Комплексный выбор взрывозащищенных вентиляторов, стандарты ATEX и руководство по применению

Промышленные производственные процессы по своей сути сопряжены с рисками. Однако, в то время как некоторые риски поддаются контролю, другие могут привести к непоправимым катастрофам. Нефтехимические заводы, малярные цеха, фармацевтические производственные линии или силосы, содержащие высокие концентрации органической пыли, такой как мука или сахар, являются «потенциально взрывоопасными средами», где небольшая искра может вызвать сильный взрыв. Наиболее важным компонентом в этом уравнении являются вентиляционные системы, а именно взрывозащищенные вентиляторы.

Как инженер или руководитель производства, вы не должны рассматривать выбор взрывозащищенного вентилятора просто как «процесс закупки». Это и требование законодательства (директивы ATEX), и страховой полис для продолжения существования вашего бизнеса.

В этом всеобъемлющем руководстве мы подробно описываем физические основы взрывозащищенных технологий, тонкости классификации зон, типы защиты двигателей и план действий по правильному выбору на основе опыта, накопленного нами в Efsan Makina.

Что такое технология Exproof? Физические основы и принцип работы

Exproof (взрывозащищенный) буквально означает «защищенный от взрыва». Однако в технической литературе это понятие не означает, что оборудование не взорвется; оно означает, что оборудование не вызовет взрыв.

В литературе по промышленным пожарам и взрывам существует понятие «пожарного треугольника»:

1. Горючий материал: газ, пар или пыль.
2. Кислород: кислород, присутствующий в воздухе.
3. Источник возгорания: искра, дуга, высокая температура поверхности.

Электродвигатель обычного промышленного вентилятора может генерировать микродуги во время работы или при включении/выключении (работа контактора). Кроме того, механическое трение, вызванное неисправностью подшипника, может нагревать корпус вентилятора. В стандартных условиях это не имеет значения. Однако, если в воздухе присутствуют пары растворителя, этот вентилятор действует как «зажигалка».

Взрывозащищенные вентиляторы — это промышленное оборудование, предназначенное для предотвращения возгорания взрывоопасной атмосферы во внешней среде от искр, возникающих из-за внутренней конструкции электродвигателя или механического трения, в средах, содержащих взрывоопасные и легковоспламеняющиеся газы или пыль.

Все компоненты, используемые в этих вентиляторах (корпус, лопасти, двигатель, клеммная коробка), изготовлены в соответствии с принципами предотвращения искр, вызванных трением, герметичности, низкой температуры поверхности и разряда статического электричества.

Эта статья может быть вам интересна. Взрывозащищенные вентиляционные системы – жизненно важное решение для зон с риском взрыва

Чтение карты рисков: классификация зон и критические различия

Первый вопрос, который нужно задать перед заказом взрывозащищенного вентилятора, – это не «Какой расход воздуха необходим?», а «В какой зоне он будет работать?». Согласно директиве ATEX 137 (Безопасность на рабочем месте), объекты делятся на зоны в зависимости от уровня опасности. Неправильная идентификация зоны приводит либо к ненужным затратам (избыточная инженерия), либо к фатальным нарушениям безопасности.

Газовые и паровые среды (Группа G)

• Зона 0: зоны, в которых взрывоопасный газ присутствует в окружающей среде постоянно или в течение очень длительного времени (например, внутри топливных баков). Вентиляторы, используемые в таких зонах, должны относиться к «категории 1».
• Зона 1: зоны, в которых существует высокая вероятность образования взрывоопасной атмосферы в нормальных условиях эксплуатации (например, заправочные патрубки, пространство вокруг клапанов). Требуется оборудование «категории 2».
• Зона 2: зоны, в которых взрывоопасная атмосфера обычно не образуется, а если и образуется, то очень кратковременно (например, складские помещения, фланцы трубопроводов). Достаточно оборудования категории 3.

Пылевые среды (группа D)

Наиболее игнорируемым риском в промышленности являются «взрывы пыли». Такие материалы, как мука, сахар, алюминиевая пыль и угольная пыль, являются легко воспламеняющимися, когда находятся во взвешенном состоянии в воздухе.

Подход Efsan Machinery and Engineering: почему стандартных продуктов недостаточно?

Подход «готового продукта» не всегда работает в промышленных процессах. Особенно в взрывозащищенных системах, где каждое предприятие имеет свой химический состав и физическую конфигурацию. Именно здесь Efsan Makina выступает не только в качестве производителя, но и в качестве партнера по решению проблем.

