Robbanásbiztos elektromos berendezések: osztályozás, szabványok és kiválasztás

Minden olyan létesítményben, ahol gyúlékony gázok, éghető gőzök vagy robbanásveszélyes porok vannak jelen, a szabványos elektromos berendezések nemcsak nem megfelelőek, hanem közvetlen gyulladásveszélyt is jelentenek. Egyetlen ív, szikra vagy felületi hőmérséklet, amely meghaladja az anyag öngyulladási pontját, elegendő egy katasztrófa kiváltásához. Robbanásbiztos elektromos berendezések Ezt a kockázatot úgy tervezték, hogy kiküszöbölje: vagy tartalmaz bármilyen belső gyulladást, megakadályozza a gyulladást, vagy teljesen eltávolítja a robbanásveszélyes légkört az elektromos alkatrészekkel való érintkezésből. Az olaj- és gáziparban, a vegyiparban, a petrolkémiai iparban, a gyógyszeriparban vagy a bányászatban minden biztonságos és megfelelő telepítés alapja annak megértése, hogyan működik ez a berendezés, hogyan osztályozzák a veszélyes területeket, és mit is jelentenek a tanúsítványok.

Mi az a robbanásbiztos elektromos berendezés?

A robbanásbiztos elektromos berendezések – más néven Ex-berendezések vagy veszélyes területek berendezései – olyan eszközökre és rendszerekre utalnak, amelyeket kifejezetten robbanásveszélyes környezetben való biztonságos működésre terveztek. Robbanásveszélyes légkör alakul ki, ha gyúlékony gázok, gőzök, ködök vagy éghető porok olyan koncentrációban keverednek levegővel, amely képes meggyújtani.

A kockázat a gyújtási háromszögből ered: üzemanyag (gyúlékony anyag), oxigén (levegőben) és gyújtóforrás. A szabványos elektromos berendezések biztosíthatják ezt a gyújtóforrást a kapcsolóérintkezők ívén, a motorkefékből származó szikrákon vagy a fűtőelemek felületi hőmérsékletén keresztül. A robbanásbiztos berendezések a számos mérnöki stratégia egyikével semlegesítik ezt a kockázatot – bármilyen belső gyújtást tartalmaznak, az energiát a gyulladási küszöbérték alá korlátozzák, vagy fizikailag elválasztják az elektromos alkatrészeket a veszélyes légkörtől.

Fontos megjegyezni, hogy az észak-amerikai szabványokban (különösen az UL és CSA) használt "robbanásbiztos" kifejezés kifejezetten a visszatartás megközelítés: elég masszív burkolat ahhoz, hogy megakadályozza a belső robbanást, és a kiáramló gázokat gyulladási hőmérsékletük alá hűtse, mielőtt azok elérnék a környező légkört. A tágabb nemzetközi fogalom az Ex felszerelés , amely több védelmi koncepciót is magában foglal az elszigetelésen túl.

Veszélyes területek besorolása: zónák és osztályok

Mielőtt bármilyen robbanásbiztos elektromos berendezést választana, a veszélyes területet hivatalosan be kell sorolni. Két párhuzamos besorolási rendszert használnak világszerte: a zónarendszert (az ATEX és az IECEx szerint Európában és nemzetközi szinten) és az osztály/felosztás rendszert (Észak-Amerikában a NEC és a Canadian Electrical Code szerint használják). Sok régióban működő létesítménynek mindkettőt meg kell felelnie.

A gázcsoportok besorolása tovább szűkíti a választékot: a gázokat minimális gyújtási energiájuk és maximális kísérleti biztonságos résük szerint csoportosítjuk. Az IIC csoport (hidrogén) a legveszélyesebb, és a legmagasabb szintű védelmet igényli; A IIA csoport (propán) a legkevésbé igényes a tűzveszélyes gázok kategóriáján belül. Az IIC csoportba besorolt ​​berendezések IIB és IIA környezetben való használatra alkalmasak, de a fordítottja nem érvényes.

