Przemysł górniczy, chemiczny, petrochemiczny, naftowo-gazowy, farmaceutyczny, graficzny, lakiernie, urządzenia do transportu materiałów sypkich oraz urządzenia wentylacyjne to obszary, w których może wystąpić atmosfera wybuchowa. Atmosfera wybuchowa to mieszanina substancji palnych w postaci gazów, par, mgieł lub pyłów z powietrzem w warunkach atmosferycznych, w której po wystąpieniu zapłonu spalanie rozprzestrzenia się na całą niespaloną mieszaninę. Przestrzenie, w których może wystąpić atmosfera wybuchowa, wymagają wprowadzenia specjalnych środków w celu zapewnienia bezpieczeństwa i higieny pracy. Jednym ze środków bezpieczeństwa są urządzenia w wykonaniu przeciwwybuchowym.
Polskie (europejskie) oraz międzynarodowe przepisy dotyczące urządzeń elektrycznych eksploatowanych w strefach zagrożonych wybuchem stawiają precyzyjne obligatoryjne wymagania w zakresie ich konstrukcji. Wymagania te uzależnione są od poziomu bezpieczeństwa (z punktu widzenia użytkownika), jaki należy zapewnić w finalnej aplikacji.
Wspomniane powyżej przepisy europejskie wynikają wprost z obowiązującej Dyrektywy Parlamentu Europejskiego 2014/34/UE (zwanej dalej Dyrektywą ATEX) oraz norm EN/IEC zharmonizowanych z tą dyrektywą (m.in. normy EN/IEC z serii 60079).
Zgodnie z Dyrektywą ATEX klasyfikacja urządzeń elektrycznych stosowanych w strefach zagrożonych wybuchem wyróżnia dwa obszary:
- · urządzenia instalowane w podziemiach kopalń górniczych (Grupa Urządzeń I);
- · urządzenia instalowane na powierzchni (Grupa Urządzeń II).
Zakłady Produkcyjne Grupy Cantoni produkują w Polsce silniki przeciwwybuchowe od ponad 70 lat. W swojej ofercie posiadają one cały przekrój wykonań silników „Ex” (różnej budowy) o mocy od 0,06 kW do 4 MW, które stosowane są przez ich polskich i zagranicznych klientów.
Fabryka Silników Elektrycznych BESEL SA, wchodząca w skład Grupy Cantoni, produkuje przeciwwybuchowe silniki indukcyjne klatkowe trójfazowe przeznaczone do pracy w wybuchowych atmosferach gazowych (II 2 G) i pyłowych (II 2 D) o mocy od 0,06 kW do 1,1 kW. W konstrukcji silników zastosowano dodatkowe środki zapewniające zwiększone bezpieczeństwo wobec możliwości powstania nadmiernej temperatury i występowania łuków i iskier zarówno wewnątrz silnika, jak i na jego elementach zewnętrznych w czasie normalnej pracy. Są to odpowiednio silniki budowy wzmocnionej „Ex eb” i silniki zabezpieczone przed zapłonem pyłu za pomocą obudowy „Ex tb”.
Mogą być one stosowane w strefach z zagrożeniem gazowym 1 oraz 2 lub w strefach z zagrożeniem pyłowym 21 oraz 22. Silniki przeciwwybuchowe produkcji BESEL SA posiadają certyfikat ATEX zgodnie z wymaganiami Dyrektywy 2014/34/UE i spełniają wymogi efektywności energetycznej zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (UE) 2019/1781 & 2021/341.
Mogą być one stosowane w strefach z zagrożeniem gazowym 1 oraz 2 lub w strefach z zagrożeniem pyłowym 21 oraz 22. Silniki przeciwwybuchowe produkcji BESEL SA posiadają certyfikat ATEX zgodnie z wymaganiami Dyrektywy 2014/34/UE i spełniają wymogi efektywności energetycznej zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (UE) 2019/1781 & 2021/341.
