Zawory zwrotne klapowe w systemach odpylania – proste, ale czy skuteczne? O izolacji mechanicznej

Zawory zwrotne klapowe należą do najczęściej stosowanych elementów izolacji wybuchu w instalacjach odpylania. Są stosunkowo proste, nie wymagają zasilania i na pierwszy rzut oka wydają się rozwiązaniem niemal idealnym. Problem polega na tym, że nie każda klapa zamknie się wystarczająco szybko, a nie każdy zawór zwrotny rzeczywiście zatrzyma skutki wybuchu. W praktyce różnica między skuteczną izolacją a fałszywym poczuciem bezpieczeństwa może mieć ogromne znaczenie dla całej instalacji.

Czy klapowy zawór zwrotny naprawdę zatrzymuje wybuch w instalacji odpylania?

Tak, ale tylko wtedy, gdy został zaprojektowany i zamontowany jako element certyfikowanego systemu izolacji wybuchu. To bardzo ważne rozróżnienie.

W wielu zakładach można spotkać przekonanie, że każda klapa zamontowana na rurociągu będzie działała jak zabezpieczenie przeciwwybuchowe. Tymczasem wybuch pyłu rozwija się niezwykle szybko. Oprócz płomienia pojawia się również gwałtowny wzrost ciśnienia, który może przemieszczać się przez kolejne odcinki instalacji. Jeżeli nie zostanie zatrzymany, skutki wybuchu mogą rozprzestrzenić się daleko poza urządzenie, w którym doszło do zapłonu.

Właśnie dlatego stosuje się izolację mechaniczną. Jej zadaniem nie jest ugaszenie wybuchu ani zmniejszenie jego energii. Zadaniem jest powstrzymanie propagacji płomienia i ciśnienia do kolejnych elementów instalacji.

To szczególnie ważne w systemach odpylania, gdzie jeden wybuch może bardzo szybko objąć filtry, silosy, przenośniki i przewody transportowe. Jeśli chcesz lepiej zrozumieć, dlaczego pył zgromadzony w instalacji może prowadzić do tak groźnych scenariuszy, warto przeczytać również artykuł o odypalniu w strefach Ex. Podpowiadamy tam, jak zaprojektować bezpieczny system i uniknąć wtórnego wybuchu.

Jak działa zawór zwrotny klapowy i dlaczego zamyka się podczas wybuchu?

Zawór zwrotny klapowy wykorzystuje energię wybuchu do własnego zamknięcia.

Podczas normalnej pracy klapa pozostaje otwarta, a medium transportowane przez instalację przepływa bez większych oporów. Sytuacja zmienia się w chwili wybuchu.

Gwałtowny wzrost ciśnienia powoduje ruch klapy w przeciwnym kierunku niż normalny przepływ powietrza. W efekcie zawór zamyka się i tworzy mechaniczną barierę dla rozwijającego się wybuchu.

Brzmi prosto. I właśnie ta prostota jest największą zaletą tego rozwiązania.

Nie ma tutaj:

• czujników,
• sterowników,
• układów aktywacji,
• zewnętrznego zasilania.

Jednocześnie oznacza to, że skuteczność zaworu zależy wyłącznie od praw fizyki oraz prawidłowego doboru urządzenia do konkretnego procesu.

Dlatego producenci określają bardzo precyzyjnie:

• dopuszczalne średnice kanałów,
• parametry pyłu,
• maksymalne wartości Kst,
• warunki montażu.

Poza tym zakresem deklarowana skuteczność może już nie obowiązywać.

Kiedy zawór klapowy jest skuteczny jako element izolacji mechanicznej?

Zawór klapowy działa skutecznie tylko wtedy, gdy pracuje dokładnie w warunkach, dla których został zaprojektowany i certyfikowany. To jeden z najczęściej pomijanych aspektów podczas modernizacji instalacji.

W praktyce wiele osób skupia się na samym urządzeniu, zapominając o całym otoczeniu procesu. Tymczasem na skuteczność izolacji wpływają między innymi:

Zawór dobrany poprawnie dla jednej instalacji może nie spełniać swojej funkcji po zmianie procesu technologicznego lub rozbudowie układu transportowego.

I właśnie dlatego producenci oraz jednostki certyfikujące wymagają ścisłego przestrzegania warunków montażowych.

W ochronie przeciwwybuchowej nie wystarczy mieć zawór zwrotny. Trzeba jeszcze mieć pewność, że będzie działał dokładnie wtedy, kiedy będzie potrzebny.

Dlaczego zwykła klapa zwrotna nie jest zabezpieczeniem przeciwwybuchowym?

Nie każda klapa zwrotna jest zaworem izolacji wybuchu, nawet jeśli wygląda bardzo podobnie.

To jeden z najczęstszych błędów spotykanych podczas audytów technicznych. W instalacjach transportu pneumatycznego czy wentylacji często pracują standardowe klapy zwrotne, których zadaniem jest jedynie zapobieganie cofaniu się medium podczas normalnej eksploatacji.

Problem polega na tym, że wybuch nie jest normalnym stanem pracy.

