Ero barrier- ja yhdistelmärauhasen välillä

Väärän kaapeliläpivientityypin valinta vaarallisiin alueisiin asennettaessa voi johtaa katastrofaalisiin vikoihin, laitevaurioihin ja turvallisuusrikkomuksiin, jotka aiheuttavat yrityksille miljoonien eurojen kustannukset seisokkien ja sääntörikkomusten seurauksena. Esteen muodostavat rauhaset käyttävät fyysistä esteen muodostavaa mekanismia, jossa elastomeeritiivisteet¹ estääkseen kaasun tunkeutumisen, kun taas yhdistelmätiivisteet perustuvat tiivistysaineeseen, joka virtaa kaapelin ytimen ympärillä muodostaen kaasutiiviin tiivisteen – esteettömät tiivisteet helpottavat huoltoa ja kaapelin vaihtoa, kun taas yhdistelmätiivisteet tarjoavat erinomaisen pitkäaikaisen tiivistyksen pysyviin asennuksiin räjähdysvaarallisissa ympäristöissä. Viime kuussa Marcus Weber, sähkövalvoja petrokemian laitoksessa Hampurissa, Saksassa, kamppaili usein toistuvien tiivisteiden vikojen kanssa panssaroiduissa kaapeliliitoksissa. Vaaralliset alueet vyöhykkeellä 1². Kun siirryimme tavallisista yhdistelmärauhasista meidän ATEX-sertifioitu³ esteen rauhaset, hänen tiiminsä vähensi huoltokutsuja 75% ja saavutti nollan kaasun sisäänpääsyn tapauksia kuuden kuukauden aikana.

Sisällysluettelo

• Mitä ovat esteen muodostavat rauhaset ja miten ne toimivat?
• Mitä ovat yhdistetyt rauhaset ja niiden sulkumekanismi?
• Mitkä sovellukset vaativat esteitä vai yhdisteitä?
• Miten asennus- ja huoltovaatimukset ovat vertailussa?
• Mitkä ovat kunkin tyypin kustannukset?
• Usein kysyttyjä kysymyksiä este- ja yhdisteen rauhasista

Mitä ovat esteen muodostavat rauhaset ja miten ne toimivat?

Barrier gland -tekniikan ymmärtäminen on erittäin tärkeää insinööreille, jotka työskentelevät vaarallisten alueiden asennusten parissa, joissa luotettava kaasutiivistys ja huollettavuus ovat ensiarvoisen tärkeitä seikkoja.

Esteen muodostavat tiivisteet käyttävät mekaanista tiivistysjärjestelmää, jossa elastomeeriset esteet puristuvat yksittäisten kaapelien ytimien ympärille estäen kaasun siirtymisen. Niissä on irrotettavat tiivisteosat, jotka mahdollistavat kaapelin vaihdon ilman, että yhdisteen rakenne häiriintyy. Tämä tekee niistä ihanteellisia väliaikaisiin asennuksiin, huoltotaitoisia sovelluksia ja tilanteita, joissa kaapeleita joudutaan vaihtamaan usein räjähdysvaarallisissa ympäristöissä.

Mekaanisen tiivistyksen toimintaperiaate

Elastomeerinen suojajärjestelmä: Ydinteknologia perustuu tarkasti muovattuihin elastomeerisisäkkeisiin, jotka muodostavat yksittäiset tiivisteet kunkin kaapelijohtimen ympärille. Nämä esteet puristuvat säteittäisesti, kun tiiviste kiristetään, muodostaen kaasutiiviit tiivisteet, jotka estävät räjähtävän kaasun kulkeutumisen kaapelien ytimien läpi.

Modulaarisen rakenteen edut: Toisin kuin yhdistelmätiivisteet, estejärjestelmissä käytetään vaihdettavia tiivistysmoduuleja, jotka voidaan poistaa ja asentaa uudelleen vaikuttamatta muihin samaan tiivisteeseen liitettyihin kaapeleihin. Tämä modulaarisuus vähentää merkittävästi huoltokustannuksia ja -aikaa teollisissa sovelluksissa.

Paineenkesto: ATEX-sertifioidut tiivisteholkit saavuttavat jopa 10 barin painearvon ja täyttävät Ex d -paloturvallisuusvaatimukset⁴ vyöhykkeiden 1 ja 2 vaarallisille alueille. Mekaanisen tiivisteen rakenne säilyttää eheytensä jopa teollisuusympäristöissä tavallisissa lämpösyklien ja tärinän olosuhteissa.

