위험한 환경에서 방폭 장비 고장은 치명적인 사고로 이어질 수 있으며, 부적절한 화염 경로 설계가 60%의 원인입니다. Ex d1 업계 안전 보고서에 따르면 인클로저 고장. 많은 엔지니어가 화염 경로 형상, 표면 마감 공차, 폭발 억제 효과 사이의 복잡한 관계를 이해하는 데 어려움을 겪고 있으며, 이는 종종 안전을 저해하는 사양 오류로 이어집니다.
방폭 케이블 글랜드는 특정 길이 대 간격 비율(일반적으로 최소 25:1), Ra 6.3μm 미만의 표면 거칠기 허용 오차, ±0.05mm 이내로 유지되는 간격 치수로 정밀하게 설계된 화염 경로를 사용하여 조인트를 통한 화염 전달을 방지합니다. 화염 경로 설계는 연소 가스가 인클로저를 빠져나가기 전에 점화 온도 이하로 낮출 수 있는 충분한 냉각 표면적을 생성하여 폭발성 대기에서 본질적인 안전성을 보장합니다.
작년에 두바이의 석유화학 시설의 안전 엔지니어인 아메드 하산은 "동급" 방폭 케이블 글랜드가 고장난 것을 발견하고 당사에 연락했습니다. ATEX2 인증 테스트를 거쳤습니다. 화염 경로 허용 오차가 일정하지 않았으며, 일부 유닛은 그룹 IIC 애플리케이션의 최대 0.15mm를 훨씬 초과하는 0.3mm를 초과하는 간격을 보였습니다. 검증된 화염 경로 형상을 갖춘 정밀 가공 Ex d 케이블 글랜드 덕분에 100% 인증을 준수할 수 있었습니다! 😊
목차
- 방폭 케이블 글랜드에서 화염 경로 설계가 중요한 이유는 무엇인가요?
- 허용 오차 요구 사항은 방폭 성능에 어떤 영향을 미칩니까?
- 효과적인 화염 경로를 위한 주요 설계 파라미터는 무엇인가요?
- 다양한 가스 그룹이 케이블 글랜드 설계 요구 사항에 어떤 영향을 미치나요?
- 일관된 화염 경로 성능을 보장하는 품질 관리 방법에는 어떤 것이 있나요?
- 방폭 케이블 글랜드 설계에 대한 FAQ
방폭 케이블 글랜드에서 화염 경로 설계가 중요한 이유는 무엇인가요?
방폭 보호의 기본 원칙은 내부 폭발을 억제하는 동시에 정밀하게 설계된 화염 경로를 통해 외부의 위험한 대기로의 화염 전파를 방지하는 것입니다.
화염 경로 설계는 외부 폭발성 대기의 발화점 아래로 연소 가스 온도를 낮추는 제어된 냉각 구역을 생성하기 때문에 매우 중요합니다. 화염 경로 형상은 팽창하는 가스로부터 열 에너지를 흡수할 수 있는 충분한 표면적 접촉 시간(일반적으로 0.5~2밀리초)을 제공하면서 최대 20bar의 폭발 압력 하에서 구조적 무결성을 유지해야 합니다. 적절한 설계는 주변 폭발성 가스를 점화할 수 있는 화염 돌파를 방지합니다.
화염 냉각의 물리학
Ex d 인클로저 내에서 내부 폭발이 발생하면 화염 경로가 열 장벽 역할을 하여 빠져나가는 가스를 점진적으로 냉각시킵니다. 냉각 메커니즘은 세 가지 주요 열 전달 방법을 통해 작동합니다:
전도성 열전달: 금속 화염 경로 표면은 뜨거운 연소 가스로부터 열 에너지를 흡수하며, 열 전달 속도는 재료에 따라 달라집니다. 열 전도성3 및 표면적 접촉.
대류 냉각: 좁은 화염 경로 채널을 통한 난류 가스 흐름은 열전달 계수를 증가시켜 강제 대류를 통한 냉각 효과를 향상시킵니다.
복사열 손실: 고온 가스는 주변 금속 표면에 흡수되는 열 복사를 방출하여 전반적인 온도 감소에 기여합니다.
