În orice instalație în care sunt prezenți gaze inflamabile, vapori combustibili sau praf exploziv, echipamentul electric standard nu este doar inadecvat, ci este un pericol de aprindere directă. Un singur arc, scânteie sau temperatură a suprafeței care depășește punctul de auto-aprindere al unui material este suficient pentru a declanșa un eveniment catastrofal. Echipamente electrice rezistente la explozie este conceput pentru a elimina acest risc: fie conține orice aprindere în interior, previne deloc aprinderea, fie îndepărtează complet atmosfera explozivă din contactul cu componentele electrice. Înțelegerea modului în care funcționează acest echipament, a modului în care sunt clasificate zonele periculoase și a ceea ce înseamnă de fapt certificările reprezintă fundamentul oricărei instalări sigure și conforme în industria petrolului și gazelor, chimică, petrochimică, farmaceutică sau minieră.
Echipamentele electrice rezistente la explozie - denumite și echipamente Ex sau echipamente pentru zone periculoase - se referă la dispozitive și sisteme special concepute pentru a funcționa în siguranță în medii în care poate fi prezentă o atmosferă explozivă. O atmosferă explozivă se formează atunci când gaze inflamabile, vapori, ceață sau praf combustibil se amestecă cu aerul în concentrații capabile de aprindere.
Riscul provine din triunghiul de aprindere: combustibil (substanța inflamabilă), oxigen (prezent în aer) și o sursă de aprindere. Echipamentele electrice standard pot asigura acea sursă de aprindere prin arc la contactele comutatorului, scântei de la periile motorului sau temperaturile suprafeței pe elementele de încălzire. Echipamentele rezistente la explozie neutralizează acest risc printr-una dintre mai multe strategii de inginerie - care conține orice aprindere internă, limitează energia sub pragurile de aprindere sau separă fizic componentele electrice de atmosfera periculoasă.
Este important de reținut că „rezistenta la explozie”, așa cum este utilizat în standardele nord-americane (în special UL și CSA) se referă în mod specific la reținere abordare: o incintă suficient de robustă pentru a conține o explozie internă și a răci gazele care ies sub temperatura lor de aprindere înainte ca acestea să ajungă în atmosfera înconjurătoare. Termenul internațional mai larg este Ex echipament , care cuprinde mai multe concepte de protecție dincolo de izolare.
Înainte de a selecta orice echipament electric rezistent la explozie, zona periculoasă trebuie clasificată în mod oficial. Două sisteme de clasificare paralele sunt utilizate la nivel global: sistemul Zone (utilizat conform ATEX și IECEx în Europa și la nivel internațional) și sistemul Clasă/Diviziune (utilizat conform NEC și Canadian Electrical Code în America de Nord). Multe facilități care operează în regiuni trebuie să le satisfacă pe ambele.
| ATEX / IECEx (zonă) | Echivalent nord-american | Descriere |
|---|---|---|
| Zona 0 | Clasa I, Divizia 1 (severă) | Atmosferă gazoasă explozivă prezentă continuu sau pe perioade lungi |
| Zona 1 | Clasa I, Divizia 1 | Probabil să apară ocazional în timpul operațiunilor normale |
| Zona 2 | Clasa I, Diviziunea 2 | Nu este probabil în operațiuni normale, dar posibil în condiții anormale |
| Zona 20 | Clasa II, Diviziunea 1 | Praf combustibil prezent continuu sau pe perioade lungi |
| Zona 21 | Clasa II, Diviziunea 1 | Praf combustibil care poate apărea ocazional în timpul operațiunilor normale |
| Zona 22 | Clasa II, Diviziunea 2 | Praf combustibil nu este probabil în condiții normale de funcționare |
Clasificarea grupurilor de gaze restrânge și mai mult selecția: gazele sunt grupate după energia lor minimă de aprindere și decalajul maxim de siguranță experimental. Grupa IIC (hidrogen) este cea mai periculoasă și necesită cel mai înalt nivel de protecție; Grupul IIA (propan) este cel mai puțin solicitant din categoria gazelor inflamabile. Echipamentele clasificate pentru Grupul IIC sunt potrivite pentru utilizare în medii IIB și IIA, dar inversul nu se aplică.
Standardul internațional IEC 60079 definește peste o duzină de concepte de protecție recunoscute. Cele patru cele mai frecvent întâlnite în echipamentele electrice și de încălzire industriale sunt descrise mai jos.
Conceptul Ex d este metoda de protecție cea mai răspândită pentru echipamentele de proces, aparatele de comutare și cutiile terminale pentru încălzire. Carcasa este construită cu o grosime suficientă a peretelui și suprafețe de îmbinare prelucrate pentru a conține orice aprindere internă fără a se rupe și pentru a răci gazele fierbinți care scapă sub temperatura de aprindere a atmosferei înconjurătoare. Aceasta este metoda de protecție folosită în carcasele terminalelor majorității încălzitoarelor industriale rezistente la explozie. Carcasele sunt de obicei turnate din aliaj de aluminiu cu pereți grei sau fontă ductilă și sunt substanțial mai grele decât capete de terminale standard.
