Chọn đèn phòng nổ cho kho xăng dầu và trạm bơm theo phân vùng

Chọn đèn phòng nổ kho xăng dầu phải bắt đầu từ hồ sơ phân vùng nguy hiểm của kho, vì cùng một mặt bằng có nhiều vùng khác nhau. Đặc thù của ngành dầu khí là dải nhóm khí rộng nhất — từ propan và metan tới hydro — nên nhóm khí phải lấy theo chất thực tế có trong kho, không lấy theo tên ngành.

Một trạm bơm từng mua một lô đèn đạt IIB cho toàn bộ khu vực, căn cứ vào việc sản phẩm chính là nhiên liệu lỏng. Thiết bị chạy bình thường suốt thời gian dài. Vấn đề chỉ lộ ra ở đợt kiểm định: một nhánh công nghệ trong khu vực đó có hydro, tức yêu cầu IIC. Đèn IIB không hỏng, không báo lỗi gì — nó chỉ không đủ cấp bảo vệ cho môi trường thực tế, và không có cách nào biết điều đó bằng cách nhìn thiết bị đang vận hành.

Vì sao không thể lắp một loại đèn cho cả kho?

Vì kho xăng dầu không phải một vùng duy nhất. Theo cách phân vùng của IEC 60079-10-1, cùng một mặt bằng có ba mức nguy hiểm khác nhau, và mức bảo vệ thiết bị đi kèm cũng khác nhau:

Vùng	Vị trí điển hình trong kho xăng dầu và trạm bơm	Mức bảo vệ thiết bị
Zone 0	Bên trong két chứa, bình tách công nghệ, đường ống dẫn	Ga — Category 1G
Zone 1	Quanh đệm kín bơm và máy nén; điểm lấy mẫu hở; đường thoát nước hở; các điểm xả khí định kỳ	Gb — Category 2G
Zone 2	Quanh khớp nối thiết bị, mặt bích đường ống, đệm kín van; vùng đệm bao quanh Zone 1	Gc — Category 3G

Lắp thiết bị cấp Zone 0 cho toàn kho thì đúng về an toàn nhưng chi phí không ai chịu được. Lắp thiết bị cấp Zone 2 cho toàn kho thì rẻ nhưng thiếu an toàn ở đúng những chỗ nguy hiểm nhất. Phân vùng tồn tại để giải bài toán đó, và ranh giới cụ thể phải lấy từ hồ sơ của chính kho — cách phân vùng được trình bày trong bài phân vùng nguy hiểm Zone.

Với chiếu sáng, thực tế phổ biến là đèn nằm ở Zone 1 và Zone 2, vì Zone 0 là bên trong thiết bị công nghệ. Nhưng đừng suy ra rằng đèn thì luôn ở vùng nhẹ: đèn lắp trên nóc két, gần van thở hoặc trong buồng bơm có thể nằm trong Zone 1.

Nhóm khí của kho xăng dầu là gì?

Đây là chỗ khác biệt lớn nhất của ngành này so với các ngành khác. Dầu khí có dải nhóm khí rộng nhất, trải cả ba nhóm:

• IIA — propan, metan, butan
• IIB — etylen
• IIC — hydro

Quy tắc tương thích chỉ đúng một chiều: thiết bị IIC dùng được cho khu vực yêu cầu IIA và IIB; thiết bị IIB dùng được cho IIA; không có chiều ngược lại. Nghĩa là nếu trong kho có bất kỳ nhánh nào chứa hydro hoặc axetylen, thiết bị ở khu vực đó bắt buộc phải đạt IIC.

Cách làm đúng: lấy danh mục đầy đủ chất cháy hiện diện từ hồ sơ phân vùng, kể cả nhánh phụ và chất chỉ xuất hiện theo mẻ. Chọn nhóm khí theo chất khắt khe nhất trong danh mục, không theo sản phẩm chính của kho. Ma trận nhóm khí và cách đọc chúng trên nhãn nằm trong bài đọc mã Ex.

