Я потратил более тридцати лет на спецификацию и проверку взрывозащищенного электрического оборудования для проектов по всей России, химической заводам, фармацевтической объектам, и оффшорным платформам. Когда речь идет о стартеры двигателей для опасных зон Зона 1, паттерн, который я постоянно вижу, одинаков: инженеры сначала подбирают пускатель к двигателю и проверяют классификацию опасной зоны позже. Эта последовательность неправильная, и она вызывает больше отклоненных документов, задержек поставки и дорогого повторного выполнения работ, чем любая другая ошибка. Правильно специфицированный взрывозащищенный пускатель для Зоны 1 должен начинаться с группы газа и класса температуры установки. Электрические параметры указываются после того, как эти параметры закреплены.
Что означает классификация Зоны 1 для проектирования пускателей двигателей
Зона 1 определяется IEC 60079-10-1 как зона, где во время нормальной работы вероятно возникновение взрывоопасной газовой атмосферы. Это не случайное или редкое условие. Это ожидаемая рабочая среда. Для установки в Зоне 1 концепция защиты должна предполагать наличие воспламеняющегося газа вокруг корпуса во время переключения контактора, при прохождении тока реле перегрузки и при нагрузке на клеммах.
Наиболее широко применяемым методом защиты для пускателей в Зоне 1 является Ex d, огнеупорный корпус. Корпус спроектирован так, чтобы при внутреннем взрыве горячие газы должны выходить через точно обработанные пламегасители, которые охлаждают их ниже температуры воспламенения окружающей атмосферы, прежде чем они достигнут внешней среды. Это не герметизация. Это контролируемое охлаждение. Щели, длина и поверхность пламегасителей указаны в IEC 60079-1 и варьируются в зависимости от группы газа. Пламегаситель, безопасно гасит взрыв водорода, значительно более плотный, чем для пропана. Если инженер указывает взрывозащищенный пускатель Ex d без указания группы газа, производитель не сможет правильно обработать пламегасители, и сертификация будет технически неполной.
Некоторые проекты используют взрывозащищенные пускатели с повышенной безопасностью Ex e для Зоны 1, но это менее распространено и применимо только там, где цепь двигателя включает дополнительные защитные устройства, предотвращающие искры или дуги во время нормальной работы. Для стандартного пускателя с прямым подключением и электромеханическим контактором Ex d остается стандартным и наиболее безопасным выбором в Зоне 1.
Соответствие пускателей группам газа и классам температуры
Здесь начинаются большинство ошибок в спецификациях. У каждого горючего газа есть два свойства, которые напрямую определяют проектирование пускателя: его энергия воспламенения, которая задает группу газа, и его температура самовоспламенения, которая определяет класс температуры.
Группы газа по IEC 60079-0 и IEC 60079-1 делятся на IIA, IIB и IIC. Ниже приведена таблица с распространенными газами в каждой группе и что это означает для конструкции корпуса пускателя:
| Газовая группа | Представительный газ | Характеристика воспламенения | Влияние на пускатель |
|---|---|---|---|
| IIA | Пропан, метан | Наименьшая энергия воспламенения из трех; наибольшие допустимые зазоры пламегасителей | Наиболее широкие зазоры пламегасителей; наиболее экономичный корпус |
| IIB | Этилен, коксовый газ | Промежуточная энергия воспламенения; требуется более плотный пламегаситель | Узкие пламяпуты; более длительное время обработки |
| IIC | Водород, ацетилен | Самое легкое воспламенение; наименьшие допустимые зазоры пламяпутей | Самые плотные пламяпуты; наивысшая стоимость корпуса |
Я видел проекты, в которых инженер по процессам определил водород как потенциальный газ для утечки, но электрическая спецификация указывала моторные пускатели как IIB. Оборудование было изготовлено, отправлено и затем отклонено на месте, потому что пламяпуты не соответствовали требованиям IIC. Разница в допусках обработки между IIB и IIC составляет порядка микронов, но запас безопасности абсолютен.
