Thiết bị điều khiển phòng nổ gồm gì và chọn theo nguyên tắc nào

Thiết bị điều khiển phòng nổ là nhóm khí cụ dùng để vận hành và giám sát máy móc ngay trong khu vực nguy hiểm: trạm điều khiển tại chỗ, nút nhấn, công tắc hành trình, công tắc áp suất, đèn báo. Chúng nhỏ, rẻ hơn nhiều so với đèn hay tủ điện, nên cũng là nhóm dễ bị bỏ sót nhất khi lên phương án thiết bị cho một khu vực — dù mỗi cái đều có tiếp điểm đóng/mở, tức đều là một nguồn phát tia lửa tiềm năng.

Một băng tải trong khu vực có bụi cháy từng được lắp công tắc hành trình loại công nghiệp thường để báo vị trí. Thiết bị đắt tiền quanh đó — động cơ, đèn — đều đã đạt chuẩn Ex, nên khu vực được coi là an toàn. Nhưng chính chiếc công tắc hành trình vài trăm nghìn, mỗi lần cần gạt chạm là tiếp điểm phát một tia lửa nhỏ, mới là nguồn mồi cháy bị bỏ quên. Cái sai không nằm ở thiết bị lớn, mà ở chỗ nhóm khí cụ điều khiển bị xem như "phụ kiện" không cần chuẩn.

Thiết bị điều khiển phòng nổ gồm những gì?

Đây là nhóm khí cụ thao tác và cảm biến tại hiện trường, thường gặp gồm:

• Trạm/hộp điều khiển tại chỗ: hộp chứa nút nhấn, công tắc chuyển mạch, đèn báo để vận hành máy ngay tại vị trí.
• Nút nhấn và công tắc phòng nổ: khởi động/dừng, dừng khẩn cấp — xem chi tiết ở bài ổ cắm, công tắc và nút nhấn phòng nổ.
• Công tắc hành trình (limit switch): báo vị trí đóng/mở, đầu/cuối hành trình của cơ cấu.
• Công tắc áp suất, công tắc mức, công tắc nhiệt: đóng cắt theo ngưỡng của một đại lượng quá trình.
• Đèn báo, còi báo tại hiện trường.

Điểm chung: mỗi thiết bị đều có tiếp điểm điện đóng/mở, nên đều cần một biện pháp Ex để tiếp điểm đó không mồi cháy môi trường quanh nó.

Vì sao thiết bị điều khiển là chỗ dễ bị bỏ sót?

Ba lý do hay gặp. Thứ nhất, chúng rẻ và nhỏ, dễ bị xếp vào loại vật tư phụ khi so với đèn, tủ điện, quạt. Thứ hai, chúng hoạt động không liên tục — một công tắc hành trình chỉ tác động vài giây mỗi chu kỳ — nên cảm giác rủi ro thấp, dù tia lửa mồi cháy chỉ cần một lần. Thứ ba, chúng thường được mua kèm theo máy từ nhà cung cấp cơ khí không chuyên về phòng nổ, và đi thẳng vào khu vực nguy hiểm mà không qua bước đối chiếu mã Ex.

Hệ quả là một khu vực có thể đạt chuẩn ở mọi thiết bị lớn nhưng vẫn còn một vài điểm hở đúng ở nhóm khí cụ điều khiển.

Hai con đường an toàn cho tín hiệu điều khiển: Ex d và Ex i

Với thiết bị điều khiển, hai dạng bảo vệ phổ biến nhất đi theo hai triết lý ngược nhau:

	Ex d — vỏ không truyền nổ	Ex i — an toàn tia lửa nội tại
Cách xử lý nguồn mồi	Cho phép tia lửa xảy ra bên trong vỏ, nhưng vỏ đủ chắc để không truyền nổ ra ngoài	Giới hạn năng lượng mạch xuống mức không đủ mồi cháy, nên tia lửa nếu có cũng vô hại
Phù hợp	Mạch công suất, tiếp điểm dòng lớn	Mạch tín hiệu, cảm biến, dòng nhỏ
Lưu ý lắp đặt	Không được mở nắp khi đang có điện ở khu vực nguy hiểm	Cần thiết kế cả vòng mạch (rào chắn/barrier), không chỉ riêng thiết bị

Chi tiết nguyên lý an toàn tia lửa nội tại nằm ở bài an toàn nội tại Ex ia. Điểm cần nhớ khi chọn thiết bị điều khiển: mạch tín hiệu dòng nhỏ thường hợp với Ex i, còn mạch thao tác công suất hợp với Ex d — chọn nhầm triết lý dẫn tới hoặc thừa chi phí hoặc thiếu an toàn.