A robbanásvédelem típusai

Az IEC 60079 nemzetközi szabvány több mint egy tucat elismert védelmi koncepciót határoz meg. Az alábbiakban az ipari elektromos és fűtőberendezésekben leggyakrabban előforduló négyet ismertetjük.

Lángálló ház – Ex d

Az Ex d koncepció a technológiai berendezések, kapcsolóberendezések és fűtőberendezések kapocsdobozainak legszélesebb körben alkalmazott védelmi módszere. A burkolat megfelelő falvastagsággal és megmunkált illesztési felületekkel van felszerelve ahhoz, hogy a belső gyulladást megszakítás nélkül megakadályozza, és a kiáramló forró gázokat a környező légkör gyulladási hőmérséklete alá hűtse. Ezt a védelmi módszert használják a legtöbb ipari robbanásbiztos fűtőelem csatlakozóházában. A házak jellemzően nehézfalú alumíniumötvözetből vagy gömbgrafitos öntöttvasból készülnek, és lényegesen nehezebbek, mint a szabványos csatlakozófejek.

Fokozott biztonság – Ex e

Ahelyett, hogy utólag visszatartaná a robbanást, az Ex e megközelítés további mérnöki intézkedéseket alkalmaz a szikrák, ívek vagy túlzott hőmérséklet kialakulásának megelőzésére. Ezt általában a kapocsdobozokra, a csatlakozódobozokra, a motorokra és a világítótestekre alkalmazzák, ahol normál működés közben nincsenek íves alkatrészek. Az Ex e berendezéseket gyakran az Ex d-vel kombinálják ugyanabban az egységben – például egy Ex d kapocsházzal és Ex e tekercsszigeteléssel ellátott merülő fűtőelem.

Gyújtós biztonság – Ex ia / Ex ib / Ex ic

A gyújtószikramentes biztonság korlátozza az áramkörben rendelkezésre álló elektromos energiát – normál és hiba esetén is – a veszélyes légkör meggyújtásához szükséges szint alá. Ezt a koncepciót széles körben használják műszereknél, érzékelőknél és vezérlőkábeleknél, nem pedig energiafogyasztó berendezéseknél, például fűtőtesteknél vagy motoroknál. Ex ia a legmagasabb szint, alkalmas a 0. zónára; Ex ib megfelelő az 1. zónához; Ex ic a 2. zónához.

Nyomástartás – Ex p

Az Ex p védelem fenntartja a védőgáz (általában tiszta levegő vagy inert gáz) pozitív belső nyomását a burkolaton belül, megakadályozva, hogy gyúlékony légkör kerüljön be az elektromos alkatrészekbe, és érintkezzen velük. Ezt a megközelítést általában nagy vezérlőpanelek, analizátorok és változtatható sebességű meghajtók esetében alkalmazzák, amelyeket egyébként nehéz vagy nem praktikus lenne Ex d burkolatba építeni. Az öblítést és nyomást szabályozó vezérlőegység figyeli a belső nyomást, és feszültségmentesíti a berendezést, ha a nyomás a biztonságos küszöb alá esik.

Kulcsfontosságú tanúsítási szabványok

A tanúsítvány megerősíti, hogy a berendezést független tesztelésnek vetették alá, és igazolták, hogy megfelelnek a vonatkozó védelmi szabvány követelményeinek. A tanúsító szervezet, az alkalmazott szabvány és a telepítés földrajzi régiója határozza meg, hogy mely tanúsítványokra van szükség.

Az exportorientált gyártók és a globális projektvállalkozók számára az IECEx-tanúsítvány stratégiai jelentőségű, mert egyre több nemzeti tanúsító testület kölcsönösen elismeri, így csökken a külön országonkénti tesztelés szükségessége. Az ATEX tanúsítvány továbbra is kötelező az Európai Unióban értékesített berendezések esetében, függetlenül az IECEx státusztól. Számos neves gyártó – beleértve azokat is, amelyek ipari fűtőberendezéseket szállítanak olaj- és gázprojektekhez – ATEX és IECEx tanúsítvánnyal is rendelkeznek robbanásbiztos termékcsaládjukon.

