PATLAYICI ORTAMLARDA ÇALIŞAN OPTİK IŞINIM ESASLI EKİPMANIN ve OPTİK İLETİM YAPAN SİSTEMLERİN
ATEX 2014/34/EU DİREKTİFİNE GÖRE BELGELENDİRİLMESİ
Muhtemel patlayıcı ortamda çalışmak üzere tasarımı yapılan ve optik esaslı çalışan bir ekipmanın ATEX 2014/34/EU direktifine göre belgelendirilebilmesi için öncelikle ekipmanın hangi patlama tehlike bölgesinde çalışacağı belirlenmelidir. Bu amaçla TS EN 60079-28: 2015 standardı kullanılabilir. Bu standart hükümleri esas alınırken aynı zamanda da TS EN 60079-0: 2018 standardının da ilgili hükümlerine göre tasarım ve imalat yapılmalıdır
Öncelikle gerek TS EN 60079-0: 2018 standardının kapsamı ile ilgili olarak ve gerekse Lazer ışığının mahiyeti ile ilgili olarak bazı bilgilendirmeye gerek vardır. Ayrıca optik ışınım olarak lazerin patlama kaynağı olarak enerjisinin ve oluşturacağı patlama mekanizmasının da bilinmesi gerekir. Lazer ışığı ne zaman ve nasıl patlamaya neden olmaktadır? Bunun cevabı şöyledir:
- Optik ışınım tanım olarak, spektrumda X ışınlarının dalga boyunun olduğu kesimden; radyo dalgalarının olduğu kesime kadardır. Bu spektrum bölgesinde ultraviyole ve infrared olarak tanımlanan bölgeler mevcuttur. Aşağıdaki şekilde 380 nanometre (morötesi sınırı) ve (1000 nanometre=1 mikrometre) kırmızı altı (infrared) sınırı görünür bölge olarak isimlendirilen renk spektrumudur
TS EN 60079-0: 2018 standardının kapsamında olan (yani patlamaya neden olabilecek optik ışınımın) dalga boyu 380 nanometre ile 10 mikrometre arasındadır. Yani görünür bölgenin 0,25 nanometrelik bir kısmı ile ultraviyole bölgesine de dâhil olan görünür bölge ve infraredin önemli bir kısmı (yakın, orta ve uzak infraredin bir bölümü) patlamaya neden olabilecek enerji değerleri içermektedir
- Elektromanyetik spektrumda görünür ışık ve kırmızı ötesi bölgesinde yer alan lazerin fiziksel özellikleri şunlardır:
o Monokromatizm (tek renklilik), (fotonların birbirleriyle uygunluğu): Lazer ışınları tek bir dalga boyundaki ışınlardan oluştuğu için tek renklidir.
o Koherens (uyumluluk, dağılmazlık): Güneş ışını veya elektrik ampulü gibi
kaynaklardan çıkan ışık dağınık bir şekilde etrafa yayılır. Işığı oluşturan dalgalar aynı anda aynı fazda bulunmadığı için bu şekilde yayılmaktadırlar. Normal ışığın tersine lazer ışını dağılmaz, aynı yön ve aynı fazı ortalayan
paralel dalgalardan oluşur. Lazer dalgalarının düzenliliğinin nedeni uyarılmış yayınımdır. Normal ışık kaynaklarından yayılan ışın ise spontan yayınım sonucu oluşmaktadır. Lazerin bu özelliği ile sapma en aza indirilir ve enerjinin bir noktada toplanması sağlanır
o Küçük diverjans (Küçük oranlarda dağılırlık): Normal ışık çok kısa sürede ve
mesafede yayılmaktadır. Lazer ışını ise küçük diverjans göstermesi nedeniyle saç kılı inceliğinde uzak mesafelere aynı incelikte ulaşabilmektedir. Bu nedenle lazer için doğrultulmuş ışın (kolimasyon) ifadesi kullanılmaktadır
LAZERİN ATMOSFERDE PATLATMAYA YOL AÇMASI AÇISINDAN İŞLEYİŞİ:
- Bir lazer ışın demeti odaklandığı bir gaz molekülünün bozunmasına (breakdown) ve böylece bir plazma veya şok dalgası oluşturarak patlamaya neden olabilmektedir. Bu oluşum ayrıca, bozunan (breakdowned) gaz molekülünün çok yakınında yer alan ve gazın içinde bulunduğu kabın katı malzeme içerisinde de bozunuma (ya da dielektrik malzeme içerinde delinmeye-breakdown yol açarak) ayrıca katı malzemede de ısınma ve dolayısı ile sıcaklık artışı ile içinde bulunulan patlayıcı gaz atmosferinde patlamaya yol açabilmektedir.
- Lazer ışığının tozlu patlayıcı ortamda patlamaya yol açma mekanizması ise şöyledir: Optik ışınım bir katı yüzey tarafından veya bir parçacık tarafından emilir (absorbe edilir) Emilen bu optik ışınım enerjisi yüzeyin ya da parçacığın ısınmasına (sıcaklığının artışına) neden olarak bunu çevreleyen patlayıcı atmosferde patlamaya yol açabilir
- TS EN 60079-28: 2015 standardı lazer ışınımının atmosferik ortamda patlatmaya yol açmasına karşı koruma özellikleri hakkında bilgi vermektedir. Bununla birlikte TS EN 60079-0: 2018 patlamaya karşı korumalı ekipmanın genel gereklilikler standardının da ilgili hükümlerine göre tasarım ve imalat yapılmalıdır. Bu standartların lazer ışınımının atmosferik ortamda patlatmaya yol açmasına karşı alınacak önlemlerine ilişkin standart maddeleri aşağıdaki gibidir:
TS EN 60079-0: 2018 Patlamaya karşı korumanın genel ilkeleri
IEC 60079-0:2018 Equipment Using in Explosive Atmosphere- General requirements
Madde 6.6.4 Lazerler, aydınlatma araçları ve diğer dağılırlığı olmayan (non-divergent) sürekli dalgalı optik araçları (Lazers, luminaires, and other non divergent continuous wave optical)
Madde 29.4 Patlayıcı atmosferede kullanılan ekipman için Ex İşaretlemesi
(Ex marking for explosive gas atmospheres Sayfa 90-91-92)
TS EN 60079-28:2015 Patlayıcı ortamlardaki optik ışınım kullanan ekipman ve iletim sistemlerinin koruma önlemleri
Explosive Atmospheres- Protection of equipment and transmission systems using optical radiation
NOT: Bu standart kapsamında olan optik ışınımın (yani patlamaya neden olabilecek optik ışınımın) dalga boyu 380 nanometre ile 10 mikrometre arasındadır
TS EN 60079-28: 2018 standardında Gaz Patlama Seviyelerine göre Optik Koruma Sistemleri arasındaki bağlantı verilmektedir (Tablo 1)
Tablo 1 – Optik sistemlere kullanılan Koruma Tipleri ile Gazların Patlama Koruma Seviyeleri (EPL) arasındaki ilişki
Patlamaya karşı Optik Koruma Sistemleri şunlardır:
- İÇSEL GÜVENLİKLİ KORUMA (INHERENTLY SAFE PROTECTION) (“op is”):