정밀 가공된 당사의 화염 경로는 밀리초당 800~1200°C의 냉각 속도를 달성하여 가스 온도가 외부 대기에 도달하기 전에 200°C 이하로 떨어지며, 이는 일반적인 탄화수소 점화 온도인 300~500°C보다 훨씬 낮은 온도입니다.
허용 오차 요구 사항은 방폭 성능에 어떤 영향을 미칩니까?
제조 공차는 화염 경로 효율성에 직접적인 영향을 미치며, 사소한 편차도 방폭 무결성 및 인증 규정 준수에 영향을 미칠 수 있습니다.
공차 요구 사항은 화염 차단 효과를 결정하는 임계 갭 치수를 제어하여 방폭 성능에 영향을 미칩니다. 갭 공차는 가스 그룹 분류에 따라 ±0.02~0.05mm 이내로 유지되어야 하며, 그룹 IIC는 수소의 높은 화염 전파 속도로 인해 가장 엄격한 공차가 요구됩니다. Ra 6.3μm 미만의 표면 마감 공차는 일관된 열 전달 특성을 보장하고 나사산 공차는 조립 반복성과 장기적인 밀봉 성능을 제어합니다.
임계 허용 오차 사양
| 매개변수 | 그룹 IIA | 그룹 IIB | 그룹 IIC |
|---|---|---|---|
| 최대 간격 | 0.20mm | 0.15mm | 0.10mm |
| 갭 허용 오차 | ±0.05mm | ±0.03mm | ±0.02mm |
| 표면 마감 | Ra 6.3μm | Ra 3.2μm | Ra 1.6μm |
| 스레드 허용 오차 | 6H/6g | 5H/6g | 4H/5g |
영국 맨체스터에 있는 한 화학 처리 공장의 유지보수 감독자인 David Mitchell은 케이블 글랜드가 일상적인 검사 테스트에서 불합격하기 시작하면서 이러한 문제를 직접 경험했습니다. 조사 결과 열 순환과 부식으로 인해 갭 치수가 0.08mm 증가하여 그룹 IIB 한계를 초과한 것으로 나타났습니다. 당사의 정밀 제조 공정은 10년이 지난 후에도 ±0.02mm 이내의 허용 오차를 유지하여 일관된 안전 성능을 보장합니다.
제조 공정 영향
CNC 가공 정밀도: 당사의 5축 CNC 머시닝 센터는 ±0.01mm 이내의 위치 정확도를 유지하여 생산 배치 전체에서 일관된 화염 경로 형상을 보장합니다.
품질 관리 검증: 각 방폭 케이블 글랜드는 다음을 사용하여 치수 검증을 거칩니다. 좌표 측정기(CMM)4 0.005mm 해상도로 인증 요건 준수 여부를 문서화합니다.
소재 일관성: 화염 경로 설계 전반에 걸쳐 예측 가능한 열적 및 기계적 특성을 보장하기 위해 입자 구조와 표면 경도가 제어된 인증된 316L 스테인리스 스틸을 사용합니다.
효과적인 화염 경로를 위한 주요 설계 파라미터는 무엇인가요?
효과적인 화염 경로 설계를 위해서는 다양한 작동 조건에서 안정적인 폭발 억제를 달성하기 위해 여러 기하학적 및 재료 파라미터를 신중하게 최적화해야 합니다.
주요 설계 파라미터에는 화염 경로 길이 대 간격 비율(대부분의 애플리케이션에서 최소 25:1), 최대 열 전달을 위한 표면적 최적화, 나사 결합 길이(최소 5개의 전체 나사), 재료 열 특성 및 조인트 구성이 포함됩니다. 화염 경로는 폭발 압력 하에서 기계적 강도를 유지하면서 충분한 냉각 표면적을 제공해야 하며, 광범위한 테스트 및 인증 프로토콜을 통해 설계 계산이 검증되어야 합니다.
기하학적 디자인 고려 사항
길이 대 간격 비율: 이 기본 매개변수는 냉각 효과를 결정하며, 경로가 길수록 더 많은 열 전달 표면적을 제공합니다. 일반적인 비율은 그룹 IIA의 경우 25:1에서 그룹 IIC 애플리케이션의 경우 40:1까지 다양합니다.
