Polskie (europejskie) i międzynarodowe przepisy dotyczące urządzeń elektrycznych eksploatowanych w strefach zagrożonych wybuchem stawiają precyzyjne i obligatoryjne wymagania w zakresie ich konstrukcji. Wymagania te uzależnione są od poziomu bezpieczeństwa, jaki należy zapewnić w danej aplikacji. Obowiązujące w Europie przepisy wynikają wprost z Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/34/UE (zwanej dalej Dyrektywą ATEX) i norm EN/IEC zharmonizowanych z tą Dyrektywą (m.in. normy EN/IEC z serii 60079). Zgodnie z Dyrektywą ATEX klasyfikacja urządzeń elektrycznych do stref 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 mają cały przekrój wykonań silników Ex (różnej budowy) o mocy od 0,06 kW do 4 MW, które stosowane są przez polskich i zagranicznych klientów.

Klasyfikacja urządzeń na grupy i kategorie

BESEL – silniki budowy wzmocnionej Ex eb

Fabryka Silników Elektrycznych BESEL produkuje przeciwwybuchowe silniki indukcyjne klatkowe trójfazowe przeznaczone do pracy w wybuchowych atmosferach gazowych (II 2G) i pyłowych (II 2D) o mocy 0,06–1,1 kW. Ich konstrukcja zapewnia większe bezpieczeństwo wobec możliwości powstania nadmiernej temperatury, 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”. Można je stosować w strefach z zagrożeniem gazowym 1 i 2 lub strefach z zagrożeniem pyłowym 21 i 22. Silniki przeciwwybuchowe BESEL mają certyfikat ATEX zgodny z wymaganiami wspomnianej Dyrektywy ATEX i spełniają wymogi efektywności energetycznej zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (UE) 2019/1781 i 2021/341.

CELMA INDUKTA – silniki budowy ognioszczelnej Ex db

CELMA INDUKTA była pierwszym producentem w Polsce, który w latach 50. XX w. wprowadził do swojej oferty silniki przeciwwybuchowe ognioszczelne.

Oferta silników przeciwwybuchowych CELMA INDUKTA o mocy 0,37–315 kW jest bardzo szeroka (silniki budowy wzmocnionej „Ex ec” i „Ex eb”, do stref pyłowych „Ex tc” i „Ex tb”, ognioszczelne „Ex db” do strefy I i II), ale najważniejszym obszarem działania pozostają silniki ognioszczelne przeznaczone dla przemysłu górniczego i chemicznego.

Główne założenia konstrukcyjne silników ognioszczelnych:

• zabezpieczenie przed wydostaniem się ewentualnego zapłonu mieszanki wybuchowej wewnątrz silnika na zewnątrz silnika, 
• ograniczenie temperatury na obudowie silnika do wartości bezpiecznej wynikającej z temperatury zapłonu mieszanki wybuchowej wokół silnika (wartość ta nie może przekroczyć temperatury wynikającej z klasy temperaturowej „T”).

Spełnienie pierwszego założenia wymaga użycia odpowiednich przejść ognioszczelnych w obszarach łączenia ze sobą poszczególnych elementów silników (np. tarczy łożyskowej z kadłubem, skrzynki zaciskowej z kadłubem itd.). Właściwie zaprojektowane złącza ognioszczelne pomiędzy elementami tworzącymi obudowę pozwalają na wygaszenie płomienia wybuchu wewnątrz silnika, a tym samym wyeliminowanie możliwości zapłonu mieszanki wybuchowej wokół silnika.

Dodatkowo, z powodu możliwości wystąpienia eksplozji wewnątrz obudowy silnika konstrukcja poszczególnych komponentów musi uniemożliwiać uszkodzenie obudowy ze względu na wysokie ciśnienia występujące podczas wybuchu mieszanki. 