Optik fiber veya başka bir iletim ortamındaki “Görünür Bölge” ve “Infrared” optik ışınım için geçerlidir. Bu aralıkta (range) yer alan optik ışınımın; normal, belirlenmiş iki arıza şartı altında dahi içinde bulunulan patlayıcı atmosferi patlatacak miktarda enerjiye sahip olmaması anlamını taşımaktadır. Bu korumanın temel prensibi; optik ışın demeti şiddetinin (beam strength), patlayıcı atmosferik ortamı patlatmayacak şekilde emniyetli seviyede sınırlandırılması esasına dayanır. Üzerine ışın düşürülmüş bir hedef tarafından emilen “Görünür Bölge” de kalan (Visible Range) veya “Infrared” spektrumdaki optik ışınımın;
- Minimum enerji miktarının (minimum amount of Energy) veya
- Minimum gücünün (minimum amount of Power) ya da
- Minimum ışık şiddetinin (minimum amount of Irradiance)
(bu tanımlamaların hepsinin de) ortamı ateşleme mekanizmasını oluşturmaması; harekete geçirmemesi (ya da harekete geçirmeyecek miktarda olması) gerekir. Bu tanım elektrikli ekipman için geçerli olan kendinden emniyetli (Intrinsically safe) koruma tipine benzemektedir. Bu koruma tipi optik ışınımın kapalı olmayan bir ortamda uygulanabilir ve serbest bir çevrede emici (absorber) bir hedefin de var olması gerekmez
- OPTİK IŞINIMIN KAPATILDIĞI KORUMA (PROTECTED OPTICAL RADIATION (“op pr”):
Bu koruma tipi de önceki gibi Optik fiber veya başka bir iletim ortamındaki “Görünür Bölge” ve “Infrared” optik ışınım için geçerlidir. Ancak bu koruma tipinin “op is” den farkı; bir fiber optik kablo veya buna benzer bir iletim ortamı içerisinde (kapalı ortamda) bulunuyor (dolayısı ile kapatılmış bir ortamda (örneğin bir fiber lif) dış ortama karşı “korunuyor” (protected)) olmasıdır. Ayrıca bu koruma kavramı, optik ışınımın kapatıldığı ortamın bu kapalı ortamın dışına çıkmayacak şekilde ilave mekanik bir önlemin de alındığı ortam olması da mümkündür, (örneğin laser ışınımı fiber lif içerisinden gider iken, fiber lifin üstünde ayrıcatekrar bir kaplama yapılarak korunması)
- OPTİK IŞINIMIN KESİLMESİ İLE KORUMA (Optical System with Interlock (“op sh”):
Bu koruma tipi, fiber kablo içerisindeki ya da başka bir optik ışınım iletim ortamına kapatılmış olan optik ışınımın; kapatıldığı ortamdan normal çalışma sırasında kaçamayacağı gerekliliğinin kabulüne dayanır. “op sh” koruma tipi optik radyasyon içsel güvenlikli koruma (inherently safe protection =“op is”) olmadığında da; aşağıdaki şartlar yerine getirildiğinde, yani ilave kilitleme ile kesme (additional interlock cutoff) uygulanabilir. Bu şartlar farklı EPL-Explosion Protection Level (ya da bir başka deyişle ATEX direktifi tanımlamasına göre Kategoriler) ler için şöyle belirlenmiştir (Bkz: Tablo 1):
- Kategori 1 de (Ga, Da, Ma patlama seviyelerinde); “op sh” koruma tipi; “op pr” koruma tipine ilaveten “kesme kontrolünün fonksiyonel güvenlikli ve patlayıcı ortamlar için ateşleme gecikme zamanı kesme esaslı uygulama” (shutdown functional safety system based on ignition delay time of the explosive gas atmosphere) gereklidir
- Kategori 2 de (Gb, Db veya Mb patlama seviyelerinde); op sh” koruma tipinde; “op pr” koruma tipine ilaveten “kesme kontrolünün fonksiyonel güvenlikli ve göz koruması için ateşleme gecikme zamanı kesme esaslı uygulama” (IEC 60825-2 standardında yer alan) (shutdown functional safety system based on eye protection delay times) gereklidir
- Kategori 3 de (Gc, Dc patlama seviyelerinde); op sh” koruma tipinde; “op pr” koruma tipinin olmadığı korunmamış fiber optik kabloya “kesme kontrolünün fonksiyonel güvenlikli olarak göz koruması için ateşleme gecikme zamanı kesme esaslı uygulama” (IEC 60825-2 standardında yer alan) (shutdown functional safety system based on eye protection delay times) gereklidir
Lazer ışığının sürekli (continuous) olması veya belirli süreli ışıma (puls=atma) olması durumunda ortamı ateşleme özellikleri değişmektedir:
LAZER IŞINININ SÜREKLİ OLMASI DURUMUNDA ATEŞLEME ÖZELLİKLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ:
İlk olarak “sürekli” (yani zaman içinde kesintiye uğramadan giden)
- Işıma Gücünün (Radiated power) (birimi mW) ve
- “Birim alana düşen Işıma Gücü” (Irradiance) (mW/mm2). (Bu kavram eskiden ışık şiddeti olarak tanımlanırdı; ancak IEC 60079-28 standardında ışık için geçerli bu kavram aynı anlama gelecek şekilde “Irradiance” olarak tanımlamaktadır)
Lazer ışınımının Işıma Gücünün (Radiated power) (Birim Alana Düşen Işıma Gücünden (Irradiance) bağımsız olarak):
- Ekipman Grubu I(Maden) ve IIA olan ve T1, T2, ve T3 sıcaklık sınıfları için 150 mW dan daha düşük olması gerekir
- Ekipman Grubu IIA, IIB olan ekipmanlarda ekipman grubu için (Patlayıcı gaz grubunun
patlama sıcaklığından bağımsız olarak) 35 mW’ dan daha düşük olması gerekir
- Eğer Lazer ışınımının Işıma Gücü 15 mW’ dan küçük ise tüm patlayıcı atmosferde (yani her ekipman ya da patlayıcı gaz grubu için) kullanılabilir
Birim Alana Düşen Işıma Gücü (Irradiance) için ise;
- Ekipman Grubu I(Maden) ve IIA olan ve T1, T2, ve T3 sıcaklık sınıfları için 20 mW/cm2 dan daha düşük olması gerekir; ancak bu durumda lazer ışınımın üzerine düştüğü alanın da 30 mm2 den küçük olması gerekmektedir
- Eğer Işıma Gücü (Irradiance) 5 mW/mm2 dan düşük ise de, lazer ışınımı (ışınım alanı ne kadar büyüklükte olursa olsun) tüm patlayıcı atmosferde (yani her ekipman ya da patlayıcı gaz grubu için) kullanılabilir
Tablo 2- Group I and II ekipman için emniyetli optik güç (optical power) ve ışınım şiddeti (irradiance) değerleri
OPTİK RADYASYONUN (RADİATED POWER) KAYNAĞI
HANGİ PATLAYICI ATMOSFERDE
ve HANGİ SICAKLIK SINIFINDA KULLANILABİLECEĞİ
UYARI
IŞINIM GÜCÜ
(RADİATED POWER)
(Birimi mW)
(Işınım Şiddeti-Irradiance
sınırlaması olmaksızın)
IŞINIM ŞİDDETİ
(IRRADİANCE)
(Birimi mW/mm2)
(Işınım Gücü- Radiated Power
sınırlaması olmaksızın)
≤150
Grup I
Grup IIA
Sıcaklık Sınıfı T1, T2; T3 olan patlayıcı atmosferde kullanılabilir
Grup IIB de ışınım gücü