Podczas eksplozji pojawiają się:

• bardzo wysokie prędkości przepływu,
• gwałtowny wzrost ciśnienia,
• obciążenia dynamiczne wielokrotnie przekraczające standardowe warunki eksploatacji.

Dlatego zawór przeznaczony do izolacji wybuchu musi posiadać odpowiednie badania i certyfikację potwierdzającą jego skuteczność w warunkach wybuchowych.

Zwykła klapa może zamknąć przepływ powietrza. Nie oznacza to jeszcze, że zatrzyma płomień i falę ciśnienia wybuchu.

Jakie błędy sprawiają, że zawór zwrotny daje tylko pozorne bezpieczeństwo?

Najwięcej problemów wynika nie z awarii zaworu, ale z jego nieprawidłowego zastosowania.

Bardzo często urządzenie jest poprawnie dobrane, ale instalacja wokół niego już nie.

Najczęściej spotykane błędy to:

Szczególnie niebezpieczne są sytuacje, w których instalacja była modernizowana przez lata.

Nowy filtr. Nowy wentylator. Zmieniony produkt. A zawór pozostał ten sam.

Formalnie wszystko wygląda poprawnie, ale rzeczywiste warunki pracy mogą już znacząco odbiegać od tych, dla których system był pierwotnie projektowany.

Kiedy sama izolacja mechaniczna nie wystarcza do ochrony instalacji?

Izolacja mechaniczna nie zawsze jest wystarczająca, szczególnie w instalacjach o wysokim ryzyku lub skomplikowanej geometrii.

W niektórych procesach energia wybuchu rozwija się tak szybko, że konieczne jest zastosowanie dodatkowych środków ochronnych.

Dotyczy to między innymi:

• rozbudowanych układów odpylania,
• instalacji z wieloma odgałęzieniami,
• procesów o wysokich wartościach Kst,
• obiektów o dużej koncentracji urządzeń technologicznych.

W takich sytuacjach zawory klapowe często współpracują z innymi metodami ochrony.

Najczęściej są to:

To właśnie dlatego nowoczesna ochrona przeciwwybuchowa coraz częściej opiera się na kilku współpracujących zabezpieczeniach.

Co warto sprawdzić przed wyborem zaworu zwrotnego do systemu odpylania?

Przed wyborem zaworu należy zweryfikować nie tylko średnicę kanału, ale cały scenariusz wybuchowy dla danej instalacji.

W praktyce warto odpowiedzieć na kilka pytań:

• jakie parametry wybuchowe ma pył,
• gdzie znajduje się potencjalne źródło zapłonu,
• jaka jest geometria instalacji,
• czy planowane są przyszłe modernizacje,
• jakie inne zabezpieczenia już pracują w systemie.

Dopiero połączenie tych informacji pozwala dobrać rozwiązanie, które będzie skuteczne również za kilka lat, a nie tylko w dniu odbioru instalacji.

Zawór zwrotny klapowy może być bardzo skutecznym elementem izolacji wybuchu. Warunkiem jest jednak traktowanie go jako części całego systemu bezpieczeństwa, a nie pojedynczego urządzenia montowanego „na wszelki wypadek”.

Najczęściej zadawane pytania o zawory zwrotne klapowe w systemach odpylania

Źródła

EN 16447:2014 – Explosion isolation flap valves
https://landingpage.bsigroup.com/LandingPage/Standard?UPI=000000000030267132

EN 15089:2009 – Explosion isolation systems
https://landingpage.bsigroup.com/LandingPage/Standard?UPI=000000000030125924

NFPA 69 – Standard on Explosion Prevention Systems
https://www.nfpa.org/codes-and-standards/nfpa-69-standard-development/69

Dyrektywa ATEX 2014/34/UE
https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32014L0034

Dyrektywa ATEX 1999/92/WE
https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/1999/92/oj/eng

Fike DFI Dual-Flap Isolation Valve – karta techniczna
https://my.fike.com/_fike_docs/New_Docs_System/Explosion%20Protection/Explosion%20Isolation/DFI/Datasheets/X.1.103.01.pdf

Nederman CARZ Explosion Isolation Flap Valve – dane produktu
https://www.nederman.com/en-us/en-us/_site_nedermancom/products/accessories/explosion-isolation-valves-carz/explosion-isolation-flap-valve-carz

Vigilex VigiFLAP – dane produktu
https://vigilex.eu/portfolio-item/vigiflap/

Vigilex VigiFLAP – instrukcja z wymaganiami Lmin/Lmax
https://safevent.dk/images/english/Products/Containment/Explosion_Isolation/Flap_Valves/VigiFlap-Explosion-Isolation-Valve/Installation_and_operating_instructions_manual_ENG_-_VIGIFLAP_-_Safevent_ApS.pdf

REMBE Q-Flap NX – karta produktu
https://rembe.com/images/users/redaktion/dateimanager/quick-download/produktinformationen/US/explosionsafety/Q-Flap%20NX%20Product%20Information.pdf

IEP Technologies IsoFlap – certyfikacja ATEX jako system ochronny
https://www.ieptechnologies.com/whats-the-solution/isolation-devices/isoflap