Класс температуры не менее важен. Температура поверхности корпуса моторного пускателя, включая горячие точки возле катушек контакторов или реле перегрузки, должна оставаться ниже температуры самовоспламенения газа. Стандартные классы температуры — T1 до T6, при этом T6 является наиболее строгим. Корпус моторного пускателя с большим контактором и постоянным током катушки может генерировать достаточно внутреннего тепла, чтобы внешняя поверхность достигала 80°C или более. Если присутствующий газ — дифосфид углерода, который самовоспламеняется при около 100°C, обязательна классификация T6, и необходимо проверить систему охлаждения корпуса.
Общие назначения классов температуры:
- T4 (максимум 135°C на поверхности): подходит для большинства углеводородов, включая пары бензина
- T5 (100°C): требуется для некоторых пар растворителей и определенных процессных газов
- T6 (85°C): требуется для дифосфида углерода и некоторых других соединений с низкой температурой воспламенения
Я советую инженерам подтвердить группу газа и класс температуры с командой по безопасности процессов перед написанием спецификации на моторный пускатель. Если данные по процессу еще предварительные, укажите на худший случай. Значительно дешевле изначально приобрести пускатели класса IIC T6, чем заменить устройства IIB T4 после завершения анализа опасности.
Прямое пускание в сеть против альтернативных методов запуска в опасных зонах
Прямое пускание в сеть — самый распространенный метод для взрывозащищенных пускателей и не без причины. Пускатель DOL содержит контактор и реле перегрузки внутри одного взрывобезопасного корпуса. Цепь проста, количество компонентов невелико, и выделяемое внутри тепло предсказуемо. Меньшее количество компонентов означает меньше внутренних источников воспламенения, что хорошо сочетается с философией защиты Ex d.
Для больших двигателей, обычно свыше 37 кВт, запуск DOL вызывает высокий пусковой ток, который может привести к падениям напряжения в системе распределения объекта. В таких случаях инженеры рассматривают звездо-треугольные пускатели, мягкие пускатели или частотные преобразователи. Каждый из этих вариантов усложняет проектирование в опасной зоне. Звездо-треугольные пускатели требуют двух контакторов и таймера, увеличивая внутреннюю тепловую нагрузку и размеры взрывобезопасного корпуса. Мягкие пускатели и ВЧП содержат силовую электронику, которая выделяет значительное тепло и может быть недоступна в одном корпусе Ex d. Распространенное решение — разместить ВЧП в герметичном корпусе Ex p с прессуризацией или расположить его вне опасной зоны и провести кабель мотора через взрывобезопасную прокладку в зону 1.
Из проектов, которые я поддерживал, большинство моторных пускателей зоны 1 — это устройства DOL мощностью до 55 кВт. За этим начинаются сложности с размером корпуса и теплоотводом, которые перевешивают преимущества простоты. Для двигателя мощностью 90 кВт в насосной установке в зоне 1 рекомендуется провести детальный тепловой анализ корпуса пускателя перед выбором схемы DOL. Катушка контактора сама по себе может повысить внутреннюю температуру на 20°C выше внешних условий, а добавление второго контактора для переключения звезда-треуголь усугубляет проблему.
Если ваша программа включает двигатели мощностью выше 55 кВт в зоне 1, стоит подтвердить тепловые характеристики корпуса пускателя у производителя перед окончательным составлением спецификации. Свяжитесь по адресу gm*@***om.com с вашими данными о двигателе, и мы проведем тепловую проверку.
Какую сертификационную документацию вам действительно нужно
Моторный пускатель для зоны 1 должен иметь сертификат сторонней организации. Самодекларированное соответствие не допускается по стандарту IEC 60079 или большинству национальных нормативов, основанных на нем. Минимальный комплект документации, который я рекомендую запросить перед отгрузкой, включает:
Во-первых, сертификат соответствия, выданный признанной испытательной лабораторией. Для ATEX это сертификат типа ЕС на испытания, выданный нотифицированным органом, таким как PTB, LCIE или Nemko. Для IECEx это сертификат соответствия IECEx, выданный аккредитованным органом сертификации. В сертификате должны быть указаны точный тип продукта, концепция защиты (Ex d), газовая группа, класс температуры и диапазон окружающей температуры, для которых оборудование сертифицировано.