(radiated power) ≤150 mW olan değerde olan ışınım kullanılamaz
Işınım Şiddeti sınırlaması yoktur
≤35
Grup I için 35 mW dan küçük olan ışınım gücü kullanılabilir
------------------------------------------------
Grup IIA ve IIB sıcaklık sınıfına bağımlı olmaksızın (radiated power) ≤35 mW olmalıdır
-------------------------------------------
Grup IIC de ise ışınım gücü
(radiated power) 35 mW dan küçük olan ışınım gücü sıcaklık Sınıfı T1, T2; T3 olan patlayıcı atmosferde kullanılabilir
Işınım Şiddeti sınırlaması yoktur
≤15
Tüm patlayıcı atmosferde kullanılabilir
Işınım Şiddeti sınırlaması yoktur
≤20
Grup I Grup IIA
20 mW/mm2 den küçük olan ışınım şiddeti (ırradiance)
Sıcaklık Sınıfı T1, T2; T3 olan patlayıcı atmosferde kullanılabilir
Işınımın üzerine düştüğü alan 30 mm2 den küçük olmalıdır
≤5
Tüm patlayıcı atmosferde kullanılabilir
Işınımın üzerine düştüğü alan ile ilgili bir sınırlama yoktur
NOT: Burada sıcaklık sınıflarını değerlendirirken dikkat edilmesi gereken husus şudur:
Tabloda belirtilen sıcaklık sınıfları ekipman üzerine işaretlenen ve ekipmanın maksimum yüzey sıcaklığını belirten değer değil; lazer ışınımının içinden geçmekte olduğu patlayıcı ortamı oluşturan gazın ateşlenme sıcaklığıdır. Dolayısı ile bu sıcaklık sınıfı “op is” koruma özellikli optik cihazın dış kısmının maksimum yüzey sıcaklığı olmadığından; değerlendirilmesi yapılacak lazer ışınlı ekipmanın etiketi üzerine ekipmanın dış yüzeyinin ulaşabileceği maksimum yüzey sıcaklığı (örneğin; d- tipi veya i- tipi bir ekipmanın muhafazası üzerindeki etikete yazılan sıcaklık sınıfı gibi anlaşılmamalıdır ) olarak anlaşılmamalıdır
“op is” patlamaya karşı koruma tipi için sıcaklık sınıfı ekipmanın maksimum yüzey sıcaklığı olmayıp, ışınımın içinden geçtiği gazın patlamaya yol açan ateşlenme (tutuşma) (auto ignition temperature) sıcaklığıdır. Bu nedenle IIA ve IIB alt grupları için T5 ve T6 sıcaklık sınıfları yoktur, çünkü bu gazların kendiliğinden ateşlenme sıcaklığı (Auto ignition temperature) bu sıcaklık sınıflarında yer alan değerlerde değildir. T5=100 ⁰C ve T6=85 ⁰C lerde ateşlenme sıcaklığı olan gaz yoktur (“ethyl nitrite” hariç; bu maddenin de aynı standardın Madde 5.2.2 sinde özel bir açıklaması vardır) (Bkz: IEC 60079-20 standardı)
Yukarıdaki çizelgeden de görüleceği gibi IIB gaz grubu için bu çizelge uygulandığında; gerek ışınım gücü (radiated power) için ve gerekse ışınım şiddeti (irradiance) bakımından sıcaklık sınıflarındaki tek seçenek T1 ile T4 arasıdır. Bununla birlikte IIA grubu için imalatçı, ekipmanını “op is” olarak işaretlendi ise, ekipman grubu (gaz grubu) için düşünülen montaj yeri için geçerli olan sıcaklık sınıfı; T1 ile T3 arasında veya T4 olmalıdır. Benzer şekilde IIC ekipman (ya da gaz) grubu için de T1 den T4 e kadar, veya sadece içerisinde karbon disülfit (CS2) olan montaj yeri için ise T6 işaretlemesi yapmalıdır (CS2 nin kendiliğinden ateşlenme sıcaklığı -Auto Ignition Temperature = 90 ⁰C dir. Bkz: IEC 60079-20: 2012 Sayfa 26)
Ekipman Grubu I IIA IIB IIC
Sıcaklık Sınıfı - T3 T4 T4 T4 T6 Sıcaklık Derecesi (⁰C) ≤150 ≤200 ≤135 ≤135 ≤135 ≤85 Işınım Gücü (mW) ≤150 ≤150 ≤35 ≤35 ≤35 ≤15 Birim Alana Düşen Işınım Gücü-Irradiance) (mW/mm2) (**) ≤20(*) ≤20(*) ≤5 ≤5 ≤5 ≤5 (*) Işınımın hedefte çarptığı alan 30 mm2 den büyük ise ve ışınım patlayıcı ortam ile kesişiyor ise bu değer 20 mW/mm2 yerine 5 mW/mm2 olacaktır
(**) Yüzey 400 mm2 yi geçmemelidir
Şekil 1 – Emici olmayan hedefe isabet eden Minimum ateşleme ışınım gücü
(α1064 nm=83 %, α805 nm=93 %) and continuous wave-radiation of 1064 nm
-
- Bu grafikteki kırmızı alan yukarıda tanımı verilen Işıma Gücü (Radiated power) ile patlayıcı gazlar arasındaki ilişki verilmektedir. Grafiğin altında görülen yeşil alan 35 mW. dan düşük alanı göstermekte olup burada sürekli (kesintisiz) lazerin en fazla 35 mW lık ışıma gücünde patlama olmayan alan olarak gösterilmiştir
- Sağda kalan yeşil alan ise Birim Alana Düşen Işıma Gücü (Irradiance) için yani mW/mm2 olarak birimi olan ışıma şiddetinin geçerli olduğu bölgedir. Bu bölgede de 5mW/mm2 ve altında olan Birim Alana Düşen Işıma Gücü (Irradiance) da da patlama olmamaktadır
Tablo 3-Sürekli (Continuos) Lazer Işınının Tozlu Ortamlar İçin Patlama Etkisinin Değerlendirilmesi
Grup III Ekipman için Güvenli Işınım Gücü ve (Safe Optical Power) ve Işınım Şiddeti (Irradiance) Değerleri
Ekipman Grubu
IIIA, IIIB ve IIIC
EPL
Da
Db
Dc
IŞINIM GÜCÜ (RADİATED POWER) (Birimi mW)
(Işınım Şiddeti-Irradiance Sınırlaması olmaksızın)
≤35
≤35
≤35
IŞINIM ŞİDDETİ (IRRADİANCE) (Birimi mW/mm2)
(Işınım Gücü-Radiated Power sınırlaması olmaksızın)
≤5
≤5
≤10
Tablo 4 – Grup I ve Grup II (Grups IIA, IIB veya IIC) ve sabit bir optik güç (Optical power) değerinde ve sıcaklık sınıfı T1 ile T4 arasındaki atmosfer için herhangi bir tehlikeli alandaki emniyetli sınır değerleri (Veriler bir emniyet katsayısı ile Şekil-1 den alınmıştır)
Işınım alanının sınırlandırılmış değeri (mm2)
Maksimum ışınım güç değeri (mW)
< 4 X 10–3
35
≥ 4 X 10–3
40
≥ 1,8 X 10–2
52
≥ 4 X 10–2
60
≥ 0,2
80
≥ 0,8
100
≥ 2,9
115
≥ 8
200
≥ 70
400
130 mm2 ye eşit ve daha büyük alanlarda 5 mW/mm2 ışınım şiddeti (irradiance) sınır değeri uygulanır
Buraya kadar anlatılan konular Sürekli Dalga (Continuous Wave) özelliği gösteren ışınım (yani kesintiye uğramadan ilerleyen dalga) ile ilgili idi. ATEX 2014/34/EU göre sürekli dalga özelliği olan ışınım içeren bir ekipmanın belgelendirilebilmesi amacı ile “Uygunluk Değerlendirilmesi” (Conformity Assessment) yapılabilmesi için ışınımın iki fiziksel özelliğin yani:
- Birimi mW olan Işınım Gücü (Radiated Power) nün,
- Birimi mW/mm2 olan Işınım Şiddeti (Irradiance) nin ölçülebilmesi gerekmektedir.
