Ex d a Ex e: różnice, oznaczenia japońskie, TIIS i ATEX

Do zakładu w Polsce przyjeżdża z Japonii skid pompowy, a na tabliczce silnika widnieje d2G4. Inne urządzenie na tym samym skidzie ma oznaczenie Ex db IIB T4 Gb i japoński numer certyfikatu, ale nie ma znaku CE ani numeru ATEX. Bywa też odwrotnie: japoński odbiorca zamawia skrzynkę zaciskową w wykonaniu Ex eb i słyszy, że sam certyfikat ATEX lub IECEx „nie wystarczy w Japonii”. W obu przypadkach trzeba wiedzieć, co oznaczają litery d i e, jak Japonia dopuszcza urządzenia przeciwwybuchowe i o co zapytać, zanim urządzenie trafi do strefy zagrożonej wybuchem.

W skrócie: zwiększone bezpieczeństwo (Ex e) polega na tym, że urządzenie od początku nie wytwarza iskier ani gorących punktów. Osłona ognioszczelna (Ex d) dopuszcza wniknięcie gazu do obudowy, ale wytrzymuje wybuch wewnątrz i nie pozwala płomieniowi zapalić atmosfery na zewnątrz. Poradnik wyjaśnia oba rodzaje i pokazuje, jak czytać oznaczenia japońskie i IEC. Zestawia je ze strefami, IECEx i ATEX (dyrektywa 2014/34/UE), a amerykańskie NEC wymienia tylko orientacyjnie. Na końcu znajdziesz listę kontrolną i wzór wiadomości do japońskiego dostawcy.

Uwaga dotycząca bezpieczeństwa: artykuł wyjaśnia pojęcia i wskazuje, co sprawdzić. Nie jest procedurą doboru. Klasyfikację stref i dobór urządzeń musią zatwierdzić uprawnieni specjaliści, a potwierdzić jednostka certyfikująca i przepisy obowiązujące w Twoim zakładzie.

Spis treści

1. Ex d a Ex e w skrócie
2. Podstawy ochrony przeciwwybuchowej
3. Jak Japonia dopuszcza urządzenia przeciwwybuchowe
4. Jak czytać oznaczenie Ex według IEC
5. Czym jest zwiększone bezpieczeństwo (Ex e)?
6. Czym jest osłona ognioszczelna (Ex d)?
7. Ex d a Ex e: porównanie
8. Dobór według strefy: strefy 0, 1 i 2
9. Japonia, ATEX, IECEx i NEC
10. Specyfikacja i utrzymanie ruchu
11. Lista kontrolna: urządzenia Ex między Japonią a Twoim zakładem
12. Ograniczenia tego poradnika
13. FAQ
14. Źródła

Ex d a Ex e w skrócie

Oba rodzaje chronią urządzenia elektryczne tam, gdzie palny gaz lub para może tworzyć z powietrzem mieszaninę wybuchową. Zapobiegają zapłonowi w różny sposób, a ta różnica decyduje, którym częściom urządzenia trzeba poświęcić uwagę przy doborze i utrzymaniu ruchu.

• Ex e (zwiększone bezpieczeństwo, anzen-zō bōbaku): dla urządzeń, które w normalnej pracy nie wytwarzają iskier, łuków ani temperatur zdolnych do zapłonu. Pewne zaciski, odstępy izolacyjne i ograniczenie temperatury utrzymują ten stan.
• Ex d (osłona ognioszczelna, taiatsu bōbaku): obudowa wytrzymuje wybuch wewnętrzny, a jej złącza nie pozwalają uchodzącym gazom zapalić atmosfery na zewnątrz. W środku mogą się znajdować styki łączników i inne elementy iskrzące w normalnej pracy.

Sama litera nie mówi, gdzie wolno zamontować urządzenie. Potrzebne są jeszcze poziom zabezpieczenia urządzenia (EPL), grupa gazu, klasa temperaturowa, a w przypadku Japonii także szczegóły japońskiego badania typu. Opisują je kolejne części artykułu.

Podstawy ochrony przeciwwybuchowej

Ochrona przeciwwybuchowa (bōbaku) ma zapobiec zapaleniu atmosfery wybuchowej przez urządzenie elektryczne. Tam, gdzie palny gaz lub para cieczy palnej miesza się z powietrzem, źródłem zapłonu może być iskra elektryczna albo gorąca powierzchnia urządzenia.

Samo składowanie materiału palnego nie oznacza, że wybuch grozi w każdej chwili. Zagrożenie powstaje, gdy spotkają się trzy warunki: mieszanina w zakresie stężeń wybuchowych, tlen i energia wystarczająca do zapłonu.

Rysunek 1 pokazuje, skąd bierze się zagrożenie i gdzie w tym układzie znajduje się urządzenie elektryczne.

Rys. 1. Emisja par i elektryczne źródła zapłonu

Zakłady łączą dwa środki: wentylację, która zmniejsza ilość mieszaniny wybuchowej, oraz urządzenia, które nie stają się źródłem zapłonu.

Schemat poglądowy dla ochrony przed wybuchem gazów i par. O możliwości wybuchu decydują także stężenie i energia zapłonu.

Zakłady zmniejszają ryzyko na trzy sposoby: rozcieńczają gaz wentylacją, ograniczają temperaturę urządzeń i stosują urządzenia, w których iskry nie mogą oddziaływać na otoczenie. Ex e i Ex d to dwa różne sposoby zapobiegania zapłonowi w samym urządzeniu elektrycznym.