CELMA INDUKTA SA była pierwszym producentem w Polsce, który w latach 50. ubiegłego wieku wprowadził do swojej oferty silniki przeciwwybuchowe ognioszczelne.
Zakres oferty silników przeciwwybuchowych produkowanych przez CELMA INDUKTA SA o mocy od 0,37 kW do 315 kW jest bardzo szeroki (silniki budowy wzmocnionej „Ex ec” i „Ex eb”, silniki do stref pyłowych „Ex tc” i „Ex tb”, silniki ognioszczelne „Ex db” do strefy I i II), ale najważniejszym obszarem działania pozostają silniki ognioszczelne „Ex db”, przeznaczone dla przemysłu górniczego i chemicznego.
Główne założenia konstrukcyjne silników ognioszczelnych to:
- ·zabezpieczenie przed wydostaniem się ew. zapłonu (wybuchu) mieszanki wybuchowej (gazowej) z wnętrza silnika na zewnątrz silnika (wyeliminowanie możliwości zapłonu mieszanki wybuchowej wokół silnika, na instalacji);
- ·ograniczenie temperatury na obudowie silnika do wartości bezpiecznej wynikającej z temperatury zapłonu mieszanki wybuchowej wokół silnika (temperatura na obudowie silnika nie może przekroczyć temperatury wynikającej z klasy temperaturowej „T”).
Spełnienie pierwszego założenia konstrukcyjnego wymaga zastosowania odpowiednich przejść ognioszczelnych w obszarach łączenia ze sobą poszczególnych detali silników (np. połączenie tarczy łożyskowej z kadłubem, skrzynki zaciskowej z kadłubem itd.). Właściwie zaprojektowane złącza ognioszczelne pomiędzy elementami tworzącymi obudowę ognioszczelną pozwalają na wygaszenie płomienia wybuchu wewnątrz silnika, a tym samym wyeliminowanie możliwości zapłonu mieszanki wybuchowej wokół silnika.
Dodatkowo – ze względu na możliwość wystąpienia eksplozji mieszanki wewnątrz obudowy silnika – konstrukcja poszczególnych komponentów musi być zaprojektowana w sposób uniemożliwiający uszkodzenie obudowy ze względu na wysokie ciśnienia występujące podczas wybuchu mieszanki (odpowiednia wytrzymałość mechaniczna).
Wszystkie powyższe kwestie wykonania silników ognioszczelnych weryfikowane są w trakcie obowiązkowej certyfikacji silników w niezależnej jednostce notyfikowanej (m.in. prowadzone są kontrolowane badania wybuchowe), która kończy się wydaniem certyfikatu ATEX.
Odpowiednia wytrzymałość mechaniczna elementów tworzących obudowę ognioszczelną silników weryfikowana jest dodatkowo również podczas produkcji seryjnej (próby ciśnieniowe).
Uwzględniając ponad 50-letnie doświadczenie w produkcji silników ognioszczelnych, sugestie swoich klientów oraz biorąc pod uwagę nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności wynikające z Rozporządzenia Komisji (UE) 2019/1781 & 2021/341, CELMA INDUKTA SA zaprojektowała od podstaw, a następnie zaatestowała nową serię silników ognioszczelnych „Ex db (eb)” z zakresu wielkości 90…315 przeznaczonych dla przemysłu chemicznego (w tym petrochemicznego) w klasie sprawności IE3 – serię „(E)cSTe(b)”.
Największe silniki przeciwwybuchowe produkowane są w Grupie Cantoni przez firmę EMIT SA – o mocy znamionowej do 4 MW. Jeden z ich rodzajów stanowią silniki z systemem nadciśnienia oznaczane cechą przeciwwybuchowości „Ex eb pxb”. Silniki te są wyposażone w nabudowany na obudowie system nadciśnienia służący do przewietrzenia, a następnie wytwarzania i utrzymywania nadciśnienia wewnątrz obudowy silnika, co zabezpiecza przed przedostaniem się do wnętrza silnika czynników potencjalnie wybuchowych z otoczenia. Takie rozwiązanie pozwala na zaoferowanie silników w miejsca, gdzie użycie tradycyjnych rozwiązań silników przeciwwybuchowych (ognioszczelnych lub budowy wzmocnionej) jest technicznie niemożliwe bądź bardzo trudne.