Sürekli Dalga (Contınuous Wave) (yani kesintiye uğramadan ilerleyen dalga) Özelliği Gösteren Işınımın “Işınım Gücü (Radiated Power)” Ölçülmesi:
Eğer yukarıdaki tablolarda (Tablo 2, tablo 3, tablo 4) uyumluluk maksimum optik güç değeri esasına göre alınıyorsa; bu durumda maksimum optik güç (maximum optical power) aşağıdaki yöntemlerden birisi ile ölçülecektir. Buradaki her bir ölçüm uygulamasında esas olan fiziksel özellik, optik gücün (optical power) aynısı veya eşdeğeri olan ısıl ışıma şartları (thermal dissipation conditions) temel alınmaktadır:
1. Metot: Optik cihaza güç oluşturmak amacı ile gerekli enerji için onu oluşturan sürücü (driver) elektronik devrenin oluşturduğu enerjisinin kullanılması:
Ölçüm; 21 °C ile 25 °C arasında çevre sıcaklığında yapılmaktadır. Maksimum güç ya da enerji uygulanması sırasında maksimum ışınım gücü elde edilirken, aşırı güç ya da aşırı enerji durumu da göz önüne alınmakta ve oluşabilecek hata (fault=arıza) ile ilgili EPL ye karşılık gelen değerler bulunmaya çalışılmaktadır
NOT: Hatırlatma: Aşağıda hata (fault=arıza) oluşması ile EPL (Explosion Protection Limit) kavramları arasındaki bağıntı verilmektedir:
Yeraltı Madencilik Grup I (Mining)
Grup II - Yerüstü Endüstri tesisleri
EPL
Ateşleme Tehlikesinin ortaya çıkışına yol açabilecek
hata (fault=arıza) durumunda uygulanacak koruma şekli
EPL
Ateşleme Tehlikesinin ortaya çıkışına yol açabilecek
hata (fault=arıza) durumunda uygulanacak koruma şekli
Ma
İki tip Ex Koruma nın aynı anda olması gerekir
Ga - Da
Normal Çalışma + Beklenen Arıza+Nadiren ortaya çıkan arıza şartlarında bile korumanın var olması gerekir
Mb
Normal şartlarda ortaya çıkan ve şiddetli çalışma şartlarında korumanın var olması gerekir
Gb - Db
Normal+ Beklenen şartlarda ortaya çıkan arıza şartlarında korumanın var olması gerekir
Gc - Dc
Normal şartlarda ortaya çıkan arıza şartlarda korumanın var olması gerekir
Eğer optik güç (optical power) ölçümün yapıldığı çevrenin sıcaklığından daha yüksek bir sonuca yol açıyorsa; oda sıcaklığında ölçülen sıcaklık değeri, cihazın (kullanım kılavuzundan (data sheet) elde edilen sıcaklık katsayısı değerlerine göre ayarlanmalıdır. Eğer böyle bir değer bulunamıyorsa, ölçülen sıcaklık değeri; ölçüm cihazı için belirlenen “en düşük” ve “en yüksek” sıcaklık değerlerine göre yapılarak elde edilmelidir. Üç adet test yapılmalı ve optik cihaz maksimum değerlerden daha yüksek değerlerde giriş parametrelerine sahip ise, bu testlerin herbiri için farklı örnek alınmalıdır. Test örneklerinin sayısı uygulanacak hata(arıza) şartlarına (fault conditions) bağlıdır
2.Metot: Sürücü elektronik devre şeması üzerinde analiz ve hesaplama yapma esasına dayanan ve optik cihazın elektronik sürücü devresinden elde edilen maksimum giriş parametrelerinin ölçülmesi:
Bu analiz metodu, aşırı güç ya da aşırı enerji uygulanmasına göre ve buna karşılık gelen EPL ye göre belirlenen hata(arıza) şartlarının (fault conditions) gözönüne alınması ile ilgili bir metottur. Optik cihazın elektronik devresi göz önüne alınmaksızın bir test numunesi ayrı bir değişken güç kaynağına (variable source of supply) bağlanır ve maksimum değer olarak hesaplana giriş parametrelerine eşdeğer giriş parametreleri uygulanır. Bu durumda maksimum optik güç (maximum optical power) 21°C ile 25°C arasındaki çevre sıcaklığında ölçülür. Eğer öngörülen çevre sıcaklığında ölçülmesi gereken optik güç değerinden yüksek bulunuyorsa, bu durumda optik cihazın kullanım kılavuzunda (data sheet) de yer alan sıcaklık katsayısı kullanılarak düzeltme yapılır. Eğer kullanım kılavuzunda (data sheet) böyle bir değer bulunamıyorsa, ölçülen sıcaklık değeri; ölçüm cihazı için belirlenen “en düşük” ve “en yüksek” sıcaklık değerlerine göre yapılarak elde edilmelidir. Üç adet test yapılmalı ve optik cihaz maksimum değerlerden daha yüksek değerlerde giriş parametrelerine sahip ise, bu testlerin herbiri için farklı örnek alınmalıdır
3.Metot: Optik cihazın elektronik sürücü devresinin, başka bir değişken güç kaynağı (başka bir elektronik sürücü devresi ile) değiştirilmesi metodu:
Bu değişken güç kaynağı, maksimum optik güç elde edilmesi amacı ile, optik güç kaynağına değişken güç uygulamak için kullanılır. Burada hata (fault-arıza) durumu göz önüne alınmaz. Optik cihazda 10 (on) adet örnek (numune) 21°C ile 25°C arasındaki çevre sıcaklığında test edilir. Burada, optik cihaz kapatılıp tekrar açılmadan önce en yüksek güç uygulanmasında maksimum optik güç (maximum optical power) ölçülür
Eğer optik cihaz kapatılıp tekrar açılırsa, aynı optik cihazın birden çok numuneleri arasında bir anlamlı bir değişikliğe yol açan farklılık oluşacaktır. Bu konunun anlaşılması için aynı optik cihazın 10 (on) adet numunesi maksimum güçte test edilir. Bu değişiklik optik cihazın kendi elektronik devresi ile yapılan testlerde söz konusu değildir
4. Metot: İkinci metottaki optik cihaza elektriksel güç uygulanması esasına dayanan maksimum optik gücün hesaplanması metodu:
Bu metotta da; optik değerler için, ikinci metottaki optik cihazın kullanım kılavuzu (data sheet) ile optik cihazın hesaplanan gücü (calculated power) esas alınır Bununla birlikte optik cihazın yapısının izin verdiği ölçüde ışının düştüğü yüzey ile optik cihaz arasındaki mesafe de göz önüne alınmalıdır
Yukarıdaki test koşullarının hangisi seçilirse seçilsin olsun aşağıdakiler uygulanabilir;
- Bir optik detektör kullanılmalıdır (Bu optik detektör aşağıdakilerden biri olabilir;
Hemen hemen monokromatik ışınımı olan bir yarı iletken (solid state) optik detektör veya
Monokromatik olmayan veya spektral olarak değişken kaynağı olan bir termopil sensörlü optik detektör olabilir
- Optik detektör; optik cihazın kullanım talimatlarında yer alan hususlara uygun olarak yerleştirildiğinde, optik cihazdan çıkan ışın demeti çapını tam olarak kapsayabilecek şekilde uygun ve makul bir mesafeye yerleştirilmiş olacaktır
Bir başka alternatif olarak optik cihaz; bir optik ışınım üretmeyen ve IEC 60079-1 standardına uygun d-tipi alevsızdırmaz (flameproof) bir muhafaza içerisine, belirli bir mesafe gözetilerek de konulmuş olabilir. Bu durumda da optik detektörün, optik cihazdan uygun bir mesafede yer aldığına da dikkat edilmelidir. Bununla birlikte (IP 6X koruma tipli muhafaza, "p" koruma tipli basınçlandırılmış muhafaza veya “nR” koruma tipli muhafaza vbg.) içerisinde ışının düşeceği bir hedef noktasının yerleştirilemeyeceği durumlar da söz konusu olabilir. Bu durumlarda anılan bu metot uygulanmamalıdır
- Tüm bu dört metotta da ölçülen maksimum optik güç (optical power) yukarıdaki tablolarda (Tablo 2 ve tablo 3) verilen optik güç (optical power) değerine eşit veya daha küçük olmalıdır
Sürekli Dalga (Contınuous Wave) (yani kesintiye uğramadan ilerleyen dalga) Özelliği Gösteren Işınımın “Işınım Şiddeti (Irradiance) nin” Ölçülmesi:
Yukarıda ki tablolarla uygunluk sökonusu olduğunda, bu tablolarda yer alan maksimum “Işınım Şiddeti (Irradiance) nin” ölçülmesinde de yukarıda dört adet Optik Gücün ölçülmesindeki test şartlarına uygun olarak ölçüm yapılabilir. Dolayısı ile yukarıdaki dört adet test şartlarından hangisi seçilirse seçilsin, aşağıdaki durumlar uygulanmalıdır:
1. Test edilecek optik cihazın ışın demeti çıkan kısmının ortasında alanı 100 mm2 den büyük olmayacak şekilde sınırlandırılmış optik açıklığı (limiting optical aperture) olan bir parça yerleştirilir (Obtüratör)
2. Bu obtüratörüde yer alan yarık genişliği, test edilecek olan optik cihazdan çıkan ışın demetinin genişliğinden daha küçük olmalı; alanı 100 mm2 dn büyük olmamalı ve optik edilecek cihazdan çıkan ışın demetini kısmen engelleyebilmelidir.
