Knowledge

ความรู้พื้นฐานของมาตรฐานพื้นที่อันตรายประเภทที่ 1

1.1 หลักการและเหตุผลในการแบ่งประเภทพื้นที่อันตราย


รูปที่ 1.1 ภาพตัวอย่างเหตุการณ์ระเบิดในโรงแยกก๊าซ

          ในต้นศตวรรษ 1900 เป็นยุคที่อุตสาหกรรมขยายตัวอย่างมากและเริ่มมีการใช้มาตรฐานการออกแบบและการติดตั้งระบบไฟฟ้าของ North America Codes โดยที่มาตรฐาน NEC ( National Electrical Code ) ใช้สำหรับประเทศสหรัฐอเมริกาและมาตรฐาน CEC ( Canadian Electric Code ) ใช้สำหรับประเทศแคนาดา ในช่วงเวลาเดียวกันสถาบันมาตรฐานของยุโรป คือ International Electrotechnical Commission ( IEC ) ก็ถูกก่อตั้งขึ้นที่ประเทศสวิตเซอร์แลนด์เพื่อเป็นสถาบันด้านมาตรฐานการออกแบบติดตั้งระบบไฟฟ้าสำหรับใช้ในประเทศสมาชิกสหภาพยุโรป นอกจากนี้ประเทศในสหภาพยุโรปยังร่วมกันสร้างมาตรฐานเพื่อใช้ในประเทศสมาชิกโดยเฉพาะ คือ CENELEC ( European Electrotechnical Committee for Standardization ) ซึ่งเนื้อหาโดยรวมแล้วเหมือนกับมาตรฐานของ IEC
          การกำเนิดรถยนต์และเครื่องบินในต้นทศวรรษที่ 1920 สร้างความต้องการใช้เชื้อเพลิงคุณภาพดีอย่างมาก ไอระเหยจากแก๊สโซลีนมีคุณสมบัติที่จุดติดไฟได้ง่าย ทำให้ต้องป้องกันการสปาร์กจากระบบไฟฟ้าไม่ให้อยู่ในบริเวณที่มีไอระเหย พื้นที่ดังกล่าวจึงถูกกำหนดเป็น“ Extra Hazardous Location “ ดังนั้นโรงงานอุตสาหกรรมที่สร้างขึ้นใหม่จะต้องออกแบบระบบไฟฟ้าให้เป็นประเภท Explosion Proof ในพื้นที่ที่มีไอระเหยของสารไวไฟ ในปี ค.ศ.1931 มาตรฐาน NEC ก็แบ่งพื้นที่อันตราย ออกเป็น Class I สำหรับแก๊สและไอระเหย Class II สำหรับฝุ่นที่จุดติดไฟได้ และ Class III สำหรับเส้นใยที่จุดติดไฟได้ ต่อมาในปี ค.ศ. 1935 ก็มีการแบ่งกลุ่มแก๊สและไอระเหยใน Class I ออกเป็นกลุ่ม A,B,C และ D ตามคุณสมบัติ 3 ประการ คือ (1) ความดันจากการระเบิด ( Explosive Pressure ) (2) การขยายตัวของเปลวไฟ ( Flame Transmission ) (3) อุณหภูมิการจุดระเบิด ( Ignition Temperature )
          ในปี ค.ศ. 1956 แนวคิดเรื่องความปลอดภัยโดยแท้จริง ( Instrinsic Safety ) เกิดขึ้นและกำหนดอยู่ตามมาตรฐานของ North American Codes และในช่วงเวลาเดียวกันอุตสาหกรรมของอเมริกาเหนือขยายตัวเพิ่มมากขึ้น การติดตั้งระบบไฟฟ้าแบบ Explosion Proof ทั้งหมดในพื้นที่ที่สารอันตรายจะทำให้มีค่าใช้จ่ายสูงมาก ดังนั้นมาตรฐานของ NEC จึงได้กำหนดพื้นที่อันตรายใน “ Division 2 “ ซึ่งหมายถึงพื้นที่อันตรายที่ยอมให้ใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมาตรฐานการป้องกันการระเบิดที่ต่ำกว่าได้ โดยมีเงื่อนไข คือ เป็นบริเวณที่มีการจัดเก็บหรือใช้สารไวไฟซึ่งจะมีโอกาสรั่วไหลของสารไวไฟสู่บรรยากาศในสภาวะไม่ปกติเท่านั้น เช่น การเกิดอุบัติเหตุระหว่างการทำงาน หรือ การเกิดรอยแตกร้าวของถังบรรจุ เป็นต้น