W Japonii art. 280 rozporządzenia o bezpieczeństwie i higienie pracy (rōdō anzen eisei kisoku) dotyczy miejsc, w których mimo wentylacji i innych środków zagrożenie wybuchem pozostaje. Podstawową zasadą jest tam stosowanie urządzeń elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym, odpowiednim do rodzaju gazu i stopnia zagrożenia.

W UE punktem wyjścia jest dyrektywa 1999/92/WE, która nakłada obowiązki na pracodawcę, oraz dyrektywa 2014/34/UE (ATEX) dla producentów urządzeń. W Polsce dyrektywę 2014/34/UE wdraża rozporządzenie Ministra Rozwoju z 6 czerwca 2016 r. w sprawie wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej. Zagadnienia BHP w miejscu pracy, w tym klasyfikację stref i dokument zabezpieczenia przed wybuchem, reguluje osobne rozporządzenie krajowe. Jego aktualne brzmienie warto sprawdzić z inspektorem BHP.

Zakup urządzenia przeciwwybuchowego sam w sobie niczego nie zamyka. Źródła emisji i wentylacja, dobór urządzeń oraz prawidłowe okablowanie i utrzymanie ruchu to elementy jednego planu.

Gazy i pary mają inny system stref i oznaczeń niż palny pył unoszący się w powietrzu. Artykuł dotyczy wyłącznie gazów i par, bez stref pyłowych 20, 21 i 22.

Jak Japonia dopuszcza urządzenia przeciwwybuchowe

Tu najczęściej utykają inżynierowie spoza Japonii. Japonia korzysta z tych samych pojęć opartych na IEC, które znasz, ale ma własny, obowiązkowy etap oceny, a starsze urządzenia noszą japoński system oznaczeń, którego nie da się przełożyć litera po literze.

Dwa zestawy wymagań technicznych

Japońską podstawą prawną jest norma konstrukcyjna dla przeciwwybuchowych urządzeń elektrycznych (denki kikai kigu bōbaku kōzō kikaku), wydana przez Ministerstwo Zdrowia, Pracy i Opieki Społecznej (MHLW). Określa ona budowę i wymagania dla każdego rodzaju zabezpieczenia.

Obok niej obowiązują wytyczne techniczne zgodne z serią IEC 60079, publikowane przez JNIOSH, czyli Narodowy Instytut Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy w Japonii. Urządzenia badane według tych wymagań noszą oznaczenia w stylu IEC, takie jak Ex db lub Ex eb. W jednym japońskim zakładzie spotkasz więc oba systemy oznaczeń.

Badanie typu i TIIS

Zgodnie z japońską ustawą o bezpieczeństwie i higienie pracy urządzenie elektryczne w wykonaniu przeciwwybuchowym musi przejść badanie typu (keishiki kentei), zanim zostanie użyte w Japonii. Zarejestrowaną jednostką badającą te urządzenia jest TIIS (Technology Institution of Industrial Safety). Wykaz MHLW podaje rejestrację od marca 2004 r., a obecny okres obowiązuje do marca 2029 r.

Przy przekraczaniu granicy ważne są cztery punkty:

• Dotyczy to także urządzeń importowanych. TIIS podaje, że urządzenie musi przejść japońskie badanie przed użyciem w Japonii, nawet jeśli certyfikowała je już jednostka zagraniczna.
• Sprawozdanie z badań IECEx może ograniczyć zakres badań, ale ich nie zastępuje. TIIS może uznać sprawozdanie IECEx (ExTR) za wcześniejsze dane badawcze, jeśli dotyczy ono danego wyrobu, pochodzi od ważnej jednostki certyfikującej IECEx i ma numer identyfikacyjny IECEx. Aby pominąć badania fizyczne, musi też spełniać aktualne japońskie wytyczne i zawierać dane o krajowych różnicach Japonii. Jako próbka nadal potrzebny jest kompletny wyrób gotowy.
• Certyfikaty są szczegółowe i wygasają. Przewodnik CML z 2017 r. (brytyjska jednostka uznana przez MHLW w zakresie japońskiej certyfikacji) podaje, że Japonia wydaje osobny certyfikat dla każdej kombinacji typu, grupy gazu, klasy temperaturowej i kodu Ex. Różni się to od jednego certyfikatu na całą rodzinę wyrobów, który jest typowy dla ATEX i IECEx. Materiały MHLW podają, że certyfikat badania typu jest ważny trzy lata i wymaga odnowienia przez ponowne badanie.
• Istnieją jednostki zagraniczne, ale sprawdź aktualną listę. MHLW uznało niektóre jednostki zagraniczne za uprawnione do japońskiej certyfikacji lub do dostarczania danych z badań (według TIIS, w marcu 2023 r. wskazana była DEKRA Certification B.V.). Wskazania mają ustalone okresy ważności, więc obecny status potwierdź w MHLW lub TIIS.

Znak ATEX, IECEx lub północnoamerykański oraz pozytywny wynik japońskiego badania typu to osobne sprawy. Dla urządzenia sprowadzanego do Japonii w specyfikacji wpisz numer japońskiego certyfikatu i jego warunki, a nie samą nazwę certyfikatu zagranicznego.

Starsze oznaczenia japońskie, np. d2G4

Tabliczki urządzeń wykonanych według japońskiej normy konstrukcyjnej zawierają krótkie kody, jak d2G4. Litera d oznacza osłonę ognioszczelną, 2 to klasa wybuchowości (bakuhatsu tōkyū), a G4 to stopień zapłonu (hakkado). Razem opisują rodzaj zabezpieczenia i właściwości gazów, dla których urządzenie jest przeznaczone.

