當產品必須安置在海上的鉆油平臺,或是陸地的石化工廠內,又或是其他任何被歸類為危險場所的地點時,都應使用適用于危險場所的設備,否則一旦發生火災甚至爆炸,不僅會造成人員或財物的嚴重損失,亦公司聲譽也會遭受影響。“防爆電氣設備”即屬于危險場所的設備,其應符合嚴格的防爆構造規格,并通過相對應的安全規范,才得以確保在使用上能安全無慮。
工業災害警示鐘一再敲響
國際間因未使用危險環境應用的設備而發生“可完全預防”的工業災難時有所聞,且不勝枚舉。如美國知名的帝國糖業 (Imperial Sugar Company) 在 2008 年,因喬治亞糖精煉廠的爆炸意外,造成多人死傷。而事后調查報告指出:該公司對除塵和糖處理的設備,沒有進行充分的設計和維護,也未采取適當的內部管理措施,故導致整個糖廠的包裝車間存在高度易燃的糖塵,最終釀成慘劇。又如國際上規模最大的環保及公用事業服務企業威力雅 (Veolia Environment),2009 年在美國俄亥俄州發生爆炸,釀成重大死傷意外,肇事原因來自于廢棄物在回收過程中,釋放易燃蒸氣,災后美國當局立即著手提高涵蓋危險廢棄物處理過程及儲存設備的安全標準;近期,尚有 2011 年成都富士康廠房因拋光車間收塵風管可燃粉塵意外爆炸的安全事故,中國當局因而提高對于粉塵防爆知識的普及及防爆標準的推廣與企業安全管理水平等。
常見的具有潛在危險的環境有石化廠、發電廠加油站、金屬加工廠、紡織廠、礦場、造紙廠、谷類食品廠、瓦斯分裝廠、伐木場等,涵蓋范圍十分廣泛;而常見能夠預防災害的防爆設備,包含控制盤內的可程控器、電驛、感測組件或是人員于廠房現場使用的控制閥類、人機接口、平板電腦和手持式裝置 (傳呼機、手電筒、PDA)等。
確認現場電氣設備是否經過防爆認證,以防止常見的熱表面、電氣火花、靜電火花及能量蓄積等引爆源,被視為是降低危害發生的首要任務。UL 自 1930 年首次出版危險場所相關的安全標準以來,一直不遺余力地推動危險場所設備的安全科學發展,并實質協助產業建立相應的安全意識。
全球防爆認證規定綜覽
高密度的石化及電子產業帶來普遍存在的危險場所,再者,全球有逾十多億勞工的工作環境充滿易燃化學物質,而都市人口集中化、工廠與住宅的距離漸失等,這些潛在的風險使得許多國家早已立法,規定具潛在危險及可能產生易爆氣體的場所,必須使用符合防護設計要求的電氣設備:
北美地區(UL) –在危險環境中,電器設備產品的使用與安裝,須符合美國電工法規 (NEC®) 條文 500-506 的要求;同時還會有主管機關 (Authority Having Jurisdiction, AHJ) 到現場進行稽核。
國際電工防爆認證系統(IECEx) –認證的宗旨是建立防爆產品國際認證體系,實現防爆產品在審核上有統一標準、證書及標志,并可透過多國轉證的機制,讓符合規范的產品得以迅速進入各國市場,進而促進國際貿易。在 IECEx體系下,僅接受認可的認證機構 (ExCB) 和檢驗實驗室 (ExTL) 從事該體系的認證工作。
歐洲地區(ATEX) –2003年 7 月起,用來規范潛在爆炸性環境下所使用的設備及保護系統的ATEX 防爆指令 94/9/EC,成為歐盟會員國間的強制法規。此所指的爆炸性環境涵蓋了可燃性氣體、可燃性蒸氣及粉塵;指令適用的設備可分為機械設備及電器設備。產品一旦通過指令并取得符合性認證后,即可貼上 CE 標示與 Ex 標志圖樣。
拉丁美洲(INMETRO)–巴西境內的國家稽核組織所主管的INMETRO標志為強制性認證,主要是針對欲進入巴西市場的特定產品類別。
俄羅斯(GOST-R)–受認可的第三方認證機構,如 UL,可透過與 ExCB機構 NANIO CCVE,發行該認證標志。
中國(CNEx) – 南陽防爆電氣研究所 (CNEx) 是中國爆炸危險環境防爆安全領域的專業科研檢驗機構,負責中國國家防爆電氣產品的市場進入、技術管理、國家標準制訂以及產品質量監督檢驗等工作;中國國家防爆電氣產質量量監督檢驗中心 (CQST) 則按照中國國家標準 GB3836 系列,針對防爆電機、防爆電器、防爆燈具、防爆儀器儀表、防爆通訊設備、防爆運輸車輛和防爆機械設備等防爆性能的審查和檢測,頒發防爆合格證書。目前 CQST 可接受 UL 所簽發的防爆安全測試報告,換言之,已持有 UL 防爆安全檢測報告的申請者,可減省CQST 檢測的步驟。