Rakennusmateriaalit ja sertifikaatit

Kotelomateriaalit: Saatavana messingistä, ruostumattomasta teräksestä 316L ja alumiiniseoksesta valmistettuina malleina, jotka vastaavat erityisiä ympäristövaatimuksia. Merikelpoiset vaihtoehdot sisältävät lisäkorroosionkestävyyden offshore- ja rannikkoasennuksiin.

Elastomeerin yhteensopivuus: Käytämme NBR-, EPDM- ja Viton-elastomeerejä kemiallisen altistumisen vaatimusten mukaan. Jokainen materiaali on testattu yhteensopivuuden osalta yleisten teollisuuskemikaalien, kuten hiilivetyjen, happojen ja puhdistusliuottimien kanssa.

Sertifiointistandardit: Esteen rauhasemme ovat ATEX-sertifioituja., IECEx⁵, ja UL-sertifikaatit globaalin markkinoiden hyväksynnän saamiseksi. Lämpötilaluokitukset vaihtelevat T1:stä T6:een, kattaen sovellukset -40 °C:n ja +200 °C:n käyttölämpötila-alueilla.

Mitä ovat yhdistetyt rauhaset ja niiden sulkumekanismi?

Yhdistelmätiivisteet edustavat perinteistä lähestymistapaa vaarallisten alueiden kaapelitiivisteisiin. Niissä käytetään juoksevia yhdisteitä, jotka muodostavat pysyvän kaasunesteen kaapeliasennusten ympärille.

Yhdistelmätiivisteet käyttävät asennuksen aikana kaapelien ytimen ympärille virtaavia tiivistysaineita, jotka täyttävät kaikki kaapeliläpiviennin ontelot ja raot ja muodostavat pysyvän, kaasutiiviin tiivisteen. Ne tarjoavat erinomaisen pitkäaikaisen tiivistyskyvyn pysyviin asennuksiin, mutta ne on vaihdettava kokonaan, kun kaapelit on huollettava tai muutettava.

Yhdistelmätiivistystekniikka

Virtausominaisuudet: Tiivistysaineet on suunniteltu virtaamaan paineen alaisena asennuksen aikana, mikä varmistaa epäsäännöllisten kaapelimuotojen ja monisydämisten kokoonpanojen ympärillä olevan tyhjiön täydellisen täyttymisen. Aine kovettuu muodostaen pysyvän esteen, joka estää kaasun kulkeutumisen kaapelireittejä pitkin.

Kemiallinen koostumus: Nykyaikaisissa yhdisteissä käytetään polyuretaani- tai epoksipohjaisia koostumuksia, jotka tarttuvat erinomaisesti kaapelin vaippaan ja tiivistekoteloon. Nämä materiaalit kestävät lämpötilan vaihteluita ja kemikaaleja ja säilyttävät joustavuutensa kaapelin liikkuvuuden mukautumiseksi.

Kovettumisprosessi: Asennus vaatii oikeat sekoitussuhteet ja kovettumisaikaa – tyypillisesti 24–48 tuntia täyden lujuuden saavuttamiseksi. Asennuksen aikana vallitsevat lämpötila- ja kosteusolosuhteet vaikuttavat merkittävästi lopulliseen tiivistyskykyyn.

Suorituskykyominaisuudet

Pitkän aikavälin luotettavuus: Kun ne on asennettu ja kovetettu oikein, komposiittitiivisteet tarjoavat poikkeuksellisen pitkäaikaisen tiivistyskyvyn ja vaativat vain vähän huoltoa. Pysyvä tiiviste poistaa huolen elastomeerin ikääntymisestä tai mekaanisen tiivisteen heikkenemisestä.

Paineen kestävyys: Yhdistelmätiivisteet voivat saavuttaa korkeammat painearvot kuin estejärjestelmät, minkä vuoksi ne soveltuvat korkeapaineisiin sovelluksiin öljyn- ja kaasunjalostuslaitoksissa.

Lämpötilavakaus: Laadukkaat yhdisteet säilyttävät tiiviyden laajalla lämpötila-alueella ilman elastomeeritiivisteisiin liittyviä lämpölaajenemisongelmia.

Mitkä sovellukset vaativat esteitä vai yhdisteitä?

