Выбор взрывозащищённых выключателей для электродвигателей для морских и оффшорных кранов

Выбор взрывозащищённых выключателей моторов для оффшорных кранов менее связан с подбором полного тока амперных характеристик мотора и больше с проектированием отказов, которые вызывают соленая воздух и постоянные вибрации. За три десятилетия поставок электротехнического оборудования для морских и оффшорных проектов я видел, как выключатели выходят из строя не из-за электрической перегрузки, а из-за корродированного пламя-пути или ослабленного кабельного сальника, что позволяло влаге нарушать взрывозащиту. Самое важное техническое требование — это не только номинальный ток; это материал корпуса, тип защиты и целостность системы входа кабеля.

Понимание сертификаций, применимых к оффшорным крановым выключателям

Оффшорные краны работают в опасных зонах Зона 1 или Зона 2, где могут присутствовать воспламеняющиеся газы (обычно группы IIB или IIC). Взрывозащищённый выключатель мотора должен иметь правильные маркировки: ATEX II 2 G Ex d IIC T4/T5 Gb для европейских проектов или IECEx Ex d IIC T4/T5 Gb для международных проектов. В России по-прежнему ссылаются на NEC Class I Division 1 или 2, но большинство новых оффшорных платформ сейчас используют систему зон. Табличка на выключателе должна показывать номер сертификата, номер уведомляющего органа и класс температуры.

Помимо электрической сертификации, оффшорные установки требуют соответствия правилам морских классификационных обществ. ABS, DNV, CCS и BV вводят дополнительные механические и экологические испытания — соляной туман, вибрацию и термический цикл — которые стандартный промышленный Ex d выключатель может не пройти. Когда мы поставляли взрывозащищённые распределительные шкафы для проекта FPSO в Юго-Восточной Азии, классификационное общество требовало сертификаты типа для каждого типа корпуса, а не только сертификат ATEX. То же самое касается и моторных выключателей: если производитель кранов или судостроительный завод ещё не получил сертификат типа, поставщик выключателя должен предоставить доказательства, что выключатель выдержит профиль вибрации, определённый в IEC 60068, и тест на коррозию по ISO 12944 C5-M высокой степени.

Какие маркировки ATEX и IECEx следует проверять?

Ключевая маркировка для моторного выключателя — это группа газа (IIC — самая строгая и охватывает водород и ацетилен; IIB — допустима для большинства углеводородных газов) и класс температуры. Для оффшорного крана на газовой платформе обычно достаточно T4 (максимальная температура поверхности 135 °C), но если температура внутри корпуса оборудования превышает 55 °C, возможно потребуется понижать класс или выбирать выключатель T5. Маркировка также должна показывать диапазон окружающей температуры, например -40 °C до +60 °C. Выключатели, рассчитанные только на -20 °C, могут выйти из строя в арктических условиях, когда механизм застывает.

Как классификационные общества влияют на выбор выключателей?

Классификационные общества требуют, чтобы корпус выключателя и его пламя-путь не были повреждены коррозией за срок службы судна. ABS требует, чтобы материал корпуса был подходящим для предполагаемой среды, а степень защиты IP была не ниже IP66 для открытых мест. Некоторые общества также требуют функционального тестирования выключателя после вибрационных и испытаний на выносливость, что более строго, чем стандартная проверка ATEX. При заказе моторных выключателей для нового крана рекомендуется привлекать инспектора классификационного общества на ранней стадии для подтверждения критериев приемки — ретрофитировать выключатели после несоответствия гораздо дороже, чем правильно выбрать их с первого раза.

Выбирайте материал корпуса, который выдержит оффшорную среду

Самым большим врагом взрывозащищённого моторного выключателя является коррозия патины на поверхностях пламя-пути. Как только точно обработанный зазор повреждается ржавчиной или солевыми отложениями, взрывозащита теряется, и выключатель необходимо заменить. Для оффшорных кранов я всегда указываю нержавеющую сталь 316L (UNS S31603) для корпуса. Она значительно лучше сопротивляется коррозии хлористых соединений, чем 304 нержавеющая сталь или алюминий без содержания меди с порошковым покрытием. В нашей работе на платформе Северного моря, где корпуса выключателей подвергались соляному туману круглосуточно, нержавеющие изделия показывали минимальную коррозию через пять лет, тогда как алюминиевые корпуса с порошковым покрытием образовывали пузырьки и окисление пламя-пути за два года.

Бесмедный алюминий легче и дешевле, и может быть приемлемым, если выключатель установлен внутри защитной панели управления, которая сама защищена. Однако на кранах выключатели часто монтируются прямо на структуре рядом с мотором, полностью открыты к погоде. В таких случаях стоимость корпуса из нержавеющей стали оправдана более длительным сроком службы. Некоторые производители предлагают морскую алюминиевую сплав с многослойным эпоксидным покрытием и анодированием, но повреждение покрытия при установке создает точку входа для коррозии. Самый безопасный подход — использовать материал, который по своей природе устойчив к коррозии.

