Exproof Ekipmanlar Ve Özellikleri

Kömürün oluşumu esnasında bitki kalıntılarındaki selülozun ayrışması sonucu açığa metan gazı çıkmaktadır. Bu metan gazı arazinin geçirimli olup olmaması, kömür damarının yüzeye yakınlığı, kömürün desorpsiyon kapasitesi gibi sebeplerle bazen kömür damarından kendini yüzeye bırakırken bazen de kömür damarına sıkışıp degaj riski meydana getirebilmektedir.  Mevzuatmız tüm yeraltı kömür ocaklarını Grizulu ocak olarak kabul etmiş ve metan gazının birincil önlemle önlemediği durumlar için, oluşacak patlayıcı ortamın alev almasını engellemek için çeşitli yasal düzenlemeler yapmıştır.Bunların başında da exproof malzeme gelmektedir.

“Maden İşyerlerinde İş Sağlığı ve Güvenliği Yönetmeliğinde kömür ocaklarında kullanılacak ekipman ve tesisatlar ile bu tip madenlerin grizu gazı ve/veya yanıcı tozlar tarafından muhtemel tehlike oluşturabilecek yerüstü tesislerinde kullanılan parçalar 30/12/2006 tarihli ve 26392 4 üncü mükerrer sayılı Resmî Gazete’de yayımlanan Muhtemel Patlayıcı Ortamda Kullanılan Teçhizat ve Koruyucu Sistemler ile İlgili Yönetmelik (94/9/AT)’te belirtilen I. Grup Teçhizatın uygun kategorisinde olmalıdır. “

Bu ekipmanları irdeleyecek olursak; Grizulu maden ocakları ve var ise yer üstü tesisleri, kısaca maden sanayisinde kullanılacak ekipmanlar Grup I kategorisinde değerlendirilmiştir. Grup I mekanik ve elektrikli ekipman grizu patlamasına duyarlı madenlerde kullanım için tasarlanmış ekipmandır. Grup I için olan koruma tipleri yer altında kullanılan teçhizat için hem grizunun hem de iyileştirilmiş fiziksel koruma ile birlikte kömür tozunun tutuşmasını göz önüne alır. Grup I’de yer alan ekipmanları tanımlamak için öncelikle ekipmanlarda aşağıdaki parametrelere bakılmalıdır;

Sıcaklık Grupları:

Sıcaklık faktörü patlayıcı ortamlarda kullanılacak ekipmanlar için belirleyici bir husustur öyle ki patlayıcı ortamlarda kullanılacak ekipmanların yüzey sıcaklıkları tutuşturucu kaynak oluşturma özelliklerinden dolayı çalışabilecekleri maksimum sıcaklık değerlerine göre tasarlanmalıdır. Örneğin metan(CH4) yaklaşık 600 °C ‘de patlar. Sınıflandırmada kömür madenlerinde kullanılacak ekipman yüzey sıcaklığı güvenlik faktörü hesaplanarak 450 °C olarak hesaplanmıştır.

En yüksek yüzey sıcaklığı aşağıdaki değerleri aşmamalıdır: Kömür tozunun bir tabaka oluşturabileceği herhangi bir yüzeyde 150 °C’ yi kömür tozunun bir tabaka oluşturmasının beklenmediği  (örneğin tozdan korunmuş mahfazanın iç tarafında ) yerlerde 450 °C’ yi geçemez. Yani bu ortamlarda kullanılacak ekipman maksimum çalışma sıcaklığı T1 (450 °C) ve T4 (150 °C) olmalıdır.

Teçhizat koruma seviyesi EPL:

Grizu patlamasına duyarlı madenlerde patlayıcı gaz ortamları, patlayıcı toz ortamları ve patlayıcı ortamlar arasındaki farkları gösteren ve tutuşma kaynağı olma ihtimalini esas alan, teçhizat için belirlenmiş koruma seviyesini tanımlar.