Dạng bảo vệ Ex nào dùng được cho từng vùng?

Vùng	Dạng bảo vệ dùng được
Zone 0	Ex ia
Zone 1	Ex db, Ex eb, Ex ib, Ex p
Zone 2	Ex ec, Ex ic, Ex mc

Với đèn chiếu sáng ở kho xăng dầu, hai dạng gặp nhiều nhất là Ex db (vỏ cách nổ) và Ex eb (tăng cường an toàn). Hai dạng này hoạt động theo nguyên lý trái ngược nhau: Ex db chấp nhận vụ nổ xảy ra bên trong vỏ và chứa nó lại, còn Ex eb loại bỏ mọi bộ phận phát tia lửa để vụ nổ không xảy ra. Chi tiết từng nguyên lý trong bài các dạng bảo vệ Ex.

Một lưu ý về Ex ec: dạng này chỉ dùng cho Zone 2 và không bảo vệ khi có lỗi — nó chỉ đảm bảo không phát tia lửa trong điều kiện vận hành bình thường. Đưa Ex ec vào Zone 1 là sai cấp bảo vệ.

Cấp nhiệt độ chọn thế nào?

Cấp nhiệt độ của đèn phải theo chất có nhiệt độ tự bốc cháy thấp nhất trong khu vực, không phải chất chiếm tỷ lệ lớn nhất. Ở kho có nhiều loại nhiên liệu và nhiều nhánh công nghệ, đây là chỗ dễ chọn thiếu.

Thang cấp nhiệt độ chạy từ T1 đến T6, trong đó T6 khắt khe nhất vì giới hạn nhiệt độ bề mặt thấp nhất. Thiết bị đạt cấp T cao dùng được ở khu vực yêu cầu cấp T thấp hơn, không có chiều ngược lại.

Một chi tiết riêng của đèn cần chú ý: đèn là thiết bị vận hành liên tục và toả nhiệt. Cấp T của một mã đèn thường đi kèm nhiều tổ hợp nhiệt độ môi trường — cùng một mã có thể đạt T6 trong dải môi trường hẹp và chỉ đạt T5 khi môi trường nóng hơn. Kho ngoài trời ở Việt Nam vào mùa nắng là đúng trường hợp phải đối chiếu lại dải này.

Cấp bảo vệ vỏ và chống ăn mòn ngoài trời

Kho xăng dầu và trạm bơm phần lớn là công trình ngoài trời, nên hai yêu cầu này nặng hơn nhà máy trong nhà.

Cấp bảo vệ vỏ: tối thiểu IP65 cho thiết bị ngoài trời. Hộp nối Ex d phổ biến trên thị trường đạt IP66, và ở môi trường có mưa tạt kèm gió thì IP66 là mức nên chọn chứ không phải mức xa xỉ. Cấp IP và dạng bảo vệ Ex là hai trục độc lập — một chiếc đèn IP66 không phòng nổ vẫn mồi cháy được, và ngược lại đèn Ex db mà cấp IP không đủ thì nước vào gây rò điện.

Vật liệu vỏ: hai phương án dùng được cho môi trường ăn mòn khí quyển là vỏ thép không gỉ, hoặc vỏ hợp kim nhôm phủ epoxy hay polyurethane trên lớp lót zinc phosphate.

Phụ kiện phải cùng hệ vật liệu với vỏ. Bu lông, ốc siết cáp và cọc tiếp địa bên ngoài phải cùng hệ vật liệu hoặc có điện thế điện hoá tương đồng với vỏ thiết bị. Dùng ốc thép mạ kẽm trên vỏ nhôm gây ăn mòn galvanic, và với vỏ Ex d thì chỗ ăn mòn đó phá đúng khe cản lửa — tức phá đúng bộ phận làm nên khả năng phòng nổ. Các lỗi thi công ở điểm nhập cáp được phân tích trong bài tủ điện và hộp đấu dây phòng nổ.