1.2 มาตรฐานการจัดแบ่งพื้นที่อันตรายของยุโรปและอเมริกาเหนือ

          พื้นที่อันตรายถูกจัดแบ่งประเภทตามคุณสมบัติของสารไวไฟที่อาจมีใช้หรือเก็บรักษาอยู่ในพื้นที่นั้น ๆ แก๊สหรือไอระเหยที่ปนอยู่ในบรรยากาศจะทำให้เกิดส่วนผสมของเชื้อเพลิงและออกซิเจนที่เหมาะสม ( Ignitable Concentration ) ที่จะจุดติดไฟได้ ควรหลีกเลี่ยงการติดตั้งระบบไฟฟ้าในบริเวณพื้นที่อันตราย แต่ถ้าไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ในทางปฏิบัติ ผู้ออกแบบจะต้องเลือกใช้อุปกรณ์ชนิดพิเศษที่ได้มาตรฐานการป้องกันการระเบิดเพื่อใช้กับพื้นที่อันตรายที่มีการจัดแบ่งประเภทไว้ตามมาตรฐาน

ตารางที่ 1.1 เปรียบเทียบมาตรฐานการจัดแบ่งประเภทของพื้นที่ที่มีสารไวไฟของยุโรปและอเมริกา

ตารางที่ 1.2 เปรียบเทียบมาตรฐานการจัดแบ่งกลุ่มสารไวไฟของยุโรปและอเมริกา

1.3 ความหมายของพื้นที่อันตราย ( Definition of Hazardous Locations )

Zone 0 Location ( Class I : Division 1 ) คือ พื้นที่ที่มีแก๊สหรือไอระเหยผสมอยู่ในบรรยากาศด้วยความเข้มข้นเหมาะสมในการจุดติดไฟได้อยู่เป็นประจำหรือเป็นช่วงเวลานาน ตัวอย่าง พื้นที่ลักษณะนี้ที่จะพบได้ เช่น
  • ภายในถังบรรจุสารไวไฟ
  • พื้นที่ใกล้ช่องเปิดของถังบรรจุที่อาจทำให้แก๊สหรือไอระเหยรั่วกระจายออกมาสู่ภายนอกได้
พื้นที่ใน Zone 0 จะมีโอกาสสูงที่จะมีความเข้มข้นของไอระเหยของสารอันตรายเกินกว่า 100 % ของค่า Lower Explosive Limit (LEL) ของสารนั้นในภาวะปกติ มากกว่า 1,000 ชั่วโมงต่อปี อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในพื้นที่ Zone 0 มักจะเป็นเครื่องมือวัดต่าง ๆเช่น เครื่องมือวัดระดับของเหลว และเครื่องมือวัดอุณหภูมิ เป็นต้น อุปกรณ์เครื่องวัดดังกล่าวจะต้องเป็นประเภท Intrinsically Safe เท่านั้น เพราะอุปกรณ์ประเภทนี้จะใช้กำลังไฟฟ้าในระดับต่ำมาก ทำให้เมื่อมีการเกิดลัดวงจรในอุปกรณ์เครื่องมือวัดเหล่านี้ พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นจะไม่มากพอให้แก๊สหรือไอระเหยไวไฟเกิดการจุดติดไฟได้

Zone 1 Location ( Class I : Division 1 ) คือ พื้นที่ที่มีแก๊สหรือไอระเหยผสมอยู่ในบรรยากาศด้วยความเข้มข้นเหมาะสมในการจุดติดไฟได้ในระหว่างที่มีกระบวนการทำงานปกติ, ช่วงเวลาที่มีการซ่อมบำรุง, ระหว่างที่มีความผิดพลาดในกระบวนการทำงานก็จะทำให้เกิดการรั่วไหลของสารไวไฟขึ้นได้ รวมทั้งพื้นที่อยู่ติดกับพื้นที่ใน Zone 0 ด้วย ตัวอย่างของพื้นที่ในโซนนี้ คือ
  • บริเวณรอบช่องเปิดของถังบรรจุไฟ
  • บริเวณรอบ safety Valve และบริเวณใกล้กับ seal ของ pump หรือ compressor
  • จุดถ่ายเทสารไวไฟ
  • บริเวณที่มีการถ่ายบรรจุแก๊ส
  • บริเวณที่มีการใช้สารตัวทำละลาย (solvent)
  • บริเวณที่มีการพ่นเคลือบสี
  • ห้องที่มีการใช้สารไวไฟซึ่งไม่มีการระบายอากาศที่เหมาะสม
พื้นที่ใน Zone 1 จะมีโอกาสที่จะมีความเข้มข้นของไอระเหยของสารอันตรายเกินกว่า 100 % ของค่า Lower Explosive Limit (LEL) ของสารนั้นในสภาวะปกติ ระหว่าง 10 ถึง 1,000 ชั่วโมงต่อปี

