- ヨーロッパと諸外国の危険地域基準と承認 

- ATEX 

- 機器のマーキング 

- 場所の分類
- 装置の設計 
- 筐体の保護等級 
- 安全度水準 (SIL)  

 

European and Rest of World Hazardous Area Standards and Approvals
ヨーロッパと諸外国の危険地域基準と承認
米国以外の大半の国で使用されている基準は IEC / CENELEC です。IEC (International Electrotechnical Commission、国際電気標準会議) では、機器と分類に対する幅広い基準を設定しています。CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardisation、ヨーロッパ電気標準化委員会) は、IEC の基準を基礎として使用し、それをすべての構成員国の基準と調和させる合理化団体です。

The CENELEC mark is accepted in all European Community (EC) countries.
CENELEC のマークは欧州共同体 (EC) のすべての国で受け入れられています。

 

EC のすべての国には、製品と配線方式に関する追加基準を設定する管理組織があります。EC の各構成員国に、製品のテストと IEC または CENELEC 基準への承認を行う官庁や第三者の研究所があります。配線方式は CENELEC の下であっても変わるため、これがケーブル、外装ケーブルの使用、外装ケーブルの種類、電線管に主に関連しています。基準は、場所または施設の建設者に応じて国内でも異なります。認定された装置には ‘Ex’ マークが付けられます。

 

 

CENELEC member countries:
CENELEC の構成員国:

Austria オーストリア	France フランス	Latvia ラトビア	Portugal ポルトガル
Belgium ベルギー	Germany    ドイツ	Lithuania リトアニア	Slovakia スロバキア
Cyprus キプロス	Greece ギリシャ	Luxembourg   ルクセンブルグ	Slovenia スロベニア
Czech Republic チェコ共和国	Hungary ハンガリー	Malta マルタ	Spain スペイン
Denmark デンマーク	Iceland アイスランド	Netherlands オランダ	Sweden スウェーデン
Estonia エストニア	Ireland アイルランド	Norway ノルウェー	Switzerland スイス
Finland フィンランド	Italy イタリア	Poland ポーランド	United Kingdom 英国

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ATEX
ATEX = ATmospheres EXplosibles
ATEX = 爆発性大気 (ATmospheres EXplosibles)

2003 年 ７ 月から 2 つの欧州指針 (European Directives) が法令として施行されていて、有毒性の大気中での機器の設計と使用に関する製造業者とユーザーの義務が詳述されています。

ATEX の指針では、爆発性大気に関して従業員と製造業者の両方に対する “最小限の” 基準が設定されています。爆発の危険性に関する評価を実施し、危険性を取り除くか軽減するために必要な措置を講じるのは雇用主の義務です。

ATEX Directive 94/9/EC 100a条
100a 条には製造業者の義務が記載されています。

 

       潜在的に爆発しやすい大気中で使用するための機器と保護システムの必要 (ガス検知器)

       潜在的に爆発しやすい大気中以外で使用するための安全機器と制御機器の必要 (コントローラー)
       機器のグループをカテゴリに分類
       Essential Health and Safety Requirements (EHSRs、必須健康安全要求)。機器/システムの設計と建造に関連しています。 ATEX 指針に準拠するために、機器は以下の条件を満たす必要があります:
       CE マークを表示する
       危険地域の必須認定がされている  
       引火性ガス検知器の認知行動基準 (例 EN60079-29-1) を満たす

危険地域の分類は、ATEX 指針で再定義されています。

 

ATEX 指針に準拠するために、機器は以下の条件を満たす必要があります:

 

       CE マークを表示する 

       危険地域の必須認定がされている

       引火性ガス検知器の認知行動基準 (例 EN60079-29-1) を満たす

危険地域の分類は、ATEX 指針で再定義されています。



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Equipment Markings
機器のマーキング

 

 ATEX Directive 1992/92/EC 137 条
137 条には雇用主の義務が記載されています。新しい工場は 2003 年 7 月から順守する必要があります。既存の工場は 2006 年 7 月から順守する必要があります。英国では、この指針 (“使用” 指針とも言います) は、危険物質及び爆発性物質の管理に関する雇用者への義務の規定 (Dangerous Substances and Explosive Atmospheres Regulations 2002 (DSEAR)) として、衛生安全委員会事務局 (Health and Safety Executive (HSE)) によって施工されています。

