Избор на кабелни уплътнения за потенциално експлозивни прахови атмосфери: как да изберем продукти, сертифицирани по ATEX, и да предотвратим катастрофални експлозии?

Експлозиите на прах убиват над 100 работници годишно в световен мащаб. Правилният избор на кабелни уплътнения за взривоопасна прахова атмосфера може да предотврати тези трагедии и да предпази съоръжението ви от опустошителни щети.

Изборът на кабелни уплътнения за взривоопасна прахова атмосфера изисква Сертифициране по ATEX¹ за подходящи зони (20, 21, 22), подходящи степени на защита от проникване (минимум IP6X), съвместимост с температурни класове, съображения за температурата на запалване на праха и съответствие с EN 60079-31 за изискванията за прахонепроницаеми корпуси.

Миналия месец Хасан ми се обади спешно от завода си за преработка на зърно. Имали е инцидент, при който натрупаният прах около кабелни втулки с неподходящ номинал е създал потенциален източник на запалване. Разследването разкри, че съществуващите им железници не са били сертифицирани по ATEX за прахови атмосфери. Този инцидент ми напомни защо правилният подбор е буквално въпрос на живот и смърт.

Съдържание

• Какви са съществените изисквания за кабелните втулки в зони с експлозия на прах?
• Как да определите правилната ATEX категория и класификация на зоната?
• Какви са основните технически спецификации за прахоустойчивите кабелни втулки?
• Как се избират кабелни уплътнения за различни видове горими прахове?

Какви са съществените изисквания за кабелните втулки в зони с експлозия на прах?

Кабелните втулки в потенциално експлозивна прахова атмосфера трябва да отговарят на строгите изисквания на ATEX, които надхвърлят стандартните промишлени приложения. Разбирането на тези изисквания предотвратява катастрофални повреди.

Съществените изисквания включват сертифициране по ATEX съгласно Директива 2014/34/ЕС, съответствие с EN 60079-31² за прахонепроницаеми корпуси, подходяща категория на оборудването (1D, 2D, 3D), температурен клас, съвместим с температурите на запалване на праха, и подходяща степен на защита от проникване (минимум IP6X), за да се предотврати натрупването на прах.

Изисквания на директивата ATEX

Категории оборудване за прашни среди:

• Категория 1D: Зона 20 - Много висока степен на защита
• Категория 2D: Зона 21 - Високо ниво на защита  
• Категория 3D: Зона 22 - нормално ниво на защита

Основни изисквания за безопасност:

• Предотвратяване на източници на запалване
• Ограничаване на повърхностните температури
• Защита срещу електростатичен разряд³
• Устойчивост на механични удари
• Защита на околната среда срещу проникване на прах

EN 60079-31 Съответствие

Изисквания за прахонепроницаем корпус:

• Степен на защита IP6X: Пълна защита срещу проникване на прах
• Изпитване под налягане: 2 kPa свръхналягане за 10 секунди
• Наблюдение на температурата: Ограничения на температурата на повърхността
• Механична якост: Устойчивост на удари и вибрации

Наскоро Дейвид ми каза: "Чък, твоето обяснение на изискванията на EN 60079-31 ни помогна да разберем защо стандартните ни втулки IP65 не бяха достатъчни за нашата мелница за брашно."

Система за класификация на температурата

Температурни класове за прах:

• T1: ≤ 450°C повърхностна температура
• T2: ≤ 300°C повърхностна температура
• T3: ≤ 200°C повърхностна температура
• T4: ≤ 135°C повърхностна температура
• T5: ≤ 100°C повърхностна температура
• T6: ≤ 85°C повърхностна температура

Температура на възпламеняване на праха Примери:

Изисквания за сертифициране и маркиране

Формат на маркировката ATEX:

• Маркировка CE с номер на нотифицирания орган
• Екс символ и концепция за защита
• Категория на оборудването и пригодност на зоната
• Обозначение на температурния клас
• Референтен номер на сертификата

Пример за маркировка:
CE 0102 ⚡ II 2D Ex tb IIIC T135°C Db IP66

Тълкуване:

• CE 0102: Сертифициране на нотифициран орган
• II 2D: Оборудване от категория 2D за зона 21
• Ex tb IIIC: Защита чрез ограждане за горим прах
• T135°C: Максимална повърхностна температура
• Db: Ниво на защита от прах
• IP66: Степен на защита от проникване

В Bepto поддържаме подробни ATEX сертификати за всички приложения в прахова среда. Нашият технически екип предоставя подробни насоки за приложение, за да гарантира правилния избор. 😉

Как да определите правилната ATEX категория и класификация на зоната?