Cyfry 4 w G4 nie czytaj jako zmierzonej temperatury i nie zamieniaj jej na klasę temperaturową T4 według IEC. G to japoński stopień zapłonu, a T to klasa temperaturowa IEC, czyli dwie osobne klasyfikacje. Każdą odczytuj z tabeli dokumentu, który obowiązuje w danym przypadku.

Różnicę dobrze pokazuje aceton, popularny rozpuszczalnik. Japońskie przykłady klasyfikacji zaliczają go do klasy wybuchowości 1 i stopnia zapłonu G1, a system zharmonizowany z IEC do grupy IIA i klasy T1. Najpierw znajdź klasyfikację gazu, potem sprawdź, czy oznaczenie urządzenia go obejmuje, i nigdy nie twórz własnego kodu z liter z obu systemów.

Przy wymianie urządzenia przepisanie do specyfikacji zakupowej samego krótkiego kodu ze starej tabliczki pomija część warunków. Zapisz też typ, numer certyfikatu, gaz docelowy i parametry zasilania. Dzięki temu porównasz stare urządzenie z nowym wyrobem certyfikowanym według innej normy.

Jak czytać oznaczenie Ex według IEC

Seria IEC 60079 jest międzynarodową podstawą ochrony przeciwwybuchowej. W Polsce odpowiadają jej normy PN-EN (zwykle z tym samym numerem co EN, np. część 0 z wymaganiami ogólnymi, część 1 dla „d” i część 7 dla „e”). Typowe oznaczenie to Ex db IIB T4 Gb. Ex wskazuje ochronę przeciwwybuchową, db to osłona ognioszczelna na poziomie zabezpieczenia b, IIB to grupa urządzeń dla gazów, T4 to klasa temperaturowa, a Gb to poziom zabezpieczenia urządzenia (EPL).

Rys. 2. Oznaczenie Ex czytaj częściami: rodzaj zabezpieczenia, gaz, temperatura i poziom zabezpieczenia

Przykładowe oznaczenie w celach poglądowych. Miejsca zabudowy nie wybieraj na podstawie samej litery d lub e.

ExOchrona przed
wybuchem

dbOsłona ognioszczelna,
poziom db

IIBGrupa urządzeń
dla danego gazu

T4Maks. temp. powierzchni
135°C

GbPoziom zabezpieczenia
dla stref 1 i 2

Temperaturę otoczenia, szczególne warunki użytkowania i szczegóły japońskiego badania sprawdź osobno. Starsze oznaczenia, jak Ex d IIB T5, czytaj według wydania normy obowiązującego przy certyfikacji urządzenia.

Grupa I obejmuje kopalnie zagrożone metanem, a grupa II wszystkie pozostałe wybuchowe atmosfery gazowe. Podgrupy IIA, IIB i IIC odzwierciedlają łatwość zapłonu gazu i sposób przenoszenia płomienia przez szczeliny. Nie opisują stężenia gazu. Wodór i acetylen należą do IIC, a urządzenie z oznaczeniem IIC obejmuje też IIA i IIB.

Górne granice klas temperaturowych od T1 do T6 wynoszą 450, 300, 200, 135, 100 i 85°C. Wyższy numer oznacza niższą maksymalną temperaturę powierzchni, więc urządzenie można rozważać dla gazów o niższej temperaturze samozapłonu.

Dla urządzenia T4 porównaj granicę 135°C z temperaturą samozapłonu gazu. Jednocześnie odczytaj zakres temperatury otoczenia i uwzględnij warunki letnie oraz ciepło od sąsiednich urządzeń.

Litera X za numerem certyfikatu lub w samym certyfikacie oznacza szczególne warunki bezpiecznego stosowania. Przenieś je do specyfikacji montażu, np. sposób zabudowy i graniczne temperatury otoczenia. Odczyt tabliczki to nie koniec sprawdzania.

Czym jest zwiększone bezpieczeństwo (Ex e)?

Zwiększone bezpieczeństwo stosuje się w urządzeniach, które w normalnej pracy nie wytwarzają iskier, łuków ani temperatur zdolnych do zapłonu. Japońscy technicy mówią na nie krótko „anmashi” i spotkasz je w skrzynkach zaciskowych oraz silnikach.

Zaciski odporne na luzowanie, wystarczające odstępy izolacyjne i ograniczenie przyrostu temperatury sprawiają, że źródła zapłonu są mało prawdopodobne. Mocna obudowa z uszczelką nie czyni jeszcze urządzenia Ex e. Japońska norma konstrukcyjna ujmuje zwiększone bezpieczeństwo jako podniesienie bezpieczeństwa części, które w normalnej pracy nie są źródłem zapłonu, w tym parametrów izolacji, przyrostu temperatury i ochrony przed uszkodzeniami zewnętrznymi.

Rysunek 3 pokazuje schemat przekroju skrzynki zaciskowej Ex e.

Rys. 3. Skrzynka zaciskowa Ex e zapobiega zapłonowi dzięki połączeniom, izolacji i ograniczeniu temperatury

Konstrukcja chroni zaciski przed luzowaniem, a izolację przed degradacją, dzięki czemu iskry i lokalne przegrzewanie są mało prawdopodobne.

Schematyczny przekrój: kolor brązowy to przewód, jasnoniebieski to izolacja, szary to powłoka kabla. Kabel przechodzi przez dławnicę razem z powłoką, a gołe żyły nie dotykają metalowej ściany. To nie jest rysunek wykonawczy ani instrukcja okablowania. Zwiększone bezpieczeństwo nie opiera się na całkowitym niedopuszczeniu gazu do wnętrza.

