EXD- ja EXI-räjähdyssuojausrakenteiden erot ja vaikutukset instrumentointisuunnitteluun

Abstract

Työssä tarkasteltiin räjähdysvaarallisia tiloja ja niiden standardeja ja selvitettiin instrumentoinnissa yleisesti käytettyjen räjähdyssuojausrakenteiden EXD ja EXI erot sekä vaikutukset instrumentointisuunnitteluun. Instrumentit ovat sähköisiä tai mekaanisia laitteita, joiden avulla mitataan, ohjataan ja säädetään prosesseja. Yleisimmin näille käytetyt räjähdyssuojausrakenteet ovat räjähdyspaineenkestävä rakenne EXD ja luonnostaan vaaraton rakenne EXI. EXD-rakenteen räjähdyssuojaus perustuu mekaanisesti lujaan suojakoteloon ja EXI-rakenteella sähköenergian rajoitukseen.

Instrumenttien turvallisuus ja niiden turvallinen käyttäminen ovat suunnittelutyön tärkeimmät vaatimukset. Tässä tapauksessa kysymyksessä on kemianteollisuuden prosessilaitteistojen instrumentointisuunnittelu. Suunnittelijan on tunnettava prosessi ja tiedettävä lakien, määräysten ja asetusten vaatimukset sekä osattava huomioida ne suunnittelutyössä. Instrumenttien turvallisuusvaatimukset perustuvat Euroopan Unionin ATEX-direktiiveihin. Koska aihealueen määräyksiä, lakeja ja standardeja on kymmeniä, on instrumentointisuunnitteluun vaikuttavien ohjeistuksien etsiminen työlästä. Näiden tilojen instrumentointisuunnittelijalta vaaditaan pätevyyttä ja kymmenien aihealuetta käsittelevien standardien hallintaa. Suunnitteluprosessin oikeellisuuden ja tehokkuuden edistämiseksi luotiin AFRY Finland Oy:lle ja yhteistyökumppanille Borealis Polymers Oy:lle yleisohjeistus räjähdysvaarallisten tilojen instrumentointisuunnittelun tueksi. Luottamuksellisista syistä ohjeistusta ei julkaista opinnäytetyön yhteydessä.

EXD- ja EXI-rakenteiden eroja ja vaikutuksia tutkittiin standardien ja Borealikselle tehdyn suunnittelutyön perusteella. Rakenteiden erot ja vaikutusten määrä instrumentointiin riippuu täysin räjähdyssuojausrakenteen toimintaperiaatteesta. Suunnittelun näkökulmasta EXD on yksinkertaisempi ratkaisu, sillä tämä rakenne ei vaadi juurikaan erityistoimenpiteitä turvallisuuden takaamiseksi.

Yleisohjeistuksen sisällöstä kerättiin kommentteja ja kehitysehdotuksia AFRY:n ja Borealiksen suunnittelijoilta. Saatujen kommenttien perusteella voidaan todeta, että ohjeistuksen tavoitteet saavutettiin, mutta turvallisuuden ja suunnittelutyön laadun tehostamisen kannalta ohjeistusta tulee kehittää edelleen. Erityisen tärkeää on myös jalostaa suunnittelutyön tilaajien ja toimittajien välistä pitkäjänteistä yhteistyötä, sillä tällöin suunnittelija oppii tuntemaan prosessit ja niiden vaatimukset paremmin, jolloin työn laatu ja laiteturvallisuus paranevat.

The purpose of thesis was to investigate standards of hazardous areas and examine differences between EXD and EXI explosion protection structures and their effects on instrumentation. Instruments are electrical or mechanical devices designed to measure, regulate and control processes. The purpose of explosion protection structures is to secure safety and prevent instruments from becoming sources of detonations. The fundamental idea of the EXD lies in its mechanically strong enclosure and EXI’s in inhabitation of electrical energy.

The protection and safe use of the instruments are the fundamentals of instrumentation. In this case we are talking about instrumentation of process equipment in the chemical industry. Instrumentation of hazardous areas, designers must be aware of laws, specifications and requirements, and know the process thoroughly. Safety regulations of hazardous areas and devices in them are based on European Union’s ATEX directives. Because there are dozens of specifications, laws, and standards in this field, it is laborious to search instructions for instrumentation. To secure correctness and efficiency of the instrumentation design process, general instructions were created for AFRY Finland Oy and cooperation partner Borealis Polymers Oy. Due to reasons of confidentiality, the instruction manual is not included and published with this thesis.

This study was based on standards and the instrumentation design work done for the new Borealis product line. Differences between EXD and EXI as well as the amount of specifications depends fully on the fundamental principle of the explosion protection structure. From instrumentation point of view, EXD is simpler to design, because this structure does not require special measures to secure safety like EXI does.

The general instruction manual was tested and commented by instrumentation experts from AFRY and Borealis to ensure correctness and effectiveness, and to improve it further. Based on comments, it can be stated that, objectives of instruction were achieved, but to improve quality, safety and effortless of instrumentation design in hazardous areas, the instruction should be developed further. It is also very important to refine design offices and long-term co-operation with customers in design processes. Then the designer can take into account the processes and their requirements even better. Also, then safety and the best result will be achieved.