ケーブルグランドは防爆システムでどのように重要な加圧を維持するか？

このため、適切なケーブルグランドの選択と設置は、爆発性環境下で電気エンクロージャへの危険ガスの侵入を防ぐ正圧を維持するために絶対不可欠です。

ケーブルグランド Ex p¹ システムは、大気圧レベル以上の正圧を維持するためにガス密閉を提供し、爆発性ガスの侵入を防ぐ必要がある。 IEC 60079-2² そして ATEX規格³特殊なシーリング化合物、複数のバリアシステム、圧力モニタリングの統合を使用することで、以下の環境での継続的な保護を保証します。 ゾーン1およびゾーン2の危険区域⁴.

世界中の海上石油プラットフォームや化学処理施設の加圧システムを設計してきた私は、適切なケーブルグランドシーリングがEx pシステムの完全性にとっていかに重要であるかを身をもって体験してきました。お客様の加圧エンクロージャーが、爆発性雰囲気の中で人命を救う保護を維持するために不可欠な知識を共有させてください。

目次

• 加圧システムとは何か、なぜ特別なグランドが必要なのか？
• 加圧エンクロージャー内でケーブルグランドが気密性を維持する方法とは？
• Ex p ケーブル・グランドはどのような規格と認証を満たす必要がありますか？
• 防爆用ケーブル・グランドの選定と取り付け方法
• 長期的な信頼性を保証するメンテナンスとテストの手順とは？
• Ex pケーブルグランドに関するFAQ

加圧システムとは何か、なぜ特別なグランドが必要なのか？

Ex p加圧システムは、爆発性ガスの浸入を防ぐために電気エンクロージャ内の内圧を正圧に保つもので、圧力バリアを損なうことなくガス密封を実現する特殊なケーブルグランドが必要です。高度なシーリング技術、認証された材料、統合された圧力監視を使用し、従来の保護方法では不十分または実用的でない危険区域での継続的な保護を保証します。

Ex pの原理を理解することは、適切なケーブルグランドの選択とシステム設計の基本です。

Ex p 保護原則

陽圧メンテナンス： Ex pシステムは、爆発性ガスの侵入を防ぐため、通常大気圧より25～500Pa高い内圧を維持する。

連続空気/不活性ガスフロー： 新鮮な空気または不活性ガスがエンクロージャー内を絶えず流れ、侵入する可能性のあるガスを希釈し、陽圧を維持する。

圧力モニタリング： 高度な監視システムが圧力損失を検知し、アラームやシャットダウン手順を作動させて安全性を維持します。

ゾーン分類の適合性： Ex p保護により、ゾーン1およびゾーン2の危険区域で通常の電気機器を安全に操作できます。

重要なシーリング要件

ガスタイトの完全性： ケーブルグランドは、内圧を損なったり、爆発性雰囲気の侵入を許すようなガス漏れを防止しなければならない。

圧力差抵抗： シーリング・システムは、劣化や故障なしに連続的な圧力差に耐えなければならない。

温度安定性： シーリング材は、圧力ストレスを受けながら、使用温度範囲にわたって完全性を維持しなければならない。

化学的適合性： シーリング性能を低下させる可能性のあるプロセス化学薬品や洗浄剤に対する耐性。

システム統合の課題

マルチケーブルエントリー： 大型のエンクロージャーには多数のケーブル・エントリーが必要であり、それぞれが潜在的なリーク・パスとなるため、完璧にシールする必要がある。

