Указание взрывозащищенных кондиционеров для жилых помещений LNG-танкеров — это решение, которое влияет на безопасность экипажа, соответствие классификационному обществу и эксплуатационную надежность на протяжении всего срока службы судна. Эти установки должны поддерживать охлаждение в тропических морских районах, сопротивляться коррозии соленой воды и предотвращать попадание внутреннего источника воспламенения во внешнюю атмосферу, при этом получая одобрение от классификационного общества, которое сертифицирует судно. За более чем тридцать лет проектирования взрывозащищенных систем для морских и промышленных проектов я наблюдал, как слишком многие команды проекта относились к системам HVAC для жилых помещений как к закупочному элементу на поздней стадии, что приводило к переработкам при проверке сертификации выбранного блока. Правильное определение спецификаций на начальном этапе помогает избежать таких задержек.
Требования к опасным зонам для взрывозащищенных кондиционеров на LNG-танкерах
LNG-танкер не является однородным опасным судном. Система хранения груза, газовые компрессорные камеры, области вентиляционных мачт и станции заправки имеют классификацию Зона 1 или Зона 2 по ИГК, но жилые блоки обычно расположены в кормовой части и спроектированы так, чтобы находиться за пределами классифицированных зон. Усложнение связано с близостью. Когда воздухозаборники жилых помещений расположены в пределах трех метров от границы Зоны 1 или Зоны 2, или когда сама структура жилого помещения примыкает к опасной зоне, оборудование HVAC, обслуживающее эти пространства, наследует классификацию зоны.
Для LNG-танкеров, перевозящих метан в качестве основного груза, группа газа — IIA, а температура самовоспламенения примерно 595°C, что полностью соответствует классу температуры T1. На практике большинство взрывозащищенных кондиционеров, поставляемых для этих судов, имеют класс температуры T4 или T5, поскольку одно и то же оборудование используется в различных проектах газовых судов с разными грузами, и дополнительные затраты на соответствие более жестким ограничениям по температуре невелики. Я рекомендую указывать минимум T4 независимо от теоретической достаточности T1. Это сохраняет гибкость, если судно позже будет перевозить грузы с более низкими температурами самовоспламенения, такие как LPG или аммиак.
Метод защиты от взрыва имеет значение. Для кондиционеров жилых помещений на LNG-танкерах доминирующим подходом остаются взрывозащищенные корпуса Ex d с огнестойкими крышками для компрессоров и конденсаторных секций. Такой дизайн содержит любой внутренний взрыв внутри корпуса и охлаждает выходящие газы ниже температуры воспламенения окружающей атмосферы за счет контролируемых путей пламени. Повышенная безопасность достигается за счет дизайнов Ex e, которые применяются в шартами коробок и соединительных камерах, но основные компоненты холодильной цепи почти всегда являются Ex d. Упакованный блок, сочетающий секции Ex d и Ex e в одном сертифицированном сборе, — это то, что ожидают увидеть большинство классификационных обществ.
Электропитание, питающее эти кондиционеры, проходит через тот же кабельный маршрут опасной зоны, что и другие важные системы. Взрывозащищенные кабельными флегмами с соответствующей сертификацией пламепрохода должны завершаться у входных точек каждого блока. Мы сталкивались с проектами, где сам кондиционер был правильно выбран, но кабельные сальники были приобретены отдельно у недоморского поставщика без типа одобрения классификационного общества. Неисправность сальника становилась причиной отказа блока во время инспекции. Каждый компонент в цепочке электропитания взрывозащищенного кондиционера на LNG-танкере должен иметь свою сертификационную документацию.
Сертификация классификационного общества для взрывозащищего морского HVAC
Одного сертификата ATEX или IECEx недостаточно для разрешения установки взрывозащищенного кондиционера на LNG-танкере. Классификационные общества, включая CCS, BV, DNV, ABS и Lloyd’s Register, имеют свои собственные процессы типа одобрения, которые накладываются на существующую сертификацию опасных зон продукта и требуют дополнительных морских требований. Общество хочет видеть испытания на вибрацию, наклонные испытания, данные по коррозии соляным туманом и иногда документацию по огнестойкости для электрических корпусов.
Последовательность важна. Производитель, получающий типовое одобрение классификационного общества после завершения сертификации ATEX/IECEx, обычно нуждается в шести-двенадцати месяцах, в зависимости от очереди рассмотрения общества и необходимости проведения физических испытаний с наблюдением. Начало процесса морского типа одобрения одновременно с тестированием ATEX сокращает этот срок. Я видел проекты, где кондиционер выбирался только на основе сертификата IECEx, предполагая, что одобрение классификационного общества последует как формальность. Когда общество запрашивало дополнительные данные по испытаниям на соляной туман, которых производитель не подготовил, задержка привела к тому, что поставка оборудования вышла за рамки пусконаладочной кампании судна.