스레드 프로필 최적화: 수정된 스레드 프로파일은 표준 스레드에 비해 표면 접촉 면적을 30~40% 증가시켜 기계적 강도를 유지하면서 열 전달을 향상시킵니다.
표면 거칠기 제어: 제어된 표면 텍스처는 열전달 계수를 최적화하는 동시에 냉각 효과를 감소시킬 수 있는 가스 흐름 가속을 방지합니다.
재료 선택 기준
열 전도성: 열전도율이 높은 소재(구리 합금, 알루미늄 청동)는 열 전달이 뛰어나지만 열악한 환경에서는 내식성이 부족할 수 있습니다.
내식성: 스테인리스 스틸 316L 및 듀플렉스 2205 등급은 대부분의 애플리케이션에 적합한 열 특성을 유지하면서 우수한 내식성을 제공합니다.
기계적 속성: 300MPa 이상의 항복 강도는 폭발 압력 하에서 구조적 무결성을 보장하며, 사이클 애플리케이션에 중요한 내피로성을 제공합니다.
다양한 가스 그룹이 케이블 글랜드 설계 요구 사항에 어떤 영향을 미치나요?
가스 그룹 분류는 화염 경로 설계 매개변수에 직접적인 영향을 미치며, 위험도가 높은 가스일수록 더욱 엄격한 기하학적 및 허용 오차 사양이 요구됩니다.
다양한 가스 그룹이 케이블 글랜드 설계에 영향을 미칩니다. 최대 실험적 안전 간격(MESG)5 값과 점화 에너지 요구 사항을 확인하세요. 그룹 IIA 가스(프로판, 부탄)는 최대 0.9mm의 더 큰 화염 경로 간격을 허용하고 그룹 IIB 가스(에틸렌, 황화수소)는 0.5mm 미만의 간격을 요구하며 그룹 IIC 가스(수소, 아세틸렌)는 0.3mm 미만의 초정밀 간격을 필요로 합니다. 설계 계산 시 각 가스 그룹의 고유한 연소 특성과 화염 전파 속도를 고려해야 합니다.
가스 그룹 특성
| 가스 그룹 | 대표 가스 | MESG 범위 | 디자인 과제 |
|---|---|---|---|
| IIA | 프로판, 메탄 | 0.9-1.14mm | 표준 허용 오차 |
| IIB | 에틸렌, 에틸 에테르 | 0.5-0.9mm | 향상된 정밀도 |
| IIC | 수소, 아세틸렌 | 0.3-0.5mm | 매우 엄격한 허용 오차 |
그룹 IIC 설계 복잡성: 수소의 고유한 특성으로 인해 화염 속도는 3.5m/s에 달하고 점화 에너지는 0.02mJ에 불과한 가장 까다로운 설계 요건을 충족해야 합니다. 소니의 그룹 IIC 케이블 글랜드에는 다음과 같은 특수 기능이 통합되어 있습니다:
- 간격이 ±0.01mm 이내로 유지되는 초정밀 화염 경로
- 강화된 표면 마감 요구 사항(Ra 0.8μm)
- 수소 취성을 방지하는 특수 스레드 화합물
- 냉각 효과 극대화를 위한 화염 경로 길이 연장
스페인 바르셀로나에 위치한 수소 생산 시설의 공정 엔지니어인 마리아 로드리게스는 새로운 전기분해 공장에 그룹 IIC 케이블 글랜드가 필요했습니다. 수소의 극심한 인화성 특성으로 인해 표준 그룹 IIB 유닛으로는 충분하지 않았습니다. 당사의 특수 그룹 IIC 설계는 고압 수소 환경에서 안정적인 씰링 성능을 유지하면서 필요한 안전 마진을 제공했습니다.
일관된 화염 경로 성능을 보장하는 품질 관리 방법에는 어떤 것이 있나요?
생산 배치와 서비스 수명 전반에 걸쳐 방폭 성능의 일관성을 유지하려면 포괄적인 품질 관리 프로토콜이 필수적입니다.