ケーブルの動き： 熱膨張、振動、機械的ストレスは、時間とともにケーブルグランドのシーリングの完全性に影響を与える可能性があります。

メンテナンス・アクセス シーリング・システムは、長期的な圧力の完全性を損なうことなく、保守作業を可能にしなければならない。

緊急シャットダウン： 急激な圧力変化やシステムの隔離が必要な緊急システムとの統合。

保護が必要なアプリケーション分野

海上石油プラットフォーム： 炭化水素蒸気のある海洋環境における掘削および生産設備。

化学処理： 可燃性化学物質を扱う施設の原子炉制御室や分析室。

製油所 炭化水素が放出される可能性のある地域の管理棟や電気室。

医薬品製造： 可燃性溶剤や化合物を扱うクリーンルームや制御システム。

採鉱作業： メタンや石炭粉塵の危険のある場所での電気機器。

シーリング不良の結果

スコットランドのアバディーンにある北海の石油プラットフォームでプロジェクト・マネージャーを務めるデビッド氏は、メイン制御室のEx pシステムで重大な圧力損失の問題に直面していた。複数のケーブルグランドの故障が圧力低下を引き起こし、緊急シャットダウンの引き金となり、1時間あたり$5万ドルの生産損失が発生していました。私たちは、すべての圧力漏れを排除し、2年間の過酷な海洋条件を通して完璧な完全性を維持する二重バリアシーリングを備えた特殊なEx p認証ケーブルグランドを提供しました。

加圧エンクロージャー内でケーブルグランドが気密性を維持する方法とは？

ケーブルグランドは、一次エラストマーシール、二次バックアップシール、シーリングコンパウンド注入システムを含む多段階のシーリングバリアと、精密機械加工された表面、制御された圧縮比、圧力サイクルや化学薬品への暴露に耐性を持つ特殊材料との組み合わせにより、Ex pシステムでの気密性を維持し、0.1mbar-l/s以下の測定可能なリーク率を提供し、継続的な加圧の完全性を保証します。