IP Koruması:

IP koruması hem mekanik hem de elektrikli ekipmanlarda kullanılan ilave bir koruma sistemidir. Ekipman içerisine sızan patlayıcı gazlara karşı koruma sağlamaz. Su, toz, nem gibi maddelerin ekipman içerisine sızmasını önlemek amacıyla tasarlanmış bir koruma düzeneğidir.

Kategori M1:

Bu tür ekipmanlar patlayıcı ortamı tehlikeye düşürmeyecek şekilde imal edilmiş ve yüksek bir koruma düzeyine sahiptirler. Kendinden emniyetli devrelere sahip bu ekipmanlar en az iki arıza gerçekleşse bile ortamda ayrı bir tehlike unsuru oluşturmazlar. Yer altı kömür madenlerinde grizu seviyesinin %1.5 üzerine çıktığı durumlarda bu ekipmanlar alarm vererek elektriğin kesilmesini, çalışanların uyarılmasını vb. sağlarlar. Diğer koruma tiplerinin hiç biri ATEX 100a’nın M1 kategorisi için öngördüğü şartları yerine getirememektedir.

Kategori M2:

Patlayıcı ortam oluştuğunda bu kategorideki ekipmanların elektriğinin devre kesiciler üzerinden kesilmesi gerekmektedir. Bu ekipmanların ortamı tehlikeye düşürmeyecek şekilde üretilmiş olması gerekmektedir. Ayrıca ağır ve değişken çalışma şartlarına uyumlu sağlam bir yapıya sahip olacaklardır. Bu ekipmanların ekstra bir tehlike arz etmemesi için ortamda sürekli metan (CH4) ölçümü yapılmalı ve olası bir gaz yükselişinde M1 kategorisindeki ölçüm sensörleri üzerinden ilgili bölgedeki veya tüm diğer elektrikli ekipmanların elektriği kesmesi sağlanmalıdır.

Grizulu ortamda bulunan gaz izleme sensörleri hariç, potansiyel patlayıcı bir ortamda kullanılacak bütün elektrikli, elektriksiz donanım ve bileşenler, iyi mühendislik uygulamalarına göre tutuşma kaynakları oluşmayacak şekilde Grup I kategorisindeki M2 donanım özelliklerine uygun olarak tasarımlanmalı ve imal edilmelidir.

Patlayıcı ortamlarda kullanılan elektrikli ekipmanlar için çalıştığı ortam niteliğine göre değişen birçok koruma sistemi geliştirilmiştir. TS EN 1710 + A1, Yeraltı Maden Ocaklarında Potansiyel Patlayıcı Ortamlarda Kullanılan Donanımlar ve Bileşenler konulu standart, madenlerde kullanılacak elektrikli ekipman koruma tiplerini;

– Alev yalıtımlı koruma, d,

– Artırılmış güvenlik, e,

– İçsel güvenlik, i,                     olarak tanımlar.

Ex-d Tipi Koruma:

Muhafazasının üzerinde teknik olarak bulunması zorunlu açıklıklar çok uzun ve dardır, bu nedenle sıcak gaz dışarı çıktığında tutuşturma kaynağı olamayacak kadar enerjisini kaybetmektedir.

Ex-e Koruma Tipi:

• Normal çalışması icabı ark çıkarmayan fakat buna rağmen patlayıcı ortamı tehlikeye düşürmemesi için ilave önlem alınan bir uygulamadır.
• Aygıtın emniyeti bir miktar daha artırılır.
• Bu ekipmanlar arıza anında ark çıkartabilirler. Çoğunlukla aydınlatma armatürleri, kablo bağlantıları ve klemenslerde (kablo ek kutuları) kullanılır. Bu koruma tipi yol verici, devre kesici gibi ekipmanlar çalışmaları esnasında ark çıkardıkları için Ex-e koruma tipinde kullanılamaz. Bu koruma seviyesine ait ekipman minimum IP54 koruma seviyesine sahiptir.
• Ex-e koruma tipi çoğunlukla kablo bağlantılarında kullanıldıklarından deforme olmuş, gevşemiş bağlantılar ekipman çalışır durumdayken ark çıkarabilir. Bu yüzden bağlantılar sürekli kontrol edilmelidir. Ark çıkarma olasılığına karşı Ex-e tipindeki kablo bağlantı grupları Ex-d tipindeki koruyucu muhafaza içine alınması yaygın bir uygulamadır.