Во-вторых, декларация производителя о соответствии, которая связывает производственные единицы с сертифицированным проектом. В-третьих, отчет о заводских приемочных испытаниях, включающий проверку размеров пламяпреграды, испытания давления корпуса, где это применимо, и функциональное тестирование контактора и реле перегрузки.
Для проектов, пересекающих регуляторные границы, все чаще встречается двойная сертификация. Электродвигатель с пускателем, сертифицированным как по ATEX, так и по IECEx, может быть принят во многих рынках мира. Некоторые страны также требуют местную сертификацию, такую как CNEX для Китая или INMETRO для Бразилии. Если ваш проект находится в юрисдикции, требующей местную сертификацию, заранее уточните влияние сроков. Местная сертификация может добавить от шести до двенадцати недель в зависимости от очереди испытаний и сложности продукта.
Избегание ошибок в спецификациях, задерживающих ваш проект
Исходя из моего опыта работы с десятками проектов, существует пять повторяющихся ошибок в спецификациях, вызывающих задержки при закупке пускателей. Каждая из них легко устранима.
Первая ошибка — указание пускателя только по мощности двигателя в лошадиных силах, без указания газовой группы или класса температуры. Производитель не сможет выбрать правильную обработку пламяпреграды или тепловой дизайн корпуса без этих данных. Ответ на запрос котировок будет содержать вопросы, и срок закупки сбросится заново.
Вторая ошибка — несоответствие типа входа кабеля практике установки на объекте. Корпус пускателя с взрывозащищением имеет резьбовые отверстия для входа. Если на объекте используется бронированный кабель с кабельными вводами Ex d, резьба входа должна соответствовать типу резьбы кабельного ввода: метрические резьбы M для рынков IEC, NPT для рынков Северной Америки. Указание одного и установка другого ведет к необходимости модификации сертифицированного оборудования на месте, что аннулирует сертификацию. Об этом я подробно писал в нашей статье о выборе кабельных вводов для бронированного кабеля, ссылка ниже.
Третья ошибка — игнорирование рейтинга окружающей температуры. Пускатель, сертифицированный для максимальной окружающей температуры 40°C, не будет безопасно работать в установке на Ближнем Востоке или в Северной Африке, где температура тени регулярно превышает 50°C. Повышение температуры поверхности корпуса выше окружающей должно добавляться к температуре окружающей среды на объекте, и их сумма должна оставаться в пределах лимита класса температуры. На нашем проекте Tilenga в Уганде, где оборудование на улице подвергалось прямому солнечному воздействию и высоким температурам, мы проверяли полный тепловой профиль каждого корпуса перед отгрузкой. Дополнительное инженерное время на этапе подготовки предотвратило необходимость модификаций на месте.
Четвертая ошибка — запрос конкретной модели пускателя без подтверждения его сертификации для требуемой газовой группы. Производители обычно сертифицируют один и тот же корпус для нескольких газовых групп, но сертификация является конкретной. Пускатель, сертифицированный для IIB, не автоматически сертифицирован для IIC, даже если используется тот же литой корпус. Размеры пламяпреграды различаются.
Пятая ошибка — недостаточный обзор документации перед отгрузкой. Если проект находится в юрисдикции, требующей местную сертификацию, или если конечный пользователь имеет особые требования к инспекции, сертификаты должны быть проверены на точность до того, как оборудование покинет завод. Рекомендуется запрашивать сканированные копии всех сертификатов на этапе заводских приемочных испытаний, а не после прибытия оборудования на объект.
Почему опыт важен при закупке пускателей
Пускатель — это не товарный продукт, когда он устанавливается в Зону 1. Корпус — это прецизионное устройство безопасности. Пламяпреграды должны быть проверены измерением. Документация по сертификации должна быть полной и правильной. Когда проект на химическом заводе или нефтеперерабатывающем заводе теряет время из-за отказа пускателя при инспекции, стоимость редко ограничивается только самим пускателем. Это задержка графика, повторная закупка и цепная реакция на пуско-наладочные работы, которые наносят ущерб.
