Výběr nesprávného typu kabelové průchodky pro instalace v nebezpečných prostorech může vést ke katastrofickým poruchám, poškození zařízení a porušení bezpečnostních předpisů, které společnosti stojí miliony v podobě prostojů a pokut za porušení předpisů. Bariérové žlázy využívají fyzický bariérový mechanismus s elastomerová těsnění1 aby se zabránilo vniknutí plynu, zatímco kompozitní ucpávky využívají těsnicí hmotu, která obklopuje jádra kabelů a vytváří plynotěsné těsnění – bariérové ucpávky umožňují snadnější údržbu a výměnu kabelů, zatímco kompozitní ucpávky poskytují vynikající dlouhodobé těsnění pro trvalé instalace v prostředí s nebezpečím výbuchu. Právě minulý měsíc se Marcus Weber, vedoucí elektrikář v petrochemickém závodě v Hamburku v Německu, potýkal s častými poruchami těsnění na pancéřovaných kabelových spojích v Nebezpečné oblasti zóny 12. Po přechodu ze standardních složených žláz na naše Certifikát ATEX3 bariérových žláz, jeho tým snížil počet servisních zásahů o 75% a dosáhl nulového počtu případů vniknutí plynu během šesti měsíců provozu.
Obsah
- Co jsou bariérové žlázy a jak fungují?
- Co jsou složené žlázy a jaký je jejich uzavírací mechanismus?
- Které aplikace vyžadují bariérové vs. kompozitní žlázy?
- Jaké jsou požadavky na instalaci a údržbu?
- Jaké jsou náklady u jednotlivých typů?
- Často kladené otázky o bariérových a složených žlázách
Co jsou bariérové žlázy a jak fungují?
Porozumění technologii bariérových uzávěrů je zásadní pro inženýry pracující s instalacemi v nebezpečných oblastech, kde je spolehlivé utěsnění proti plynu a přístupnost pro údržbu prvořadým zájmem.
Bariérové žlázy využívají mechanický těsnicí systém s elastomerovými bariérami, které se stlačují kolem jednotlivých jader kabelů, aby zabránily migraci plynu. Jsou vybaveny odnímatelnými těsnicími prvky, které umožňují výměnu kabelů bez narušení směsi, což je činí ideálními pro dočasné instalace, aplikace náročné na údržbu a situace vyžadující časté výměny kabelů ve výbušném prostředí.
Princip mechanického těsnění
Elastomerový bariérový systém: Základní technologie spočívá v použití přesně tvarovaných elastomerových vložek, které vytvářejí individuální těsnění kolem každého vodiče kabelu. Tyto bariéry se při utažení ucpávky stlačují radiálně a vytvářejí plynotěsná těsnění, která zabraňují migraci výbušných plynů podél jader kabelů.
Výhody modulárního designu: Na rozdíl od složených ucpávek používají bariérové systémy vyměnitelné těsnicí moduly, které lze demontovat a znovu namontovat, aniž by to mělo vliv na ostatní kabely ve stejné ucpávce. Tato modularita výrazně snižuje čas a náklady na údržbu v průmyslových aplikacích.
Výkonnostní hodnocení tlaku: Naše ucpávky s certifikací ATEX dosahují tlakové odolnosti až 10 barů, což splňuje Požadavky na odolnost proti vznícení Ex d4 pro nebezpečné oblasti zóny 1 a zóny 2. Konstrukce mechanické ucpávky zachovává integritu i za podmínek teplotních cyklů a vibrací, které jsou běžné v průmyslovém prostředí.
Stavební materiály a certifikace
Materiály pro bydlení: K dispozici v provedení z mosazi, nerezové oceli 316L a hliníkové slitiny, aby vyhovovaly specifickým požadavkům prostředí. Mořské provedení zahrnuje dodatečnou odolnost proti korozi pro pobřežní a pobřežní instalace.
Kompatibilita s elastomery: V závislosti na požadavcích na odolnost vůči chemikáliím používáme elastomery NBR, EPDM a Viton. Každý materiál je testován na kompatibilitu s běžnými průmyslovými chemikáliemi, včetně uhlovodíků, kyselin a čisticích rozpouštědel.