Zły styk na zacisku zwiększa rezystancję przejścia i może powodować lokalne nagrzewanie. Zbyt małe odstępy izolacyjne lub zabrudzone powierzchnie mogą prowadzić do wyładowań. Są to problemy także zwykłych listew zaciskowych.

W urządzeniu Ex e ogranicza się te zagrożenia konstrukcją i doborem elementów w całym wyrobie. Jeśli po montażu wymieniasz listwę zaciskową na inny typ, wybierz taką, która zachowuje pierwotny poziom zabezpieczenia.

W systemie zharmonizowanym z IEC zwiększone bezpieczeństwo ma dwa poziomy zabezpieczenia: eb i ec. Poziom eb odpowiada EPL Gb, a ec odpowiada Gc, więc urządzenia nazwane „zwiększone bezpieczeństwo” nie są dopuszczone do tych samych miejsc.

Silniki Ex e wymagają dobranego zabezpieczenia

W silnikach brak iskier na stykach w normalnej pracy to tylko część wymagań. Trzeba też kontrolować ciepło wydzielane pod obciążeniem. Katalog silników o zwiększonym bezpieczeństwie firmy Oriental Motor wymaga np. urządzenia zabezpieczającego dobranego do prądu przy zablokowanym wirniku i dopuszczalnego czasu zablokowania.

Zablokowana droga powietrza chłodzącego albo temperatura otoczenia powyżej zakresu znamionowego także wyprowadzają silnik poza warunki doboru. Nawet jeśli silnik zamienny ma taką samą moc i prędkość obrotową, oznaczenie Ex i warunki pracy sprawdź osobno.

Jeśli silnik i zabezpieczenie kupuje się oddzielnie, wpisz nastawy zabezpieczenia do specyfikacji obu urządzeń. Nie dobieraj tylko według prądu znamionowego, bo dopuszczone warunki pracy obejmują przyrost temperatury przy rozruchu i przy zablokowanym wirniku.

Gdy zabezpieczenie przeciążeniowe zadziała, samo wciśnięcie przycisku kasowania i ponowny rozruch są niebezpieczne. Sprawdź zatkanie po stronie obciążenia, zablokowaną maszynę i chłodzenie, usuń przyczynę wzrostu temperatury i dopiero wtedy uruchom ponownie.

Czym jest osłona ognioszczelna (Ex d)?

Osłona ognioszczelna dopuszcza wniknięcie gazu, a jeśli wybuchnie on w środku, obudowa nie pozwala, by wybuch zapalił mieszaninę na zewnątrz. Łączy wytrzymałość na ciśnienie wybuchu ze złączami, które zatrzymują przejście płomienia.

Gruba metalowa skrzynka sama nie czyni urządzenia Ex d. Liczą się wszystkie drogi z wnętrza na zewnątrz: złącze pokrywy z korpusem, przejścia wałów i wprowadzenia kabli.

Rysunek 4 pokazuje zasadę działania złącza ognioszczelnego na uproszczonym schemacie.

Rys. 4. Obudowa ognioszczelna wytrzymuje ciśnienie i nie dopuszcza płomienia na zewnątrz

Szerokość szczeliny i długość każdego złącza chronią przed przeniesieniem płomienia. Same szczelność nie wyjaśnia działania.

Szczelina płaskiego złącza jest przedstawiona przesadnie dla czytelności. Niebieska strzałka pozioma to pełna długość złącza, pionowa strzałka po prawej to szczelina, a brązowa strzałka to droga gorących produktów spalania z wnętrza na zewnątrz. Dopuszczalne wymiary zależą od grupy urządzeń, konstrukcji i certyfikacji. Wymiarów nie można odczytywać z tego rysunku.

W konstrukcji ognioszczelnej gorące produkty spalania przechodzące przez złącze nie mogą zapalić otaczającej mieszaniny. Długość i szerokość szczeliny dobiera się do obudowy i gazu docelowego, a potwierdza projektem i badaniami producenta.

Zarysowanie powierzchni złącza, pominięcie śrub mocujących albo założenie innej pokrywy pogarsza zabezpieczenie. Nawet gdy elementy wyglądają podobnie, stosuj wyłącznie dopuszczone zestawy i trzymaj się podanych warunków dokręcania.

Po zdjęciu pokrywy przy konserwacji sprawdź powierzchnie złącza pod kątem korozji i zanieczyszczeń oraz uszkodzenia gwintów. Nie szlifuj rys na miejscu i nie dodawaj materiału, aby wypełnić szczelinę. Naprawy wykonuj na warunkach określonych przez producenta.

Łączniki, które w normalnej pracy zamykają i otwierają styki, to typowy przykład urządzeń chronionych obudową ognioszczelną. Mechanizm styków może być taki sam jak w zwykłym wyłączniku krańcowym, ale urządzenia ogólnego przeznaczenia nie wolno zabudować w strefie zagrożonej wybuchem w niezmienionej postaci.

Uważaj na dwa błędne odczyty. Po pierwsze, Ex d nie oznacza, że gaz nigdy nie może wniknąć do środka. Po drugie, w japońskich specyfikacjach „taiatsu bōbaku” (osłona ognioszczelna) to coś innego niż „taiatsu shiyō” (wykonanie wytrzymałe na ciśnienie), czyli obliczone na ciśnienie w rurociągu procesowym. Oba zaczynają się od słowa „taiatsu” (odporny na ciśnienie), dlatego czytaj cały termin.

