Взрывозащищённые морские вентиляторы для опасных зон вентиляции

Морские опасные зоны представляют собой проблему, которую большинство руководств по выбору оборудования игнорируют: вентиляционные вентиляторы должны соответствовать как стандартам взрывозащиты, так и требованиям классификационных обществ в условиях соленой, постоянно движущейся среды. Взрывобезопасные морские вентиляторы — это не просто промышленный вентилятор с присвоенным классом Ex. Они представляют собой отдельную категорию, где необходимо учитывать целостность корпуса, долговечность материалов и область сертификации вместе. За тридцать лет поддержки морских и оффшорных проектов я неоднократно видел, как команды проекта рассматривают спецификацию вентилятора как рутинный выбор оборудования для опасных зон, только чтобы столкнуться с пробелами в соответствии во время проверки классификационного общества или с коррозионными повреждениями в первые восемнадцать месяцев эксплуатации.

Классификация морских зон и её влияние на взрывозащиту вентиляторов

Отправной точкой для любой спецификации морского вентилятора является не сам вентилятор, а классификация опасной зоны пространства, которое он обслуживает. Морские установки следуют стандарту IEC 60079-10-1 для газовых и паровых зон, но физическая организация судна вводит сложности, которые не учитываются при наземных классификациях. Вентилятор вентиляции в машинном отделении на буровой платформе может обслуживать пространство, классифицированное как зона 1 при нормальных условиях эксплуатации, но границы зоны 2 могут смещаться в зависимости от состояния системы вентиляции. Если вентилятор выйдет из строя, сама классификация зоны может измениться.

Эта взаимозависимость означает, что метод взрывозащиты вентилятора должен оставаться действительным как при нормальных, так и при ухудшенных сценариях вентиляции. Корпуса с взрывобезопасным исполнением Ex d являются распространенными для моторов вентиляторов в зоне 1, поскольку они содержат внутренний взрыв и предотвращают передачу пламени в окружающую атмосферу. Конструкции с повышенной безопасностью Ex e могут использоваться для зон 2, где риск воспламеняемой атмосферы ниже, и вентилятор работает непрерывно, поддерживая положительное давление. На практике большинство морских проектов, с которыми я работал, по умолчанию используют Ex d для вентиляторов в машинных и насосных отделениях, даже если классификация зоны 2 технически допускает использование Ex e, потому что последствия неправильной классификации слишком серьезны.

Класс температуры заслуживает равного внимания. Морские топлива и пары грузов охватывают газовые группы IIA и IIB, при этом риски, связанные с водородом, переходят в группу IIC в аккумуляторных и некоторых грузовых помещениях. Вентиляторный мотор, присвоенный классу температуры T3 с максимальной температурой поверхности 200°C, может быть достаточным для сред с дизельными парами, но недоиспользован для помещений, где присутствуют газы с более низкой температурой самовоспламенения. Мы требуем класс T4, с рейтингом 135°C, или ниже для большинства применений вентиляции в морском судоходстве, исходя из инженерной практики, а не минимальных требований кода, поскольку разница в стоимости невелика, а запас безопасности значителен.

Требования классификационного общества к сертификации морских вентиляторов

Сертификаты IECEx и ATEX подтверждают, что вентилятор соответствует требованиям взрывозащиты. Они сами по себе не удовлетворяют требованиям классификационного общества. CCS, BV, DNV, ABS и Lloyd’s Register имеют свои собственные системы одобрения для морского оборудования, установленного на судах, плавающих под их флагом или классифицированных по их правилам. Это создает слой документации, который часто ставит в тупик новых морских покупателей.

Процесс одобрения обычно требует от производителя представить сертификат IECEx или ATEX вместе с подробными механическими чертежами, сертификатами материалов для всех металлических компонентов, контактирующих с воздушным потоком, и доказательствами испытаний на вибрацию. Классификационное общество проверяет их в соответствии со своими опубликованными правилами, которые часто добавляют требования сверх стандартов взрывозащиты. Правила DNV могут указывать минимальную толщину корпуса для оборудования, установленного на открытых палубах, превышающую требования только сертификата ATEX. BV может потребовать дополнительные испытания на коррозию соляной туман, выходящие за рамки рейтинга IP66.