高度なシーリング技術は、信頼性の高いEx pシステムの運用に不可欠です。

マルチバリアシーリングシステム

一次シーリング段階： 高性能エラストマーシールは、制御された圧縮と表面接触で主な圧力バリアを提供します。

セカンダリー・バックアップ・シール： プライマリーシールが劣化した場合、独立したバックアップシールエレメントが作動し、継続的な保護を保証します。

三次シール材： 注入可能なシーリングコンパウンドは、微細な隙間を埋め、さらなる漏れ防止を提供する。

機械的圧縮システム： 精密制御された圧縮機構により、部品に過度のストレスを与えることなく、最適なシール力を確保します。

先端シーリング材料

EPDMエラストマー： 優れた耐薬品性と温度安定性により、長期にわたるシール性能を実現。

フルオロカーボンシール： 優れた化学適合性と低透過性により、重要な用途に対応。

シリコーン化合物： 広い温度範囲で特性を維持する柔軟なシール材。

特殊シーラント： 特定の化学環境や圧力条件に合わせて設計されたカスタム調合コンパウンド。

耐圧設計の特徴

強化構造： 頑丈な素材と工法で、圧力による応力や変形に耐える。

バランス圧力設計： シール部品への圧力によるストレスを最小限に抑える内部設計の特徴。

拡大補償： シーリングの完全性を損なうことなく熱膨張に対応する設計要素。

ストレスの分布： 最適化された形状が機械的ストレスを分散し、シールの故障箇所を防ぎます。

漏水検知の統合

圧力監視ポート： 統合された監視ポイントにより、継続的な圧力測定とリーク検知が可能。

テストガス注入： ヘリウム・リーク・テストと定期的なシール完全性確認が可能。

流量測定： シールの劣化傾向を検出するための流量測定システムとの統合。

アラームの統合： シーリングの不具合を即座に知らせる安全システムへの接続。

設置と試運転

表面処理： 最適なシーリング接触を確保するための重要な表面処理要件。

トルク仕様： 破損することなく適切なシール圧縮を達成するための正確なトルク要件。

リークテストの手順： を使用した総合的なリークテスト ヘリウム質量分析⁵ または圧力減衰法。

必要書類： 規制遵守のための設置パラメータと試験結果の詳細な記録。

パフォーマンス・モニタリング

連続圧力モニタリング： エンクロージャーの圧力をリアルタイムで監視し、シールの劣化を検出。

定期的なリークテスト： 継続的なシーリング性能を確認するため、リークテストを予定。

シールの状態評価： シールの状態を定期的に点検し、交換のスケジュールを立てる。

パフォーマンスの傾向： シーリング性能を長期的に追跡し、メンテナンス間隔を最適化。

一般的なシーリングの課題

温度サイクル： 繰り返される温度変化はシール材にストレスを与え、早期故障の原因となる。

化学物質への暴露： プロセス化学薬品や洗浄剤は、時間とともにシーリング材を劣化させます。

機械的ストレス： 振動やケーブルの動きは、シールの寿命に影響する動的ストレスを発生させます。

老化の影響： 圧力や環境条件に長期間さらされると、シーリング性能は徐々に低下する。

Ex p ケーブル・グランドはどのような規格と認証を満たす必要がありますか？

Ex pケーブルグランドは、加圧エンクロージャの国際規格IEC 60079-2、欧州市場のATEX指令2014/34/EU、北米アプリケーションのNEC Article 500、およびIP65/66環境保護、温度分類要件、およびBASEEFA、CSA、またはULなどの認定機関による第三者認証を含む追加規格を満たし、危険区域の設置における安全性と規制への準拠を保証する必要があります。

Ex pアプリケーションでは、複数の規格への準拠が義務付けられている。

国際基準の枠組み

IEC 60079-2 加圧エンクロージャ： Ex p 機器の設計、試験、設置に関する要求事項を定めた主要な国際規格。

IEC 60079-0 一般要求事項： マーキング、文書化、品質保証を含む、すべての防爆機器の基本要件。

IEC 60079-14 設置： ケーブルグランド仕様を含む、危険区域における電気機器の設置要件。

ISO 80079-36 非電気機器： 機械部品を含むEx pシステムにおける非電気部品の要件。

地域認証の要件

ATEX指令（ヨーロッパ）： 危険区域用機器のCEマーキングとノーティファイド・ボディ認証を要求する欧州指令。

NEC/CEC（北米）： 危険な場所に設置する場合の米国電気工事規定（National Electrical Code）およびカナダ電気工事規定（Canadian Electrical Code）の要件。

IECExスキーム： 防爆機器の国際的な認証制度。

地元の承認： ブラジル、ロシア、中国を含む多くの国際市場では、国別の承認が必要。

性能試験要件

圧力テスト： 指定された圧力差とサイクル条件下でのシール性能の検証。

温度テスト： 熱サイクル効果を含む定格温度範囲での性能検証。

化学的適合性： 長期的な適合性を確認するため、関連する化学薬品や洗浄剤で試験を行う。

機械的試験： 実際の設置条件をシミュレートするための振動および機械的ストレス試験。

ドキュメンテーションとマーキング

適合証明書： 公認の試験所および認証機関による公式な認証文書。

技術文書： 試験報告書、図面、設置説明書などの詳細な技術ファイル。

製品マーキング： Ex マーキング、温度クラス、認証機関の識別を含む特定のマーキング要件。

取り付け説明書： 適切なシステム統合のための包括的な設置およびメンテナンスの説明書。

品質保証の要件

ISO 9001品質マネジメント： 一貫した製造工程を保証する品質管理システム認証

生産監視： 認証の有効性を維持するための継続的な工場検査および製品試験。

チェンジ・コントロール： 認証状況に影響を及ぼす可能性のある製品の変更を管理するための正式な手順。

トレーサビリティ・システム： 品質管理のための材料と製造工程の完全なトレーサビリティ。

認証機関の承認

BASEEFA（英国）： 防爆機器の世界的な認証機関。

CSA（カナダ）： 北米市場へのアクセスを提供するカナダ規格協会

UL（米国）： アンダーライターズ・ラボラトリーズの認定を受け、米国市場に対応。

TÜV（ドイツ）： ドイツの技術検査協会で、欧州および世界の認証を提供。

DEKRA（オランダ）： 安全および環境保護を専門とする国際認証機関。

継続的なコンプライアンス要件

証明書のメンテナンス 認証の有効性を維持するための定期的なサーベイランス監査および試験。

スタンダード・アップデート： 改訂された規格や規則を遵守すること。

市場監視： 市場監視活動および規制当局からの照会への対応

インシデントの報告 安全事故や製品欠陥の認証機関への報告義務。

防爆用ケーブル・グランドの選定と取り付け方法

Ex pケーブルグランドの選択と設置には、包括的な危険区域分類分析、ケーブルタイプ適合性評価、環境条件評価、加圧システム設計との統合が必要であり、その後、認定された設置者トレーニング、表面処理とトルク仕様を含む正確な設置手順、包括的なリークテスト、規制遵守と長期的な安全性能を確保するための詳細な文書化が必要です。