Ex d a Ex e: porównanie

Sedno różnicy to pytanie, czy konstrukcja zapobiega powstawaniu źródeł zapłonu, czy zapobiega przeniesieniu wybuchu wewnętrznego na zewnątrz. Rozróżnianie ich według masy lub ceny prowadzi do błędnych wyborów, zwłaszcza przy konstrukcjach łączonych i małych urządzeniach. Tabela zestawia najważniejsze cechy.

Cecha	Zwiększone bezpieczeństwo	Osłona ognioszczelna
Główny symbol	e (w systemie zharmonizowanym z IEC: eb, ec)	d (zwykle db)
Jak zapobiega zapłonowi	Podnosi bezpieczeństwo połączeń, izolacji i temperatury	Wytrzymuje wybuch wewnętrzny i nie dopuszcza do zapłonu na zewnątrz
Czego dotyczy	Części, które w normalnej pracy nie wytwarzają iskier ani ciepła zdolnego do zapłonu	Mogą się w niej mieścić także źródła zapłonu, np. styki łączeniowe
Co głównie utrzymywać	Zaciski, izolację, temperaturę, konstrukcję ochronną	Obudowę, złącza, elementy mocujące, wprowadzenia kabli
Gdzie można stosować	Rozróżniaj eb/Gb i ec/Gc, a urządzenia według japońskiej normy konstrukcyjnej sprawdzaj osobno	Sprawdź poziom zabezpieczenia (np. db/Gb) i szczegóły certyfikatu
Cena i masa	Zależą od konstrukcji, materiałów i specyfikacji	Obróbka obudowy i złączy wpływa na koszt i masę

Nie zakładaj, że Ex e zawsze kosztuje mniej. Cena zależy od rodzaju urządzenia, wielkości, materiałów i zakresu certyfikacji. Najpierw zawęź wybór do urządzeń odpowiednich dla miejsca, gazu i temperatury, a dopiero potem porównaj koszty urządzenia, montażu i utrzymania ruchu.

Jedno urządzenie może łączyć oba rodzaje. Komora zaciskowa może mieć zwiększone bezpieczeństwo, a iskrzące styki znajdować się w komorze ognioszczelnej, dzięki czemu każda część dostaje zabezpieczenie odpowiednie do swojej funkcji.

Przykładem jest stacja sterownicza firmy IDEC z oznaczeniem Ex db eb IIC T6 Gb, czyli konstrukcja łącząca osłonę ognioszczelną i zwiększone bezpieczeństwo. Litery d i e na jednej tabliczce nie są sprzeczne, tylko pokazują, że urządzenie wykorzystuje więcej niż jeden rodzaj zabezpieczenia.

Stopnie ochrony IP, opisujące ochronę przed wodą i pyłem, trzymaj osobno od symboli ochrony przeciwwybuchowej. Wodoszczelna skrzynka ogólnego przeznaczenia nie zabezpiecza przed iskrami, gorącymi powierzchniami ani wybuchem wewnętrznym.

Przy sygnałach sterujących sposób okablowania i rodzaj zabezpieczenia przeciwwybuchowego wybiera się niezależnie, nawet jeśli sygnał jest ten sam.

Dobór według strefy: strefy 0, 1 i 2

Dobór zaczyna się od klasyfikacji strefy zagrożonej wybuchem w miejscu montażu, a nie od nazwy rodzaju zabezpieczenia. Strefy 0, 1 i 2 wyznacza się według tego, jak często i jak długo gaz lub para tworzą atmosferę wybuchową.

Japońskie dokumenty używają też terminów tokubetsu kiken kasho (miejsce szczególnie niebezpieczne), dai-1-rui kiken kasho (miejsce niebezpieczne klasy 1) i dai-2-rui kiken kasho (klasy 2). W hali usłyszysz natomiast zero-shu, isshu i nishu (0, 1 i 2 „rodzaj”). Przyporządkuj je do stref 0, 1 i 2 i trzymaj się terminów normy, którą stosuje projekt.

Strefa 0

W strefie 0 atmosfera wybuchowa występuje stale, długotrwale lub często. Typowy przykład to przestrzeń nad powierzchnią cieczy palnej w zbiorniku, ale faktyczna klasyfikacja zależy też od warunków pracy.

Stwierdzenie, że zbiornik jest „pełen materiału palnego”, nie mówi jeszcze, czy atmosfera jest wybuchowa. Liczy się mieszanina pary z powietrzem w przestrzeni, gdzie stoi urządzenie.

Zasadniczo urządzenia do strefy 0 dobiera się z EPL Ga. Typowym przykładem jest iskrobezpieczeństwo na poziomie ia, ale pewniej jest odczytać poziom zabezpieczenia całego urządzenia, niż zapamiętać jeden rodzaj zabezpieczenia.

Iskrobezpieczeństwo ogranicza energię tak, aby iskry i ciepło nie mogły spowodować zapłonu w określonych warunkach normalnej pracy i uszkodzenia. Niskie napięcie zasilania samo w sobie nie czyni zwykłego czujnika ani pętli pomiarowej iskrobezpieczną.

Strefa 1

W strefie 1 atmosfera wybuchowa może się czasami pojawić podczas normalnej pracy. Kandydatami są miejsca przy otworach, z których uwalniają się palne pary, a zasięg wyznacza się z częstości emisji i warunków wentylacji.

W oznaczeniach zharmonizowanych z IEC uprawnione są urządzenia Gb, w tym ognioszczelne db i o zwiększonym bezpieczeństwie eb. Traktowanie całego Ex e jako wykonania wyłącznie do strefy 2 prowadzi do błędnego traktowania urządzeń Gb i konstrukcji łączonych.