Poza wymaganiami klienta konieczność stosowania silników z systemem nadciśnienia w niektórych wypadkach wynika z normy EN 60079-1 (dotyczącej zabezpieczeń urządzeń za pomocą osłon ognioszczelnych „d”), która wskazuje, że łożyska ślizgowe są niedopuszczalne w maszynach elektrycznych wirujących grupy IIC. Tak więc w przypadku silników 2-biegunowych dużej mocy z takimi łożyskami przeznaczonych dla grupy IIC jedyną opcją pozostaje ich wyposażenie w opisany powyżej system nadciśnienia.
Poza wymaganiami klienta konieczność stosowania silników z systemem nadciśnienia w niektórych wypadkach wynika z normy EN 60079-1 (dotyczącej zabezpieczeń urządzeń za pomocą osłon ognioszczelnych „d”), która wskazuje, że łożyska ślizgowe są niedopuszczalne w maszynach elektrycznych wirujących grupy IIC. Tak więc w przypadku silników 2-biegunowych dużej mocy z takimi łożyskami przeznaczonych dla grupy IIC jedyną opcją pozostaje ich wyposażenie w opisany powyżej system nadciśnienia.
Uzupełnieniem oferty silników elektrycznych produkowanych w Polsce przez BESEL SA, CELMA INDUKTA SA i EMIT SA w wykonaniu przeciwwybuchowym są hamulce elektromagnetyczne oraz zwalniaki w wykonaniu „Ex” (stosowane m.in. w układach napędowych z silnikami elektrycznymi) powstające w polskiej fabryce EMA-ELFA Sp. z o.o., wchodzącej również w skład Grupy Cantoni.
W aktualnej ofercie EMA-ELFA Sp. z o.o. znajdują się hamulce serii „NEX” spełniające zasadnicze wymagania dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem gazów i pyłów (strefa 2 i 21 wg Dyrektywy 2014/34/UE ATEX). Rozwinięciem tej serii są hamulce serii „HEX” o pełnej obudowie ognioszczelnej przeznaczone dla przemysłu górniczego i chemicznego.
Oferta EMA-ELFA Sp. z o.o. obejmuje również zwalniaki elektrohydrauliczne „Ex” serii „ExZE” (o napięciu zasilania do 1000 V) i „ExwZE” (o napięciu zasilania do 1250 V), spełniające zasadnicze wymagania dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w obszarach zagrożonych metanem oraz przestrzeniach zagrożonych wybuchem innych gazów, będące urządzeniami mechanicznymi o ruchu prostoliniowym, które w większości przypadków stosowane są do luzowania (otwierania) hamulców szczękowych i tarczowych, występujących w napędach maszyn transportowych, w dźwignicach, przenośnikach, windach itp.
Należy podkreślić, że silniki przeciwwybuchowe oferowane przez Grupę Cantoni produkowane od podstaw na terenie Polski (nie mylić z montażem na terenie Polski z komponentów dostarczanych z rynków azjatyckich) spełniają lub przewyższają aktualne wymagania w zakresie sprawności obowiązujące na terenie EU (IE2, IE3, IE4) oraz w innych obszarach świata (NEMA PREMIUM). Zastosowanie bezpiecznych w pełni europejskich silników przeciwwybuchowych (zaprojektowanych zgodnie z obowiązującymi przepisami i zaatestowanych w europejskich jednostkach notyfikowanych) o wysokiej sprawności pozwala dodatkowo na obniżenie zużycia energii elektrycznej.