Barrier- ja compound-tiivisteiden valinta riippuu sovelluksen erityisvaatimuksista, huoltostrategioista ja toiminnallisista rajoituksista, jotka vaihtelevat merkittävästi eri toimialoilla.

Barrier-tiivisteet sopivat erinomaisesti huoltoa vaativiin sovelluksiin, väliaikaisiin asennuksiin ja tilanteisiin, joissa kaapeleita joudutaan vaihtamaan usein, kun taas compound-tiivisteet ovat parempi valinta pysyviin asennuksiin, korkeapaineisiin ympäristöihin ja sovelluksiin, joissa pitkäaikainen tiivistysvarmuus on tärkeämpää kuin huollon helppous.

Esteen tiivisteen sovellukset

Huoltovaativat ympäristöt: Kemian prosessilaitokset, jalostamot ja tuotantolaitokset, joissa laitteiden muutokset ja kaapelien vaihdot ovat yleisiä, hyötyvät esteettömästä pääsystä tiivisteholkkien luo. Mahdollisuus vaihtaa yksittäisiä kaapeleita vaikuttamatta muihin piireihin vähentää seisokkiaikaa ja huoltokustannuksia.

Väliaikaiset asennukset: Rakennustyömaat, liikkuvat laitteet ja väliaikaiset käsittelylaitokset vaativat usein kaapeliliitäntöjä, joita voi olla tarpeen muokata tai siirtää. Barrier-kaapeliläpiviennit tarjoavat näihin dynaamisiin ympäristöihin tarvittavan joustavuuden.

Monikaapeliset asennukset: Ohjauspaneelit, kytkentärasiat ja jakelupisteet, joissa on useita kaapeliläpivientejä, hyötyvät esteiden modulaarisuudesta. Yksittäisten piirien huolto ei häiritse muita samaa koteloa käyttäviä järjestelmiä.

Yhdisteiden rauhassovellukset

Pysyvä infrastruktuuri: Sähkönjakelujärjestelmät, putkistojen valvonta ja kiinteät teollisuuslaitokset, joissa kaapelit tarvitsevat harvoin vaihtoa, hyötyvät komposiittitiivisteiden kestävyydestä ja luotettavuudesta.

Korkean paineen ympäristöt: Offshore-alustat, merenalaiset asennukset ja korkeapaineiset prosessointilaitteet vaativat komposiittitiivisteiden tarjoamaa erinomaista paineenkestävyyttä.

Kriittiset turvallisuusjärjestelmät: Hätäpysäytysjärjestelmissä, palo- ja kaasunilmaisimissa sekä muissa turvallisuuden kannalta kriittisissä sovelluksissa käytetään usein yhdistelmätiivisteitä, koska ne ovat osoittautuneet pitkäaikaisessa käytössä luotettaviksi ja vaativat vain vähän huoltoa.

Todellisen maailman sovellusesimerkki

Ahmed Hassan, huoltopäällikkö suuressa jalostamossa Kuwaitissa, joutui tekemään vaikean päätöksen päivittäessään vaarallisten alueiden kaapelinhallintajärjestelmää. Hänen laitoksessaan käsitellään korkeapaineisia hiilivetyjä, mikä edellyttää usein laitteiden muutoksia ja kaapelien vaihtoa. Alun perin Ahmed harkitsi maineikkaita komposiittitiivisteitä, mutta päätyi laskemalla huoltokustannukset valitsemaan meidän tiivisteratkaisun. 18 kuukauden aikana hänen tiiminsä suoritti 47 kaapelimuutosta ilman kaasun tunkeutumistapauksia, mikä säästää arviolta $280 000 dollaria seisokkiaikakustannuksissa verrattuna komposiittitiivisteiden asennuksiin, jotka olisivat vaatineet täydellisen vaihdon jokaisen muutoksen yhteydessä.

Miten asennus- ja huoltovaatimukset ovat vertailussa?

Asennuksen monimutkaisuus ja jatkuvat huoltovaatimukset ovat kriittisiä tekijöitä vaarallisten alueiden kaapeliläpivientien valinnan kokonaiskustannusten laskennassa.

Esteholkit vaativat asennuksen aikana tarkkaa vääntömomentin käyttöä ja oikeanlaisen elastomeerin valintaa, mutta niiden huolto on helppoa vaihdettavien tiivisteiden ansiosta. Sen sijaan komposiittiholkit vaativat huolellista sekoittamista, oikeita kovettumisolosuhteita ja täydellistä vaihtamista huollon yhteydessä, mikä tekee asennuksesta monimutkaisemman, mutta vähentää jatkuvia huoltotarpeita.

