Kiểm tra chiều dày trong môi trường cháy nổ với Cygnus 1 Ex

Cygnus 1 Ex là thiết bị an toàn nội tại (Intrinsically Safe), được chứng nhận cho Zone 0, phù hợp với môi trường nguy hiểm. Chúng tôi đã sử dụng nhiều tuyên bố ấn tượng để giới thiệu Thiết bị siêu âm Đo chiều dày Cygnus 1 Ex, nhưng những tuyên bố đó thực sự có ý nghĩa gì? Hãy cùng làm rõ các thuật ngữ này và giải thích các quy định liên quan đến việc sử dụng thiết bị trong môi trường nguy hiểm.

Môi Trường Dễ Cháy Nổ (Explosive Atmospheres) Là Gì?

Thuật ngữ "Ex" được công nhận rộng rãi trên toàn cầu để chỉ môi trường có nguy cơ cháy nổ, cũng như các chương trình chứng nhận và tiêu chuẩn nhằm ngăn ngừa sự cố nổ xảy ra trong các môi trường đó.

Khu vực nguy hiểm (Hazardous Areas) là những nơi có nguy cơ xảy ra cháy hoặc nổ do sự hiện diện của các chất dễ cháy hoặc dễ bắt lửa trong không khí. Những chất này có thể là:

• Khí (gases)
• Hơi (vapours)
• Bụi (dusts)

Khi các chất này tồn tại trong không khí với nồng độ đủ cao, chúng có thể tạo thành hỗn hợp dễ cháy nổ, từ đó dẫn đến nguy cơ cháy nổ nếu gặp nguồn mồi lửa (spark, tia lửa điện, nhiệt).

Các Hệ Thống & Tiêu Chuẩn Phòng Nổ Trên Thế Giới (Ex Schemes & Standards)

Tương tự như thuật ngữ “Ex”, các hệ thống tiêu chuẩn này cũng được đặt tên sao cho có thể được công nhận trên phạm vi toàn cầu.

Tiêu chuẩn IEC là một hệ thống được Liên Hợp Quốc công nhận, nhằm tạo ra điểm tham chiếu chung để giúp các quốc gia hiểu và áp dụng thống nhất các hệ thống đánh giá Ex khác nhau trên toàn thế giới.

Hệ thống IECEx là một hệ thống chứng nhận thiết bị sử dụng trong môi trường có nguy cơ cháy nổ, tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế do Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) ban hành.

Bản đồ bên dưới (theo Mirko Torrez Contreras, 2021) thể hiện các hệ thống và tiêu chuẩn phòng nổ mà mỗi quốc gia hiện đang áp dụng. Hầu hết các hệ thống phòng nổ trên thế giới hiện nay đều dựa trên nền tảng của IECEx.

Các Hệ Thống Chứng Nhận Ex Trên Toàn Cầu

Từ bản đồ có thể thấy, các hệ thống thiết bị phòng nổ (Ex systems) được sử dụng trên toàn thế giới và phần lớn đều dựa trên nền tảng tiêu chuẩn quốc tế IECEx.

Một số hệ thống khu vực tiêu biểu gồm:

Thiết bị đo độ dày siêu âm Cygnus 1 Ex đã được chứng nhận đầy đủ theo các tiêu chuẩn IECEx, ATEX và UKEX, đảm bảo khả năng sử dụng an toàn trong môi trường dễ cháy nổ trên toàn cầu.

Đặc biệt, Cygnus 1 Ex là thiết bị DUY NHẤT hiện nay đạt tiêu chuẩn cao nhất của ATEX - Zone 0; tương đương với: NEC (UL) Class I Division 1 Group “ALL”

Zone và Division là gì?

Đây là các hệ thống phân loại khu vực nguy hiểm (Hazardous Area Classifications):

• “Zone” là thuật ngữ được sử dụng trong hệ thống ATEX của Châu Âu và IECEx quốc tế.
• “Class”, “Division” và “Group” là thuật ngữ được sử dụng trong hệ thống NEC/UL của Bắc Mỹ.

Phân loại theo hệ thống IECEx / ATEX (theo tần suất xuất hiện khí cháy nổ):

Zone 0 là khu vực có nguy cơ cháy nổ cao nhất.

So sánh Zone và Division trong phân loại khu vực nguy hiểm

Trong hệ thống tiêu chuẩn NEC/UL của Bắc Mỹ, các khu vực nguy hiểm được phân loại theo Division, thay cho Zone như trong ATEX hoặc IECEx.

Trong một nhà máy hoặc cơ sở công nghiệp, sẽ có nhiều khu vực được phân loại thành các Zone hoặc Division khác nhau tùy theo mức độ nguy hiểm tiềm ẩn.

Sau khi các khu vực nguy hiểm này được xác định, biển cảnh báo phải được lắp đặt đầy đủ để cảnh báo và cung cấp thông tin cho bất kỳ ai ra vào khu vực đó.

Điều quan trọng là cần lưu ý rằng phân loại Zone/Division không phải là cố định, chúng có thể thay đổi trong quá trình vận hành, ví dụ:

• Nếu xảy ra rò rỉ tại mối hàn, mặt bích hoặc van, thì khu vực xung quanh có thể được nâng cấp từ Zone 1 lên Zone 0, vì nguy cơ cháy nổ trở nên liên tục hoặc kéo dài hơn.

Việc nhận biết và phản ứng kịp thời với các thay đổi này là thiết yếu để bảo đảm an toàn cho con người, thiết bị và cơ sở hạ tầng.

Tiêu Chuẩn Ex So Với Các Phương Pháp Thử Nghiệm Khác

Hiện nay có nhiều phương pháp kiểm tra thiết bị trong khu vực nguy hiểm, tuy nhiên cần hiểu rõ sự khác biệt giữa các phương pháp đó và tiêu chuẩn Ex.

MIL-STD-810G (tiêu chuẩn quân sự của Hoa Kỳ)

• Chỉ kiểm tra xem thiết bị có gây ra vụ nổ vào thời điểm thử nghiệm hay không.
• Không đánh giá khả năng gây nổ khi thiết bị được sử dụng thực tế ngoài hiện trường, bị rơi, bị lỗi, hoặc khi pin bị đoản mạch.
• Do đó, không đảm bảo rằng thiết bị sẽ không gây ra vụ nổ trong suốt vòng đời sử dụng.

Tiêu chuẩn Ex (ATEX / IECEx / NEC-UL)

Ngược lại, tiêu chuẩn Ex cung cấp mức độ đảm bảo an toàn rất cao thiết bị vẫn phải an toàn ngay cả khi bị lỗi. Cụ thể:

• Thiết bị được thiết kế an toàn ngay từ đầu chứ không chỉ vượt qua một bài kiểm tra đơn lẻ.
• Mạch an toàn dự phòng (redundant safety circuits) được tích hợp nếu một hệ thống bảo vệ hỏng, hệ thống khác vẫn đảm bảo an toàn.
• Thiết bị phải trải qua các thử nghiệm nghiêm ngặt như:
  • Thử rơi (drop test)
  • Thử độ kín nước/bụi (IP test)
  • Thử đoản mạch pin để đảm bảo pin không nổ hoặc sinh nhiệt nguy hiểm
• Vật liệu chế tạo phải có tính chống tĩnh điện, để tránh tích tụ điện tích gây ra tia lửa.

So sánh giữa tiêu chuẩn Ex và MIL-STD-810G