Kendinden Emniyetli (İçsel Güvenlik) Koruma Tipi:

Bir elektrik devresinin tamamı veya belirli bir kısmında normal çalışma veya arıza anında çıkan ark veya ısı patlayıcı ortamı ateşleyecek güçte değil ise bu devreye kendinden emniyetlidir denir. Burada söz konusu olan yalnızca aygıt değil, aygıtın bağlı olduğu elektrikli devrenin tümüdür. Kendinden emniyetli devreler ia ve ib olmak üzere farklı iki koruyucu sisteme sahiptir.

Ex-ia koruma seviyesi; bu koruma seviyesindeki ekipman yeraltı kömür madenlerinde kullanılabilen M1 kategorisindeki tek ekipmandır. Ayrı bir batarya sistemleri bulunur. Yapısında birden fazla arıza gerçekleşse bile ekipman patlayıcı ortamda güvenli olarak çalışmaya devam eder. Yeraltı kömür madenlerinde özellikle gaz ölçüm ve merkezi izleme sistemlerinde kullanılan Ex-ia koruma seviyesindeki ekipman ani gaz yükselişlerinde ortam güvenli hale gelinceye kadar ölçüm yapar. Bu yüzden Ex-ia gaz ölçüm cihazları genellikle gazların yoğun olarak bulunabileceği bölgelerde konumlandırılmış olmalıdır.

Ex-ib koruma seviyesi; bu koruma seviyesine sahip ekipmanlar ana enerji kaynağına sahiptir. Ayrı bir batarya sistemleri yoktur. M2 kategorisinde bulunan Ex-ib koruma seviyesindeki bir ekipman yapısında bir arıza oluştuğunda akım çekmeye devam edeceği için patlayıcı ortamda bulunmaları tehlike yaratabilir. Bu yüzden yeraltı kömür madenlerinde kullanılan özellikle tehlikeli ve patlayıcı gazların yoğun olarak bulunduğu yerlerde iletişim ve ölçüm cihazları Ex-ib koruma tipinde olmamalıdır.

Kablolar:

Yeraltı kömür üretiminde ekipmanlara enerji nakli kablolarla vasıtasıyla yapılmaktadır. Bu yüzden yer altında kullanılan kabloların niteliği de patlayıcı ortamı tutuşturmayacak şekilde olmalıdır. ATEX 100a elektrik kablolarının yapısı itibariyle ark çıkarmadığını kabul etmektedir. Bu yüzden kablolar ATEX 100a’da kapsam dışı bırakılmıştır. Ancak alev sızdırmaz yapıya sahip exproof olmayan kablo üretimleri bulunmaktadır.

• Kablolar yapıları icabı normal çalışma şartlarında ark çıkarmazlar.
• IEC 80079-38 ‘ ye göre madde ‘kabloların dış kılıfı aleve dayanıklı’ ve ‘ Maden kablolarının zırhlı olması zorunluluğu’ bulunmaktadır.
• Kablolarda rastlanan en önemli hatalardan biri de kablo damarları arasındaki boşluklardan patlayıcı gazın exproof gövde içerisine girerek patlamaya neden olma ihtimalidir.