품질 관리 방법에는 3차원 측정기(CMM)를 사용한 치수 검증, 접촉 프로파일로미터를 사용한 표면 거칠기 테스트, 1.5배 정격 압력까지의 압력 테스트, 화염 경로 연속성 검증, 재료 인증 추적, 통계적 공정 관리(SPC) 모니터링이 포함됩니다. 각 케이블 글랜드에는 추적 가능한 테스트 결과가 포함된 개별 인증 문서가 제공되므로 제조 공정 전반에 걸쳐 ATEX, IECEx 및 UL 표준을 준수할 수 있습니다.
검사 프로토콜 개요
수신 자료 확인: 모든 원자재는 제품 출시 전에 화학 성분 분석, 기계적 특성 테스트, 치수 검증을 거칩니다.
진행 중인 모니터링: 실시간 SPC 모니터링은 가공 작업 중 중요한 치수를 추적하여 공차 한계를 초과하는 부품을 자동으로 거부합니다.
최종 검사: 보정된 측정 장비를 사용하여 화염 경로 형상, 나사 사양 및 표면 마감 요구 사항에 대한 100% 치수 검증.
인증 규정 준수
당사의 품질 관리 시스템은 다음과 같은 인증을 유지하고 있습니다:
- ISO 9001:2015 품질 관리
- IATF 16949 자동차 품질
- ATEX 지침 2014/34/EU 준수
- IECEx 국제 인증 체계
- UL 1203 방폭 표준
추적성 문서: 각 방폭 케이블 글랜드에는 자재 인증서, 치수 검사 보고서, 압력 테스트 결과 및 인증 준수 확인을 추적하는 종합적인 문서가 포함되어 있습니다. 이 문서는 제품 수명 주기 전반에 걸쳐 안전 감사 및 규정 준수 요건을 지원합니다.
방폭 케이블 글랜드 설계에 대한 FAQ
Q: 방폭 케이블 글랜드에 필요한 최소 화염 경로 길이는 얼마입니까?
A: 최소 화염 경로 길이는 가스 그룹 분류 및 간격 폭에 따라 달라지며, 일반적으로 그룹 IIA의 경우 25:1의 길이 대 간격 비율, 그룹 IIB의 경우 30:1, 그룹 IIC 애플리케이션의 경우 40:1이 필요합니다. 실제 길이는 스레드 크기와 디자인 구성에 따라 6~15mm입니다.
Q: 방폭 케이블 글랜드는 위험 구역에서 얼마나 자주 검사해야 하나요?
A: 검사 주기는 환경 조건과 규제 요건에 따라 달라지며, 일반적으로 가혹한 화학 환경에서는 분기별 검사부터 보통 조건에서는 연간 검사에 이르기까지 다양합니다. 중요한 매개변수에는 간격 치수, 나사산 상태 및 씰링 무결성 검증이 포함됩니다.
Q: 방폭 케이블 글랜드는 손상된 후 수리하거나 리퍼브할 수 있나요?
A: 방폭 케이블 글랜드는 인증 무결성 및 안전 성능을 손상시킬 수 있으므로 수리하거나 개조해서는 안 됩니다. 화염 경로 표면, 나사산 또는 씰링 부품이 손상된 경우 방폭 보호를 유지하려면 인증된 장치로 완전히 교체해야 합니다.
Q: 방폭 케이블 글랜드의 화염 경로 성능 저하의 원인은 무엇인가요?
A: 일반적인 성능 저하 원인으로는 화학물질 노출로 인한 부식, 열 순환으로 인한 기계적 마모, 화염 경로 틈새에 쌓인 오염, 나사산 손상을 유발하는 부적절한 설치 등이 있습니다. 정기적인 점검과 예방적 유지보수를 통해 안전 성능이 저하되기 전에 성능 저하를 파악할 수 있습니다.
Q: 방폭 케이블 글랜드가 특정 가스 그룹 요구 사항을 충족하는지 확인하려면 어떻게 해야 합니까?
A: ATEX/IECEx 마크가 표시된 인증 문서, MESG 값을 확인하는 테스트 보고서, 치수 검사 인증서, 자재 추적 기록 등을 통해 가스 그룹 규정 준수 여부를 확인합니다. 각 케이블 글랜드에는 특정 가스 그룹 등급 및 온도 분류에 대한 개별 인증이 포함되어 있어야 합니다.