Art. 2 japońskiej normy konstrukcyjnej wymienia zwiększone bezpieczeństwo także wśród rodzajów budowy dla miejsc klasy 1. Niektórzy japońscy producenci w swoich przykładach doboru nie stosują jednak opraw o zwiększonym bezpieczeństwie w strefie 1.

Rozdzielaj listę z przepisów od warunków doboru konkretnego urządzenia. Decyzję opieraj na rodzaju urządzenia, normie stosowanej w projekcie i szczegółach japońskiego certyfikatu. Reguła „strefa 1 oznacza wyłącznie ognioszczelność” jest tak samo błędna jak „każde urządzenie e nadaje się do strefy 1”.

Wymieniając skrzynkę zaciskową w strefie 1, sprawdź osobno przydatność samej skrzynki (Gb) i warunki dla podłączonych urządzeń. Pasująca skrzynka nie oznacza, że wolno w niej zamontować dowolny przekaźnik.

Strefa 2

W strefie 2 atmosfera wybuchowa w normalnej pracy raczej nie występuje, a jeśli się pojawi, to na krótko. Uwzględnij nieszczelności i awarie wentylacji. Nie dobieraj urządzeń ogólnego przeznaczenia, patrząc tylko na stan normalny.

W oznaczeniach zharmonizowanych z IEC uprawnione są urządzenia Gc, a rozważać można także Gb i Ga. Opcją jest zwiększone bezpieczeństwo ec oraz konstrukcje nieiskrzące, ale grupa gazu i klasa temperaturowa nadal muszą się zgadzać.

Rysunek 5 pokazuje zależność stref od źródła emisji, a tabela pod nim zestawia EPL z przykładami zabezpieczeń omawianych w artykule.

Rys. 5. Strefy wynikają ze źródeł emisji i wentylacji, a do nich dobiera się EPL

Warunki powstawania atmosfery wybuchowej różnią się wewnątrz zbiornika i na zewnątrz jego otworu.

Strefa	EPL co do zasady	Przykłady w tym artykule
Strefa 0	Ga	Iskrobezpieczeństwo ia itp.
Strefa 1	Ga, Gb	Osłona ognioszczelna db, zwiększone bezpieczeństwo eb itp.
Strefa 2	Ga, Gb, Gc	Wszystkie powyższe oraz zwiększone bezpieczeństwo ec itp.

Schemat poglądowy zależności między strefami. Nie przenoś tych kształtów ani odległości na rzeczywisty zakład. Rzeczywiste strefy zależą od warunków emisji, właściwości substancji i wentylacji, a warunki japońskiego certyfikatu też trzeba sprawdzić.

W jednym pomieszczeniu miejsca blisko źródła emisji i dalej od niego mogą należeć do różnych stref. Na zasięg wpływają gęstość gazu, kierunek emisji, wentylacja oraz zagłębienia i przeszkody, w których gaz może się gromadzić.

Stref nie przypisuje się mechanicznie według nazw urządzeń, takich jak zbiornik, butla czy drzwi. Nanieś położenie i wysokość urządzenia na rysunek klasyfikacji stref i uważnie obejrzyj granice oraz miejsca przyłączy.

Japonia, ATEX, IECEx i NEC

Ponieważ zharmonizowane przepisy japońskie opierają się na IEC 60079, pojęcia stref i EPL są zbieżne z IECEx i ATEX. Certyfikaty już nie. Każdy rynek ma własny, prawnie wymagany etap dopuszczenia, a w USA obowiązuje dodatkowo inny system klasyfikacji obszarów.

Tabela zestawia strefy z EPL i kategoriami ATEX. Ostatnia kolumna jest tylko orientacyjna.

Strefa (IEC / Japonia / UE)	EPL (IEC 60079)	Kategoria urządzeń ATEX (UE)	NEC (USA), Class I Division, orientacyjnie
Strefa 0	Ga	1G	Division 1 (strefa 0 jest jego częścią)
Strefa 1	Gb	2G	Division 1
Strefa 2	Gc	3G	Division 2

Kolumnę Division traktuj wyłącznie orientacyjnie. Oba systemy nie są zdefiniowane tak samo, a urządzenie dopuszczone w jednym nie jest automatycznie dopuszczone w drugim. Amerykański National Electrical Code (NFPA 70) to temat osobny: jeśli urządzenie ma trafić do USA, sprawdź obowiązującą edycję i wymagania lokalnego organu nadzorczego.

W praktyce dla zakładu w Unii liczą się trzy sytuacje:

• Urządzenie z Japonii do Polski: japoński certyfikat badania typu jest japońskim dopuszczeniem prawnym. Nie zakładaj, że zastępuje on zgodność z dyrektywą 2014/34/UE. Urządzenie w strefie zagrożonej wybuchem musi mieć znak CE, oznaczenie ATEX (np. II 2G Ex db IIB T4 Gb), deklarację zgodności UE i instrukcję w języku polskim. Dla kategorii 1 i 2 wymagana jest zwykle jednostka notyfikowana (badanie typu UE), a dla kategorii 3 zazwyczaj wystarcza wewnętrzna kontrola produkcji, co potwierdź w dyrektywie lub u producenta. Samo oznaczenie IECEx lub japoński numer nie zastępuje ATEX, więc zapytaj, czy dany model ma certyfikat ATEX.
• Urządzenie z Europy do Japonii: certyfikat IECEx lub ATEX nie znosi obowiązku japońskiego badania typu. Sprawozdanie IECEx może służyć jako dane z badań na warunkach opisanych wyżej.
• Stare kody japońskie: oznaczenie takie jak d2G4 nie ma bezpośredniego odpowiednika w literach IEC. Zamiast przeliczać je samodzielnie, zapytaj producenta, dla jakich grup gazów i klas temperaturowych urządzenie jest dziś certyfikowane.