3. Işın sınırlayıcı obtüratör, test edilecek optik cihazın çıkışında yer olacak şekilde en yakın noktaya yerleştirilmelidir. Bir başka alternatif olarak da test edilecek optik cihaz bir muhafaza içerisine optik cihazdan bu mesafeyi koruyacak şekilde de yerleştirilmiş olabilir. Bu alternatif için kullanılan muhafaza IEC 60079-1 standardına uygun olan ve iç ateşlemeyi dışına sızdırmayacak şekilde tasarımı yapılmış bir muhafaza da olabilir, ya da bunun yerine (yapılan tehlike analizine göre ışını emici bir içinde emici (absorber) hedefin olmadığı) bir muhafaza (IP 6X muhafaza, basınçlı "p" muhafaza, kısıtlı solunum “nR” muhafaza, vbg.) da olabilir.
4. Bir optik detektör kullanmak: Bu detektör;
- Optik monokromatik ışınım ölçen yarı iletken bir sensör detektör (optik güç metre (optical power meter) veya;
- Kromatik olmayan ya da spektral açıdan farklı optik kaynakları için kullanılan termopil sensör olabilir. Bu optik detektör sınırlandırılmış alanı olan bir obtüratör yerine daha geniş (sınırlandırılmamış) optik alanda da ölçüm yapabilen ancak bu dar alanda da maksimum optik güç ölçmeye de elverişli olan bir optik detektör de olabilir
5. Maksimum optik güç ölçümü, ışın demetinin ortasına yerleştirilmiş ışın sınırlayıcı obtüratör ile yapılmalı ve bu obtüratör; ışının gücünün homojen olmayacağı şekilde ve ışın demetinin genişliğinin kapsadığı alan boyunca hareket ettirilmelidir
6.Maksimum optik ışınım şiddeti (maksimum optical irradiance), obtüratörün sınırlandırdığı ışın genişliğinin alanında ölçülen maksimum optik gücün, obtüratörün sınırlandırma alanına bölünmesi ile bulunur
7. Hesaplanan bu maksimum ışınım şiddeti değeri (calculated optical irradiance value) yukarıdaki tablolarda (tablo2 ve tablo 3) verilen maksimum ışınım şiddeti değerlerinden daha küçük olmalıdır. Işın demetinin kesit alanı içerisinde ışın şiddetinin homojen olmadığı durumda, obtüratörün 100 mm2 alan genişliği içerisinde ölçülen optik güç, maksimum ışınım şiddetinin belirlenmesinde kullanılacaktır. Eğer hesaplanan maksimum optik ışınım şiddetinin değeri (calculated optical irradiance value) yukarıdaki tablolarda (tablo2 ve tablo 3) yer alan değerlerden daha küçük değil ise, optik güç (optical power) için gereksinilen uygun değerin saptanması için bir değerlendirme gerçekleştirilmelidir
Optik ışınım şiddetinin ölçülmesinde (optical irradiance) ışın sınırlayıcı obtüratör ve optik detektör kullanmak yerine, bu tür ölçümde spektro radyometre (spectro radiometer) nin veya başka bir ölçüm ekipman kullanılabileceği de göz önüne alınmalıdır
LAZER IŞINININ BELİRLİ SÜRELİ ARALIKLI (ATMA=PULS) OLMASI DURUMUNDA LAZER IŞINIMININ PATLAYICI ORTAMI ATEŞLEME ÖZELLİKLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ:
Gc or Dc ekipmanı için optik atma (puls) süresi, optik cihazın imalatçısı tarafından modülasyon frekansı ve “görev çevrimi derecelendirilmesi” (duty cycle ratings) esasına göre saptanabilir. Örneğin atma (pulse) süresi, zaman ekseninde ürünün periyoduna (ya da bir başka deyişle atma( pulse)lar arası süreye) eşittir. Bu periyot değeri ise frekansın tersine eşittir
Ga, Gb, Da, Db, Ma or Mb ekipman için optik atma (pulse) süresi; “kendinden emniyetli olan bir optik ekipman kavramı ”(incorporating the inherently safe concept) için gereksinilen güç veya enerji arızası durumuna uygun olarak ölçülecektir
Optik cihazın herbir arıza durumu için girişindeki voltajın atma (pulse) süresi olarak ölçülmesi için de bir osilaskop kullanılır. Aşağıda Grup II için değerlendirme prosedürü görülmektedir:
Grup II için optik atma (pulse) süresi 1 saniyeden eşit ya da bundan küçük olduğunda ölçüm yapılması:
Bu durumda ilgili ekipman koruma seviyesi için (EPL) ölçülen optik pulse enerjisinin, ilgili patlayıcı ortamı oluşturan gazın minimum ateşleme enerjisinden (minimum spark ignition energy -MIE) küçük olması gerekir. İlgili ekipman koruma seviyesi için (EPL) optik atma (pulse) süresi 1 milisaniye ile 1 saniye arasıda olduğunda ise patlayıcı ortamı oluşturan gazın minimum ateşleme enerjisinin (minimum spark ignition energy -MIE) 10 (on) katını aşmamalıdır. Tek bir optik atma (pulse) sözkonusu olduğunda ise optik atma (pulse) enerjisi, optik cihazın ortalama gücündeki tek bir atma (pulse) ın optik atma(pulse) süresi için geçerli olan enerjidir
Bu standarttaki uygulamalar için gazların minimum ateşlenme enerjisi (MIE):
• Grup IIA: 240 µJ
• Grup IIB: 82 µJ
• Grup IIC: 17 µJ
90 µm ışın demeti kalınlığı için bazı gazların kendiliğinden ateşlenme sıcaklığı ve minimum ateşlenme enerjilerinin
optik atma (pulse) nın ateşleme enerjisi (Q e, p i,min) ile karşılaştırılması
Yakıt
(Q e, p i, min)
optik atmanın (pulse)
minimum ateşleme enerjisi (minimum igniting optical pulse energy)
(µJ)
(ⱷ )
hacim olarak yüzde değeri
%
Kendiliğinden ateşlenme sıcaklığı
(AIT)
(auto ignition temperature)
(°C)
Gazın minimum ateşlenme enerjisi (MIE) (Minimum Ignition Energy)
(µJ)
ϕMIE
Gazın optik atma (pulse) tarafından ateşlendiği
gaz yüzdesi
%
Gazın ışınım atımı (pulse) tarafından ateşlendiği enerjinin; gazın minimum ateşlenme enerjisine oranı
70 µs süreli bir sivri optik atma (pulse) için
n-pentan (IIA)
669
3
260
280
3,3
2,4
Propan (IIA)
784
6,4
470
240
5,2
3,3
diethyl ether (IIB)
661
3,4
175
190
5,2
3,5
hidrojen (IIC)
88
21
560
17
28
5,2
karbon disülfit (IIC)
79
6,5
95
9
8,5
9,3
Nano saniye atmalar (pulses) (20-200 nano saniye arası)
propan (IIA)
499
4,0
470
240
5,2
2,1
hidrojen (IIC)
44
12
560
17
28
2,6
NOT: Kullanılan hedef malzemesi karbon siyahıdır
Grup II ekipmanı için süresi 1 saniyeden büyük optik atma (pulse):
Grup II için süresi 1 saniyeden büyük optik atma (pulse); sürekli dalga ışınımı için ölçülen tepe güç değerine koşut olarak ölçülmelidir ve ölçülen bu değerin yukarıdaki (tablo 2 ve tablo 3) tablolarda sürekli dalga için verilen değerlerden (tablo 2 ve tablo 3) daha büyük olmaması gerekir. İlgili “ekipman patlama seviyeleri” ni de (yani EPL-Equipment Explosion Level) göz önüne alınarak da bu tip atma (pulse) radyasyonun tıpkı sürekli dalga gibi değerlendirilmelidir
Grup II ekipmanı için süresi 1 saniyeden büyük optik atma (pulse) katarları için ilave gerekler:
1 saniyeden az süresi olan Grup II ekipmanı için optik atma (pulse) katarları için aşağıdakiler söylenebilir.