На Warom мы производим пускатели с взрывозащитой Ex d с сертификацией IECEx и ATEX, охватывающей газовые группы IIA по IIC и классы температуры T4 по T6. Наши пускатели поставляются с полными пакетами документации, и мы поддерживаем заводские приемочные испытания на нашем предприятии или через удаленную инспекцию. Точность обработки поверхностей пламяпреграды проверяется на каждом устройстве, а не выборочно, потому что за десятилетия работы мы убедились, что один выходящий за пределы допусков пламяпреграды — это опасность для безопасности, которую никакие документы не исправят.
Если вы готовите спецификацию для пускателей Зоны 1 и хотите получить технический обзор ваших параметров перед тендером, отправьте данные о двигателе, газовую группу и класс температуры на gm*@***om.com или позвоните нам по номеру +86 21 39977076. Мы подтвердим правильный выбор корпуса, пакет сертификации и сроки выполнения вашего проекта.
Распространенные вопросы о спецификации пускателей Зоны 1
Могу ли я использовать один корпус пускателя для двигателей с разной мощностью?
Корпус и его сертификация предназначены для конкретных электрических компонентов внутри. Если вы меняете контактор или реле перегрузки для другого двигателя, вы меняете сертифицированную сборку. Может потребоваться новая сертификация или дополнительный сертификат. Обычно проще указать отдельные пускатели для отдельных двигателей. Размер корпуса и характеристики теплоотдачи подбираются к внутренним компонентам во время сертификации. Замена компонентов после сертификации аннулирует тепловые предположения о пламяпреграде.
Какое среднее время выполнения заказа на взрывозащищенные пускатели?
Для стандартных пускателей DOL мощностью до 55 кВт с общими рейтингами газовой группы и температурного класса сроки изготовления обычно составляют от восьми до двенадцати недель с момента подтверждения заказа, при условии, что пакет сертификации уже существует. Индивидуальные конфигурации, требования двойной сертификации или дополнительные локальные сертификаты могут увеличить этот срок до шестнадцати до двадцати недель. Если вашему проекту требуются пускатели IIC T6 для больших двигателей, настоятельно рекомендуется разместить заказ на ранней стадии закупочного цикла. Эти изделия не являются стандартными у любого производителя. Литьё корпуса и обработка для огнепроходных путей IIC могут занять несколько недель до начала сборки.
Как влияет настройка реле перегрузки на соответствие температурному классу?
Настройка реле перегрузки определяет ток, при котором срабатывает реле, но напрямую не влияет на постоянный ток, протекающий через контактор во время нормальной работы. Что важно для температурного класса — это максимальный постоянный ток, который пускатель выдерживает при нормальной нагрузке, он определяется полным током нагрузки двигателя. Тепловой дизайн корпуса подтверждается при максимальном номинальном токе сборки, а не при настройке реле. Однако, если реле установлено значительно выше тока на табличке двигателя, пускатель будет пропускать больший ток перед срабатыванием при перегрузке, и внутренняя температура будет повышаться соответственно. Реле должно быть настроено на ток полной нагрузки двигателя, указанный на табличке.
Допустим ли пускатель двигателя с повышенной безопасностью Ex e в Зоне 1?
В большинстве случаев — нет. Защита Ex e основана на отсутствии дуг, искр или горячих точек во время нормальной работы. Электромеханический контактор в пускателе двигателя по своей природе создает дугу при переключении. Пускатели Ex e подходят для Зоны 1 только в случае, если переключающее устройство расположено вне опасной зоны или если цепь защищена дополнительными средствами, предотвращающими дугу в самом пускателе. Для обычного пускателя DOL, где контактор переключает ток двигателя внутри корпуса, подходит защита Ex d для Зоны 1. Пускатели Ex e чаще применяются в Зоне 2, где вероятность наличия воспламеняющейся атмосферы ниже. Если в техническом задании вашего проекта указано использование Ex e в Зоне 1, необходимо проверить схему переключения и защиту с производителем перед принятием решения. Поделитесь с нами вашей однолинейной схемой, и мы подтвердим соответствие концепции защиты. gm*@***om.com и мы подтвердим, соответствует ли концепция защиты требованиям.
Если вас интересует, ознакомьтесь с этими связанными статьями:
WAROM Explosion-proof ускоряет глобальное расширение и углубляет локальные сервисы на рынок Ближнего Востока
Оценка влагозащищенных электротехнических поставщиков в Китае для промышленной безопасности
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