Hőmérsékleti besorolás (T-osztály)

A hőmérsékleti besorolás az egyik legkritikusabb – és leggyakrabban rosszul alkalmazott – paraméter a robbanásbiztos berendezés kiválasztásában. A T-osztály határozza meg azt a maximális felületi hőmérsékletet, amelyet a berendezés bármilyen üzemi körülmény között elérhet, beleértve a hibaállapotokat is. Ennek a felületi hőmérsékletnek a telepítési környezetben előforduló minden gyúlékony anyag öngyulladási hőmérséklete (AIT) alatt kell maradnia.

A magasabb T-osztály szám szigorúbb felületi hőmérsékleti határt ír elő, ami általában alacsonyabb wattsűrűségű elemeket, konzervatívabb hőkezelést vagy aktív hőmérsékletszabályozást igényel. A T3 besorolású fűtőtest soha nem alkalmas etilén atmoszférára, még akkor sem, ha minden egyéb paraméterre érvényes Ex d tanúsítvánnyal rendelkezik. Mindig szerezze be az AIT-t minden potenciálisan jelenlévő gyúlékony anyagra, mielőtt megerősítené a T-osztályú kompatibilitást. A folyadékfűtési alkalmazásokhoz kapcsolódó T-osztály kiválasztásának teljes körű műszaki kezeléséhez tekintse meg a mi oldalunkat robbanásbiztos merülőfűtők kiválasztási útmutató .

Robbanásbiztos elektromos fűtőtestek: gyakorlati alkalmazás

A robbanásbiztos elektromos berendezések kategóriái közül az ipari elektromos fűtőberendezések különösen nagy mérnöki kihívást jelentenek. A fűtőberendezés alapvető funkciója – az elektromos energia hővé alakítása – azt jelenti, hogy a magas felületi hőmérséklet a tervezés velejárója. Ezen hőmérsékletek T-osztályú határokon belüli kezelése a fűtési hatékonyság fenntartása mellett pontosságot igényel az elemek wattsűrűsége, a burkolat anyagának kiválasztásában és a hőszabályozás architektúrájában.

A robbanásbiztos merülőmelegítők ezt két egymást kiegészítő megközelítéssel oldják meg. A kapocsház – ahol a vezetékek csatlakoznak a fűtőelemekhez, és ahol elméletileg ívképződés léphet fel – Ex d lángálló házként készül, jellemzően nehéz falú alumíniumötvözetből vagy gömbgrafitos vasból öntött, megmunkált karimás csatlakozásokkal. Magukat a fűtőelemeket szabályozott, egyenletes watt-sűrűségre tervezték, a burkolat anyagait úgy választják meg, hogy kompatibilisek legyenek a technológiai közeggel és az üzemi hőmérséklettel.

A robbanásbiztos merülő fűtőberendezések általános burkolóanyagai közé tartozik az Incoloy 825 és 840 az általános technológiai folyadékokhoz és olajokhoz, az Inconel 600 és 625 a magas hőmérsékletű és korrozív alkalmazásokhoz, a Hastelloy C-276 az agresszív vegyi környezetekhez, valamint a titán a tengervízhez és a klorid-bevonathoz. Az Ex d kapocsház és a gondosan meghatározott elemanyagok kombinációja meghatározza az egység biztonsági besorolását és élettartamát egyaránt.