Почему защита Ex d (взрывозащита) является стандартом для крановых выключателей

Выключатели отключения мотора для кранов должны разрывать ток мотора под нагрузкой, либо вручную, либо с помощью отключения по понижению напряжения, и поэтому контакты переключения создают дугу. Корпуса Ex d (взрывозащита) предназначены для удержания внутреннего взрыва и предотвращения выхода пламени через пламя-путь. Корпуса Ex e (повышенная безопасность), напротив, предполагают отсутствие дугообразующих или искрящихся компонентов внутри; они подходят шартами коробок и распределительные коробки но не для выключателей, разрывающих нагрузку.

Для оффшорных кранов режим переключения очень тяжелый: частые пуски, пуск с затяжкой и аварийные остановки. Выключатель также должен иметь вспомогательный контакт «ранний замыкание, позднее размыкание» для блокировки цепи управления. Конструкция Ex d может вместить эти механизмы, сохраняя взрывозащиту. Корпус Ex e для таких целей не допускается.

Класс температуры также влияет на выбор. Если кран работает в газовой среде, где присутствуют газы IIC, выключатель Ex d должен быть сертифицирован для IIC и соответствующего класса T. Всегда проверяйте максимальную мощность рассеивания внутри корпуса при полном нагрузке; температура внешней поверхности должна оставаться в пределах лимита класса T. Некоторые производители предоставляют кривую понижения мощности, показывающую максимально допустимую температуру окружающей среды при заданной нагрузке.

Что делать, если вам нужно компактное решение?

Когда внутри корпуса кранового оборудования ограничено пространство, некоторые проекты используют комбинированный выключатель защиты двигателя Ex d с интегрированным тепловым и короткозамыкательным защитным устройством. Это уменьшает количество корпусов, но увеличивает тепловыделение. Для таких установок мы предоставляем выключатели с более крупным корпусом, чтобы распределить тепло и сохранить класс T4 даже при постоянной нагрузке 40 А. Если вы рассматриваете этот вариант, запросите отчет о тесте на повышение температуры.

Когда кран работает в газовой зоне IIC, класс температуры и внутреннее тепловыделение выключателя становятся критическими. Если ваш профиль нагрузки включает частые пуски двигателя или длительные работы на полной нагрузке, стоит запросить у производителя отчет о тесте на повышение температуры перед окончательным составлением спецификации. Для выключателей свыше 25 А тепловой анализ, учитывающий размер корпуса и условия окружающей среды, подтвердит правильность выбора класса T. Для помощи в выборе правильного выключателя Ex d для вашего кранового двигателя напишите нашей команде по электронной почте gm*@***om.com с указанием мощности двигателя и опасной зоны.

Кабельные вводы: критический интерфейс, определяющий долговечность выключателя

Взрывозащищенный моторный выключатель зависит от герметичности кабельного входа. Я видел больше отказов из-за попадания воды через плохо выбранные или неправильно установленные кабельными флегмами чем по любой другой причине. Корпус выключателя имеет два или три входных отверстия; каждое должно быть оснащено кабельным вводом Ex d или Ex e, сертифицированным для типа кабеля (армированный, безармированный или с оплеткой) и внешнего диаметра кабеля. Для морских кранов ввод должен также быть устойчивым к коррозии соленой воды, поэтому предпочтительнее латунь или никелированная латунь с надежным уплотнительным кольцом. Например, кабельные вводы Warom DQM-II или DQM-III Ex d доступны в никелированной латуни и обеспечивают герметичность IP66 при правильной затяжке.

Механизм отказа прост: если затяжной гайка кабельного ввода ослабнет под воздействием вибрации, соленая влага проникнет в корпус через зазоры кабеля. Влага конденсируется на холодном металле, вызывая коррозию на поверхностях путей пламени. Как только появится видимый коррозионный налет, выключатель необходимо вывести из эксплуатации. Чтобы этого избежать, кабельный ввод должен быть оснащен виброустойчивой контргайкой, а монтажник должен затянуть его в соответствии с техническими требованиями производителя. Для армированных кабелей внутренний уплотнитель должен плотно сжимать внутреннюю оболочку; любой зазор становится путем для воды.