Распространенной проблемой, с которой мы сталкиваемся в отрасли, является то, что компании выбирают только взрывозащищенные двигатели и изготавливают корпус вентилятора из стандартного листового металла. Это серьезное заблуждение. Каждый взрывозащищенный вентилятор, который сходит с производственной линии Efsan Makina, проходит следующую инженерную проверку:

1. Гарантия отсутствия искр: между лопастью вентилятора и корпусом размещаются кольца из меди (латуни) или специального алюминиевого сплава, чтобы предотвратить искрение даже в случае трения из-за возможного смещения вала (дисбаланса и т. д.).
2. Статический разряд: накопление статического электричества в пластиковых или композитных вентиляторах может привести к взрыву. Мы используем специальные материалы с повышенной проводимостью (антистатические) или металлические корпуса с постоянным заземлением.
3. Специально разработанные впускные воронки: мы применяем аэродинамические конструкции, которые уменьшают турбулентность и, как следствие, выделение тепла, не нарушая динамику газового потока.

Для нас взрывозащищенный вентилятор — это не просто куча металла с наклеенной этикеткой, а инженерное чудо, которое обеспечивает безопасность вашего объекта.

Тип защиты «h» для неэлектрического оборудования, используемого во взрывоопасных средах

Тип защиты ATEX «h» представляет собой определенный подход к защите неэлектрического (механического) оборудования, используемого во взрывоопасных средах. Этот тип защиты основан на устранении потенциальных источников возгорания на этапе проектирования посредством анализа рисков или их снижении до приемлемого уровня.

Тип защиты «h» не опирается на один физический метод защиты, а предлагает системную концепцию безопасности, основанную на следующих принципах:

• Выявление источников опасности,
• Оценка потенциальных рисков возгорания,
• Внедрение соответствующих инженерных и конструктивных мер для снижения рисков.

Все взрывозащищенные вентиляторы, производимые EFSAN MAKİNA, с механической точки зрения разработаны в соответствии с концепцией типа защиты ATEX «h». Выбор взрывозащищенных продуктов должен рассматриваться в целом. В этом контексте механический класс защиты поставляемых взрывозащищенных радиальных вентиляторов изготавливается в соответствии с соответствующими стандартами, и чрезвычайно важно, чтобы электрические компоненты (электродвигатель, датчики и т. д.), которые будут использоваться в данном оборудовании, также были выбраны с учетом соответствующего класса зоны и типа защиты ATEX.

В противном случае, даже если механическое оборудование соответствует требованиям ATEX, выбор неподходящего электрического оборудования может привести к потере безопасности продукта во взрывоопасных средах и его несоответствию ATEX.

Температурные классы и группы газов: дьявол кроется в деталях

Наличие у вентилятора сертификата ATEX не означает, что его можно использовать на вашем предприятии. Каждая буква в обозначении «Ex d IIC T4» имеет жизненно важное значение.

Температурные классы

Обозначают максимальную температуру, которую могут достигать двигатель и поверхность корпуса. «Температура самовоспламенения» газа в окружающей среде должна быть выше этого значения.

• T1 (макс. 450 °C): для газов с очень высокой температурой самовоспламенения.
• T3 (макс. 200 °C): стандарт для многих углеводородных топлив.
• T4 (макс. 135 °C): требуется для более чувствительных газов, таких как ацетальдегид и этиловый эфир.
• T6 (макс. 85 °C): самый безопасный класс. Обязателен для газов, таких как сера (CS2), которые могут воспламеняться даже при 95 °C.

Примечание инженера: вентилятор класса T6 можно использовать везде, где требуется T1-T2-T3-T4-T5. Однако обратное невозможно. Для поддержания высокого уровня безопасности мы в Efsan Makina обычно рекомендуем классы T3 и выше.

Группы газов

• IIA: пропан, ацетон (газы с низким уровнем риска)
• IIB: этилен (средний уровень риска)
• IIC: водород, ацетилен (наивысший уровень риска — требуется самое строгое уплотнение)

Типы вентиляторов: что лучше выбрать — радиальные или осевые вентиляторы?

Выбор типа вентилятора в взрывозащищенных системах так же важен, как и выбор двигателя. Неправильный тип вентилятора может задержать выпуск газа и привести к его накоплению внутри.

Взрывозащищенные осевые вентиляторы

Это вентиляторы пропеллерного типа, в которых воздух движется параллельно оси вала.

• Применение: зоны, требующие высокой скорости потока и низкого давления. Вентиляция складов, потолочные вентиляторы в малярных цехах.
• Преимущество: компактная установка, возможность монтажа на стенах или окнах.
• Предостережение: если система воздуховодов длинная (высокая потеря давления), осевые вентиляторы становятся неэффективными и могут привести к перегреву двигателя.