EXPROOF EKİPMANLARDA BAKIM ONARIM

• Exproof aletlerin nasıl tamir edileceği IEC 60079-19 (Elektrikli Cihazlar – Patlayıcı Ortamlarda Kullanılan – Bölüm 19:Tamir, Büyük Bakım Ve Çalışır Duruma Getirme) da ele alınmış olup, tamirat maksadı ile exproof aletlere müdahalenin usul ve esasları açıklanmıştır. Exproof aletlerin tamiratı özel teknikler gerektirdiği gibi yapılan işlemlerin itinalı ve çok sıkı bir şekilde kayıt altına alınması da önemlidir.
• ATEX 100a ekipman üzerinde yapılan bakım-onarımların ekipmanın yapısal özelliğini bozmayacak küçük arızalar olması ve kullanılan yedek parçaların orijinal kaydıyla ekipman sertifikasyonunun bozulmayacağını belirtmektedir. Ancak ekipmanlar üzerinde yapılan ve işlev değişikliğine neden olacak modifikasyonların ekipmanın exproof özelliğini bozduğunu da söylemektedir.

Bakım-Onarım Sırasında Bulunacak Belgeler:

• Bilgili elemanlar. Kalite güvence sistemine göre uzman kişi veya kişiler bulundurulacaktır.
• IEC veya milli kuruluşlardan alınmış yetki belgesi. Türkiye’de henüz exproof alet tamirhane belgesi veren bir kuruluş tarafımızdan bilinmemektedir.

Exproof alet tamirciliği, tüm exproof aletleri kapsama­yabilir. Hangi aletler tamir edilecek ise buna uygun atölye, takım, tezgah vesaire bulundurulması zorunludur.

Exproof Mekanik Ekipmanlar:

Yeraltı kömür madenlerinde kullanılan ve mekanik ekipmanlar; tamburlu kesiciler, dişliler, havalandırma fanları, kompresörler, hidrolik ve pnömatik motorlar ve el aletleri vb. nitelikteki ekipmanlardır. ATEX 100a patlayıcı ortamlarda kullanılan mekanik ekipmanları da tutuşturucu kaynak olarak tanımlar.

Elektrikli olmayan ekipmanlar (mekanik ekipmanlar), hareketli parçaların sıcak yüzeyler oluşturması veya sürtünmeden kaynaklı kıvılcım oluşturdukları için çoğunlukla potansiyel tutuşturuculardır. Bu tür ekipmanlar ve parçalar; dişliler, fanlar, pompalar, kompresörler, mikserler gibi tahriki bir elektrik motorundan veya elektrik güç kaynağından alırlar.

Mekanik ekipmanlar kendi başlarına elektrikli ekipmanlar gibi tutuşturucu kaynak değildirler. Örneğin yatak arızası nedeniyle iki dişlinin birbirine sürtünüp aşırı ısınma tehlikesi, kuvars veya demirli pirit oluşumlarına sahip sert kayaçların kesilmesi sırasında makinaların kesicilerinin sebep olduğu sürtünme kıvılcımları ortamdaki grizunun tutuşması için yeterli sıcaklığı oluşturabilir.

TS EN 13463-1(Potansiyel patlayıcı ortamlar için elektrikli olmayan donanımlar – Bölüm1: Temel metot ve kurallar) numaralı standart grizulu ve yanıcı toz bulunan patlayıcı ortamlarda kullanılacak olan mekanik ekipmanlarıGrup I ve kategori M1, kategori M2 olarak tanımlamaktadır. Bu standart serisi gelecekte IEC 80079 (Patlayıcı ortamlarda kullanılan elektrikli olmayan aletler)  serisine dönüşecektir.

Mekanik ekipmanlarda Grup I sınıfı daha çok ekipmanda kullanılan malzemelerin içeriğini, kimyasal bileşimini, sürtünme, statik elektrik, termal dayanıklılık, oksidasyon, darbe, yanabilirlik vb. özelliklerinin neler olması gerektiğini belirtir. TS EN 13463 harmonize standart serisinde belirtilen mekanik ekipmanların tahriklerini TS EN 60079 (Elektrikli Cihazlar – Patlayıcı Ortamlarda Kullanılan) serisinde belirtilen elektrikli ekipmanlardan alması gerektiği hususu bulunmaktadır.