Az 1. és 2. zóna környezetében lévő létesítmények esetében – beleértve az olaj- és gázfeldolgozást, a petrolkémiai üzemeket, az LNG-terminálokat és a tengeri platformokat – általában két termékkonfigurációt határoznak meg. A ipari robbanásbiztos folyadék merülő fűtőtest Sokoldalú karimás kialakítást biztosít, amely széles teljesítménytartományban alkalmas folyadékokhoz, olajokhoz és technológiai gázokhoz, ATEX és IECEx szabványoknak (Ex d, Ex e, IIC Gb, T1–T6) tanúsítva, IP66 behatolásvédelemmel. A könnyebb helyszíni elemcserét igénylő alkalmazásoknál a robbanásbiztos karimás merülőfűtő hajtűelem-kialakítást tartalmaz harapási vagy közvetlen hegesztési lehetőségekkel, amelyek lehetővé teszik az offline karbantartást anélkül, hogy a teljes szerelvényt eltávolítanák az edényből.

A robbanásbiztos elektromos berendezés meghatározása

A robbanásbiztos elektromos berendezések megfelelő specifikációjához olyan strukturált megközelítésre van szükség, amely minden, a biztonság szempontjából kritikus paraméterrel foglalkozik a beszerzési döntés meghozatala előtt. A következő keretrendszer minden berendezéskategóriára vonatkozik – a fűtőtestektől és motoroktól a csatlakozódobozokig és a műszerekig.

1. lépés – A terület besorolása

Szerezze be a hivatalos veszélyes terület besorolási rajzot a telepítési helyhez. Ellenőrizze, hogy a zónarendszer (ATEX/IECEx) vagy az osztály/felosztás rendszer (NEC/CSA) érvényes-e. Adja meg a zónát vagy részleget, a gázcsoportot és a porkategóriát, ha van ilyen.

2. lépés – Azonosítsa az összes jelen lévő gyúlékony anyagot

Állítsa össze az öngyulladási hőmérsékleteket (AIT) minden gyúlékony gázra, gőzre vagy porra, amelyek egyidejűleg vagy egymás után jelen lehetnek. A listában szereplő legalacsonyabb AIT határozza meg a minimálisan szükséges T-osztályt. Ezt a lépést gyakran kihagyják vagy alábecsülik olyan létesítményekben, ahol több termékből álló feldolgozás vagy szezonális folyamatváltozások zajlanak.

3. lépés – Válassza ki a megfelelő védelmi koncepciót

Illessze a berendezés típusát a legmegfelelőbb védelmi koncepcióhoz: Ex d íves alkatrészekkel rendelkező erősáramú berendezésekhez; Ex e ívzárás nélküli csatlakozó- és csatlakozódobozokhoz; Ex ia/ib alacsony energiaigényű műszerekhez és érzékelő áramkörökhöz; Ex p nagyméretű panelekhez vagy házakhoz, amelyek gyakorlatilag nem építhetők Ex d méretre.

4. lépés – Erősítse meg a projektkövetelményeknek megfelelő tanúsítványokat

Ellenőrizze, hogy a berendezéstanúsítvány (ATEX, IECEx, UL, CSA vagy NEPSI) megfelel-e a telepítés joghatóságának és a kívánt zónának, gázcsoportnak és T-osztálynak. Ellenőrizze a tanúsítvány lejárati dátumát, és győződjön meg arról, hogy a tanúsító szervezet akkreditált-e a vonatkozó szabvány szerint.

5. lépés – Adja meg a behatolásvédelmet (IP minősítés)

A kültéri telepítésekhez, a mosási környezetekhez és a poros létesítményekhez megfelelő IP-besorolás szükséges, függetlenül a robbanásbiztos besorolástól. Az IP66 védelmet biztosít az erős vízsugarak és erős por behatolása ellen, és ez a tipikus minimum a kültéri ipari létesítményeknél. Az IP67 vagy IP68 IP67 vagy IP68 szükséges lehet víz alatti vagy gyakran elárasztott helyeken.

6. lépés – Erősítse meg az anyagok kompatibilitását

A fűtőtestek, burkolatok és minden átnedvesedett alkatrész esetében ellenőrizze, hogy az építési anyagok kémiailag kompatibilisek-e a technológiai folyadékkal, a környezeti környezettel és a létesítményben alkalmazott tisztítási vagy sterilizálási eljárásokkal. A korrózió okozta házhibák gyakori oka az Ex-berendezések üzemzavarának.