Certifikační normy: Naše bariérové ventily mají certifikaci ATEX, IECEx5, a certifikace UL pro přijetí na globálním trhu. Teplotní klasifikace se pohybují od T1 do T6 a pokrývají aplikace v provozním rozsahu od -40 °C do +200 °C.
Co jsou složené žlázy a jaký je jejich uzavírací mechanismus?
Složené těsnicí hmoty představují tradiční přístup k utěsňování kabelů v nebezpečných oblastech, při kterém se používají tekuté směsi, které vytvářejí trvalé plynové bariéry kolem kabelových instalací.
Složené těsnicí hmoty používají těsnicí hmoty, které během instalace obklopují jádra kabelů a vytvářejí trvalé, plynotěsné těsnění tím, že vyplňují všechny dutiny a mezery v kabelovém vstupu. Poskytují vynikající dlouhodobou těsnicí schopnost pro trvalé instalace, ale vyžadují kompletní výměnu, když je třeba kabely opravit nebo upravit.
Technologie těsnění složených materiálů
Charakteristika toku: Těsnicí hmoty jsou navrženy tak, aby během instalace tekly pod tlakem a zajistily úplné vyplnění dutin kolem nepravidelných tvarů kabelů a vícežilových konfigurací. Hmota vytvrzuje a vytváří trvalou bariéru, která zabraňuje migraci plynu podél kabelových tras.
Chemické složení: Moderní směsi využívají polyuretanové nebo epoxidové formulace, které zajišťují vynikající přilnavost k plášťům kabelů a pouzdrům ucpávek. Tyto materiály odolávají teplotním cyklům, chemickému působení a zachovávají si pružnost, aby se přizpůsobily pohybu kabelů.
Proces vytvrzování: Instalace vyžaduje správné poměry míchání a dobu vytvrzení – obvykle 24–48 hodin pro dosažení plné pevnosti. Teplota a vlhkost během instalace významně ovlivňují konečnou účinnost těsnění.
Výkonnostní charakteristiky
Dlouhodobá spolehlivost: Po správné instalaci a vytvrzení poskytují kompozitní ucpávky výjimečnou dlouhodobou těsnicí schopnost s minimálními požadavky na údržbu. Trvalé těsnění eliminuje obavy ze stárnutí elastomeru nebo mechanického opotřebení těsnění.
Odolnost proti tlaku: Složené těsnění může dosáhnout vyšších tlakových hodnot než bariérové systémy, díky čemuž je vhodné pro vysokotlaké aplikace v zařízeních na zpracování ropy a plynu.
Teplotní stabilita: Kvalitní směsi zachovávají těsnost v širokém teplotním rozmezí bez obav z tepelné roztažnosti, které jsou spojeny s elastomerovými těsněními.
Které aplikace vyžadují bariérové vs. kompozitní žlázy?
Výběr mezi bariérovými a složenými žlázami závisí na konkrétních požadavcích aplikace, strategiích údržby a provozních omezeních, které se v jednotlivých odvětvích výrazně liší.
Bariérové průchodky vynikají v aplikacích vyžadujících náročnou údržbu, dočasných instalacích a situacích vyžadujících časté výměny kabelů, zatímco kompozitní průchodky jsou preferovány pro trvalé instalace, prostředí s vysokým tlakem a aplikace, kde dlouhodobá spolehlivost těsnění převažuje nad obavami o přístupnost údržby.
Aplikace bariérových těsnění
Prostředí s vysokými nároky na údržbu: Chemické zpracovatelské závody, rafinerie a výrobní zařízení, kde dochází k častým úpravám zařízení a výměnám kabelů, těží z dostupnosti bariérových ucpávek. Možnost vyměnit jednotlivé kabely bez ovlivnění ostatních obvodů snižuje prostoje a náklady na údržbu.
Dočasné instalace: Staveniště, mobilní zařízení a dočasná zpracovatelská zařízení často vyžadují kabelové spoje, které mohou vyžadovat úpravy nebo přemístění. Průchodky s bariérou poskytují flexibilitu potřebnou pro tato dynamická prostředí.