Zone 2 Location ( Class I : Division 2 ) คือ พื้นที่ที่มีแก๊สหรือไอระเหยผสมอยู่ในบรรยากาศด้วยความเข้มข้นเหมาะสมในการจุดติดไฟได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ตัวอย่าง ของพื้นที่ในลักษณะนี้ เช่น
  • พื้นที่ที่สามารถเกิดการรั่วไหลของแก๊สหรือสารไวไฟ เนื่องจากมีการเกิดอุบัติเหตุ
  • พื้นที่เก็บบรรจุสารไวไฟและอาจเกิดมีรอยแตกร้าวของถังบรรจุ
  • พื้นที่ที่มีการใช้สารไวไฟ แต่กระบวนการทำงานทุกขั้นตอนตามปกติจะไม่มีไอระเหยของสารไวไฟสามารถรั่วไหลออกมาได้
  • พื้นที่ที่มีท่อนำแก๊สหรือสารไวไฟและอาจเกิดการรั่วไหลเนื่องจากความบกพร่องของข้อต่อและวาล์ว
  • พื้นที่ที่อยู่ติดกับพื้นที่ใน Zone 1
          พื้นที่ที่มีการใช้สารไวไฟ ซึ่งอาจมีการรั่วไหลเป็นบางครั้ง จัดว่าเป็นพื้นที่อันตรายใน Zone 1 แต่เมื่อมีการติดตั้งระบบระบายอากาศอย่างเหมาะสม จะช่วยให้สามารถลดขอบเขตของพื้นที่อันตรายใน Zone 1 ให้แคบลง โดยพื้นที่บางส่วนซึ่งเดิมเป็น Zone 1 จะกลายเป็นพื้นที่ใน Zone 2 เนื่องจากมีไอระเหยของสารไวไฟลดน้อยลง

1.4 ความรู้พื้นฐานการป้องกันการระเบิด ( Basic of Explosion Protection )

          มีตัวอย่างการเกิดเหตุการณ์ไฟไหม้และการระเบิดในพื้นที่ที่มีการใช้สารอันตรายมากมายทั่วโลก หลายเหตุการณ์มีความรุนแรงจนทำให้เกิดการบาดเจ็บล้มตายหรือความเสียหายอย่างมาก ความเข้าใจในการใช้มาตรฐานการป้องกันในพื้นที่อันตรายอาจมีความผิดพลาดได้จากการตีความที่ผิดไปจากเจตนาของข้อกำหนดในมาตรฐาน ผู้มีหน้าที่ออกแบบติดตั้งระบบป้องกันจำนวนมากจะใช้ความรู้และประสบการณ์ส่วนตัวในการพิจารณา

          พื้นที่อันตราย ( Hazadous Area ) คือ บริเวณที่มีโอกาสจะเกิดอุบัติเหตุของการระเบิดหรือไฟไหม้ขึ้นด้ง่าย โดยสภาวะที่จะเกิดเหตุดังกล่าวจะต้องมีองค์ประกอบร่วม 3 อย่าง คือ

  1. มีสารไวไฟในปริมาณมากพอที่จะจุดติดไฟได้
  2. มีออกซิเจนในปริมาณที่เพียงพอให้เกิดการเผาไหม้ ( ในอากาศปกติจะมีออกซอเจนประมาณ 21 % )
  3. มีแหล่งจุดติดไฟ ( Ignition Source ) ทำให้เกิดพลังงานความร้อนที่มากพอกับส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศ ซึ่งการจุดติดไฟนี้สามารถเกิดได้จากสาเหตุต่าง ๆ เช่น เปลวไฟ, การสปาร์กของอุปกรณ์ไฟฟ้า, ความร้อนสูงสะสม , และการถ่ายเทประจุจากไฟฟ้าสถิต เป็นต้น

Categories