Cấp bảo vệ vỏ IP: IP54 và IP66 khác nhau thế nào

Cấp bảo vệ vỏ IP nói thiết bị ngăn được vật rắn, bụi và nước từ ngoài vào tới mức nào — nó không nói thiết bị có phòng nổ hay không. IP54 và IP66 khác nhau ở mức kín: IP66 kín bụi hoàn toàn và chịu được tia nước mạnh. Nhưng cả hai đều không thay được dạng bảo vệ Ex.

Trên một bảng báo giá, hai dòng "đèn IP66" và "đèn phòng nổ Ex d IP66" nhìn gần như nhau, và dòng đầu thường rẻ hơn đáng kể. Đây là chỗ nhiều đơn vị mua hàng chọn sai — không phải vì thiếu cẩn thận, mà vì hai thông số này trông cùng loại trong khi bản chất khác hẳn nhau.

IP và Ex khác nhau ở chỗ nào?

Cấp IP trả lời: cái gì từ bên ngoài vào được trong vỏ? Bụi, nước, ngón tay, dây kim loại.

Dạng bảo vệ Ex trả lời: thiết bị này có thể mồi cháy khí quyển nổ quanh nó không? Bằng tia lửa, hoặc bằng bề mặt nóng.

Hai câu hoàn toàn độc lập. Một chiếc đèn có thể kín nước tuyệt đối mà vẫn mồi cháy được, vì:

• Tia lửa ở công tắc hoặc ở điểm đấu dây bên trong vẫn phát sinh bình thường. Vỏ kín không triệt tiêu tia lửa, nó chỉ ngăn nước vào.
• Vỏ kín không chịu được áp suất nổ từ bên trong. Nếu khí cháy đã lọt vào từ trước rồi bị mồi, vỏ chỉ chống xâm nhập sẽ nứt vỡ.
• Cấp IP không kiểm soát nhiệt độ bề mặt. Bo mạch nóng vẫn có thể vượt nhiệt độ tự bốc cháy của hơi dung môi quanh nó, và đó là một cơ chế mồi cháy không cần tia lửa nào.

Ngược lại cũng đúng: một thiết bị đạt Ex d mà cấp IP không đủ cho môi trường thì nước xâm nhập gây rò điện và ngắn mạch. Hai thông số bổ trợ cho nhau, không thay thế nhau. Nguyên lý của từng dạng bảo vệ Ex được phân tích trong bài các dạng bảo vệ Ex.

Hai chữ số của cấp bảo vệ vỏ IP nghĩa là gì?

Cấp IP luôn có hai chữ số, và mỗi chữ số nói về một loại tác nhân:

• Chữ số thứ nhất — chống vật rắn và bụi xâm nhập.
• Chữ số thứ hai — chống nước xâm nhập.

Số càng lớn thì mức bảo vệ càng cao ở đúng trục đó. Vì hai chữ số độc lập, so sánh hai cấp IP chỉ có nghĩa khi so từng trục: IP66 hơn IP54 ở cả hai trục, nên IP66 bao được yêu cầu IP54. Nhưng giữa hai cấp mà mỗi cấp hơn một trục thì không có cái nào "hơn" cái nào một cách tổng quát.

Ký hiệu IP6X xuất hiện khi tiêu chuẩn chỉ đặt yêu cầu ở trục bụi và để trống trục nước: 6X nghĩa là kín bụi hoàn toàn, còn mức chống nước tuỳ khu vực quyết định.

Mỗi môi trường cần cấp IP tối thiểu bao nhiêu?

IEC 60079-14 đặt mức tối thiểu cho thiết bị lắp trong khu vực nguy hiểm:

Môi trường lắp đặt	Cấp IP tối thiểu
Trong nhà, khô ráo	IP54
Ngoài trời, hoặc nơi có nước bắn	IP65
Khu vực xịt rửa áp lực cao — nhà máy thực phẩm, dược phẩm, buồng sơn	IP66 trở lên

Đây là mức tối thiểu, không phải mức nên chọn. Trong thực tế vận hành nhà máy, khoảng cách giữa IP65 và IP66 là khoảng cách giữa "đủ theo tiêu chuẩn" và "còn nguyên sau ba năm bị xịt rửa mỗi tuần". Hộp nối Ex d phổ biến trên thị trường đạt IP66, nên chọn mức đó thường không phải đánh đổi về giá.

Hai chỗ đáng nâng mức so với tối thiểu:

• Khu vực vệ sinh bằng vòi nước. Nhà máy dược và thực phẩm rửa xưởng theo quy trình, không phải rửa khi thấy bẩn. Thiết bị ở đó chịu nước áp lực đều đặn suốt tuổi thọ.
• Khu vực ngoài trời có mưa tạt kèm gió. Mưa tạt ngang khác mưa rơi thẳng, và cấp IP thấp dễ lọt nước qua khe nắp.

Trong khu vực bụi, IP không còn là thông số phụ

Đây là điểm nhiều người bỏ qua. Ở môi trường khí, cấp IP là thông số bảo vệ thiết bị. Ở môi trường bụi cháy, cấp IP tham gia trực tiếp vào cơ chế phòng nổ.

Lý do: mối nguy của bụi không chỉ là đám mây bụi lơ lửng bên ngoài mà còn là bụi lọt vào trong vỏ và đọng lên bộ phận phát nhiệt. Giữ bụi ở ngoài chính là một phần của việc chống nổ, chứ không phải chỉ để thiết bị sạch.