Specyfikacja i utrzymanie ruchu

Zacznij od przepisania do specyfikacji gazu i warunków pracy, które posłużyły do klasyfikacji strefy. Jeśli później zmienisz rozpuszczalnik, już na etapie zarządzania zmianą sprawdź, czy ta sama strefa i klasa temperaturowa nadal obowiązują.

Przy porównywaniu ofert przekaż każdemu producentowi te same wymagania. Jeśli jedna oferta obejmuje japońskie badanie typu, a druga wyłącznie certyfikat zagraniczny, różnica ceny nie mówi, która konstrukcja jest lepsza.

Jeśli przesuwasz urządzenie na inną wysokość albo dodajesz obudowę zmieniającą przepływ powietrza, sprawdź je ponownie z rysunkiem klasyfikacji. Zmienia się nie tylko układ, ale też droga, którą płynie lub w której gromadzi się uwolniony gaz.

Dławnice kablowe i zaślepki nieużywanych wprowadzeń są częścią certyfikowanego zestawu, a nie tylko korpusu przyrządu. Zamiana na zwykły element ogólnego przeznaczenia tylko dlatego, że pasuje gwint, łamie dopuszczoną kombinację, więc dobieraj części co do numeru typu.

W instalacjach iskrobezpiecznych sprawdzaj przyrząd obiektowy, aparaturę związaną (barierę iskrobezpieczną) i kabel jako jeden obwód. Nie myl zwykłego izolatora sygnału z ograniczaniem energii dla ochrony przeciwwybuchowej.

Uziemienie ekranu i uziemienie ochronne projektuj osobno, każde dla swojego celu. W obwodach Ex realizuj te połączenia zgodnie z warunkami montażu urządzenia.

Podczas przeglądów zapisuj oznaczenie i faktyczny typ urządzenia, a także uszkodzenia obudowy i brakujące części. Punkty kontroli ustaw według rodzaju zabezpieczenia: zaciski i temperatura dla Ex e, złącza i elementy mocujące dla Ex d.

Przed otwarciem skrzynki zaciskowej odłącz zasilanie, rozładuj zgromadzoną energię i potwierdź, że atmosfera gazowa jest bezpieczna. Włącz to do zakładowej procedury prac w strefach zagrożonych wybuchem razem z procedurą blokowania i oznakowania (LOTO).

Przy wyborze zamienników porównuj nie tylko cenę zakupu, ale też dostępność części i czas przestoju potrzebny na kontrolę i wymianę. Konserwacja według czasu i według stanu pomaga ułożyć dokumentację przeglądów.

W dokumentacji przekazania zachowaj certyfikaty, instrukcje obsługi i zakres dopuszczonych części. Wpisanie typu i numeru certyfikatu do ewidencji urządzeń pozwoli po latach odtworzyć warunki doboru. Jeśli zachowasz też powiązania między rysunkiem klasyfikacji, specyfikacją i każdą tabliczką, uzasadnienie doboru przejdzie na kolejne modernizacje i wymiany części.

Lista kontrolna: urządzenia Ex między Japonią a Twoim zakładem

Użyj jej, gdy odbierasz urządzenie z Japonii, piszesz specyfikację dla japońskiego zakładu albo wymieniasz istniejące urządzenie.

• Miejsce, klasyfikacja strefy i gazy, których dotyczy
• Rodzaj zabezpieczenia, grupa urządzeń, klasa temperaturowa i EPL
• Numer japońskiego certyfikatu badania typu, dopuszczony typ i szczególne warunki stosowania (X)
• Terminy ważności certyfikatów (japońskie certyfikaty obowiązują trzy lata)
• Certyfikacja dla kraju przeznaczenia: w UE znak CE, ATEX, deklaracja zgodności UE i instrukcja po polsku; w innych krajach IECEx lub lokalne dopuszczenie
• Zakres temperatury otoczenia, zasilanie, obciążenie i nastawy zabezpieczenia
• Wprowadzenia kabli, dławnice, zaślepki, uziemienie i sposób utrzymania ruchu
• Dla starszych oznaczeń japońskich (np. d2G4): oświadczenie producenta o równoważnej grupie gazu i klasie temperaturowej IEC, jeśli istnieje

Pytania do japońskiego dostawcy

• Według której normy certyfikowano urządzenie: japońskiej normy konstrukcyjnej czy wytycznych zharmonizowanych z IEC?
• Jaki jest numer japońskiego certyfikatu badania typu i kiedy wygasa?
• Czy certyfikat ma szczególne warunki stosowania (X)? Prosimy o wersję angielską.
• Czy ten model ma też certyfikat ATEX, IECEx lub inny? Prosimy o numery certyfikatów.
• Czy dławnice kablowe i zaślepki wchodzą w skład certyfikowanego zestawu? Jakie mają numery typu?
• Dla silników: jakie zabezpieczenie i jakie nastawy są wymagane (prąd przy zablokowanym wirniku i dopuszczalny czas zablokowania)?

Wzór wiadomości

Wiadomość do japońskiego dostawcy najlepiej wysłać po angielsku. Poniżej gotowy szablon.