Bảy bước chọn đèn phòng nổ kho xăng dầu

1. Lấy hồ sơ phân vùng nguy hiểm của kho. Không có hồ sơ thì mọi bước sau không có căn cứ.
2. Xác định vùng của từng vị trí lắp đèn — nóc két, buồng bơm, khu xuất hàng, hành lang, nhà điều hành đều có thể khác vùng.
3. Lấy danh mục đầy đủ chất cháy, chọn nhóm khí theo chất khắt khe nhất.
4. Chọn cấp nhiệt độ theo chất có nhiệt độ tự bốc cháy thấp nhất, rồi đối chiếu dải nhiệt độ môi trường của mã đèn.
5. Chọn dạng bảo vệ phù hợp vùng theo bảng ở trên.
6. Chọn cấp IP và vật liệu vỏ theo điều kiện ngoài trời và mức ăn mòn.
7. Kiểm phụ kiện đồng bộ: ốc siết cáp đúng dạng bảo vệ của vỏ, cùng hệ vật liệu.

Chỉ sau bảy bước đó mới xét tới quang thông, công suất và độ cao lắp đặt. Thứ tự này quan trọng: chọn theo công suất trước rồi mới tìm mã Ex là cách làm ngược, và là nguyên nhân phổ biến nhất của việc phải thay lại toàn bộ lô đèn.

Xem các mã hiện có ở danh mục đèn chiếu sáng phòng nổ, và yêu cầu kỹ thuật riêng của ngành ở trang thiết bị phòng nổ cho dầu khí. Bức tranh tổng thể về ba yếu tố quyết định việc chọn thiết bị nằm trong bài thiết bị phòng nổ trong nhà máy.

Việc chọn thiết bị cho một khu vực cụ thể phải căn cứ hồ sơ phân vùng nguy hiểm của kho đó. Bài viết này giải thích cách suy luận, không thay thế hồ sơ và không thay thế đánh giá của đơn vị thiết kế.

Câu hỏi thường gặp

Đèn phòng nổ cho kho xăng dầu chọn thế nào?

Bắt đầu từ hồ sơ phân vùng nguy hiểm của kho: xác định vùng của từng vị trí lắp, lấy nhóm khí theo chất khắt khe nhất trong khu vực, chọn cấp nhiệt độ theo chất có nhiệt độ tự bốc cháy thấp nhất, rồi mới chọn dạng bảo vệ, cấp IP và vật liệu vỏ. Công suất xét sau cùng.

Kho xăng dầu thuộc nhóm khí nào?

Trải cả ba nhóm, đây là ngành có dải nhóm khí rộng nhất: IIA với propan, metan, butan; IIB với etylen; IIC với hydro. Phải lấy theo chất thực tế trong kho chứ không theo tên ngành.

Chỗ nào trong kho xăng dầu là Zone 1?

Quanh đệm kín bơm và máy nén, điểm lấy mẫu hở, đường thoát nước hở, và các điểm xả khí định kỳ. Bên trong két chứa và đường ống là Zone 0; quanh mặt bích, đệm kín van và khớp nối là Zone 2.

Đèn ngoài trời ở kho cần cấp IP bao nhiêu?

Tối thiểu IP65 cho thiết bị ngoài trời. Hộp nối Ex d phổ biến đạt IP66, và với mưa tạt kèm gió thì IP66 là mức nên chọn.

Có được dùng ốc siết cáp thép mạ kẽm cho đèn vỏ nhôm không?

Không nên. Kết hợp kim loại khác hệ vật liệu gây ăn mòn điện hoá, và với vỏ Ex d thì chỗ ăn mòn đó phá đúng khe cản lửa. Bu lông, ốc siết cáp và cọc tiếp địa bên ngoài phải cùng hệ vật liệu với vỏ.