澳洲/紐西蘭(ANZEx) – 欲在紐澳市場銷售的產品若已取得 IECEx證書,可依循產品認證程序 MP87-1: 2008,透過該區認可的ExCB (Certification Body/發證機構),以轉證的方式進入市場。
持續性的質量控管保護商譽
如同絕大多數的產品管理,企業所投入研制的防爆產品一旦進入市場應用,其若產生瑕疵導致工安意外,除了責任風險、現場人身傷害、設備損失、以及后續可能的商業訴訟賠償外,對于品牌形象的傷害更是難以想象,遑論需要再投入多少人事或時間才可彌補。因此,對制造商而言,可持續為產品安全把關,確認其符合安全標準亦被視為企業長久經營的關鍵。產品在北美及歐洲銷售,其質量管理系統各有方針:
· 北美UL 體系– 后續檢驗服務(FUS):從通過認證的產品進入市場前的把關至量產后的抽檢,UL 的后續檢驗服務旨在審慎確保產品可持續符合標準要求。在制造商使用 UL 標志的期間,UL 經驗豐富的廠檢服務團隊,會至生產產品的工廠端檢查產品重要結構、審核認證卷標、查核產線測試、目擊樣品在工廠的測試,及選取樣品送至 UL實驗室復檢等,以確定產品持續符合安全規范。UL 所發展的后續檢驗服務被視為同業中產品風險管理的標竿。
· 歐洲(ATEX)/國際(IECEx)體系– 質量稽核:在歐盟 ATEX 94/9/EC 指令下,根據 EN ISO/IEC 80079-34,QAN (Quality Assurance Notification) 針對制造商及其工廠所要求的質量稽核,以確保通過認證的量產產品能夠持續滿足 ATEX 認證的相關要求。其中 Category 3產品與 Category 2機械產品欲取得 ATEX 認證,制造商必須先取得 QAN 稽核的證書。而 QAR (Quality Assessment Report) 則為IECEx體系下的質量稽核報告,與 QAN 的稽核內容大同小異,凡欲取得IECEx證書 (Certificate of Compliance) 的任何產品,該制造商必須先取得 QAR 稽核報告。上述質量保證系統的要求將由歐盟/IECEx指定機關負責稽核,并非一般 ISO 9001 質量管理認證所能涵蓋,UL 可提供 QAR/PQAN 防爆產品稽核專業服務,協助廠商符合 ATEX/IECEx質量要求。
危險場所的分類與防護方式
危險區域分類– 由三個主要項目判斷 (根據 IEC 60079-10 標準):
1.區域爆炸性物質分類(Area Substances),主要區分環境內之爆炸性物質 | |||||
分類一(Class I) |
可燃性氣體,蒸發氣化或液態物質 | ||||
分類二 (Class II) |
可燃性塵 | ||||
分類三 (Class III) |
可燃性纖維或飛揚物 | ||||
2.危險區域等級分類(Area Classifications),主要依爆炸性環境內危險物質存在之頻率和期間分成以下兩類 | |||||
北美通用爆炸性環境(UL/cUL) | |||||
區域一 (Division 1) |
可燃性或爆炸性物質在正常環境下連續或經常性存在 | ||||
區域二 (Division 2) |
可燃性或爆炸性物質在正常環境下極不可能存在 | ||||
國際通用爆炸性環境(IECEx/ATEx/UL Zone) | |||||
0區 (Zone 0) |
可燃性或爆炸性物質在正常環境下連續性或長時間存在 |
適用于分類一 (Class I) 爆炸性物質 | |||
1區 (Zone 1) |
可燃性或爆炸性物質在正常環境下可能存在 | ||||
2區 (Zone 2) |
可燃性或爆炸性物質在正常環境下極不可能存在 | ||||
20區 (Zone 20) |
可燃性或爆炸性物質在正常環境下連續性或長時間存在 |
適用于分類二 (Class II) 爆炸性物質 | |||
21區 (Zone 21) |
可燃性或爆炸性物質在正常環境下可能存在 | ||||
22區 (Zone 22) |
可燃性或爆炸性物質在正常環境下極不可能存在 | ||||
3.爆炸性物質群組分類(Group),用以對危險物質種類特性細分如下 | |||||
北美通用爆炸性環境 | |||||
群組 A (Group A) |
乙炔 |
適用于分類一 (Class I) 爆炸性物質 | |||
群組 B (Group B) |
氫氣 | ||||
群組 C (Group C) |