Vì vậy tiêu chuẩn phân vùng bụi đặt yêu cầu IP ngay trong định nghĩa vùng:

Vùng bụi	Định nghĩa	Mức bảo vệ thiết bị	Yêu cầu IP tối thiểu
Zone 20	Đám mây bụi hiện diện liên tục hoặc thường xuyên	Da — Category 1D	IP6X
Zone 21	Có khả năng xuất hiện khi vận hành bình thường	Db — Category 2D	IP6X
Zone 22	Không có khi vận hành bình thường, nếu có thì ngắn	Dc — Category 3D	IP5X với bụi không dẫn điện · IP6X với bụi dẫn điện

Chú ý dòng cuối: cùng một Zone 22 nhưng yêu cầu IP khác nhau tuỳ loại bụi. Bụi nhôm, bụi than và graphit là bụi dẫn điện, thuộc nhóm IIIC, và phải kín bụi hoàn toàn. Bột mì, đường, sữa bột, ca cao, bụi gỗ là bụi không dẫn điện, thuộc nhóm IIIB.

Nhà máy chế biến kim loại và nhà máy bánh có thể cùng có một khu vực phân loại Zone 22, nhưng yêu cầu thiết bị không giống nhau. Cách phân vùng và ranh giới từng vùng được trình bày trong bài phân vùng nguy hiểm Zone.

Cấp IP giữ được bao lâu?

Cấp IP trên nhãn là kết quả thử nghiệm trên thiết bị mới, còn nguyên. Trong vận hành, nó mất dần vì ba nguyên nhân, và cả ba đều thuộc phần thi công hoặc bảo trì chứ không thuộc thiết bị:

Gioăng làm kín bị lệch hoặc lão hoá. Mỗi lần mở nắp tủ để bảo trì là một lần gioăng có thể bị kẹp lệch. Gioăng cao su cũng cứng và nứt theo thời gian, nhanh hơn ở nơi có nhiệt và tia UV.

Điểm nhập cáp không đúng chủng loại. Ốc siết cáp là bộ phận giữ cấp IP tại chỗ cáp đi vào. Chọn sai loại hoặc siết không đủ là mất cấp IP ngay tại điểm đó, dù vỏ vẫn nguyên. Với vỏ Ex d thì hậu quả nặng hơn nhiều vì ốc còn phải chịu áp suất nổ — chi tiết trong bài tủ điện và hộp đấu dây phòng nổ.

Lỗ khoan thêm tại hiện trường. Khoan thêm một lỗ trên vỏ là mất cả cấp IP lẫn hiệu lực chứng nhận của vỏ, dù lỗ đó có được bít lại.

Khi tra thông số, cấp bảo vệ vỏ hiển thị nguyên văn theo tài liệu nhà sản xuất trên từng trang sản phẩm, và có thể lọc theo cấp IP ở danh mục đèn chiếu sáng phòng nổ.

Chọn Ex trước hay IP trước?

Thứ tự đúng là chọn Ex trước, IP sau — vì Ex phụ thuộc phân vùng và nhóm khí, còn IP phụ thuộc điều kiện vệ sinh và thời tiết:

1. Lấy vùng nguy hiểm và nhóm chất cháy từ hồ sơ phân vùng nguy hiểm của nhà máy.
2. Chọn dạng bảo vệ Ex và mức bảo vệ thiết bị phù hợp với vùng đó.
3. Chọn cấp IP theo điều kiện thực tế tại vị trí lắp: trong nhà hay ngoài trời, có xịt rửa hay không, bụi dẫn điện hay không.
4. Với khu vực bụi, kiểm lại IP theo bảng vùng bụi ở trên — ở đó IP là yêu cầu bắt buộc, không phải lựa chọn.

Việc chọn thiết bị cho một khu vực cụ thể phải căn cứ hồ sơ phân vùng nguy hiểm của nhà máy đó. Bức tranh tổng thể nằm trong bài thiết bị phòng nổ trong nhà máy, và hướng dẫn chọn đèn theo từng bước ở bài chọn đèn phòng nổ.

Câu hỏi thường gặp

IP66 nghĩa là gì?

Chữ số thứ nhất 6 là mức cao nhất ở trục chống bụi, tức kín bụi hoàn toàn. Chữ số thứ hai 6 là mức chịu được tia nước mạnh. IP66 không nói gì về khả năng phòng nổ của thiết bị.

IP54 và IP66 khác nhau thế nào?

IP66 cao hơn ở cả hai trục: kín bụi hoàn toàn thay vì chỉ hạn chế bụi, và chịu tia nước mạnh thay vì chỉ chịu nước ở mức thấp hơn. Vì hơn ở cả hai trục nên IP66 bao được mọi yêu cầu mà IP54 thoả.

Đèn IP66 có dùng thay đèn phòng nổ được không?

Không. Cấp IP chỉ ngăn bụi và nước từ ngoài vào. Nó không triệt tiêu tia lửa bên trong, không chịu được áp suất nổ từ bên trong, và không kiểm soát nhiệt độ bề mặt. Khu vực nằm trong hồ sơ phân vùng nguy hiểm thì phải dùng thiết bị có mã Ex.

Khu vực xịt rửa áp lực cao cần cấp IP bao nhiêu?

IEC 60079-14 yêu cầu tối thiểu IP66 cho khu vực xịt rửa áp lực cao như nhà máy thực phẩm, dược phẩm và buồng sơn. Trong nhà khô ráo tối thiểu IP54, ngoài trời hoặc nơi có nước bắn tối thiểu IP65.

Vì sao cùng Zone 22 mà yêu cầu IP lại khác nhau?

Vì phụ thuộc loại bụi. Bụi dẫn điện như bụi nhôm, bụi than, graphit thuộc nhóm IIIC và cần IP6X kín bụi hoàn toàn. Bụi không dẫn điện như bột mì, đường, bụi gỗ thuộc nhóm IIIB và cần IP5X.