Что команды проекта должны понять, так это то, что это одобрение не является автоматическим. Вентилятор, имеющий сертификаты IECEx и ATEX, все равно может быть отклонен классификационным обществом, если документация по прослеживаемости материалов неполная или если расположение кабельных вводов не соответствует морской практике установки для конкретного типа судна. В одном из поддержанных нами проектов оффшорной платформы вся документация по системе вентиляции должна была быть повторно подана, потому что первоначальная подача ссылалась на IEC кабельными флегмами в то время как спецификация установки требовала морские никелированные латунные сальники с определенными сертификатами коррозионной стойкости. Задержка составила три недели. Техническая разница была нулевой. Разрыв в документации был всем.

Выбор материала корпуса для морского вентиляционного оборудования с соленой водой

Решение о материале корпуса — это точка пересечения инженерии и экономики, и именно здесь я вижу самую широкую пропасть между логикой закупок и операционной реальностью. Корпуса из алюминиевых сплавов с порошковым покрытием доминируют на рынке, потому что они предлагают благоприятное соотношение прочности и веса и более низкую стоимость. Для вентиляторов в машинных отделениях на судах с контролируемой внутренней средой алюминий — вполне разумный выбор, при условии, что система покрытия рассчитана на влажность и воздействие соли, ожидаемые в течение срока службы оборудования.

Проблема возникает на открытых палубах, на верхних частях FPSO и в любых местах, где корпус вентилятора подвергается прямому воздействию соляного тумана. Здесь преимущество алюминия быстро сокращается, если учитывать нагрузку по обслуживанию. Корпуса из нержавеющей стали 316 стоят дороже изначально, но полностью исключают режим деградации покрытия. В одном из проектов, поставленных для судов по установке оффшорных ветровых турбин в Северном море, изначально требовались корпуса из нержавеющей стали. Команда проекта узнала из предыдущего судна, что алюминиевые корпуса вентиляторов нуждаются в повторном покрытии через три года. Перекрытие требовало снятия вентиляторов и отправки их на берег, что стоило гораздо дороже, чем первоначальное обновление материала.

Корпусы из ГКП занимают полезную промежуточную позицию для конкретных применений. Они лучше сопротивляются химической атаке, чем любой из металлических вариантов, и весят меньше нержавеющей стали. Компромисс — это механическая стойкость к ударам. Корпус вентилятора из ГКП в зоне вертолётной площадки, где существует риск падения предметов, требует дополнительной защиты или перехода на нержавеющую сталь. Нет универсального лучшего материала, есть лучший материал для конкретного места установки и ограничений по обслуживанию.

Если ваша программа включает вентиляторы для нескольких судовых локаций с разными уровнями воздействия, стоит подтвердить спецификацию материала для каждого отдельного места монтажа перед объединением заказа. Свяжитесь по gm*@***om.com с вашей компоновкой палуб, и мы оценим, какие места установки вентилятора требуют обновления материала.

Параметры воздушной производительности в проектировании вентиляции опасных зон

Общая проблема в морских вентиляционных проектах — обнаружение, что кривая воздушной производительности взрывобезопасного вентилятора отличается от его не-Ex аналога, иногда значительно. Ограждение с огнепреградой увеличивает внутренний объем и ограничения потока, что снижает аэродинамическую эффективность вентилятора. Вентилятор, выбранный исходя из требований к воздушному потоку и статическому давлению, рассчитанных по проекту системы вентиляции, может оказаться недостаточным после учета конструкции с взрывобезопасностью.