乙烯 | ||||
群組 D Group D) |
丙烷 | ||||
群組 E (Group E) |
金屬塵 (限定區域 – Div 1) |
適用于分類二 (Class II) 爆炸性物質 | |||
群組 F (Group F) |
含碳塵 (煤塵) | ||||
群組 G (Group G) |
非導電塵 (谷類塵) | ||||
國際通用爆炸性環境 | |||||
群組 IIC (Group IIC) |
乙炔及氫氣 |
適用于分類一 (Class I) 爆炸性物質 | |||
群組 IIB (Group IIB) |
乙烯 | ||||
群組 IIA (Group IIA) |
丙烷 | ||||
群組 IIC (Group IIC) |
導電性塵 |
適用于分類二(Class II) 爆炸性物質 | |||
群組 IIB (Group IIB) |
非導電性塵 | ||||
群組 IIA (Group IIA) |
爆炸性飛塵 | ||||
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電氣產品防護方式–防爆認證會針對產品將應用的危險環境類別,采用不同的防護方式以消除引火源,最終目的是要讓引火源不會發生,或發生但不會與爆炸性物質有任何形式上的接觸。各防護方式亦有其環境使用限制。常見防爆防護方式如下:
防爆構造及符號 |
防護方式 |
適用防爆環境 |
耐壓防爆(d) 或外殼防爆 |
若有危險氣體溢入內部引火爆炸,外殼需要能承受爆炸壓力,以防止火焰從接合面竄出引燃外界危險氣體產生爆炸 |
Zone 1, 2 Division 1, 2 |
增安型防爆 (e) |
產品外殼僅做密閉結構無耐壓能力, 而內部組件僅能為正常操作下不會發生火花或過熱溫升組件,意即內部不會有著火源,如端子臺或接線盒多使用此防護方式 |
Zone 1, 2 (若異常會產生火花或過熱溫升,僅限使用在 Zone 2) |
正壓防爆 (p) |
外殼以內部灌氣使壓力大于外部大氣壓來防止爆炸性氣體進入。此防護方式一般用于大型控制盤 |
Zone 1, 2 Division 1 (外殼 Type X 或Y) Division 2 (外殼 Type Z) |
本質安全防護 (i) |
針對電氣線路其設計于正常操作或異常操作都因其電路能量/溫度低于產生爆炸之需要能量/溫度 |
Zone 0 (ia) Zone 1 (ib) Zone 2 (ic) Division 1, 2 |
無火花防爆 (n) |
產品內部無火花產生可能 |
Zone 2 Division 2 |
鑄模防爆 (m) |
將可能發生火花或過溫的組件經過聚酯模注在內部,封住與外部危險氣體之接觸 |
Zone 0, 1, 2 Division 1, 2 |
UL在亞太區的防爆服務布局
UL在危險場所的分級領域、保護方法和產品類別上,皆有高度的專業經驗。服務范疇涵蓋從外殼防護型、本質安全防護型裝置、防爆控制盤、防爆安全增強照明裝置等。面對防爆產品市場的快速成長,UL 在臺灣啟動亞太區首座且是唯一的 UL/IECEx/ATEX 專業級防爆測試實驗室,服務觸角包括兩岸三地及亞太區的防爆設備制造商。
目前該測試中心已陸續為多種用于不同危險工作場所之設備提供實測服務,包括工業控制產品、手持式裝置、信息類產品、燈具等。針對亞太區的需求,UL 除可提供多項國際標準的服務,幫助產品符合適用的區域標準或指令,亦提供預測試(Pre-investigation) 服務、個性化的技術咨詢與教育訓練、以及 QAR/PQAN質量系統認證等服務。總而言之,UL 的防爆認證解決方案無疑可協助產業升級并提升競爭力,進而更順利開拓國際市場。
關于UL:
UL是一家全球知名的獨立從事安全科學事業的公司,擁有120年引領行業進步的輝煌歷史,旗下10, 000多名專業員工致力于為全人類創建更安全的工作和生活環境。通過調查研究和標準制定,UL 堅持不懈地推動安全領域的未來發展,積極滿足不斷增長的安全需求,并與企業,制造商,行業協會和國際監管機構密切合作,為日益復雜的全球供應鏈提供解決方案。
需了解有關UL認證、測試、檢驗、咨詢及培訓服務,請訪問http://www.UL.com
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