Chọn công tắc hành trình, công tắc áp suất phòng nổ thế nào?

Cùng bộ nguyên tắc như mọi thiết bị Ex, đọc theo mã Ex và đối chiếu với hồ sơ phân vùng nguy hiểm:

1. Nhóm khí và cấp nhiệt độ phải phủ đúng chất cháy khắt khe nhất trong khu vực.
2. Dạng bảo vệ chọn theo loại mạch: tín hiệu nhỏ ưu tiên Ex i, đóng cắt công suất ưu tiên Ex d.
3. Cấp bảo vệ vỏ IP theo môi trường — công tắc hành trình đặt sát máy thường chịu bụi, dầu, xịt rửa.
4. Kiểu tác động cơ khí (cần gạt, con lăn, ty đẩy) và thông số quá trình (dải áp suất, dải nhiệt) phù hợp ứng dụng.

Như với mọi thiết bị phòng nổ, trình tự đúng là chốt yêu cầu an toàn trước, thông số ứng dụng sau — xác định nhóm khí/cấp T/dạng bảo vệ bắt buộc, rồi mới chọn trong nhóm đạt chuẩn model có dải đo và kiểu tác động phù hợp.

Bài viết này không đưa bảng "dải áp suất/nhiệt cụ thể theo ứng dụng" dưới dạng con số cứng, vì những giá trị đó thuộc về thiết kế quá trình của từng dây chuyền, không phải thông số chọn sẵn được.

Sai lầm thường gặp

• Mua kèm theo máy, bỏ qua đối chiếu Ex. Khí cụ điều khiển đi thẳng vào khu vực nguy hiểm mà không kiểm mã Ex.
• Chọn Ex d cho mạch tín hiệu nhỏ. Thừa chi phí và bất tiện (không mở nắp khi có điện), trong khi Ex i phù hợp hơn.
• Quên rằng Ex i là chuyện của cả vòng mạch. An toàn tia lửa nội tại phụ thuộc thiết kế toàn mạch kể cả rào chắn, không chỉ riêng thiết bị đầu cuối.
• Xem đèn báo, còi báo là đồ trang trí. Chúng vẫn là thiết bị điện tại khu vực nguy hiểm và vẫn cần chuẩn Ex.

Cần chọn khí cụ điều khiển cho một khu vực cụ thể, anh/chị xem nhóm thiết bị điều khiển phòng nổ hoặc gửi hồ sơ phân vùng để kỹ sư đối chiếu.

Câu hỏi thường gặp

Công tắc hành trình thường có dùng được trong khu vực nguy hiểm không?

Không nên. Công tắc hành trình có tiếp điểm đóng/mở, mỗi lần tác động là một nguồn phát tia lửa tiềm năng. Trong khu vực có khí hoặc bụi cháy, cần loại có mã Ex phù hợp nhóm khí và cấp nhiệt độ của khu vực, đối chiếu theo hồ sơ phân vùng nguy hiểm.

Khi nào chọn Ex d, khi nào chọn Ex i cho thiết bị điều khiển?

Nguyên tắc chung: mạch tín hiệu, cảm biến dòng nhỏ thường hợp với Ex i (an toàn tia lửa nội tại); mạch đóng cắt công suất, dòng lớn thường hợp với Ex d (vỏ không truyền nổ). Cần lưu ý Ex i là an toàn của cả vòng mạch, phải thiết kế kèm rào chắn, không chỉ chọn riêng thiết bị đầu cuối.

Nút nhấn dừng khẩn cấp trong khu vực nguy hiểm có cần chuẩn Ex không?

Có. Nút nhấn, kể cả nút dừng khẩn cấp, có tiếp điểm điện nên vẫn là nguồn mồi cháy tiềm năng và phải đạt chuẩn Ex phù hợp khu vực. Xem thêm ở bài ổ cắm, công tắc và nút nhấn phòng nổ.

Thiết bị điều khiển nhỏ và rẻ, có thể xem là vật tư phụ không cần chuẩn không?

Không. Giá trị thiết bị không liên quan tới mức rủi ro nó tạo ra. Một công tắc rẻ tiền vẫn có thể là nguồn mồi cháy đủ gây sự cố. Mọi khí cụ có tiếp điểm điện trong khu vực nguy hiểm đều phải đạt chuẩn Ex, không phân biệt lớn nhỏ.