Esteen asennusprosessi

Valmisteluvaatimukset: Kaapelin valmisteluun kuuluu tavanomaiset kuorinta- ja suojausliitännän valmistelutoimenpiteet. Erityisiä sekoitus- tai kovettumiseen liittyviä seikkoja ei tarvitse ottaa huomioon, joten asennus on mahdollista erilaisissa sääolosuhteissa ja lämpötiloissa.

Asennusohjeet:

1. Valitse kaapelin halkaisijalle ja ydinsuuruudelle sopivat elastomeeriset insertit.
2. Asenna kaapeli läpivientikotelon läpi asianmukaisella suojausliitoksella.
3. Aseta elastomeeriset esteet yksittäisten ytimien ympärille.
4. Käytä määritettyä vääntömomenttia (tyypillisesti 40–60 Nm M25-tiivisteille).
5. Tarkista tiivisteen eheys painekoeella.

Laadunvalvonta: Asennuksen tarkastus sisältää vääntömomentin tarkistuksen ja painekoe tiivisteen tiiviyden varmistamiseksi. Prosessi kestää yleensä 15–20 minuuttia tiivistekappaletta kohti tavallisilla työkaluilla.

Yhdistelmärauhasen asennusvaatimukset

Ympäristönäkökohdat: Asennus vaatii lämpötilan ja kosteuden hallintaa, jotta liima kuivuu kunnolla. Sade, äärimmäiset lämpötilat tai korkea kosteus voivat heikentää tiivisteen laatua.

Asennusvaiheet:

1. Valmistele kaapeli ja asenna se läpivientikotelon läpi.
2. Sekoita tiivistysmassa valmistajan ohjeiden mukaisesti.
3. Ruiskuta seos paineella kaikkien onteloiden täyttämiseksi.
4. Anna kovettua 24–48 tuntia ennen virran kytkemistä.
5. Suorita painekoe täydellisen kovettumisen jälkeen.

Erikoislaitteet: Yhdisteiden ruiskuttaminen vaatii erikoistuneita pumppauslaitteita ja sekoitusjärjestelmiä, mikä lisää asennuksen monimutkaisuutta ja laitteistovaatimuksia.

Huoltovertailu

Aspect	Esteen rauhaset	Yhdisteet
Kaapelin vaihto	Yksittäisen kaapelin irrottaminen vaikuttamatta muihin kaapeleihin	Täydellinen rauhasen vaihto tarpeen
Huolto-aika	30–45 minuuttia kaapelia kohti	4–6 tuntia täydellinen vaihto
Erityistyökalut	Vakiokäsityökalut	Yhdisteiden sekoitus- ja ruiskutuslaitteet
Vaikutus seisokkiaikaan	Minimaalinen – muut piirit pysyvät aktiivisina	Laajennettu – kaikki piirit vaikuttavat
Materiaalikustannukset	Vain korvaavat elastomeerit	Täydellinen yhdisteen ja tiivisteen vaihto

Mitkä ovat kunkin tyypin kustannukset?

Kokonaiskustannusanalyysissa on otettava huomioon alkuperäinen hankintahinta, asennuskustannukset, ylläpitokulut ja odotetun käyttöiän aikana aiheutuvat toiminnalliset vaikutukset.

Barrier-tiivisteiden alkuinvestointikustannukset ovat yleensä korkeammat, mutta niiden kokonaiskustannukset ovat alhaisemmat huoltovaativissa sovelluksissa. Compound-tiivisteiden alkuinvestointikustannukset ovat alhaisemmat, mutta niiden pitkäaikaiset kustannukset ovat korkeammat, kun kaapeleita on muutettava. Siksi barrier-tiivisteet ovat taloudellisempia dynaamisissa asennuksissa ja compound-tiivisteet sopivat paremmin pysyviin, staattisiin sovelluksiin.

Alkuperäinen kustannusanalyysi

Ostohintojen vertailu: Yhdistelmätiivisteet ovat yleensä 20–30% halvempia kuin vastaavat este-tiivisteet, koska niiden valmistusvaatimukset ovat yksinkertaisemmat. Tätä alkuperäistä säästöä on kuitenkin arvioitava suhteessa kokonaiskustannuksiin.