爆発の危険性の評価
雇用主は以下を含むリスク アセスメントを実施する義務があります。

1.  爆発性の大気の可能性
     区域認定

2.  発火減の可能性
     機器のカテゴリ

3.  可燃性物質の性質
     ガスのグループ、発火温度 (T 評価)、ガス、蒸気、霧、
    および粉塵

4.  爆発の影響範囲
    個人、工場、環境

ATEX 追加マーキング 

爆発性大気の警告サイン
The employer must mark points of entry to places where explosive atmospheres may occur with distinctive signs:
雇用主は、爆発性大気の発生する可能性のある場所の入り口に、特徴的な印を付ける義務があります。



爆発の危険性に関する評価を実施する際、雇用主は以下の内容を実証する爆発防護文書を作成するする義務があります。

       爆発の危険性が確認され、評価されている
       指針の目的を達成するための措置が取られることになっている
       ゾーンに分類された場所
       最小要件が提供される場所   
       作業場所と機器が、安全に対する十分な注意を払ったうえで設計、操作、保守されていること

雇用主は、爆発の危険性に関する既存の評価、文書、または該当の報告書を、その他の地域法の下で組み合わせることができます。この文書は重要な変更、拡張、または変換によって改定される必要があります。

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場所の分類
すべての工場または工業地域が均一に危険であるとみなされるわけではありません。たとえば、地下の炭鉱は、常にメタンガスが存在しているため、最大限の危険性がある場所として常にみなされます。他方では、メタンをときどき敷地内で保管用タンクに置くことのある工場は、タンクまたは接続されている配管の近辺の区域で、潜在的に危険があるとだけみなされます。この場合、ガス漏れが発生すると予想できる場所で予防策を講じることのみ必要です。

ある程度の取締管理を行うため、認識される危険の可能性に応じて特定の場所 (または “ゾーン”) が分類されます。分類は以下の 3 とおりです。

ゾーン 0
爆発性の気体または気体混合物が断続的に存在する、または長期間存在する場所

ゾーン 1
爆発性の気体または気体混合物が工場の通常操業時に発生する可能性のある場所

ゾーン 2
爆発性の気体または気体混合物が工場の通常操業時に発生する可能性のない場所。北米では、最も頻繁に利用される分類 (NEC 500) に、”ディヴィジョン” という 2 つのクラスのみが含まれます。

ディヴィジョン 1 はヨーロッパのゾーン 0 と 1 を合わせたものに相当し、ディヴィジョン 2 はゾーン 2 におおよそ相当します。

Apparatus Design
装置の設計

可燃性の気体が存在する所で電子機器を安全に使用するために、設計基準がいくつか導入されています。危険区域での使用のために販売される装置の製造業者はこれらの設計基準に従う必要があり、使用に適した基準に準拠していると認定を受ける必要があります。同様に、使用者も、正しく設計された機器のみを危険区域で使用することに対して責任を負います。

ガス検知機器には、最も幅広く使用される電気的な安全設計のクラスが 2 つあります。1 つは、”耐火性” (または防爆性ともいい、Ex d という識別記号があります) で、もう 1 つは “本質安全” (識別記号は Ex i) です。

耐火性の装置の設計は、筐体が引火性のガスによる内部爆発で損傷を受けることなく耐えられるよう十分に頑丈になっています。これは、装置内で爆発性の燃料または気体混合物が偶発的に爆発したことに起因すると考えられます。したがって、耐火性ケースまたは箱 (フランジ継ぎ手など) の隙間の大きさは、炎が外気へ伝わらないように計算する必要があります。

本質安全の装置の設計は、装置と相互接続配線の最大内部エネルギーが、内部の故障や接続機器の故障が起きた場合に、火花の発生や加熱によって燃焼を発生させるために必要なエネルギーよりも低く保たれるようになっています。本質的安全設計には 2 種類あります。最高は Ex ia で、ゾーン 0、1、 および 2 の区域での使用に適していて、Ex ib はゾーン 1 および 2 の区域での使用に適しています。