Что указывать при заказе моторных выключателей для EPC-проекта

На основе моего опыта работы с EPC-пакетами четкая техническая спецификация снижает стоимость и сроки выполнения. Следующий контрольный список охватывает ключевые моменты:

При заказе нескольких выключателей запросите процедуру заводского приёмочного испытания (FAT), которая включает проверку целостности цепи, измерение зазора в пламегасителе и испытание на давление IP66. Если проект требует одобрения классификационного общества, предоставьте существующие сертификаты морского типа или организуйте присутствие инспектора при проведении FAT.

Общая проблема, которую мы видим в спецификациях EPC, — отсутствие требований к тропической обработке или испытаниям на соляной туман. Добавление 500-часового испытания на нейтральный соляной туман (ISO 9227) к спецификации покрытия исключает выключатели, которые выйдут из строя рано. Дополнительные затраты малы, а защита — значительна.

Спецификация долговечных выключателей

Когда выключатели выходят из строя на морском крановом оборудовании, стоимость — это не только замена компонента, но и простои крана, потеря производства и сложная операция по замене в опасной зоне. В каждом проекте, который мы поддерживаем, самые долговечные выключатели — те, где инженерная команда рассматривала материал корпуса, кабельный ввод и защиту пламегасителя как основные требования, а не как дополнение. Если вы выбираете взрывозащищённые моторные выключатели для нового крана или модернизации, начните с нержавеющей стали 316L, защиты Ex d и латунного кабельного ввода с контргайкой. Затем подтвердите сертификацию у классификационного общества и включите испытание на коррозию в ваш заказ.

Для технической поддержки или подтверждения правильного выключателя для оценки мощности мотора и зоны вашего крана отправьте табличку мотора и однолинейную схему на gm*@***om.com или позвоните по номеру +86 21 39977076. Наша инженерная команда может провести обзор спецификаций и дать рекомендации по необходимым сертификатам.

Часто задаваемые вопросы о взрывозащищённых моторных выключателях для морских кранов

Нужен ли морской крановый моторный выключатель с защитой Ex d или можно использовать выключатель Ex e внутри герметичной панели?

Если выключатель включает или отключает ток нагрузки мотора, он должен быть Ex d, потому что контакты дуют. Корпус Ex e может содержать только компоненты без дуги. Даже если выключатель внутри герметичной панели, сам выключатель должен быть сертифицирован как компонент, подходящий для системы Ex p. Я видел проекты, где используют стандартный промышленный выключатель внутри герметичной панели, но сертификация панели сложна и обычно дороже, чем использование выключателя Ex d. Оставайтесь при Ex d для выключателя.

Как часто необходимо проверять взрывозащищённые моторные выключатели на морских кранах?

Минимум — при каждом плановом техническом обслуживании (обычно ежегодно). Проверка должна включать осмотр на коррозию в пламегасителе, затяжку всех болтов и входов в кабельный ввод, а также плавность работы рукоятки. Зазор в пламегасителе измеряется щупами и сравнивается с данными из руководства производителя. При обнаружении коррозии или повреждений выключатель следует заменить; пламегасители ремонтировать нельзя.

Могу ли я использовать алюминиевые корпуса при нанесении толстого морского покрытия?

По моему опыту, даже лучшие покрытия со временем трескаются на острых краях или вокруг болтов на вибрирующем кране, пропуская соль внутрь. Для выключателя, который будет эксплуатироваться в течение 20 лет службы платформы, дополнительные затраты на нержавеющую сталь незначительны по сравнению со стоимостью замены и простоями. Я оставляю алюминий для выключателей, которые будут размещены внутри герметичного, вибрационно-устойчивого шкафа.

В чем самая распространенная ошибка при указании переключателей моторных кранов?

Недооценка кабельной муфты. Инженеры сосредотачиваются на номинале переключателя и корпусе, но игнорируют необходимость указания виброустойчивой муфты с контргайкой. В одном проекте оператор крана сообщил о случайных отключениях защиты мотора; расследование показало наличие воды в корпусе переключателя из-за ослабленной муфты всего на четверть оборота. Всегда подбирайте муфту в соответствии с типом кабеля и указывайте контргайку.

Поставляет ли Warom переключатели моторных выключателей с одобрением типа ABS или DNV?

Да, поставляем. Наши взрывозащищенные конструкции переключателей могут быть сертифицированы в соответствии с применимыми морскими классами, и мы поставляли переключатели для оффшорных платформ и судов с одобрением ABS, DNV и CCS. Если вашему проекту требуется сертификат соответствия определенного типа, сообщите о своих требованиях нашей команде по адресу gm*@***om.com. Мы можем проконсультировать по комплектации документации и срокам получения одобрения классификационного общества.

Если вас интересует, ознакомьтесь с этими связанными статьями:

Двигайтесь вперед с бодрым духом • Warom начинает новый год с великим процветанием
Hannover Messe 2024
Взрывобезопасный кондиционер для 50°C: Решения для экстремальной жары

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