających odprowadzających wybuchu poza obiekt.

•  Mniejsze wymagania dotyczące przestrzeni montażowej

Systemy odciążania wybuchu wymagają zachowania strefy bezpieczeństwa przed panelem dekompresyjnym lub zastosowania kanału odciążającego. System HRD nie wymaga przestrzeni umożliwiającej bezpieczne odprowadzenie płomieni.

Korzyść: łatwiejsza instalacja w ciasnych halach produkcyjnych oraz w instalacjach o ograniczonej przestrzeni montażowej.

•  Ograniczenie strat produkcyjnych

Podczas odciążenia wybuchu następuje otwarcie panelu dekompresyjnego, uwolnienie produktów wybuchu oraz często rozproszenie przetwarzanego materiału do otoczenia. Chronione urządzenie jest narażone na działanie wysokiej temperatury, a po zdarzeniu zwykle konieczne jest usunięcie sadzy, osadów i innych produktów procesu spalania.

System HRD tłumi wybuch już w jego początkowej fazie, znacząco ograniczając obciążenia cieplne i mechaniczne chronionego urządzenia. Dodatkowo zapewnia pośredni efekt ochrony przed rozwinięciem pożaru.

Rysunek 2 – Wizualizacja działania Systemu HRD i Bariery HRD podczas tłumienia wybuchu

Korzyść: krótszy przestój instalacji, niższe koszty czyszczenia oraz szybszy powrót do normalnego ruchu instalacji.

•  Możliwość ochrony złożonych instalacji technologicznych

System HRD może być łączony z aktywnymi systemami izolacji wybuchu na rurociągach. Rozwiązanie to skutecznie chroni instalacje, w których samo odciążenie wybuchu byłoby niewystarczające lub trudne do zrealizowania z technicznego punktu widzenia.

Korzyść: skuteczna ochrona rozbudowanych układów technologicznych, takich jak systemy transportu pneumatycznego, instalacje odpylania oraz wzajemnie połączone urządzenia procesowe.

• Niezależność od warunków atmosferycznych

Panele odciążające montowane na zewnątrz budynków mogą być narażone na działanie deszczu, śniegu, oblodzenia lub silnego wiatru. System HRD działa niezależnie od warunków atmosferycznych.

Korzyść: niezawodne działanie w każdych warunkach pogodowych oraz większa swoboda podczas projektowania instalacji.

• Ochrona urządzeń o wysokiej wytrzymałości mechanicznej lub bez możliwości odciążenia wybuchu

System HRD może być stosowany również tam, gdzie montaż paneli odciążających nie jest możliwy, na przykład wewnątrz budynków, w zbiornikach ciśnieniowych lub z przyczyn technologicznych. Nie jest uzależniony od dostępnego kierunku odciążenia ani od dostępnej przestrzeni.

Korzyść: umożliwia skuteczną ochronę urządzeń, dla których pasywne odciążenie wybuchu byłoby niemożliwe lub nieopłacalne.

• Które rozwiązanie jest lepsze?

Nie ma jednej uniwersalnej odpowiedzi. W wielu przypadkach najlepsze rezultaty przynosi połączenie różnych metod ochrony przeciwwybuchowej, dostosowane do konkretnej aplikacji i wymagań technologicznych.

• Wariant 1

VENT PRO + B-FLAP I PRO

Ekonomiczne, sprawdzone i w pełni mechaniczne rozwiązanie przeznaczone dla instalacji, w których zapewniona jest właściwa konserwacja i regularne przeglądy.

• Wariant 2

FLEX + B-FLAP I PRO

Idealne rozwiązanie dla aplikacji, w których nie ma możliwości bezpiecznego odprowadzenia wybuchu do przestrzeni bezpiecznej, a jednocześnie konieczna jest ochrona personelu oraz otaczających urządzeń.

Rysunek 3 – Wizualizacja urządzenia FLEX oraz Bariery HRD

• Wariant 3

System HRD + Bariera HRD

Wysoko zautomatyzowane rozwiązanie wymagające minimalnego udziału obsługi w codziennej kontroli systemu oraz zapewniające wyjątkowo szybką reakcję na powstający wybuch.

 

Rysunek 4 – Ochrona przeciwwybuchowa słodowni

• Wariant 4

VENT PRO lub FLEX + GatEx

Rozwiązanie przeznaczone do aplikacji, w których nie można zastosować klasycznej mechanicznej klapy pzreciwwybuchowej, wymagane są krótsze odległości montażowe lub nie ma możliwości obniżenia zredukowanego ciśnienia wybuchu (p_red) do poziomu odpowiadającego wytrzymałości mechanicznej chronionego urządzenia.

GatEx może pracować przy maksymalnym ciśnieniu wybuchu (p_max), dzięki czemu doskonale sprawdza się również w ochronie urządzeń zaprojektowanych na maksymalne ciśnienie wybuchu.

• Nie chodzi tylko o cenę urządzenia

Przy wyborze systemu ochrony przeciwwybuchowej decyzja nie powinna opierać się wyłącznie na kosztach zakupu.

Równie istotne są:

• dostępność serwisu i konserwacji,
• kultura utrzymania ruchu w zakładzie,
• wymagania dotyczące monitorowania i kontroli systemu,
• całkowite koszty eksploatacji w całym cyklu żywotności urządzenia.

Dobrze zaprojektowany system ochrony przeciwwybuchowej to nie ten najtańszy, to ten, który będzie niezawodnie chronił instalację również po kilkunastu latach eksploatacji.

Autor:

Marcin Chromec

Sales Manager

RSBP spol. s r. o.