適切な選択と設置は、システムの安全性と規制遵守のために非常に重要です。

ハザードエリア評価

ゾーン分類： 特定のゾーン分類（ゾーン1またはゾーン2）と必要な機器保護レベルを決定する。

ガスグループの分類 適切な機器を選択するために、特定の危険ガスとその分類（IIA、IIB、IIC）を特定する。

温度分類： ガス着火温度に基づいて、最大表面温度要件を決定する。

環境条件： 温度範囲、化学物質への曝露、機械的ストレス条件を評価する。

ケーブルグランド選定基準

定格圧力： システム使用圧力に適切な安全マージンを加えた定格のグランドを選択する。

ケーブルの互換性： 特定のケーブル・タイプ、サイズ、ジャケット素材との互換性を確認する。

素材の選択： 化学的適合性と環境条件に適した材料を選択する。

認定要件： 特定の用途と市場に必要なすべての認証と承認を確認する。

設置計画と準備

システム統合： ケーブルグランドの取り付けを、Ex pシステム全体の設計および加圧装置と調整する。

設置順序： システムのダウンタイムを最小限に抑え、工事中の安全性を維持するために、設置順序を計画する。

道具と設備の要件： 設置に必要な工具、試験装置、安全装置を指定する。

人的資格： 設置担当者が、危険区域での作業に関する適切な訓練と認定を受けていることを確認する。

インストール手順

表面処理： 最適な性能を確保するための、シーリング表面の重要なクリーニングと準備。

部品検査： 取り付け前にすべてのグランド構成部品を徹底的に検査し、状態や適合性を確認すること。

組み立て順序： 適切なシーリングと性能を確保するため、メーカー指定の組立順序に従ってください。

トルクの用途 適切なシール圧縮を達成するために、校正された機器を使用して指定されたトルク値を適用する。

試験と試運転

初期リークテスト： ヘリウム質量分析法または圧力減衰法を用いた総合的なリークテスト。

圧力テスト： 全体的な完全性と性能を確認するためのシステム圧力テスト。

機能テスト： 加圧システムおよび監視装置との統合テスト。

書類の完成： 試験証明書や設置記録など、必要な書類をすべて作成する。

品質管理対策

インストールのチェックリスト： すべての設置要件が満たされていることを保証する体系的なチェックリスト。

独立検査： 重要な設備の第三者による検査と検証。

テスト文書： すべてのテスト活動と結果の包括的な文書化。

是正措置の手順： 試験中に発見された欠陥に対処するための手順を確立。

よくあるインストールの間違い

不適切な表面処理： 表面処理が不十分だと、シーリング性能とシステムの完全性が損なわれる。

不適切なトルクの適用： 不適切なトルクは、シール部品を損傷したり、リーク経路を作ったりする可能性があります。

成分の汚染： 設置時の汚染はリーク経路を作り出し、信頼性を低下させる。

不完全なテスト： 不十分なテストでは、システムの試運転前に問題を特定できない。

サウジアラビアのジュベイルにある石油化学施設を管理するハッサン氏は、極端な砂漠の温度と腐食性のプロセス化学薬品に対応できる新しいケーブルグランドで、アナライザーハウスのEx pシステムをアップグレードする必要があった。既存のケーブルグランドは、熱と化学物質への暴露によるシール劣化のため、リークテストに失敗していました。私たちは、55℃を超える温度での18ヶ月の運転を通して完璧なリークタイト性能を維持する、強化された温度定格を持つ特殊なフルオロカーボンシールEx pグランドを提供しました。

