Dołącz do czytelników
Brak wyników

Artykuły

8 października 2021

Stan techniczny maszyn w strefach zagrożonych wybuchem

0 12

Dzisiejsze zakłady przemysłowe to rozbudowane organizacyjnie i technologicznie jednostki dostarczające na rynek zaawansowane produkty. W nowoczesnych procesach produkcji wykorzystuje się wiele surowców i materiałów o różnych własnościach. Stały rozwój technologii powoduje, że sięgamy po coraz nowsze i bardziej zaawansowane materiały i surowce produkcyjne.

W wielu zakładach przemysłowych stosowane są nowoczesne technologie, innowacyjne maszyny i urządzenia. Proces technologiczny w ujęciu ogólnym to zespół operacji, w których wyniku następuje przetwarzanie czy obróbka materiałów, substancji oraz surowców w celu uzyskania zaplanowanego wyrobu. Każdy z wymienionych półproduktów procesu produkcyjnego cechuje wiele różnych właściwości, własności oraz cech niezbędnych w procesie produkcyjnym. Zespoły specjalistów, konstruktorów oraz technologów bardzo precyzyjnie określają zapotrzebowanie ilościowe i jakościowe wszystkich materiałów niezbędnych do wytworzenia gotowego produktu. Własności materiałów produkcyjnych wykorzystujemy w coraz szerszych zakresach. Zgodnie z najnowszymi trendami przygotowywane są mieszaniny nowych półproduktów o coraz lepszych parametrach z przeznaczeniem dla dedykowanych zadań produkcyjnych.

Stare i nowe surowce używane w produkcji w pewnych warunkach wykazują właściwości specjalne. Jedną z grup takich właściwości określamy ogólną nazwą „wybuchowość”. Takie zachowanie surowców czy mieszanin różnych związków występuje oczywiście przy zaistnieniu pewnych, ściśle określonych parametrów oraz przy zaistnieniu odpowiednich warunków.
 

Warunki i parametry związane z wybuchowością są znane i podawane w kartach charakterystyk, jako szczególnie ważne dla bezpieczeństwa. Ich podanie przez producenta zobowiązuje użytkownika do stosowania się do nich w celu uzyskania optymalnej wydajności produkcji, jakości wyrobu końcowego, zachowania bezpieczeństwa pracy operatorów maszyn oraz całej infrastruktury zakładu produkcyjnego.

Niezachowanie wymogów producenta może spowodować powstanie reakcji wybuchowej. Najczęściej taka reakcja jest niepożądana w procesie produkcji. Niesie ona ze sobą ogromną energię, która zagraża bezpieczeństwu i życiu pracowników oraz maszyn czy obiektów produkcyjnych. Niestety zdarza się, że słyszymy o wybuchu gazów, pyłów czy związków chemicznych. Kontekst takich informacji najczęściej jest negatywny.

W praktyce spotykamy sytuacje, w których wybuchowość – w celu pozyskania konkretnego, niezbędnego elementu, półwyrobu czy surowca – jest cechą planowaną i projektowaną w procesie produkcji. Wówczas wszystkie zadania technologiczne są prowadzone z zachowaniem specjalnych środków dla zapewnienia bezpieczeństwa załogi i sprzętu. Przykładem mogą być zakłady, które za pomocą specjalistycznych środków wybuchowych (substancji, związków) oddzielają masy skalne, aby wydobyć potrzebne surowce.  
 


Stan techniczny maszyny produkcyjnej w strefie potencjalnie zagrożonej wybuchem

W tej publikacji zajmiemy się jednak zjawiskiem wybuchowości w odniesieniu do eksploatacji i utrzymania ruchu maszyn produkcyjnych.
Jak wspomniano wcześniej – wybuchowość to najczęściej niepożądana właściwość materiałów występująca w przemyśle. Jednak dla uzyskania półproduktów czy zaplanowanych gotowych wyrobów korzystamy z materiałów i surowców, które takie cechy wykazują.

Bezpieczeństwo pracowników, maszyn produkcyjnych czy obiektów produkcyjnych to najważniejsze kwestie, nad którymi stale pracują zespoły specjalistów, wprowadzając nowe wymagania lub aktualizując obowiązujące. Istnieją dokumenty prawne, które w sposób precyzyjny opisują wymogi techniczne, organizacyjne czy normy w celu zapewnienia bezpieczeństwa. Dla maszyn, urządzeń czy narzędzi przemysłowych określone zostały konkretne wymagania, jak stosowane materiały, konstrukcja, szczelność połączeń elementów, warunki pracy i użytkowania, konieczne kontrole, nadzory i wiele innych. Jednym z podstawowych dokumentów opisujących wymagania dla maszyn i urządzeń pracujących w strefach zagrożonych wybuchem jest dyrektywa Parlamentu Europejskiego nr 2014/34/UE, zwana Dyrektywą Atex. Dokument ten precyzuje zarówno wymogi dotyczące urządzeń i systemów, jak i ich komponentów przeznaczonych do użytku w strefach potencjalnie wybuchowych oraz poza nimi.