強化された安全 (Ex e) は、電子装置にさらに安全性を付加するために追加手順を適用する、防護手段です。火花やアークを発生しない、または通常稼働で限界温度を超えないパーツのある機器に適しています。

追加的な標準であるカプセル化 (EX m) は、さまざまな部品または完全な回路をカプセル化することによって安全を実現する手段です。現在利用可能な一部の製品は、個別の部品に安全設計を組み合わせて使用することによって、安全の認定を取得しています。たとえば、ターミナル室には Ex e、回路の筐体には Ex i、カプセル化された電子部品には Ex m、有毒ガスを含む可能性のある筐体には Ex d が適用されます。

Hazardous Area Design Standards
危険区域設計の基準

Ex s は最新の基準では使用されませんが、現在も使用されている古い機器で見かける場合があります。

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Apparatus Classification
装置の分類
異なる環境条件で安全に使用する装置を選択することを目的として、装置グループ、および温度の分類という 2 つの指定が限度を定義するために幅広く使用されています。

欧州電気規格委員会 (European Committee for Electrical Standards または CENELEC) の規格 EN60079-0 番に定義されているとおり、潜在的に爆発しやすい大気中で使用する装置は 2 つのグループに分かれます。

グループ I
- 坑内爆発性ガス (メタン) の影響を受けやすい採掘坑用

グループ I
- グループ I の採掘坑以外で、潜在的に爆発しやすい大気がある場所

グループ II は、潜在的に爆発しやすい大気を多岐にわたって対象とし、さまざまな度合いの有毒物質を構成する多くのガスと蒸気が含まれます。したがって、特定のガスまたは蒸気のある場所で使用する際に必要な個別の設計機能を明確に分けるために、グループ II のガスは表のとおり、さらに分割されます。アセチレンはグループ 2 のガスとして分類されていますが、不安定であるとみなされることが多いため、個別に扱われます。より包括的な一覧は European Standard EN60079-0 に掲載されています。

安全機器の温度等級も、ガスまたはガスの混合物を検知する機器を選択する際に非常に重要です。(ガスの混合物の場合、混合物内の気体のいずれかの “最悪の事態” を考慮することをお勧めします。) 温度の分類は、個別の装置に対して許可される最大表面温度に関係します。これは、装置と接触するガスまたは蒸気の発火温度を、装置の表面温度が超えないようにするためです。

温度の幅は T1 (450°C) から T6 (85°C) まであります。認定された装置は、装置を使用する場所に存在するガスまたは蒸気に応じてテストを行います。装置のグループと温度等級が安全証明書と装置本体に記載されます。

北米と IEC では温度、つまり T コードが統一されています。ただし、IEC と異なり、米国では増分値も使用します。

Temperature Class
温度等級

Apparatus Group
装置グループ

Ingress Protection of Enclosures
筐体の保護等級
現在、液体や固形物が筐体に浸入した場合の保護等級を示すために、符号化された等級が幅広く使用されています。この分類は、構内の帯電部または可動部に接触した場合に、人を保護することも対象としています。ただし、これは、危険区域で使用される電子機器に関する保護等級を補足するものであって、代わりとなるものではないことに注意してください。

ヨーロッパでは、保護等級を示す符号は、”IP” という文字の後ろに、保護の度合いを示す 2 つの固有値が続きます。最初の数字は、内部の帯電部または可動部への接触に対する人の保護の度合いを表したもの、2 つめの数字は水が浸入した場合の筐体の保護を表したものです。たとえば、IP65 と示されている筐体は、帯電部または可動部への接触に対する完全な保護 (粉塵の防止)、および水噴霧または水流の浸入から保護されます。これは、コントローラーなどのガス検知機器に使用するのに適していますが、電子機器を適切に冷却するための注意も必要です。2 桁の IP符号はイギリスでよく使用されている短い形式です。国際的な完全版では、IP の後に 2 桁ではなく 3 桁の数字が続きます (例: IP 653)。3 桁目は衝撃抵抗を示します。数字の意味は下の表のとおりです。