長期的な信頼性を保証するメンテナンスとテストの手順とは？

Ex pケーブルグランドの長期信頼性を確保するには、ヘリウム検出または圧力減衰法を用いた定期的なリークテスト、シールの状態監視、環境暴露評価、性能傾向の文書化、耐用年数データに基づく定期交換、および機器のライフサイクル全体を通して継続的な加圧の完全性と規制遵守を確保するためのEx pシステム全体のメンテナンスとの統合を含む体系的な予防メンテナンスが必要です。

積極的なメンテナンスが故障を防ぎ、安全性能の継続を保証します。

予防保全プログラム

リスクベースのスケジューリング： 重要度、環境暴露、過去の性能データに基づくメンテナンス間隔。

コンディション・モニタリング： シールの状態、圧力性能、環境要因を定期的に評価する。

パフォーマンスの傾向： メンテナンスのタイミングを最適化するために、主要業績評価指標を長期的に追跡。

予知保全： 故障が発生する前にシールの劣化を予測するための高度なモニタリング技術の使用。

リークテスト手順

ヘリウム漏れ検知： 最大感度のヘリウム質量分析を用いた精密リークテスト。

圧力減衰試験： 重大な漏れとシステム全体の完全性を特定するためのシステム圧力テスト。

バブルテスト： 石鹸溶液を使用した目視による漏水検知。

差圧モニタリング： 圧力差を継続的に監視し、シールの劣化を検知する。

検査と評価

目視検査： 損傷、腐食、劣化の兆候がないか、ケーブルグランドを定期的に目視検査する。

シールの状態評価： シーリング部品の状態と交換の必要性を詳細に評価。

環境影響評価： シールの性能と寿命に影響する環境要因の評価。

システム統合の見直し： 加圧および監視システムとの適切な統合の検証。

文書化と記録管理

メンテナンス・ログ すべてのメンテナンス活動、発見事項、是正措置の詳細な記録。

テストの記録： すべてのテスト活動と結果の包括的な文書化。

パフォーマンス履歴： シール性能と故障パターンの長期追跡。

規制遵守： 継続的な規制コンプライアンスと監査要件を裏付ける文書。

交換とアップグレードの手順

サービスライフ・マネジメント： メーカーの推奨とサービス経験に基づく計画的な交換。

アップグレード計画： 改良された技術や素材が入手可能になった場合は、それらを統合する。

緊急交換： システムの安全性に影響を及ぼす重大なシールの故障に対する迅速な対応手順。

陳腐化管理： 部品の陳腐化と代替製品の選択を計画する。

トレーニングと能力

メンテナンス要員のトレーニング： Ex pシステムのメンテナンスと安全要件に関する包括的なトレーニング。

認定要件： 保守要員が危険区域作業に関する適切な資格を有していることを確認すること。

継続的な教育： 新しい技術、標準、ベストプラクティスに関する継続的なトレーニング。

安全手順： メンテナンス活動における安全手順とリスク管理に重点を置く。

パフォーマンスの最適化

故障分析： シールの不具合の根本原因を分析し、今後の性能とメンテナンス方法を改善する。

技術のアップデート 新しいシーリング技術と改良された材料の採用。

プロセスの改善： 経験と業界のベストプラクティスに基づき、メンテナンス手順を継続的に改善する。

コストの最適化： メンテナンスコストと信頼性要件および安全性能のバランスをとる。

結論

ケーブルグランドは、Ex p防爆システムにおいて加圧の完全性を維持するために重要な役割を果たし、特殊な設計、厳格な認証、および包括的なメンテナンスプログラムを必要とします。成功するかどうかは、加圧システム特有の要件を理解し、実績のある選定、設置、およびメンテナンスを実施するかどうかにかかっています。

信頼性の高いEx pケーブルグランドの性能の鍵は、適切な仕様、高品質の設置、積極的なメンテナンスにあります。Beptoでは、認定Ex pケーブルグランドと包括的な技術サポートを提供し、お客様の加圧システムが危険な環境で重要な安全保護を維持できるよう支援します。

Ex pケーブルグランドに関するFAQ