Правильная последовательность — сначала завершить проектирование системы вентиляции, определить необходимый воздушный поток при рабочем статическом давлении, а затем обратиться к характеристикам вентилятора у производителя для конкретной конструкции Ex. Не выбирайте вентилятор по диаметру рабочего колеса и мощности двигателя из каталога без учета Ex и не предполагая, что версия с взрывобезопасностью будет работать так же. Это не так. Возможно, потребуется увеличить размер двигателя на один рама, чтобы обеспечить ту же воздушную производительность через огнепреградительное устройство, что, в свою очередь, влияет на расчет температурного класса, поскольку более крупный двигатель при заданной нагрузке может достигать более высокой температуры поверхности в определенных аварийных условиях.

Эффективность двигателя также взаимодействует с температурным классом в способах, не очевидных из данных каталога. Высокоэффективный двигатель, работающий в пределах своей номинальной нагрузки, выделяет меньше тепла и легче соответствует требованиям температурного класса T4 или T5 при заданной окружающей температуре. Для морских установок в Персидском заливе или Юго-Восточной Азии, где температура окружающей среды регулярно превышает 40°C, двигатель вентилятора должен быть рассчитан на более высокую температуру окружающей среды, обычно 55°C или 60°C, и температурный класс должен быть подтвержден при этой повышенной температуре. Не все производители публикуют данные о температурных классах при повышенных температурах. Мы предоставляем эти данные по умолчанию для наших морских вентиляторных комплектов, потому что знаем, что классификационные общества запросят их.

Документация и планирование цепочки поставок для закупки морских вентиляторов

Заказ взрывобезопасных морских вентиляторов — это не упражнение по каталогу. Каждый заказ требует пакета документации, который обычно включает сертификат IECEx или ATEX, письмо одобрения классификационного общества или сертификат типа, сертификаты материалов для корпуса и рабочего колеса, отчеты по IP тестам, вибрационные тесты и протокол приемочных испытаний на заводе. Для проектов, регулируемых SOLAS или конкретными требованиями флага, может потребоваться дополнительная документация по пожарной безопасности.

Время выполнения из-за этой нагрузки документации реально и часто недооценивается. Стандартный промышленный вентилятор может быть отправлен через шесть-восемь недель. Взрывобезопасный морской вентилятор с полной документацией классификационного общества обычно требует двенадцати-шестнадцати недель, и этот срок увеличивается, если судовое классификационное общество ранее не одобрило конкретную модель вентилятора. Первичные одобрения добавляют еще четыре-шесть недель к графику, потому что общество рассматривает проект с нуля, а не ссылается на существующее одобрение типа.

Рекомендуем подрядчикам EPC и командам закупок судостроительных верфей размещать заказы на вентиляторы одновременно с крупными комплектами оборудования, такими как щитовые и насосные установки, а не как последующий элемент. Время оформления документации для вентиляторов может превышать время для более крупного оборудования, потому что проверка классификационного общества для вращающегося оборудования в опасных зонах обычно более детальна. Представление неполной документации обществу только для соблюдения раннего срока создает ложное ощущение прогресса. Проверка приостановится из-за отсутствия документов, и общий срок окажется длиннее, чем если бы подача документов ожидала полного пакета. Отправьте ваш номер детали, количество и целевую дату поставки на gm*@***om.com или позвоните по номеру +86 21 39977076, и мы подтвердим сроки документации в соответствии с нашим текущим графиком производства.

Общие вопросы о характеристиках взрывобезопасных морских вентиляторов

Автоматически ли сертификат IECEx удовлетворяет требованиям классификационного общества?

Нет. Сертификат IECEx подтверждает, что вентилятор соответствует соответствующим стандартам IEC 60079 для взрывозащиты. Классификационные общества принимают IECEx в качестве технической основы для их проверки, но они независимо подтверждают, что оборудование также соответствует их собственным правилам для морских установок. Эти правила охватывают механическую прочность, стойкость к коррозии, устойчивость к вибрациям и иногда пожарную безопасность, ни один из которых не оценивается в рамках IECEx. Вентилятор, имеющий только сертификат IECEx и не прошедший морское типовое одобрение, почти наверняка будет отмечен во время проверки судна классификационным обществом.