Subject: Ex certification details for [equipment / model]

Dear [Name],
We plan to install [model] in a [Zone 1 / Zone 2] area at our site in Poland (EU). The gases involved are [gas names]. Before we finalize the order, please send the following:
1. The Ex marking and the Japanese type examination certificate number, with its expiry date
2. Any specific conditions of use (X) in English
3. Any ATEX (EU-type examination certificate, EU declaration of conformity), IECEx or other certificates for the same model
4. Model numbers of the cable glands and blanking plugs in the certified assembly
5. For motors, the required protection device and settings
Our final selection will be confirmed by our engineering team and the local authority.
Best regards,
[Your name]

Ograniczenia tego poradnika

• Dotyczy wyłącznie gazów i par, a nie palnego pyłu.
• Zasady certyfikacji, uznawane jednostki i wydania norm zmieniają się. Informacje o TIIS, jednostkach zagranicznych i NEC odzwierciedlają źródła wymienione poniżej w chwili pisania, więc sprawdź aktualny stan.
• Tabela stref i Division to orientacyjne zestawienie, a nie równoważność.
• To, czy dany rodzaj zabezpieczenia jest akceptowany w danej strefie, zależy też od standardów firmy lub projektu, które mogą być ostrzejsze niż przepisy.
• Klasyfikacja stref i dobór urządzeń to decyzje uprawnionych specjalistów, jednostki certyfikującej i lokalnego organu. Nic tutaj ich nie zastępuje.

FAQ

Czy urządzenia ze zwiększonym bezpieczeństwem (Ex e) można stosować w strefie 1?

Urządzenie z oznaczeniem eb i EPL Gb jest jedną z opcji dla strefy 1. Nie traktuj go tak samo jak urządzeń „e” według japońskiej normy konstrukcyjnej. Decyzję oprzyj na rodzaju urządzenia, szczegółach certyfikatu i standardach zakładu.

Czy w obudowie ognioszczelnej (Ex d) można zamontować dowolne urządzenie?

Nie. Ciepło urządzeń wewnętrznych, obróbka obudowy oraz zmiany zacisków lub wprowadzeń kabli wpływają na zabezpieczenie, dlatego trzeba zachować certyfikowany typ i dopuszczoną konfigurację.

Czy certyfikat ATEX lub IECEx wystarczy, by użyć urządzenia w Japonii?

Nie. Przed użyciem w Japonii urządzenie musi przejść japońskie badanie typu. Sprawozdanie IECEx (ExTR) można przedłożyć jako dane z badań i może ono ograniczyć ich zakres, jeśli spełnia warunki ustalone przez TIIS. Odwrotnie też nie działa: japoński certyfikat sam nie daje zgodności z ATEX w UE.

Czy T4 oznacza, że urządzenie można używać przy temperaturze otoczenia 135°C?

Nie. T4 to klasa maksymalnej temperatury powierzchni urządzenia, a nie górna granica temperatury otoczenia. Temperatura otoczenia to osobny parametr, a instalacja musi się w nim mieścić, także przy ogrzewaniu z zewnątrz.

Czy urządzenie przeciwwybuchowe nadaje się do wodoru?

Tylko jeśli jest certyfikowane dla właściwej grupy urządzeń i warunków. Wodór należy do IIC. Porównaj gaz i warunki temperaturowe z certyfikatem oraz specyfikacją producenta.

Źródła

• MHLW, japońska norma konstrukcyjna dla przeciwwybuchowych urządzeń elektrycznych (po japońsku): definicje rodzajów zabezpieczenia, stopnie zapłonu
• MHLW, rozporządzenie o bezpieczeństwie i higienie pracy, art. 280 (po japońsku): urządzenia elektryczne w miejscach zagrożonych wybuchem
• JNIOSH, wytyczne techniczne dla przeciwwybuchowych instalacji elektrycznych, część 1: Postanowienia ogólne (po japońsku): oznaczenia, EPL, klasy temperaturowe
• JNIOSH, część 5: Zwiększone bezpieczeństwo (po japońsku): eb, ec i wymagania konstrukcyjne
• JNIOSH, część 2: Obudowy ognioszczelne (po japońsku): obudowy i złącza
• JNIOSH, poradnik użytkownika zakładowych urządzeń przeciwwybuchowych (po japońsku): strefy zagrożone, EPL, klasyfikacja acetonu
• TIIS, system wskazanych zagranicznych jednostek badających i FAQ (po japońsku): badanie typu dla urządzeń importowanych, wykorzystanie ExTR IECEx
• MHLW, wykaz zarejestrowanych jednostek badania typu (po japońsku)
• MHLW, odpowiedź w sprawie ważności certyfikatu badania typu (po japońsku): ważność trzy lata i odnowienie
• CML, Ex Equipment Certification Guide for Japan (2017): certyfikaty dla poszczególnych wariantów
• Prawo.pl, nowe wymagania dla urządzeń i systemów ochronnych w atmosferze potencjalnie wybuchowej: rozporządzenie Ministra Rozwoju z 6 czerwca 2016 r. (ATEX w Polsce)
• IAEI Magazine, „Comparison of Division and Zone Systems”: Division a strefy, oznaczenie AEx
• WEG, guide to explosive atmospheres: grupy gazów, klasy temperaturowe, kategorie ATEX
• Panasonic, oprawy przeciwwybuchowe (po japońsku): dobór opraw według stref
• Oriental Motor, katalog silników o zwiększonym bezpieczeństwie (po japońsku): zabezpieczenia przy zablokowanym wirniku
• IDEC, stacja sterownicza EC2B (po japońsku): konstrukcja łącząca osłonę ognioszczelną i zwiększone bezpieczeństwo