În loc să conțină o explozie după fapt, abordarea Ex e aplică măsuri de inginerie suplimentare pentru a preveni în primul rând apariția scânteilor, arcurilor sau a temperaturilor excesive. Acest lucru se aplică în mod obișnuit cutiilor terminale, cutiilor de joncțiune, motoarelor și corpurilor de iluminat în care nu sunt prezente componente de arc în timpul funcționării normale. Echipamentul Ex e este adesea combinat cu Ex d în aceeași unitate - de exemplu, un încălzitor de imersie cu o carcasă de borne Ex d și izolație de înfășurare Ex e.
Siguranța intrinsecă limitează energia electrică disponibilă în circuit – atât în condiții normale, cât și în condiții de defecțiune – la un nivel sub ceea ce este necesar pentru a aprinde atmosfera periculoasă. Acest concept este utilizat pe scară largă pentru instrumente, senzori și cablaje de control, mai degrabă decât pentru echipamente care consumă energie, cum ar fi încălzitoarele sau motoarele. Ex ia este cel mai înalt nivel, potrivit pentru Zona 0; Ex ib este adecvat pentru Zona 1; Ex ic pentru Zona 2.
Protecția Ex menține o presiune internă pozitivă a gazului de protecție (de obicei aer curat sau gaz inert) în interiorul carcasei, împiedicând atmosferele inflamabile să intre și să vină în contact cu componentele electrice. Această abordare este folosită în mod obișnuit pentru panouri de control mari, analizoare și unități de viteză variabilă care altfel ar fi dificil sau impractic de integrat într-o carcasă Ex d. O unitate de control de purjare și presurizare monitorizează presiunea internă și scoate echipamentul sub tensiune dacă presiunea scade sub pragul de siguranță.
Certificarea confirmă că echipamentul a fost testat și verificat independent pentru a îndeplini cerințele standardului de protecție aplicabil. Organismul de certificare, standardul aplicat și regiunea geografică de instalare determină toate certificările necesare.
| Certificare/Standard | Regiunea | Baza |
|---|---|---|
| ATEX (Directiva 2014/34/UE) | Uniunea Europeană | seria IEC 60079; obligatoriu pentru piata UE |
| IECEx | Internațional | seria IEC 60079; acceptat în 50 de țări |
| UL 1203 / UL 60079 | Statele Unite ale Americii | Sistem de clasă/diviziune NEC; recunoscut de OSHA |
| CSA C22.2 nr 30 | Canada | Sistemul de clasă/diviziune; obligatoriu pentru instalațiile canadiene |
| NEPSI / GB 3836 | China | Bazat pe IEC 60079; necesare pentru piața internă chineză |
Pentru producătorii orientați spre export și contractorii de proiecte la nivel mondial, certificarea IECEx este valoroasă din punct de vedere strategic, deoarece este recunoscută reciproc de un număr tot mai mare de organisme naționale de certificare, reducând nevoia de testare separată de la țară la țară. Certificarea ATEX rămâne obligatorie pentru echipamentele vândute în Uniunea Europeană, indiferent de statutul IECEx. Mulți producători de renume – inclusiv cei care furnizează încălzitoare industriale pentru proiecte de petrol și gaze – au atât certificări ATEX, cât și IECEx pe liniile lor de produse rezistente la explozie.
Clasificarea temperaturii este unul dintre parametrii cei mai critici – și cel mai frecvent aplicați greșit – în selecția echipamentelor rezistente la explozie. Clasa T definește temperatura maximă a suprafeței pe care echipamentul o poate atinge în orice condiție de funcționare, inclusiv în condiții de defecțiune. Această temperatură a suprafeței trebuie să rămână sub temperatura de autoaprindere (AIT) a fiecărei substanțe inflamabile care poate fi prezentă în mediul de instalare.
| Clasa T | Temperatura maximă a suprafeței | Exemplu de substanță care necesită această clasă |
|---|---|---|
| T1 | 450 °C | Metan (537 °C AIT) |
| T2 | 300 °C | Etanol (365 °C AIT) |
| T3 | 200 °C | Combustibil diesel (210–220 °C AIT) |
| T4 | 135 °C | Etilenă (125 °C AIT - necesită minim T4) |
| T5 | 100 °C | Disulfură de carbon (90 °C AIT) |
| T6 | 85 °C | Eter dietilic (160 °C AIT - utilizați acolo unde este necesară cea mai mică marjă) |
Un număr mai mare de clasă T impune o limită de temperatură a suprafeței mai restrictivă, care necesită de obicei elemente cu densitate mai mică în wați, design termic mai conservator sau control activ al temperaturii. Un încălzitor clasificat T3 nu este niciodată potrivit pentru o atmosferă de etilenă, chiar dacă are o certificare Ex d valabilă pentru toți ceilalți parametri. Obțineți întotdeauna AIT pentru fiecare substanță inflamabilă potențial prezentă înainte de a confirma compatibilitatea cu clasa T. Pentru un tratament tehnic complet al selecției clasei T în contextul aplicațiilor de încălzire cu lichide, consultați documentul nostru Ghid de selectare a încălzitoarelor cu imersie rezistente la explozie .