1) Optik ışınım katarlarının tüm tekrarlama hızlarında, her bir tek atma (pulse) kriteri uygulanır
2) Optik ışınım katarlarının 100 Hz. in üzerindeki tekrarlama hızlarında ortalama gücün (average power) yukarıdaki tablolardaki sürekli dalga ışınımları için geçerli olan değerleri aşmaması gerekir
3) Optik ışınım katarlarının 100 Hz. ve bunun altındaki değerlerde; ortalama gücün (average power) doğrulama ve testlerde öngörülen tip testlerinde ateşlemeye yol açmamasının yanında; yukarıdaki (tablo 2 ve tablo 3) tablolardaki sürekli dalga ışınımları için geçerli olan değerleri de aşmaması gerekir
Grup I ve grup III de yer alan optik atma(pulse) kullanılan ekipman için ilave gereklilikler:
Grup I ve grup III de yer alan ve EPL Ma veya Mb ile Da veya Db de optik kaynakları olan ekipmanın çıkış parametreleri; en az 5 saniye puls süresi olan atmalı (pulse) laserler ve atma (puls) ışık kaynakları için 0.1 mJ/mm2 yi aşmamalıdır. Grup III ve EPL Dc optik kaynakları olan bir ekipmanın çıkış optik parametreleri ise; en az 5 saniye puls süresi olan atmalı (pulse) laserler ve atma (puls) ışık kaynakları için 0,5 mJ/mm2 yi aşmamalıdır. Puls süresi 5 saniyeden büyük atma (puls) süresi olan ışık kaynakları ise sürekli dalga kaynağı kabul edilmelidir.
DOĞRULAMA VE TESTLER
Ateşleme testlerinin yapılacağı test sisteminin kurulumu:
· Ateşleme testlerinin yapılacağı testlerin Test kabının içerisindeki gaz-hava karışımının sıcaklığı 40 (±3)°C sıcaklığında (ya da özel bir uygulama için maksimum sıcaklıkta) olmalıdır
· Test kabının içinde yer alan tüm patlayıcı gaz-hava karışımının basıncı test süresince, IEC 60079-0 standardına göre çevre basıncında kalmalıdır
· Test kabının çapı 150 mm. den büyük olmalıdır. Yüksekliği ise potansiyel ateşleme kaynağını oluşturacak ışın emici hedeften (the absorber target) yüksekliği 200 mm. den büyük olmalıdır
· Ateşleme oluşumunun anlaşılması: Ateşlemenin olduğu ya gözle alev görülmesinden ya da referans emicinin (reference absorber) 100 mm. yüksekliğine tespit edilen 0,5 mm. çaplı bir termoçift (thermocouple) te tespit edilen 100 K lik bir sıcaklık artışı ile belirlenir
Test kurulumunun tip testleri için uygunluğunun doğrulanması (Verification of suitability of test set-up for type tests):
Referans Gaz (Reference Gas)
Test düzeneğinin 6.3'e göre tip deneyleri için uygun olup olmadığını kontrol etmek için ateşleme deneyleri, aşağıdakilere uygun olarak bir propan-hava karışımı içermelidir:
• Sürekli dalga ışınımı ve 1 saniyenin üzerindeki darbeli dalga ışınımı için: propan-hava-hacimce % 5 veya % 4 karışım, durgun karışım (sürekli karıştırılmayan)
• 1 saniyeye eşit veya daha az darbeli dalga ışınımı ve tüm darbe katarı için: hacimce% 4 propan-hava karışımı, durgun karışım (sürekli karıştırılmayan)
Propan-hava karışımının uygulanması hakkında ek bilgi için aşağıdaki Tablo A.1'e bakınız
Tablo A.1 – 40 °C sıcaklıktaki propan-hava karışımı ateşleme testi için referans değerler
Fiber damar kalınlığı
(mikrometre)
1064 nanometrelik dalgaboyu için minimum ateşleme gücü (mW)
(%5 lik propan-hava karışımı için ışınımın üzerine düştüğü hedefin emiciliği %85)
805 nanometrelik dalgaboyu için minimum ateşleme gücü (mW)
(%4lük propan-hava karışımı için ışınımın üzerine düştüğü hedefin emiciliği %93)
62,5
(fiberin üzeri 125 mikrometre kaplamalı)
250
-
400
842
690
600
-
1200
1500
-
3600
Referans Emici (Reference Absorber)
Dalgaboyunun %80'in üzerinde olduğu durumlar için ve iletim fiberinin (optik fiberin) uç kısmında (bitiş noktasında-(tip) veya fiberin (optik fiberin) ayrı ayrı sıkıştırılarak asal (inert) bir hedef oluşturulması ile emilimin (absorption) ne kadar olduğunun araştırması yapılmıştır. Buna serbest demet aktarımı (free beam transmission) denilmektedir
Deneyler, mikro ve nanosaniye aralığındaki darbeler için bir karbon siyahı emicinin en düşük ateşleme (tutuşma) darbe enerjilerini (emilim %99, yanıcı, yüksek ayrışma sıcaklığı) verdiğini göstermektedir.
Sürekli dalga ışınımı ve 1 saniyeden büyük olan atmalı (pulsed) ışınım için referans testi:
Işınlanmış referans emici (absorber), test süresi boyunca fiziksel ve kimyasal olarak inert olmalıdır. Emicinin, neredeyse siyah bir gövde gibi davranabilmesi için çok yüksek emilime sahip olması gerekir. Kurulum, referans gaz ve emici ile 40°C ± 5 K'da iken test edilmelidir. Fiber optiklerin testi için, emici (absorber) fiber uca çok ince bir tabakada (yaklaşık 10 μm) uygulanmalıdır (örn. süspansiyon halindeki bir toz halinde uygulanan ve kurutulan). Serbest ışın iletiminin test edilmesi için, fiber lifin en küçük çapı, bir alt tabakaya veya sıkıştırılmış bir formda bir pelet olarak uygulanan hedef malzemenin bir düzlem tabakasına çarpacaktır. Referans değerleri Tablo A.1'de verilmiştir. Elde edilen ateşleme değerleri Tablo A.1'deki verilerin % 20'den fazlasında değilse test kurulumu kabul edilebilir. Deney sonunda emici (absorber) hasar görmemiş olmalıdır.
Atma (pulse) süresinin 1 ms ve altındaki atmalı (pulsed) ışınım için referans testi (Reference test for pulsed radiation below 1 ms pulse duration)
Işınlanmış referans emici (absorber) tüm atma (pulse) testleri sırasında önden ışınlanır (serbest ışınlama). Serbest optik lif (fiber) iletiminin test edilmesi için, en küçük çapı olan optik lif kullanılacak ve lifin bir tabakaya veya bir pelet olarak sıkıştırılmış bir formda olan hedef malzemenin bir düz katmanına çarpacaktır. 90 µm'lik bir ışın çapı için referans değeri, 90 ns'lik atmalar (pulses) için 499 µJ lik atma (pulse) enerjisidir; 30 ns'lik atmalar (pulses) için atma (pulse) enerjisi 600 µj'dür. Kurulum, referans gaz ve referans emici 40°C ± 5 K'de iken test edilecektir. Elde edilen ateşleme değerleri Tablo B.1'deki verilerin %20' sinden fazla değilse, test kurulumu kabul edilebilir.