Правилната класификация на зоните е от основно значение за избора на подходящи кабелни канали. Неправилната класификация може да доведе до неадекватна защита и потенциални рискове от експлозия.

Класификацията на зоните изисква оценка на опасностите, свързани с вероятността от изпускане на прах, моделите на натрупване на прах, ефективността на вентилацията и оперативните процедури, за да се определи дали зоните се класифицират като зона 20 (постоянно присъствие), зона 21 (периодично присъствие) или зона 22 (само при необичайни условия).

Дефиниции за зона на експлозия на прах

Зона 20 - Категория 1D Изисква се:

• Постоянно наличие на взривоопасна прахова атмосфера
• Повече от 1000 часа годишно
• Вътрешно оборудване, работещо с горим прах
• Изисква най-високо ниво на защита

Зона 21 - Категория 2D Изисква се:

• Вероятна експлозивна атмосфера от прах при нормална работа
• 10-1000 часа годишно
• В близост до оборудване за обработка на прах
• Изисква високо ниво на защита

Зона 22 - Изисква се категория 3D:

• Малко вероятно е при нормална работа да има експлозивна атмосфера от прах
• По-малко от 10 часа годишно
• Отдалечени от източници на прах с добра вентилация
• Изисква нормално ниво на защита

Методология за класификация на зоните

Стъпка 1: Оценка на изпускането на прах

• Непрекъснато освобождаване: Вътрешни части на оборудването, точки на прехвърляне
• Първично освобождаване: Нормални работни емисии на прах
• Вторично освобождаване: Само при необичайни състояния

Стъпка 2: Анализ на вентилацията

• Естествена вентилация: На открито или в добре проветриви помещения
• Изкуствена вентилация: Механични системи с мониторинг
• Лоша вентилация: Затворени пространства с ограничено движение на въздуха

Стъпка 3: Оценка на натрупването

• Дебелина на праховия слой: >5mm създава риск от експлозия
• Честота на почистване: Редовното отстраняване намалява риска
• Характеристики на повърхността: Хоризонталните повърхности натрупват повече прах

Хасан споделя: "Вашата методология за класификация на зоните ни помогна да оценим правилно нашия елеватор за зърно. Открихме, че няколко зони са били неправилно класифицирани."

Често срещани грешки при класифициране

Грешки от свръхкласификация:

• Класифициране на всички зони в близост до обработка на прах като зона 21
• Пренебрегване на ефективността на вентилационните системи
• Не се отчитат действителните експлоатационни нива на прах
• Прилагане на твърде консервативни коефициенти на безопасност

Грешки при недостатъчно класифициране:

• Подценяване на степента на натрупване на прах
• Пренебрегване на вторичните облаци прах от почистването
• Невземане под внимание на сценарии за неизправност на оборудването
• Неадекватна оценка на въздействието на повредата на вентилацията

Изисквания към документацията

Документация за класификация на зоните:

• Методология за оценка на опасностите
• Идентифициране на източника на изпускане на прах
• Анализ на вентилационната система
• Чертежи на границите на зоната
• Обосновка на избора на оборудване
• Процедури за периодичен преглед и актуализация

Изисквания за компетентно лице:

• Квалифициран специалист по взривозащита
• Разбиране на процеса и оборудването
• Познаване на съответните стандарти и разпоредби
• Опит с подобни приложения
• Текущо обучение и поддържане на сертификати

Какви са основните технически спецификации за прахоустойчивите кабелни втулки?

Прахонепроницаемите кабелни втулки изискват специфични конструктивни характеристики и работни характеристики, които се различават значително от стандартните газонепроницаеми или общи промишлени приложения.

Ключовите спецификации включват степен на прахоустойчивост IP6X по IEC 60529, съответствие с изискванията на EN 60079-31 за изпитване под налягане, намаляване на температурата при натрупване на прахови слоеве, механична якост за промишлени среди и подходящи системи за уплътняване, които запазват целостта си при термични цикли.