Документационный пакет, который покупатель должен запросить перед покупкой, включает сертификат типа EU ATEX или IECEx, сертификат соответствия, декларацию соответствия производителя, сертификаты материалов на корпус и критические внутренние компоненты, а также сертифицированный чертеж с размерами путей пламени и местами входа кабелей. Не принимайте сводный отчет о тестировании вместо полного сертификата. Инспекторы классификационного общества проверят полный комплект документов во время первоначальной инспекции судна, и любой пробел на этом этапе означает либо переработку, либо условие класса, что ни одна проектная команда не хочет объяснять судовладельцу.
Расчеты мощности охлаждения для жилых помещений LNG-танкера
Определение размера взрывозащищего кондиционера для жилых помещений начинается с тех же расчетов тепловой нагрузки, что и для любой морской системы HVAC: численность экипажа, тепловыделение электрооборудования, солнечное излучение через окна и переборки, энтальпия вентиляционного воздуха. Разница в том, что взрывозащищенная конструкция снижает эффективность отвода тепла. Огнестойкий корпус вокруг конденсаторной катушки ограничивает поток воздуха больше, чем стандартный защитный корпус, а дополнительная тепловая масса более толстых стенок корпуса меняет динамику теплопередачи.
Устройство, выдающее 18000 БТЕ в час в стандартном промышленном корпусе, может потерять 8-12 процентов этой мощности после установки того же компрессора и набора катушек внутри корпуса Ex d с огнестойкими перегородками. Коэффициент коррекции зависит от производителя и конструкции корпуса, поэтому заявленная мощность, указанная в каталоге без учета конкретной взрывозащищенной конфигурации, ненадежна. Требуйте сертифицированную характеристическую кривую, показывающую охлаждающую мощность при номинальной температуре окружающей среды с учетом корпуса с пламепроходами.
Допущения по температуре окружающей среды требуют особого внимания для LNG-танкеров, осуществляющих перевозки в страны с жарким климатом, такие как страны Ближнего Востока, Юго-Восточной Азии или северной Австралии. Температуры на палубе регулярно превышают 45°C во время летних операций загрузки, и конденсатор кондиционера должен отводить тепло в такую среду. Указание устройства с рейтингом при 35°C при окружающей температуре, если судно будет проводить месяцы в году при 45°C и выше, приводит к тому, что жилой блок не сможет поддерживать целевые температуры в самые жаркие часы дня. Экипаж заметит это, как и инспекторы чартерной компании, проверяющие условия пригодности для жизни во время инспекции.
| Диапазон мощности охлаждения | Подходящая площадь жилых помещений | Коэффициент снижения для типичных Ex d | Рекомендуемый рейтинг окружающей среды |
|---|---|---|---|
| 12 000 до 18 000 БТЕ/ч | Каюта одного офицера, небольшой офис | 0.88 до 0.92 | минимум 45°C |
| 24 000 до 36 000 БТЕ/ч | Комната для обеда, комната отдыха | 0.85 до 0.90 | минимум 45°C |
| 48 000 до 60 000 БТЕ/ч | Многокабельная зона, коридорный контур | 0.83 до 0.88 | 50°C для тропических маршрутов |
| 72 000 БТЕ/ч и выше | Центральный жилой блок | 0.80 до 0.86 | 50°C для тропических маршрутов |
Если предполагаемая эксплуатация судна включает регулярные заходы в порты в регионах с температурой окружающей среды выше 48°C, рекомендуется подтвердить максимальную рабочую температуру окружающей среды у производителя кондиционеров перед окончательным выбором спецификации. Свяжитесь по адресу gm*@***om.com с профилем маршрута вашего судна и общим расположением жилых помещений. Мы можем выполнить расчет снижения мощности на основе фактических испытанных данных, а не универсальных каталоговых номеров.
Выбор материала корпуса для взрывозащищенных морских кондиционеров
Выбор материала корпуса для взрывозащищенного кондиционера на СПГ-танкерах — это в первую очередь проблема коррозии, а во вторую — проблема взрывозащиты. Механическая прочность взрывозащищенного корпуса, допуски на зазоры пламегасителя и целостность крепежа определяются сертифицированной конструкцией. Если коррозия нарушает любую из этих характеристик, взрывозащита выходит из строя, независимо от того, насколько хорошо работает устройство в тепловом режиме.