Взрывозащищенные радиальные (улиткообразные) вентиляторы

Это вентиляторы, в которых воздух поступает в центр и выталкивается вертикально под действием центробежной силы.

• Применение: процессы, требующие длинных воздуховодов, систем фильтрации и высокого давления.
• Преимущество: стабильная работа в суровых условиях, в запыленном воздухе и при высоком противодавлении.

Отличие Efsan: в радиальных вентиляторах Efsan Makina конструкция лопастей разработана таким образом, чтобы предотвратить накопление пыли (редкие лопасти или лопасти с обратным изгибом), что сводит к минимуму риск дисбаланса и вибрации.

Типы защиты двигателей: разница между Ex-d и Ex-e

Одной из тем, которая чаще всего вызывает затруднения у инженеров, является тип защиты двигателя.

(Форматирование Rich - Сравнительная таблица)

Часто встречающейся ситуацией на практике является использование двигателей Ex-e для снижения затрат в средах зоны 1. Если в среде присутствуют газы группы IIC (водород и т. д.), использование корпуса Ex-d (типа d) является практически обязательным.

Ошибки сборки и техническое обслуживание: самое слабое звено в цепи

Даже если вы приобретете лучший в мире взрывозащищенный вентилятор, при неправильной установке он перестанет быть взрывозащищенным. Исходя из 30-летнего опыта, мы выделили следующие наиболее серьезные ошибки, которые мы наблюдали на практике:

1. Использование стандартных сальников: установка стандартного пластикового сальника на кабельный ввод взрывозащищенного двигателя нарушает герметичность. Необходимо использовать бронированные кабельные сальники, сертифицированные по ATEX.
2. Недостаточное заземление: статическое электричество является основной причиной взрывов пыли. Корпус вентилятора и двигатель должны заземляться отдельно.
3. Использование преобразователя частоты (привода): если вы собираетесь использовать стандартный взрывозащищенный двигатель с приводом, двигатель должен быть «совместим с приводом» (защищен термистором PTC), и это должно быть указано в его сертификате. В противном случае двигатель не сможет охлаждаться на низких скоростях, и температура поверхности превысит класс T.

Политика качества и процессы сертификации Efsan Machinery

Все взрывозащищенные вентиляторы, производимые и поставляемые компанией Efsan Makina, сертифицированы международными аккредитованными организациями.

Мы применяем следующие процессы к продуктам, которые предлагаем нашим клиентам:

1. Испытания производительности: проверка требуемого расхода и давления.
2. Анализ вибрации: балансировка вентилятора в соответствии со стандартами ISO 1940 (класс G2.5 или G6.3). Это исключает риск механического трения.
3. Сертификация: продукт поставляется в комплекте с сертификатом ATEX, протоколами испытаний двигателя, руководством по эксплуатации и декларацией о соответствии.

Работая с нами, вы не просто покупаете вентилятор, вы приобретаете «пакет безопасности», который без проблем пройдет проверки инспекторов по безопасности на рабочем месте и снизит вашу юридическую ответственность.

Вывод: в вопросах безопасности нет места компромиссам.

На промышленных объектах никогда не говорите «этого не может случиться». Инвестиции в взрывозащищенные вентиляторы — одно из самых стратегически важных решений, которое вы можете принять для обеспечения устойчивого развития вашего бизнеса. Неправильные инженерные расчеты могут привести к непоправимой потере жизни и имущества.

Не рискуйте, работайте с партнером, чьему опыту вы можете доверять. Efsan Makina будет сопровождать вас на каждом этапе, от проектирования до ввода в эксплуатацию. Свяжитесь с нашей инженерной командой, чтобы определить подходящую зону, температурный класс и наиболее эффективный тип вентилятора для нужд вашего объекта.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Если я установлю взрывозащищенный двигатель на стандартный вентилятор, станет ли он взрывозащищенным?

Ответ: Нет. Впускной колпак, рабочее колесо и корпус вентилятора должны быть изготовлены из неискрящегося материала. Простая замена двигателя не гарантирует безопасность; напротив, она создает ложное чувство безопасности.

Вопрос: Как часто следует проводить техническое обслуживание взрывозащищенных вентиляторов?

Ответ: Хотя это зависит от уровня риска, особенно в средах зоны 21/22 (пыль), накопление пыли на двигателе следует очищать каждые 3 месяца, а вибрацию подшипников следует регулярно контролировать.

Вы ищете самое безопасное решение для вашего процесса?

Не теряйте времени. Немедленно свяжитесь с технической командой Efsan Makina и воспользуйтесь нашей бесплатной услугой по оценке и техническому консультированию, адаптированной к вашему проекту.