Not1: Referans değerleri bilgileri için Bkz: Schenk, S., Entzündung explosionsfähiger Atmosphäre durch gepulste optische Strahlung, PTB-Report Th-Ex 17, ISBN 3-89701-667-2, 2001
Tablo B.1 Inert bir emicinin kullanıldığı ve PTB* ve HSL** nin yaptığı deneylerde bulunan ve bazı ortak seçilmiş muhtemel patlayıcı ortamı oluşturan gaz-hava karışımları için bulunan Minimum Ateşleme Güçleri (mW olarak)
Ekipman Grubu
Ateşlenecek madde
PTB tarafından yapılan ve 400 mikrometre çapında fiber kullanılarak yapılan deneyde elde edilen
Minimum Ateşleme Güç değeri (mW)
(PTB nin kullandığı laserin dalga boyu 1064 nanometredir)
HSL tarafından yapılan ve 400 mikrometre çapında fiber kullanılarak deneyde elde edilen
Minimum Ateşleme Güç değeri (mW)
(HSL nin kullandığı laserin dalga boyu 803 nanometredir)
IIA
metan
1125
960
n-pentan
847 720
propan
842 690
IIB
Dietil eter
127 110
Eten
494 530
IIC
Hidrojen
331 340
*PTB: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Almanya)
**HSL-İngiltere: Health and Safety Laboratory of the Health and Safety Executive (UK)
Not2: Işın demetinin çapı 90 µm olduğunda atma (pulse) süresi 90 nanosaniye olduğunda atmanın (pulse) enerjisi 499 µJ dür. Aynı şekilde atma (pulse) süresi 90 nanosaniye olduğunda ise 600 µJ dür. Bu bilgiler standardın 4 numaralı referansoı olan “Schenk, S., Entzündung explosionsfähiger Atmosphäre durch gepulste optische Strahlung, PTB-Report Th-Ex 17, ISBN 3-89701-667-2, 2001” den alınmıştır
TİP TESTLERİ (TYPE TESTS)
Sürekli dalga radyasyonu ve 1 s süresinin üzerindeki atmalarla (pulses) tutuşturma testleri (Ignition tests with continuous wave radiation and pulses above 1 s duration)
Sürekli dalgalı ışınım ve 1 saniye süresinin üzerindeki atmalı (pulse) dalga ışınımı için ateşleme testleri, aşağıdakilere uygun olarak bir gaz-hava karışımı içerecektir:
· T6/IIC atmosferleri için: Hava ile karışımları hacimce %1,5 CS2, ve hacimce %12 dietil eter
· Sadece dietil eter kullanılırsa, kabul kriterlerini uygularken elde edilen minimum ateşleme güçleri veya ışınlamalar 4 faktörüne bölünecektir.
· T4 / IIA, T4/IIB ve T4 / IIC atmosferleri için: Hava ile karışımı hacimce %12dietil eter
· T3/IIA ve I atmosferleri için: Hava ile karışımı hacimce %5.propan,
· Özel uygulamalar için: dikkate alınan atmosfer.
1 ms'den daha kısa tek darbeli tutuşturma testleri (Ignition tests with single pulses less than 1 ms duration)
1 ms'den daha az darbeli dalga radyasyonu için ateşleme testleri, Aşağıdakilere uygun olarak bir gaz-hava karışımı içerecektir:
· IIC atmosferleri için: havada H2, hacimce %12 ve %21 veya havada CS2, hacimce %6,5
· IIB atmosferleri için: havada eten, hacimce %5,5
· I ve IIA atmosferleri için: dietil eter, hacim olarak %3,4 veya havadaki propan, hacim olarak %4. Havadaki propan kullanılıyorsa, kabul kriterlerini uygularken propan ile elde edilen minimum ateşleme enerjilerini 1,2 ile bölünmelidir
· Özel uygulamalar için: dikkate alınan atmosfer
Darbe katarı ve 1 ms'den 1 sn'ye kadar olan darbeler için testler (Tests for pulse trains and pulses from 1 ms to 1 s duration)
1 ms'den 1 s'ye ve tüm darbe katarı için atmalı (pulsed) dalga ışınımı için ateşleme testleri, aşağıdakilere uygun olarak bir gaz-hava karışımı içerecektir:
· Yukarıdaki “1 s süresinin üzerindeki atmalı (pulsed) dalga radyasyonu" na uygun olarak gaz-hava karışımları ile yapılan ateşleme testleri, ardından
· Yukarıdaki “1 ms süresinden daha az atmalı (pulsed) dalga radyasyonu " uyarınca gaz-hava karışımı ile yapılan ateşleme testleri.
Tip testleri için emici (absorber) hedefleri (Absorber targets for type tests)
Emici (absorber) hedef, gaz-hava karışımı ile aynı sıcaklıkta muhafaza edilmelidir.
Işınlandığında, emici hedef test süresince fiziksel ve kimyasal olarak inert olacaktır. Emicinin neredeyse siyah bir gövde gibi davranması için çok yüksek emiciliğe (absorpsiyona) sahip olması gereklidir. Tüm optik iletim kaynakları için, emici hedef, ilgili dalga boyunda %80'in üzerinde bir emilim (absorption) özelliğine sahip olmalıdır. Referans emici (absorber) seçimi ile ilgili ek arka plan aşağıda verilmiştir.
Emici (absorber) hedef, optik kaynağın çıkışına en yakın erişim noktasına yerleştirilmelidir. Fiber optik iletim kaynakları için, referans emici (absorber) fiber ucuna çok ince bir tabaka halinde uygulanmalıdır. Optik fiber iletim kaynakları (serbest ışın iletimi) dışında, referans emici (absorber) , inert bir alt tabakaya çok ince bir tabaka halinde uygulanır veya bir pelet (sıkıştırılmış tozlardan oluşan hap benzeri bir malzeme) oluşturmak üzere sıkıştırılır ve optik kaynağın çıkışında bulunur. Alternatif olarak, muhafaza içinde belirli bir mesafeye yerleştirilmiş optik kaynaklar için, emici (absorber) hedef, optik kaynaktan verilen mesafeye konumlandırılabilir. Tüm optik iletim kaynakları için, emici (absorber), inert (asal-etkileşime girmeyen) bir alt tabakaya çok ince bir tabaka halinde uygulanmalı veya bir pelet oluşturmak üzere sıkıştırılmalı ve optik kaynağın çıkışından bu mesafeye yerleştirmelidir. Bu alternatif yaklaşım, yalnızca muhafaza, dâhili bir ateşleme içerecek şekilde tasarlanmış elektrikli cihazlar için tanınan koruma türlerine uyuyorsa (örneğin IEC 60079-1'e göre veya ateşleme tehlikesi değerlendirmesine göre muhafazanın içinde emici (absorber) hedefler (IP 6X muhafaza, basınçlı "p" muhafaza, kısıtlı solunum “nR” muhafaza, vb.) olması beklenmemelidir.
Bu çok ince tabakanın uygulanması, amortisörün süspansiyonda bir toz olarak başlaması ve daha sonra önerilen yaklaşık 10 µm kalınlığında kurutulması ile elde edilir
Not: Deneyler, mikro ve nanosaniye aralığındaki darbeler için, bir karbon siyahı emici, en düşük tutuşma darbe enerjilerini (emilim %99, yanıcı, yüksek ayrışma sıcaklığı) verir
Test kabul kriterleri ve güvenlik faktörleri (Test acceptance criteria and safety factors)
Tutuşmanın meydana geldiği ve emicinin hasar görmediği durumlarda, bu sonuçlar aşağıdaki koşullar altında doğal olarak güvenli veri olarak ele alınabilir:
·Elde edilen tutuşma gücüne aşağıdaki gibi bir güvenlik faktörü uygulanır:
·Sürekli dalga radyasyonu ve 1 sn'den büyük darbeli dalga radyasyonu için süre: 1,5 güvenlik faktörü uygulanacaktır.
·Darbeli dalga radyasyonu 1 s'den küçük veya eşit ve nabız trenleri için: 3 güvenlik faktörü uygulanacaktır.
·Bu güvenlik faktörünün uygulanmasından sonra, ayarlanan tutuşma gücü, Tablo A. 1'deki verilerin %20'sinden fazla değildir.