Instalace více kabelů: Ovládací panely, rozvodné skříně a rozvodné body s více kabelovými vstupy těží z modularity bariérových průchodek. Údržba jednotlivých obvodů nenarušuje ostatní systémy, které sdílejí stejnou skříň.
Aplikace sloučeniny Gland
Trvalá infrastruktura: Systémy rozvodu energie, monitorování potrubí a pevné průmyslové instalace, kde kabely vyžadují výměnu jen zřídka, těží z trvalosti a spolehlivosti kompozitních ucpávek.
Vysokotlaké prostředí: Offshore platformy, podmořské instalace a vysokotlaká zpracovatelská zařízení vyžadují vynikající odolnost proti tlaku, kterou poskytují kompozitní ucpávky.
Kritické bezpečnostní systémy: Systémy nouzového vypínání, detekce požáru a plynu a další bezpečnostně kritické aplikace často vyžadují použití kompozitních ucpávek, které se osvědčily svou dlouhodobou spolehlivostí a minimálními nároky na údržbu.
Příklad reálné aplikace
Ahmed Hassan, vedoucí údržby ve velké rafinérii v Kuvajtu, stál před náročným rozhodnutím při modernizaci systému správy kabelů v prostředí s nebezpečím výbuchu. Jeho zařízení zpracovává vysokotlaké uhlovodíky a často dochází k úpravám zařízení, které vyžadují výměnu kabelů. Ahmed zpočátku zvažoval použití kompozitních ucpávek kvůli jejich dobré pověsti, ale po výpočtu nákladů na údržbu se rozhodl pro naše řešení s bariérovými ucpávkami. Během 18 měsíců jeho tým provedl 47 úprav kabelů bez jediného případu vniknutí plynu, čímž ušetřil odhadem 1 028 000 T4T280 v nákladech na prostoje ve srovnání s instalacemi kompozitních ucpávek, které by vyžadovaly kompletní výměnu při každé úpravě.
Jaké jsou požadavky na instalaci a údržbu?
Složitost instalace a požadavky na průběžnou údržbu představují kritické faktory při výpočtu celkových nákladů na vlastnictví při výběru kabelových průchodek pro nebezpečné prostory.
Bariérové ucpávky vyžadují při instalaci přesné použití točivého momentu a správný výběr elastomeru, ale nabízejí jednoduchou údržbu díky vyměnitelným těsnicím prvkům, zatímco kompozitní ucpávky vyžadují pečlivé míchání, správné podmínky vytvrzování a při jakékoli údržbě kompletní výměnu, což činí instalaci složitější, ale snižuje potřebu průběžné údržby.
Proces instalace bariérové průchodky
Požadavky na přípravu: Příprava kabelu zahrnuje standardní postupy odizolování a zakončení pancéřování. Nejsou vyžadovány žádné zvláštní úkony spojené s mícháním nebo vytvrzováním, což umožňuje instalaci za různých povětrnostních podmínek a teplot.
Postup montáže:
- Vyberte vhodné elastomerové vložky pro průměr kabelu a počet jader.
- Kabel nainstalujte přes tělo ucpávky s vhodným zakončením pancéřování.
- Umístěte elastomerové bariéry kolem jednotlivých jader.
- Použijte předepsaný utahovací moment (obvykle 40–60 Nm pro ucpávky M25).
- Ověřte neporušenost těsnění pomocí tlakové zkoušky.
Kontrola kvality: Ověření instalace zahrnuje kontrolu utahovacího momentu a tlakovou zkoušku pro potvrzení integrity těsnění. Tento proces trvá obvykle 15–20 minut na jedno ucpávkové těsnění při použití standardního nářadí.
Požadavky na instalaci směsi Gland
Úvahy o životním prostředí: Instalace vyžaduje kontrolované podmínky teploty a vlhkosti pro správné vytvrzení směsi. Déšť, extrémní teploty nebo vysoká vlhkost mohou ohrozit kvalitu těsnění.