Изисквания за защита от навлизане

Изисквания за тестване на IP6X:

• Тестов прах: Талк на прах или еквивалент
• Отрицателно налягане: 2 kPa (20 mbar) за 8 часа
• Без проникване на прах: Проверена пълна защита
• Изпитване под налягане: 2 kPa свръхналягане за 10 секунди

Критични характеристики на дизайна:

• Множество бариери за запечатване: Първични и вторични уплътнения
• Конструкция с уловено уплътнение: Предотвратява изместването на уплътнението
• Гладки вътрешни повърхности: Намалява до минимум местата за натрупване на прах
• Правилен дизайн на резбата: Предотвратява навлизането на прах през резбите

Съображения за температурните характеристики

Ефекти на прашния слой:

• Топлоизолация: Слоевете прах намаляват разсейването на топлината
• Повишаване на температурата: 5-50°C в зависимост от дебелината
• Деривационни фактори: Прилагане на консервативни температурни граници
• Изисквания за наблюдение: Проверка на температурата на повърхността

Дейвид ми каза: "Не знаехме, че натрупването на прах ще повиши температурата на кабелните ни канали с 30°C. Вашите указания за намаляване на температурата предотвратиха потенциални проблеми със запалването."

Проектиране на уплътнителна система

Изисквания за първичен печат:

• Съвместимост на материалите: Устойчивост на прах и почистване
• Температурна стабилност: Запазва свойствата си в целия работен диапазон
• Устойчивост на компресия: Дългосрочна цялост на уплътнението
• Химическа устойчивост: Съвместимост с технологични материали

Функции на вторичното уплътнение:

• Защита на резервно копие: Възможност за излишно уплътняване
• Различен механизъм за запечатване: Допълване на основното уплътнение
• Лесна замяна: Удобен за поддръжка дизайн
• Визуална индикация: Оценка на състоянието на уплътнението

Изисквания за механична якост

Устойчивост на удар:

• Оценка IK⁴: Ниво на защита от механичен удар
• Устойчивост на вибрации: Съвместимост с индустриална среда
• Термично циклиране: Разширяване/свиване без повреда
• Монтажен момент: Правилно уплътняване без прекомерно натоварване

Избор на материал:

• Устойчивост на корозия: Подходящ за прашна среда
• Статично разсейване: Предотвратява натрупването на електростатични частици
• Устойчивост на UV лъчи: Възможност за приложение на открито
• Пожароустойчивост: Не допринася за разпространението на пожара

Съвместимост на кабелите

Видове кабели и оразмеряване:

• Бронирани кабели: Правилно заземяване и уплътняване
• Многожилни кабели: Индивидуално уплътняване на проводника
• Оптични кабели: Настаняване на неметални кабели
• Диапазон на размерите: Изчерпателно покритие за приложения

Изисквания за облекчаване на напрежението:

• Устойчивост на издърпване: Минимум 500N за повечето приложения
• Защита на радиуса на огъване: Предотвратява повреда на кабела
• Стрес, свързан с околната среда: Вятър, вибрации, топлинен цикъл
• Дългосрочна надеждност: Поддържа производителност през целия живот на оборудването

В Bepto нашите прахоуплътнени кабелни втулки включват усъвършенствана технология за уплътняване и здрава конструкция, за да осигурят надеждна работа в най-тежките прахови среди. 😉

Как се избират кабелни уплътнения за различни видове горими прахове?

Различните горими прахове имат уникални характеристики, които влияят върху избора на кабелни уплътнения. Разбирането на тези разлики гарантира оптимална защита и съответствие.

Специфичният избор на прах изисква анализ на разпределението на размера на частиците, чувствителността към запалване, електропроводимостта, корозионните свойства и хигроскопично поведение⁵ за определяне на подходящите материали, системи за уплътняване, температурни показатели и изисквания за поддръжка за всяко приложение.

Класификация и характеристики на праха

Група IIIA - Горими летящи частици:

• Примери: Памучни влакна, хартиен прах, текстилни влакна
• Характеристики: Влакнест, с ниска плътност, лесно преносим във въздуха
• Специални съображения: Предотвратяване на проникването на влакна, статично натрупване

Група IIIB - Непроводим прах:

• Примери: Брашно, нишесте, захар, пластмасов прах
• Характеристики: Изолиране, потенциал за статично натрупване
• Специални съображения: Предотвратяване на електростатичен разряд

Група IIIC - Проводим прах:

• Примери: Метални прахове, въглеродни сажди, графит
• Характеристики: Електропроводими, фини частици
• Специални съображения: Предотвратяване на късо съединение, заземяване

Избор на материал по тип прах

Приложения за корозивен прах:

• Неръждаема стомана: 316L минимум за химическа устойчивост
• Специални сплави: Hastelloy, Inconel за тежки условия
• Защитни покрития: PTFE, керамични покрития, където е приложимо
• Материали за уплътнения: Химически устойчиви еластомери

Абразивни прахови среди:

• Закалени повърхности: Материали, устойчиви на износване
• Гладки покрития: Минимизиране на точките на абразивно износване
• Заменяеми компоненти: Лесен достъп за поддръжка
• Здрава конструкция: Механичен дизайн за тежки условия

Хасан наскоро сподели: "Вашите насоки за избор на материали за нашия циментов завод ни спасиха от преждевременни повреди. Абразивният прах разрушаваше предишните ни кабелни втулки."