Hiçbir tutuşmanın meydana gelmediği düşünülürse (örn. testte güç veya enerji daha fazla artırılamayacağı için) ve emici hasarsız olduğu durumlarda, bu sonuçlar aşağıdaki koşullar altında doğal olarak güvenli veri olarak ele alınabilir:
· En yüksek yangın çıkarmayan ışın gücüne aşağıdaki gibi bir güvenlik faktörü uygulanır:
· Sürekli dalga radyasyonu ve 1 sn' den büyük darbeli dalga radyasyonu için süre: 1,5 güvenlik faktörü uygulanacaktır
. Darbeli dalga radyasyonu 1 sn' den küçük veya eşit ve nabız trenleri için: 3 güvenlik faktörü uygulanacaktır
· Yukarıdaki güvenlik faktörlerinin uygulanmasından sonra, ayarlanmış yangın çıkarmayan ışın gücü, aşağıdaki Tablo A.1'deki verilerin %20'sinden fazla değildir
Tablo A.1 – 40 °C sıcaklıktaki propan-hava karışımı ateşleme testi için referans değerler
Fiber damar kalınlığı
(mikrometre)
1064 nanometrelik dalgaboyu için minimum ateşleme gücü (mW)
(%5 lik propan-hava karışımı için ışınımın üzerine düştüğü hedefin emiciliği %85)
805 nanometrelik dalgaboyu için minimum ateşleme gücü (mW)
(%4lük propan-hava karışımı için ışınımın üzerine düştüğü hedefin emiciliği %93)
62,5
(fiberin üzeri 125 mikrometre kaplamalı)
250
-
400
842
690
600
-
1200
1500
-
3600
Doğal olarak güvenli ışın gücü verileri elde etmek için başka bir olasılık (bir güvenlik faktörünün uygulanması da dahil olmak üzere) ateşlemeye daha duyarlı alternatif bir referans gazı kullanmaktır. Örnek olarak, sürekli dalga radyasyonu ve IIA/T3 atmosferlerinde kullanılacak olan 1 saniye süresinden daha büyük darbeli dalga radyasyonu ve yaklaşık 2 mm2 kadar ışın demeti alan kesiti olan için, bu alternatif test gazı "eten" olabilir (C2H4). Ateşlemenin testin sonunda meydana geldiği düşünülmemelidir ve emici hasarsız olmalıdır
Not: Küçük bir sıcak yüzey ile ateşleme, önemli istatistiksel sapmalar içeren bir süreç olduğundan, bir güvenlik faktörü gerekçelendirilir. Aynı nedenle, deneylerde ateşlemenin olmaması değerlendirirken büyük özen gösterilmelidir çünkü test parametrelerindeki küçük varyasyonlar sonuçları önemli ölçüde etkileyebilir
BELGELENDİRME: ATEX 2014/34/EU Direktifine göre Onaylanmış Akredite Belgelendirme Kuruluşunun TS EN 17065 standardına göre prosedür
1-Patlayıcı ortamlarda kullanılmak üzere üretilen bir ekipmanın ATEX 2014/34/EU direktifine göre belgelendirilebilmesi ve ürüne direktifin Annex III (Modül B) AB -Tip İnceleme Belgesi (EU-Type Examination Certificate) yayınlanabilmesi için öncelikle, bu ekipmanın üreticisinin uygun bir Teknik Dosya (Technical File) hazırlaması ve bu dosya içerisinde belgelendirmeye esas gerekli bilgilerin bulunması gerekir. İmalatçı bu Teknik Dosya ile belgelendirme kuruluşuna başvurmalıdır.
Teknik Dosyayı alan belgelendirme kuruluşu öncelikle teknik dosyayı TS EN 17065 Ürün Belgelendirme standardının;
- TS EN 17065 Ürün Belgelendirme standardının Madde 7.3öngörüsüne göre “Başvurunun İncelenmesi” konseptinde incelenmelidir. Bu aşamada Belgelendirme Kuruluşu atadığı bir uzman aracılığı ile Teknik Dosyada yer alan bilgilerin ürünün belgelendirilebilmesi için yeterli doküman ve bilgileri içerip içermediği belirlenmelidir. Eğer yeterli bulunur ise müracaat kayda alınır. Yeterli bulunmaz ise Madde 7.3.4 e göre başvuru reddedilir. Ret kararı;
o Başvuran ile belgelendirme konusunda herhangi bir ihtilafının olması
o Değerlendirme faaliyetlerinin tamamının gerçekleştirilmesi ve sonuçlandırılması için gerekli araçlara sahip olmaması,
o Belgelendirme kuruluşunun bu ekipmanı belgelendirmek için yeterlik (personel yetkinliği) ve imkâna sahip olmaması,
o Belgelendirme kuruluşunun daha önceden bu tür bir ürünün belgelendirilmesinde deneyiminin olmaması
gibi nedenler olabilir
Kayda alınan müracaat TS EN 17065 Ürün Belgelendirme standart Madde 7.4 Maddesine göre “Başvurunun Değerlendirilmesi” konseptinde değerlendirilmelidir. Üretici tarafından hazırlanan Teknik Dosya içeriğinde yer alan teknik bilgilerin bir teknik uzman aracılığı başvuru kapsamındaki ürünün Teknik Dosyada sunulan teknik nitelikteki belgeler, raporlar vb. bilgiler kapsamında tasarım olarak ilgili standardın öngördüğü teknik özelliklere uygun olup olmadığı değerlendirilir. Bu şekilde tasarım uygunluğu onaylanan ürünün; üreticisinden onaylanan tasarıma bire-bir uygun bir örneğini (“prototip”ini) imal etmesi istenir. (Bu aşamada belgelendirme kuruluşu tarafından üreticinin bu ürünü ürettiği işyerinde de inceleme yapılabilir)
-Hazırlan prototipin Teknik Dosya içerisinde yer alan dokümanla kanıtlanan tasarıma uygun olarak yapıldığına dair gerek “ölçü kontrolü” ve gerekse de işlev kontrolü açısından değerlendirilmesi gerekir. Bu aşamanın akabinde ürünün ilgili standardın öngördüğü “Doğrulama ve Testleri” yapılmalıdır
Belgelendirme Kuruluşu kendi imkânları ile yapabileceği testleri yapabileceği gibi dış laboratuvar gibi harici imkânları da kullanabilir. Eğer harici taşeron laboratuvar kullanılacaksa, bu laboratuvarın uygunluğunu değerlendirmeli ve bu değerlendirmeleri kayıt altına almalıdır. Ayrıca bu laboratuvarı kullanılacağına dair müşterisinin bilgisi ve onayı olmalıdır
TS EN 17065 Ürün Belgelendirme standardının Madde 7.4.4 e göre Taşeron laboratuvar kullanılması durumunda, taşeron laboratuvardan gelen test raporları da değerlendirilmeli ve sonuçları kayıt altına alınmalıdır. Ayrıca eğer müşteri tarafından önceden kendi ürünü hakkında yaptırılmış test raporları var ise bunlar da TS EN 17065 Ürün Belgelendirme standardının Madde 7.4.5 e göre Belgelendirme Kuruluşu tarafından değerlendirilmeye tabi kılınmalıdır. Bu durumda belgelendirme kuruluşu sonuçların sorumluluğunu üstlendiğinde ve değerlendirmeyi gerçekleştiren kuruluşun standartta yer alan şartları ve belgelendirme programında belirtilen şartları yerine getirdiğinden emin olduğunda kabul etmelidir
- Belgelendirme kuruluşu, yaptığı değerlendirmelerde tespit ettiği tüm uygunsuzluklar hakkında müşteriyi bilgilendirmelidir
- Belgelendirme kuruluşu, ATEX Teknik düzenleme Sorumlusu altında göre yapan ATEX Birim Yetkilisi veya Teknik Yönetici tarafından belgelendirme kararı verilmeden önce tüm değerlendirme sonuçlarını dokümante edilmiş şekilde gözden geçirmelidir
- Belgelendirme Kararı belgelendirme kuruluşu tarafından, değerlendirme ile ilgili tüm bilgi ve sonuçların gözden geçirilmesi için atanmış ATEX Birim Yetkilisi veya Teknik Yönetici tarafından verilir
- Belgelendirme kararı sonunda ürüne ilişkin AB- Tip İnceleme Sertifikası (EU-Type Examination Certificate) yayımlanır
Necdet KARABAKAL
Fizik Yük. Müh