Нержавеющая сталь 316L является эталонным материалом для установки на открытых палубах и в любом месте, подверженном прямому воздействию солевых брызг или волн. Она обеспечивает стойкость к питтинговой коррозии в хлоридных средах, значительно превосходящую возможности алюминия с покрытием, и не зависит от обработки поверхности, которую можно поцарапать или стереть во время установки и обслуживания. Увеличение веса реально: корпус из 316L может увеличить массу устройства на 40-60% по сравнению с алюминиевым аналогом, но на СПГ-танкерах бытовые кондиционеры не поднимаются многократно, и разница в весе редко измеримо влияет на дифферент или остойчивость судна.
Алюминиевый сплав без меди с порошковым покрытием морского класса остается практичным выбором для устройств, установленных внутри жилого блока или в защищенных нишах, где прямое воздействие солевых брызг ограничено. Алюминиевый сплав, указанный для взрывозащищенных корпусов, обычно содержит менее 0,4% меди, чтобы избежать гальванической коррозии при контакте с разнородными металлами в присутствии соленой влаги. Порошковое покрытие должно пройти испытания на воздействие солевого тумана по ASTM B117 не менее 1000 часов без образования пузырей или коррозии под пленкой. В WAROM наше стандартное покрытие корпуса для морского применения взрывозащищённых продуктов испытывается более 2000 часов, потому что мы видели, что происходит с недостаточно покрытыми корпусами после двух лет эксплуатации в Аравийском заливе.
Корпуса из стеклопластика (GRP) иногда используются для терминальных коробок и соединительных камер кондиционеров, особенно в проектах, где приоритетом являются снижение веса и химической стойкость. GRP не может обеспечить взрывозащиту для корпуса основного компрессора или конденсатора, поскольку материал не обладает достаточной механической прочностью для выдерживания внутреннего давления взрыва. Его роль ограничена камерами повышенной безопасности Ex e, где отсутствует внутренний источник воспламенения.
Материал крепежа заслуживает отдельной строки в спецификации. Все внешние крепежные элементы взрывозащищенного морского кондиционера должны быть из нержавеющей стали 316, включая шайбы. Мы обслуживали агрегаты на газовозах, где корпус был правильно указан как 316L, но болты монтажного кронштейна были из стандартной оцинкованной стали. Через восемнадцать месяцев крепеж кронштейна подвергся такой коррозии, что для снятия агрегата для обслуживания потребовалось срезать болты. Спецификация, которая это предусматривает, проста: «Все внешние крепежные элементы, включая монтажное оборудование, должны быть из нержавеющей стали A4-316».
Квалификация поставщика и управление сроками поставки для проектов СПГ-танкеров
Взрывозащищенный кондиционер для СПГ-танкера — это проектный элемент, а не выбор из каталога. Устройство должно быть изготовлено с учетом конкретной холодопроизводительности, материала корпуса и пакета сертификации, соответствующего классификационному обществу судна и профилю эксплуатации. Выбор поставщика означает оценку его инженерных возможностей и процесса управления сертификацией, а не только ассортимента продукции.
Заводской аудит является наиболее надежным инструментом квалификации. Посетите производственную площадку производителя и обратите внимание на: собственное ЧПУ-обработку поверхностей пламегасителя с калиброванными записями измерений, камеру испытаний солевым туманом, в которой активно проводятся испытания образцов с зафиксированными результатами, испытательный стенд для проверки герметичности корпуса и систему контроля документации, которая связывает серийный номер каждого устройства с его сертификатами материалов, протоколами испытаний и файлами сертификации. Производитель, который передает обработку пламегасителя на аутсорсинг внешней мастерской без сохранения прослеживаемости размеров обработки, представляет риск для проекта СПГ-танкера, где инспектор классификационного общества захочет увидеть записи измерений зазоров пламегасителя для каждого устройства.
Типичные сроки поставки заказного взрывозащищенного морского кондиционера варьируются от двадцати до тридцати недель, в зависимости от холодопроизводительности и сложности пакета сертификации. Основным фактором, влияющим на разброс сроков поставки, является необходимость испытаний под наблюдением классификационного общества. Если модель кондиционера ранее не была типово одобрена конкретным классификационным обществом, указанным в спецификации судна, производитель должен запланировать испытания под наблюдением на удобное для общества время, и это само по себе может добавить восемь-десять недель к графику поставки. Всегда спрашивайте поставщика, имеет ли предлагаемая модель уже типовое одобрение от соответствующего классификационного общества, прежде чем принимать предложенный срок поставки.