Instalační kroky:
- Připravte kabel a nainstalujte jej přes tělo ucpávky.
- Smíchejte těsnicí hmotu podle pokynů výrobce.
- Vstříkněte směs pod tlakem, aby se vyplnily všechny dutiny.
- Před zapnutím napájení počkejte 24–48 hodin, aby došlo k vytvrzení.
- Po úplném vytvrzení proveďte tlakovou zkoušku.
Specializované vybavení: Injekce směsi vyžaduje speciální čerpací zařízení a míchací systémy, což zvyšuje složitost instalace a požadavky na vybavení.
Porovnání údržby
| Aspekt | Bariérové žlázy | Složené žlázy |
|---|---|---|
| Výměna kabelu | Individuální odstranění kabelů bez ovlivnění ostatních | Je nutná kompletní výměna ucpávky. |
| Doba údržby | 30–45 minut na jeden kabel | 4–6 hodin kompletní výměna |
| Speciální nástroje | Standardní ruční nářadí | Zařízení pro míchání a vstřikování směsí |
| Dopad odstávek | Minimální – ostatní obvody zůstávají aktivní | Rozšířeno – ovlivněny všechny okruhy |
| Náklady na materiál | Pouze náhradní elastomery | Kompletní výměna směsi a ucpávky |
Jaké jsou náklady u jednotlivých typů?
Analýza celkových nákladů na vlastnictví musí zohlednit počáteční pořizovací cenu, náklady na instalaci, náklady na údržbu a dopad na provoz během předpokládané životnosti.
Bariérové průchodky mají obvykle vyšší pořizovací náklady, ale nižší celkové náklady na vlastnictví v aplikacích s náročnou údržbou, zatímco kompozitní průchodky nabízejí nižší pořizovací náklady, ale vyšší dlouhodobé výdaje, pokud jsou nutné úpravy kabelů, což činí bariérové průchodky ekonomičtějšími pro dynamické instalace a kompozitní průchodky vhodnějšími pro trvalé, statické aplikace.
Počáteční analýza nákladů
Srovnání nákupních cen: Složené uzávěry jsou obecně o 20–301 TP3T levnější než ekvivalentní bariérové uzávěry, protože jejich výroba je jednodušší. Tuto počáteční úsporu je však třeba zhodnotit ve vztahu k celkovým nákladům na vlastnictví.
Faktory ovlivňující náklady na instalaci:
- Bariérové žlázy: Standardní instalace pomocí běžného nářadí
- Složené žlázy: Specializované vybavení a delší doba instalace
- Závislost na počasí: Složité instalace mohou vyžadovat ochranu před povětrnostními vlivy.
Dopad na provozní náklady
Frekvence údržby: V aplikacích vyžadujících časté výměny kabelů mohou bariérové průchodky snížit náklady na údržbu o 60–75% ve srovnání s alternativními složenými materiály. Možnost výměny jednotlivých kabelů bez nutnosti vypínání systému přináší významné úspory v provozu.
Náklady na prostoje: Výrobní zařízení obvykle ztrácejí $50 000–$200 000 za hodinu během neplánovaných odstávek. Údržbu bariérových ucpávek lze často provádět během plánovaných údržbových intervalů, zatímco výměna kompozitních ucpávek může vyžadovat nouzové odstávky.
Řízení zásob: Bariérové ucpávky vyžadují výměnu elastomerů, zatímco kompozitní ucpávky vyžadují kompletní výměnu jednotek. Investice do zásob pro bariérové systémy jsou obvykle o 40–50 % nižší než u kompozitních alternativ.
Dlouhodobá hodnotová nabídka
Očekávaná životnost: Oba systémy mohou při správné instalaci a údržbě poskytovat životnost více než 20 let. Nicméně, bariérové ucpávky nabízejí větší flexibilitu pro měnící se provozní požadavky během jejich životnosti.
Technologický vývoj: Vzhledem k tomu, že průmyslová zařízení modernizují řídicí systémy a přidávají monitorovací funkce, jsou bariérové ucpávky nákladově efektivnější než alternativní složená řešení.