Asennuskustannusten tekijät:

• Esteen muodostavat rauhaset: Vakiokokoonpano tavallisilla työkaluilla
• Yhdistelmärakot: Erikoistuneet laitteet ja pidempi asennusaika
• Sääriippuvuus: Yhdistelmäasennukset saattavat vaatia sääsuojausta.

Käyttökustannusten vaikutus

Huoltointervalli: Sovelluksissa, joissa kaapeleita joudutaan vaihtamaan usein, tiivisteholkit voivat vähentää ylläpitokustannuksia 60–75% verrattuna yhdistelmäratkaisuihin. Mahdollisuus vaihtaa yksittäisiä kaapeleita järjestelmää sammuttamatta tuo merkittäviä säästöjä toiminnassa.

Seisokkikustannukset: Tuotantolaitokset menettävät tyypillisesti $50 000–$200 000 tunnissa suunnittelemattomien seisokkien aikana. Barrier-tiivisteiden huolto voidaan usein suorittaa suunnitellun huoltovälin aikana, kun taas komposiittitiivisteiden vaihto voi edellyttää hätäseisokkeja.

Varastonhallinta: Esteen muodostavat tiivisteet vaativat varastossa olevien elastomeerien vaihtamista, kun taas yhdistelmätiivisteet vaativat kokonaan uusien yksiköiden vaihtamista. Estejärjestelmien varastointikustannukset ovat tyypillisesti 40–50 % alhaisemmat kuin yhdistelmätiivisteiden.

Pitkän aikavälin arvolupaus

Käyttöiän odotukset: Molemmat järjestelmät voivat tarjota yli 20 vuoden käyttöiän, kun ne on asennettu ja huollettu oikein. Barrier-tiivisteet tarjoavat kuitenkin suuremman joustavuuden muuttuviin käyttövaatimuksiin niiden käyttöiän aikana.

Teknologian kehitys: Kun teollisuuslaitokset päivittävät ohjausjärjestelmiä ja lisäävät valvontakapasiteettia, tiivisteholkit mukautuvat näihin muutoksiin kustannustehokkaammin kuin yhdistelmäratkaisut.

Päätelmä

Valinta este- ja yhdistelmätiivisteiden välillä riippuu viime kädessä sovelluksen erityisvaatimuksista, huoltokäytännöistä ja pitkän aikavälin toimintastrategiasta. Este-tiivisteet sopivat erinomaisesti dynaamisiin ympäristöihin, joissa kaapeleita muutetaan usein, sillä ne ovat huollettavia ja niiden modulaarinen rakenne ja vaihdettavat tiivisteosat pienentävät kokonaiskustannuksia. Yhdistelmätiivisteet ovat edelleen suosituin valinta pysyviin asennuksiin, joissa pitkäaikainen tiiviyden luotettavuus on ensiarvoisen tärkeää ja kaapeleita vaihdetaan harvoin. Bepto on auttanut asiakkaita näiden päätösten tekemisessä jo yli vuosikymmenen ajan tarjoamalla sekä este- että yhdistelmätiivisteitä, joilla on täydet ATEX-, IECEx- ja UL-sertifikaatit ja jotka täyttävät kansainväliset turvallisuusstandardit. Tekninen tiimimme auttaa sinua analysoimaan erityisvaatimuksesi ja suosittelee optimaalisen ratkaisun vaarallisten alueiden sovelluksiin. 😉

Usein kysyttyjä kysymyksiä este- ja yhdisteen rauhasista

1. Tutustu elastomeerien määritelmään ja materiaaliominaisuuksiin. Elastomeerit ovat modernien tiivisteiden keskeinen komponentti. ↩

2. Tutustu vaarallisten alueiden vyöhykkeen 1 viralliseen luokitukseen ja sen merkitykseen laitteiden turvallisuudelle. ↩

3. Ymmärrä ATEX-direktiivi, joka on räjähdysvaarallisissa tiloissa käytettävien laitteiden eurooppalainen standardi. ↩

4. Lue tekninen määritelmä vaarallisilla alueilla käytettävien laitteiden palonkestävän suojauksen käsitteestä ‘Ex d’. ↩

5. Tutustu IECEx-järjestelmään, joka on kansainvälinen sertifiointistandardi räjähdysvaarallisissa ympäristöissä käytettäville laitteille. ↩