Запрос полного пакета сертификации на этапе предложения, а не на этапе заказа, показывает, какие поставщики понимают специфику морских проектов, а какие рассматривают сертификацию как второстепенную задачу. Поставщик, который не может предоставить образец сертификата типового одобрения и список ссылок на проекты СПГ-танкеров или газовозов в течение нескольких дней после запроса, вероятно, не готов к поддержке проекта нового судна. В WAROM мы поддерживаем библиотеку документации, которая позволяет нам отвечать на такие запросы в течение сорока восьми часов, потому что мы знаем, что тендерные группы должны завершать техническую оценку своих предложений в установленные сроки.
Монтаж, ввод в эксплуатацию и инспекции классификационного общества
Установка взрывозащищенного кондиционера на СПГ-танкер — это не то же самое, что прикрутить стандартный морской кондиционер к палубной площадке. Каждый кабельный ввод, каждое соединение сальника и каждое заземление являются частью системы взрывозащиты и будут соответствующим образом проверены.
Кабельные сальники должны соответствовать типу резьбы ввода, указанному на сертифицированном чертеже устройства. Метрические резьбы M25 и M20 являются стандартными для оборудования IEC, но проекты с американским или ближневосточным происхождением спецификаций иногда требуют резьбы NPT. Эти два типа не взаимозаменяемы, и установка сальника NPT в метрический ввод или наоборот создает несоответствующий требованиям пламегаситель, который будет отклонен во время инспекции. Подтвердите стандарт резьбы на этапе предложения и укажите его явно в заказе.
Каждый кондиционер требует выделенного заземляющего проводника, подключенного как к внутренним, так и к внешним клеммам заземления. Точка внешнего заземления на взрывозащищенном морском корпусе должна быть шпилькой или болтом из нержавеющей стали с пружинной шайбой, и соединение должно оставаться доступным для осмотра без открытия взрывозащищенного корпуса. Инспекторы проверят непрерывность заземления от устройства до главной системы заземления судна и обратят внимание на краску или коррозию между заземляющим контактом и корпусом устройства.
Испытания при вводе в эксплуатацию взрывозащищенных кондиционеров на СПГ-танкерах включают измерение сопротивления изоляции обмоток компрессора и вентилятора, проверку непрерывности заземления, функциональное тестирование блокировки с системой обнаружения газа, если устройство подключено к системе обнаружения газа судна, и полный цикл охлаждения при работе системы вентиляции жилого блока в проектных условиях. Инспектор классификационного общества обычно присутствует при испытаниях сопротивления изоляции и непрерывности заземления и рассматривает результаты остальных испытаний как часть представленного пакета документации.
Одной из повторяющихся проблем, с которой я сталкивался при вводе в эксплуатацию газовозов, является недостаточный зазор для доступа вокруг кондиционера для инспекции пламегасителя. Инспектору необходимо открыть взрывозащищенный корпус, осмотреть поверхности пламегасителя на предмет повреждений или коррозии и измерить зазоры пламегасителя с помощью щупов. Если устройство установлено в тесном углу у переборки с недостаточным зазором для полного открытия дверцы корпуса, инспекция не может быть завершена. Минимальный зазор в 600 миллиметров со всех сторон, требующих доступа, является практическим правилом, которое выходит за рамки того, что указано в большинстве монтажных чертежей.
Принятие окончательного решения по спецификации
Выбор взрывозащищего кондиционера для LNG-танкера означает обязательство использовать оборудование, которое должно выполнять три четко определенных задания без компромиссов: оно должно надежно охлаждать жилые помещения в одних из самых жарких морских путей планеты, оно должно содержать любой внутренний электрический дефект внутри сертифицированного огнестойкого корпуса на весь срок службы судна, и оно должно иметь документацию, которая убедит инспектора классификационного общества в правильности выполнения первых двух задач.
Решения по спецификациям, которые имеют наибольшее значение, принимаются на самых ранних этапах. Выбор класса температуры, материала корпуса и пакета сертификации до оформления заказа определяет, будет ли ввод в эксплуатацию выполнен по графику или задержится из-за поиска недостающей документации через часовые пояса. Если сроки вашего проекта не допускают сюрпризов с сертификацией, поделитесь с нами своими требованиями к спецификациям и данными о классификационном обществе по адресу gm*@***om.com или позвоните по номеру +86 21 39977076. Мы подтвердим, какие из наших взрывозащищенных морских продуктов уже имеют типовые одобрения, необходимые для вашего проекта, и предоставим сроки выполнения, учитывающие возможное дополнительное испытание с наблюдением. Обзор спецификаций на начальном этапе не стоит ничего. Замена не соответствующего требованиям оборудования на этапе ввода в эксплуатацию обходится дорого по времени и портит репутацию с судовладельцем, что трудно исправить.