Závěr
Volba mezi bariérovými a kompozitními ucpávkami závisí v konečném důsledku na konkrétních požadavcích aplikace, filozofii údržby a dlouhodobé provozní strategii. Bariérové ucpávky vynikají v dynamických prostředích, kde dochází k častým úpravám kabelů, a díky své modulární konstrukci a vyměnitelným těsnicím prvkům nabízejí vynikající přístupnost pro údržbu a nižší celkové náklady na vlastnictví. Kompozitní ucpávky zůstávají preferovanou volbou pro trvalé instalace, kde je nejdůležitější dlouhodobá spolehlivost těsnění a výměny kabelů jsou vzácné. Ve společnosti Bepto pomáháme zákazníkům s těmito rozhodnutími již více než deset let a poskytujeme řešení bariérových i složených ucpávek s úplnými certifikacemi ATEX, IECEx a UL, které splňují globální bezpečnostní normy. Náš technický tým vám pomůže analyzovat vaše konkrétní požadavky a doporučí optimální řešení pro vaše aplikace v nebezpečných prostorech. 😉
Často kladené otázky o bariérových a složených žlázách
Otázka: Mohu v existujících instalacích nahradit kompozitní těsnění bariérovými těsněními?
A: Ano, bariérové ucpávky mohou obvykle nahradit kompozitní ucpávky se stejnou velikostí závitu a konfigurací montáže. Je však nutné ověřit, zda tlaková odolnost a teplotní klasifikace bariérové ucpávky splňují požadavky vaší aplikace a certifikace pro nebezpečné prostředí.
Otázka: Který typ je vhodnější pro použití v pobřežních ropných a plynových zařízeních?
A: Složené těsnicí prvky se obecně upřednostňují pro použití na moři díky jejich vynikající dlouhodobé těsnicí schopnosti a odolnosti vůči drsným podmínkám mořského prostředí. Trvalé těsnění eliminuje obavy z degradace elastomeru způsobené solnou mlhou a teplotními cykly, které jsou běžné v pobřežních instalacích.
Otázka: Jak poznám, zda moje aplikace vyžaduje bariérové nebo kompozitní ucpávky?
A: Zvažte použití bariérových průchodek, pokud často měníte kabely, potřebujete individuální údržbu obvodů nebo máte dočasné instalace. Vyberte si kompozitní průchodky pro trvalé instalace, vysokotlaké aplikace nebo v případě, že je vyžadována maximální dlouhodobá spolehlivost utěsnění s minimálním přístupem pro údržbu.
Otázka: Jaká je typická životnost jednotlivých typů žláz?
A: Při správné instalaci mohou jak bariérové, tak kompozitní průchodky sloužit více než 20 let. U bariérových průchodek může být nutné každých 10–15 let vyměnit elastomer, zatímco kompozitní průchodky je obvykle nutné kompletně vyměnit pouze v případě, že je poškozeno těsnění nebo je nutné upravit kabely.
Otázka: Existují omezení velikosti pro každý typ žlázy?
A: Bariérové průchodky jsou k dispozici ve velikostech od M12 do M75, zatímco kombinované průchodky mohou pojmout větší velikosti až do M100 nebo zakázkové konfigurace. Výběr často závisí na velikosti kabelového svazku a počtu jednotlivých jader, které vyžadují utěsnění.
-
Prozkoumejte definici a materiálové vlastnosti elastomerů, klíčové složky moderních těsnění. ↩
-
Seznamte se s oficiální klasifikací nebezpečných oblastí zóny 1 a s tím, co to znamená pro bezpečnost zařízení. ↩
-
Seznamte se se směrnicí ATEX, evropskou normou pro zařízení používaná v prostředí s nebezpečím výbuchu. ↩
-
Přečtěte si technickou definici pojmu ‘Ex d’ označujícího koncepci protipožární ochrany používanou u zařízení pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu. ↩
-
Seznamte se se systémem IECEx, mezinárodní certifikační normou pro zařízení v prostředí s nebezpečím výbuchu. ↩