Специфични за приложението съображения

Приложения за преработка на храни:

• Съответствие с изискванията на FDA: Материали за хранително-вкусовата промишленост, когато е необходимо
• Санитарен дизайн: Лесно почистване и проверка
• Устойчивост на корозия: Химическа съвместимост при почистване
• Температурни характеристики: Съображения, свързани с топлината на процеса

Фармацевтично производство:

• Изисквания за задържане: Предотвратяване на кръстосано замърсяване
• Валидиране на почистването: Документирани процедури за почистване
• Съвместимост на материалите: Съвместимост на API и помощни вещества
• Нормативно съответствие: Изисквания за ДПП и валидиране

Дървообработваща промишленост:

• Пожароустойчивост: Материали, които не допринасят
• Устойчивост на влага: Влага и излагане на вода
• Циклично изменение на температурата: Пещи и операции по сушене
• Достъп за поддръжка: Работоспособност в прашна среда

Фактори на околната среда

Влажност и влага:

• Хигроскопични прахове: Захар, сол, някои химикали
• Разрушаване на уплътнението: Въздействие на влагата върху еластомерите
• Ускоряване на корозията: Комбинирано въздействие на прах и влага
• Електрически характеристики: Поддържане на устойчивостта на изолацията

Температурни колебания:

• Процесно отопление: Излагане на повишена температура
• Термично циклиране: Ефекти на разширяване и свиване
• Сезонни колебания: Съображения за монтаж на открито
• Производство на топлина: Влияние на електрическия товар върху температурата

Изисквания за поддръжка и инспекция

Специфична за праха поддръжка:

• Честота на почистване: Въз основа на процента на натрупване
• Методи за проверка: Визуално, термично и електрическо изпитване
• Критерии за замяна: Показатели за влошаване на ефективността
• Документация: записи за поддръжка и тенденции

Процедури за безопасност:

• Разрешения за горещи работи: Заваряване и рязане в близост до запрашени зони
• Методи за почистване: Одобрени техники за отстраняване на прах
• Лична защита: Подходящи лични предпазни средства за експозиция на прах
• Аварийни процедури: Планове за реакция при експлозия на прах

Дейвид ми каза: "Вашите насоки за поддръжка ни помогнаха да разработим ефективни процедури, които поддържат надеждното функциониране на кабелните ни уплътнения в нашата предизвикателна прашна среда."

Матрица за вземане на решения за избор

Основни критерии за подбор:

• Класификация на зоните: Определя необходимото ниво на защита
• Характеристики на праха: Влияние върху избора на материали и дизайн
• Условия на околната среда: Температура, влажност, корозия
• Изисквания за инсталиране: Достъп, видове кабели, монтаж

Вторични съображения:

• Оптимизиране на разходите: Баланс между производителност и икономичност
• Изисквания за поддръжка: Текущи оперативни разходи
• Подкрепа за доставчиците: Техническа помощ и резервни части
• Бъдеща гъвкавост: Настаняване на промените

Експертиза на Bepto в областта на праховите приложения

Осигуряваме цялостна поддръжка на приложения за прахова атмосфера:

• Инженеринг на приложенията: Насоки за избор на специфичен прах
• Сертифициране по ATEX: Пълни пакети с документация
• Техническо обучение: Принципи на защита от експлозия на прах
• Поддръжка: Насоки за проверка и замяна
• Регулаторни актуализации: Промени в стандартите и изискванията

Хасан наскоро каза: "Експертните познания на Bepto в областта на прилагането на прах ни дадоха увереност, че изборът ни е както безопасен, така и рентабилен. Тяхната постоянна подкрепа е безценна."

Заключение

Правилният избор на кабелни уплътнения за взривоопасни прахови атмосфери изисква систематичен анализ на класификацията на зоните, характеристиките на праха, условията на околната среда и регулаторните изисквания, за да се гарантира безопасността и съответствието.

Често задавани въпроси относно кабелните втулки в атмосфера на прахова експлозия