Общие вопросы о взрывозащищенном HVAC для LNG-танкеров
В чем разница между взрывозащищими кондиционерами Zone 1 и Zone 2?
Оборудование Zone 1 предназначено для зон, где в нормальных условиях возможно возникновение взрывоопасной газовой атмосферы, и обладает более высоким уровнем защиты, обычно Ex d или Ex e с дополнительными мерами предосторожности. Оборудование Zone 2 предназначено для зон, где в нормальных условиях вероятность возникновения взрывоопасной атмосферы низка, и если она возникает, то существует недолго. Для жилых помещений LNG-танкера большинство устройств, расположенных рядом с периметром жилого блока, предназначены для Zone 2, поскольку сами жилые помещения расположены вне основных опасных зон. Если кондиционер обслуживает пространство, непосредственно примыкающее к зоне Zone 1, например, границу газокомпрессорной комнаты, требуется сертификация Zone 1. Корпуса выглядят похоже, но устройство Zone 1 имеет более строгие допуски по зазорам в огнепроходных путях и более обширные испытания типа. Установка устройства Zone 2 там, где требуется Zone 1, приведет к несоответствию требованиям классификационного общества.
Сколько времени занимает получение одобрения классификационного общества на новую модель взрывозащищенного кондиционера?
Для производителя, уже обладающего сертификатами ATEX и IECEx на базовое изделие, получение дополнительного типа одобрения от CCS, BV или DNV обычно занимает от шести до двенадцати месяцев. Время зависит от того, требует ли общество физического наблюдения за испытаниями функций взрывозащиты, что большинство обществ делает при первом рассмотрении модели. Если модель кондиционера уже прошла типовое одобрение в одном обществе, а проект требует одобрения другого, то вторая процедура обычно занимает быстрее — от четырех до шести месяцев, поскольку пакет тестовых данных уже подготовлен, и остается только повторить процесс проверки. Проекты с жесткими графиками на верфях должны выбирать модели оборудования, уже прошедшие типовое одобрение в соответствующем обществе, а не рассчитывать, что новое одобрение будет получено в сроки закупки.
Можно ли преобразовать стандартный морской кондиционер для использования в опасных зонах LNG-танкера?
Нет. Преобразование стандартного морского кондиционера в взрывозащищенную конструкцию не допускается ни одним классификационным обществом. Сертификация взрывозащиты связана с полным сборочным изделием, спроектированным и испытанным как единое целое, включая корпус, компрессор, расположение конденсаторных катушек, терминальную коробку, кабельные вводы и систему заземления. Модификация стандартного устройства с помощью сторонних огнестойких компонентов создает некондиционное сборочное изделие, которое будет отвергнуто при инспекции классификационного общества. Единственный путь к соответствию — это приобретение устройства, спроектированного, изготовленного и сертифицированного как полностью взрывозащищенное изделие с самого начала.
Какое обслуживание требуется взрывозащищенным кондиционерам во время эксплуатации LNG-танкера?
График обслуживания взрывозащищенного морского кондиционера включает те же проверки холодильной системы, что и любой другой морской HVAC-установки, проверку заряда хладагента, очистку катушек, замену фильтров и анализ масла компрессора, а также три задачи, связанные с взрывозащитой. Во-первых, проверка зазоров в огнепроходных путях: зазоры между корпусом и крышкой должны измеряться калиброванными щупами и сравниваться с допусками по чертежам, указанными в сертификате, при каждом обслуживании. Во-вторых, проверка целостности крепежа: все болты крышки огнепроходного пути должны быть проверены на правильный момент затяжки и наличие признаков коррозии или повреждения резьбы. В-третьих, проверка кабельных вводов: корпус вводной коробки, уплотнение и зажимная система должны осматриваться на наличие коррозии, трещин или ослабления. Любая поверхность огнепроходного пути, показывающая патины, механические повреждения или коррозию за пределами допустимых значений, указанных в руководстве по обслуживанию, требует замены корпуса, а не ремонта. Если у вашей команды нет доступа к данным о размерах огнепроходных путей производителя, запросите их сейчас, а не ждите следующего сухого дока. Поделитесь с нами серийными номерами ваших устройств по адресу gm*@***om.com и мы предоставим записи о фактических размерах огнепроходных путей и рекомендуемые пределы инспекции для вашего конкретного оборудования.
Если вас интересует, ознакомьтесь с этими связанными статьями:
ПЕРСПЕКТИВНАЯ ПРЕСС-ИВЕНТ WAROM Explosion-proof 2023 Summer Marketing Conference — полная удача
Взрывозащищённые системы SCADA для нефтехимической 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