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IP codes (IEC / EN 60529)
保護等級 (IP) のコード(IEC / EN 60529)

北米では、NEMA システムを使用して筐体を評価します。下の表は、NEMA システムと IP 評価を比較したものです。



Safety Integrity Levels (SIL)
安全度水準 (SIL)
認定は、作業環境における製品の安全性 (製品自体で危険を生じさせないこと) を必然的に関連しています。認定プロセス (特に安全関連機器 (Safety Related Devices) に関する ATEX 基準を導入しているヨーロッパにおいて) は現在も進歩し続けていて、製品の測定性能/物理的性能も含まれます。SIL では、製品が安全機能を実行するよう命じられた際に安全機能を実行できる (参考: IEC 61508  製造業者の要件) という点について、製品の安全性に関連するさらなる特質を追加します。これは、装置の設計者または運用者が安全計装システム (参考: IEC 61511 利用者の要件) を設計または文書化する必要があるため、ますます求められてきています。

特定の種類の聞きに適用される個別の基準は IEC61508 で制定されています。ガス検知機器に関連する基準はEN50402:2005 可燃性または有毒性ガスまたは蒸気、または酸素の検知と計測のための電気装置 (EN50402:2005 Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible or toxic gases or vapours or of Oxygen) です。

Requirements on the functional safety of fixed gas detection systems
据付式のガス検知システムの機能安全に関する要件
安全管理はリスク削減とほぼ同じです。すべてのプロセスには危険因子が潜んでいます。目的はリスクを 0% に減らすことです。現実的にはそれは不可能であるため、”合理的に実用的な低さ” (As Low As Reasonably Practical、ALARP) である許容範囲の危険レベルが設定されています。安全な工場設計と仕様は、重要なリスク削減要素です。安全な運用手順もまた、包括的なメンテナンス体制としてリスクを削減します。電気/電子/プログラム可能な電子システム (Electrical/Electronic/Programmable Electronic System、E/E/PES) は、事故防止のための最後の砦です。SIL は E/E/PES の安全性能に関する定量化可能な手段です。標準的な適用例としては、F&G システムの検知器、ロジック レゾルバー、安全作動/警報に関連しています。

すべての機器には故障モードがあります。重要なのは、故障が発生した際に検知して、適切な措置を講じることが可能であることです。一部のシステムでは、機能を維持するために冗長性を適用することがあります。一方では、同じ趣旨で自己検査を採用することがあります。設計の主な目的は、システムによる安全機能の実行が妨げられる障害が検知されないという状況を回避することです。信頼性と安全との間には大きな違いがあります。信頼できる製品であっても明らかにされていない故障モードがあることがあります。対して、多くの障害を報告すると思われる機器の一部分は、それが稼働しなくなる状況または稼働できないことを警告できない状況になることがまったく/めったにないため、より安全であることがあります。

SIL の 4 段階のレベルが定義されています。一般的に、SIL が高くなればなるほど、調整する故障モードの数も多くなります。火災システムとガス システムには、”対象の機能を要求に応じて実行できない平均的な可能性” という点からレベルが定義されています。

現在の火災検知製品とガス検知製品の多くは、SIL の導入よりだいぶ前に設計されたものであり、個別の評価は SIL の評価に満たない、または低評価しか得られない可能性があります。この問題は、実際の SIL の評価を高めるために、証明テストの間隔を短くすることや、システムに別の技術を組み合わせる (これによって共通モードの故障をなくす) ことなどの技術によって克服することができます。

安全システムが特定の SIL を満たすには、PFD 平均の合計を考慮する必要があります。


 
SIL 2 について
PFD (センサー) + PFD (レゾルバー) + PFD (差動装置) < 1x10-2  

装置に必要な SIL の選択は、プロセス自体の設計とともに安全管理のレベルと関連して行う必要があります。E/E/PES を主要な安全システムとみなすべきではありません。設計、運用、メンテナンスとすべての産業プロセスの安全との関連が最も重要です。

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