Printre categoriile de echipamente electrice rezistente la explozie, încălzitoarele electrice industriale prezintă o provocare inginerească deosebit de solicitantă. Funcția de bază a unui încălzitor - conversia energiei electrice în căldură - înseamnă că temperaturile ridicate ale suprafeței sunt intrinsece designului. Gestionarea acestor temperaturi în limitele clasei T, menținând în același timp eficiența încălzirii, necesită precizie în densitatea în wați a elementului, selecția materialului de înveliș și arhitectura de control termic.
Încălzitoarele cu imersie rezistente la explozie abordează acest lucru prin două abordări complementare. Carcasa terminalului - unde cablajul se conectează la elementele de încălzire și unde ar putea apărea teoretic arcul electric - este construită ca o carcasă ignifugă Ex d, de obicei turnată din aliaj de aluminiu cu pereți grei sau fontă ductilă, cu îmbinări cu flanșe prelucrate. Elementele de încălzire în sine sunt proiectate pentru o densitate controlată, uniformă în wați, cu materiale de înveliș selectate pentru compatibilitate cu fluidul de proces și temperatura de funcționare.
Materialele obișnuite de înveliș pentru încălzitoarele de imersie rezistente la explozie includ Incoloy 825 și 840 pentru fluide și uleiuri de proces generale, Inconel 600 și 625 pentru aplicații la temperaturi înalte și corozive, Hastelloy C-276 pentru medii chimice agresive și titan pentru apă de mare și fluide care conțin clorură. Combinația dintre carcasa terminalelor Ex d și materialele elementelor specificate cu grijă determină atât gradul de siguranță, cât și durata de viață a unității.
Pentru instalațiile din mediile Zona 1 și Zona 2 - inclusiv procesarea petrolului și gazelor, uzinele petrochimice, terminalele GNL și platformele offshore - sunt specificate în mod obișnuit două configurații de produse. The încălzitor industrial cu imersie în fluid antiexploziv oferă un design versatil cu flanșă potrivit pentru lichide, uleiuri și gaze de proces într-o gamă largă de puteri, certificat conform standardelor ATEX și IECEx (Ex d, Ex e, IIC Gb, T1–T6) cu protecție IP66 la pătrundere. Pentru aplicațiile care necesită o înlocuire mai ușoară a elementelor pe teren, încălzitor de imersie cu flanșă antiexplozie încorporează un design element de ac de păr cu opțiuni de cuplare prin mușcătură sau sudură directă care permit întreținerea offline fără a scoate întregul ansamblu din vas.
Specificarea corectă a echipamentelor electrice rezistente la explozie necesită o abordare structurată care să abordeze fiecare parametru critic pentru siguranță înainte de a lua orice decizie de achiziție. Următorul cadru se aplică pentru toate categoriile de echipamente - de la încălzitoare și motoare la cutii de joncțiune și instrumente.
Obțineți desenul formal de clasificare a zonelor periculoase pentru locul de instalare. Confirmați dacă se aplică sistemul de zone (ATEX/IECEx) sau sistemul de clasă/diviziune (NEC/CSA). Identificați zona sau diviziunea, grupul de gaz și categoria de praf, dacă este cazul.
Compilați temperaturile de auto-aprindere (AIT) ale fiecărui gaz inflamabil, vapori sau praf care pot fi prezente simultan sau secvenţial. Cel mai mic AIT din listă determină clasa T minimă necesară. Acest pas este adesea omis sau subestimat în instalațiile cu procesare cu mai multe produse sau schimbări sezoniere ale procesului.
Potriviți tipul de echipament cu cel mai potrivit concept de protecție: Ex d pentru echipamente de putere cu componente de arc; Ex e pentru cutii de borne și de joncțiune fără arc; Ex ia/ib pentru instrumente cu energie redusă și circuite de detectare; Ex p pentru panouri mari sau carcase care practic nu pot fi construite la dimensiunile Ex d.
Verificați dacă certificatul de echipament (ATEX, IECEx, UL, CSA sau NEPSI) corespunde jurisdicției instalației și zonei specifice, grupului de gaz și clasei T necesare. Verificați data de expirare a certificatului și confirmați că organismul de certificare este acreditat pentru standardul aplicabil.
Instalațiile în aer liber, mediile de spălare și instalațiile cu praf necesită clasificări IP adecvate, independent de clasificarea împotriva exploziilor. IP66 oferă protecție împotriva jeturilor puternice de apă și a pătrunderii puternice de praf și este minimul tipic pentru instalațiile industriale exterioare. IP67 sau IP68 poate fi necesar pentru locații scufundate sau inundate frecvent.
Pentru încălzitoare, carcase și orice componente umede, verificați dacă materialele de construcție sunt compatibile chimic cu fluidul de proces, mediul ambiant și procedurile de curățare sau sterilizare utilizate în instalație. Defecțiunea carcasei indusă de coroziune este o cauză comună a degradării echipamentelor Ex în funcționare.
Drepturi de autor © Jiangsu Weineng Electric Co.,Ltd. Toate drepturile rezervate.
Producători de încălzitoare electrice OEM/ODM