Wszystkie powyższe kwestie wykonania silników ognioszczelnych weryfikowane są w trakcie ich obowiązkowej certyfikacji w niezależnej Jednostce Notyfikowanej (m.in. kontrolowane badania wybuchowe), która kończy się wydaniem certyfikatu ATEX. Odpowiednia wytrzymałość mechaniczna elementów obudowy ognioszczelnej weryfikowana jest dodatkowo podczas produkcji seryjnej (próby ciśnieniowe).

Uwzględniając doświadczenie w produkcji silników ognioszczelnych, sugestie klientów i biorąc pod uwagę nowe wymagania w zakresie minimalnego poziomu sprawności, CELMA INDUKTA zaprojektowała od podstaw, a następnie zaatestowała nową serię silników ognioszczelnych Ex db (eb) z zakresu wielkości 90…315 przeznaczonych do przemysłu chemicznego (w tym petrochemicznego) w klasie sprawności IE3 – seria (E)cSTe(b).

EMIT – silniki z systemem nadciśnienia Ex eb pxb

Największe silniki przeciwwybuchowe – o mocy znamionowej do 4 MW – produkowane są w Grupie Cantoni przez firmę EMIT. To m.in. silniki z systemem nadciśnienia – Ex eb pxb. Są one wyposażone w zintegrowany z obudową system nadciśnienia, który służy do przewietrzania, a następnie wytwarzania i utrzymywania nadciśnienia wewnątrz obudowy. Chroni to przed przedostawaniem się do wnętrza czynników potencjalnie wybuchowych. Takie rozwiązanie pozwala na użycie tych silników w miejscach, w których tradycyjne silniki przeciwwybuchowe (ognioszczelne lub budowy wzmocnionej) są technicznie niemożliwe lub bardzo trudne do użycia. Poza wymogami klienta konieczność stosowania silników z systemem nadciśnienia wynika czasami z normy EN 60079-1 dotyczącej zabezpieczeń urządzeń za pomocą osłon ognioszczelnych „d”.

Zgodnie z nią łożyska ślizgowe są niedopuszczalne w maszynach elektrycznych wirujących grupy IIC, więc dla silników 2-biegunowych dużej mocy z takimi łożyskami przeznaczonych dla grupy IIC jedyną opcją pozostaje opisany powyżej system nadciśnienia.

Hamulce i zwalniaki

Uzupełnieniem oferty silników elektrycznych Grupy Cantoni w wykonaniu przeciwwybuchowym są hamulce elektromagnetyczne i zwalniaki w wykonaniu Ex (stosowane m.in. w układach napędowych z silnikami elektrycznymi). Powstają one w polskiej fabryce EMA-ELFA.

Hamulce serii NEX spełniają zasadnicze wymagania dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem gazów i pyłów (strefa 2 i 21). Rozwinięciem tej serii są hamulce HEX o pełnej obudowie ognioszczelnej przeznaczone dla przemysłu górniczego i chemicznego.

Oferta EMA-ELFA obejmuje również zwalniaki elektrohydrauliczne Ex serii ExZE (o napięciu zasilania do 1000 V) i ExwZE (o napięciu zasilania do 1250 V), które spełniają zasadnicze wymagania dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w obszarach zagrożonych metanem i przestrzeniach zagrożonych wybuchem gazów. Są to urządzenia mechaniczne o ruchu prostoliniowym, które stosowane są głównie do luzowania hamulców szczękowych i tarczowych, jakie występują w napędach maszyn transportowych, dźwignicach, przenośnikach, windach itp.

Silniki przeciwwybuchowe oferowane przez Grupę Cantoni produkowane od podstaw na terenie Polski (nie mylić z montażem z komponentów dostarczanych z rynków azjatyckich) spełniają lub przewyższają aktualne wymagania w zakresie sprawności na terenie UE (IE2, IE3, IE4) i w innych obszarach (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 obniżyć zużycie energii elektrycznej.

Źródło i zdjęcia Cantoni Group