Может ли одна и та же модель вентилятора использоваться как в машинном отделении, так и на палубе?

Это зависит от материала корпуса и степени защиты IP. Вентилятор с рейтингом IP66 в нержавеющем корпусе может использоваться в обоих местах. Вентилятор из алюминия с рейтингом IP66 может использоваться в машинном отделении, но срок службы на открытых палубах будет короче. Также важен допустимый диапазон температуры окружающей среды для модели. Модель, рассчитанная на 40°C, может быть достаточной для кондиционированной зоны управления машинным отделением, но недостаточной для палубной установки в регионе с высоким температурным режимом, где температура воздуха достигает 50°C и выше в дневное время.

В чем практическая разница между Ex d и Ex e для вентиляторных двигателей?

Взрывобезопасная конструкция Ex d содержит любой внутренний взрыв и предотвращает распространение пламени через обработанные пламяпроходы. Это делает ее подходящей для Зон 1 и 2. Корпус тяжелее, а доступ к двигателю для обслуживания более сложен, поскольку зазоры пламяпроходов должны сохраняться при сборке. Конструкция повышенной безопасности Ex e предотвращает дуги, искры и горячие поверхности во время нормальной работы за счет улучшенной изоляции, заданных расстояний по пробегу и зазорам, а также квалифицированных соединений клемм. Она легче и проще в обслуживании, но обычно ограничена Зоной 2, если не применяется в сочетании с дополнительными защитными мерами. Для вентиляторов машинного и насосного отделений, где могут применяться как Зона 1, так и Зона 2 в зависимости от условий эксплуатации судна, по умолчанию предпочтительнее Ex d.

Как долго обычно служат взрывобезопасные морские вентиляторы в эксплуатации?

При правильном выборе материалов и хорошем обслуживании взрывобезопасный морской вентилятор должен надежно работать от пятнадцати до двадцати лет до необходимости капитального ремонта. Поддержание исправности определяется подшипниками, а не корпусом. Мы видели, как вентиляторы из нержавеющей стали работают более двадцати лет в условиях Северного моря с заменой подшипников каждые пять-семь лет. Наиболее распространенной причиной отказа является коррозия кабельных вводов и шартами коробок когда алюминиевые компоненты используются в открытых местах. Использование кабельных вводов из никелированной латуни или нержавеющей стали исключает эту уязвимость с самого начала. Если ваша команда по техническому обслуживанию сообщает о коррозии в кабельных вводах в течение пяти лет, причина почти всегда кроется в выборе материалов. Поделитесь с нами фотографиями вашей установки по адресу gm*@***om.com и мы поможем определить, решит ли обновление материалов проблему, которая повторяется.

Если вас интересует, ознакомьтесь с этими связанными статьями:

Цветовая температура промышленного освещения: полное руководство
APPEA 2024
Влагозащищённые корпуса для арктических условий: основные элементы дизайна

С более чем десятилетним опытом он — опытный инженер по взрывобезопасности электротехники, специализирующийся на проектировании и производстве безопасной и взрывобезопасной продукции. Он обладает глубокими знаниями в ключевых сферах, включая системы взрывозащиты, освещение для атомной энергетики, морскую безопасность, пожарную защиту и интеллектуальные системы управления. В Warom Technology Incorporated Company он занимает две руководящие должности: заместитель главного инженера по международному бизнесу и руководитель отдела международных НИОКР, где курирует исследования и разработки и обеспечивает точную передачу проектной документации для международных проектов. Стремясь к продвижению глобальной промышленной безопасности, он сосредоточен на преобразовании сложных технологий в практические решения, помогающие клиентам внедрять более безопасные, умные и надёжные системы управления по всему миру.

Qi Lingyi