W zakładach produkcyjnych używanych jest wiele różnych maszyn. Oczekiwanym stanem jest ich eksploatacja w sposób ciągły, długoterminowy i oczywiście bezawaryjny. Niestety są to tylko teoretyczne plany, gdyż jak wiadomo maszyny, zespoły czy części podczas pracy zużywają się, zmniejszając tym samym wydajność, efektywność i jakość oraz powiększając awaryjność. Dla zachowania jak najdłuższej poprawnej pracy maszyn produkcyjnych wykonuje się szereg działań zapobiegawczych. Już w procesie ich konstrukcji dobiera się odpowiednie materiały, rozwiązania konstrukcyjne oraz określa się właściwe zasady ich użytkowania. Szczególnym działaniem mającym na celu utrzymanie maszyn w poprawnej kondycji technicznej jest monitorowanie i diagnostyka ich stanu technicznego. Szczególnie w strefach zagrożonych wybuchem zachowanie poprawnego stanu maszyn produkcyjnych jest istotne. Niezmiennie jest to ważne dla wydajności produkcji, ale również dla bezpieczeństwa.  

Nadzorowanie i badanie stanu technicznego wymaga stosowania określonych narzędzi. W celu stosowania ich w strefach zagrożonych wybuchem muszą być one zaprojektowane i wykonane również zgodnie z wymagania dla stref wybuchowych.

Badanie stanu technicznego to obserwacja, pomiar i analiza zjawisk oraz parametrów je opisujące.
Wibrodiagnostyka zajmuje się określaniem stanu maszyny poprzez m.in.: analizę stanu drgań istotnych dla jej pracy węzłów. Takie badania wykonujemy zaawansowanymi narzędziami wyposażonymi w specjalistyczny osprzęt. Jednym z istotnych elementów w procesie pomiaru są czujniki pomiarowe. Na rynku możemy spotkać różne typy czujników.     
 


Kolejnym ważnym elementem jest sposób połączenia czujnika, który pracuje w strefie zagrożonej wybuchem, z jednostką centralną, która najczęściej znajduje się poza strefą wybuchu. Dla zapewnienia pełnego bezpieczeństwa i spełnienia wymogów prawnych stosuje się systemy barier iskrobezpiecznych, specjalne obudowy iskrobezpieczne posiadające odpowiednie dopuszczenia i certyfikaty uprawniające do stosowania w strefach zagrożonych wybuchem. Ich głównym zadaniem jest zapewnienie bezpiecznej pracy narzędzi pomiarowych (równocześnie całej infrastruktury produkcyjnej) pracujących zarówno w strefie potencjalnie wybuchowej, jak i poza nią.

Jak wspomniano wcześniej – maszyny produkcyjne pracują w różnych warunkach, w tym w strefach zagrożonych wybuchem. W związku z tym wszelkie narzędzia (w tym pomiarowe i diagnostyczne) również muszą być przystosowane do pracy w tych obszarach. Maszyny i urządzania produkcyjne przygotowane do pracy w strefach zagrożonych wybuchem muszą przejść proces dopuszczenia do pracy w tych warunkach, a jeżeli jest to konieczne, to również badania stanowiskowe. Dotyczy to również narzędzi pomiarowych. Taką analizę oraz proces oceny można w pewnym zakresie przeprowadzić samodzielnie, jednak najczęściej zleca się go wyspecjalizowanym jednostkom, uprawnionym i posiadającym odpowiednią akredytację w tym zakresie. Po pozytywnej ocenie dokumentacji oraz raportów z badań oceniany obiekt zostaje dopuszczony do pracy w konkretnych warunkach wybuchowych, otrzymując odpowiednie oznaczenie zwane cechą, którą umieszcza się na tabliczce znamionowej.
 


Przykładem maszyn przygotowanych do pracy w strefach zagrożonych wybuchem są silniki elektryczne, przekładnie zębate czy motoreduktory.
Parametry czujników dopuszczonych do strefy wybuchowych są opisane w dokumentacji producenta. Z zapisów wynika, że zachowanie podanych warunków gwarantuje bezpieczeństwo i poprawność wykonywanych pomiarów.

Przykładowe oznaczenia czujnika drgań przeznaczonego do stref zagrożonych wybuchem:
 


Stan techniczny maszyn, a strefy zagrożone wybuchem

Badania w ośrodkach naukowych oraz doświadczenia przemysłu spowodowały powstanie wymogów prawnych i normatywnych z podaniem szczegółowych opisów i klasyfikacji. Powstał szereg instrukcji, wskazówek oraz wymagań bezwzględnych, których przestrzeganie zapewnia bezpieczeństwo stanowisk pracy.
Praca maszyn w przestrzeniach wybuchowych wymaga obserwacji. Monitorowanie i diagnozowanie stanu technicznego jest możliwe, ale wymaga zastosowania wyspecjalizowanych narzędzi i zachowania szczególnych zasad bezpieczeństwa. Niniejszy materiał przedstawił kilka obszarów, które tylko sygnalizują wysoki stopień wymagań.
Aby im sprostać, najlepiej nawiązać współpracę ze specjalistami i firmami świadczącymi usługi w zakresie usług diagnostycznych.

Przypisy