防爆加壓系統的密封不足會導致災難性的壓力損失、爆炸性氣體侵入、設備故障和潛在爆炸，進而摧毀設施、導致死亡，並造成數百萬的損失，因此，正確的電纜接頭選擇和安裝對於維持正壓以防止危險氣體進入爆炸性環境中的電氣機櫃絕對至關重要。
中的電纜接頭 Ex p1 系統必須提供氣密密封，以維持高於大氣水平的正內壓，並透過符合下列條件的認證設計，防止爆炸性氣體侵入 IEC 60079-22 和 ATEX 標準3使用專門的密封化合物、多重阻隔系統和壓力監控整合，以確保在下列環境中提供持續保護 Zone 1 和 Zone 2 危險區域4.
我曾為世界各地的離岸石油平台和化學處理設施設計加壓系統，親眼見證了正確的電纜接頭密封對 Ex p 系統完整性的重要性。讓我與您分享一些必要的知識，以確保您的加壓機櫃在爆炸性大氣中維持救生保護。
目錄
- 什麼是防爆加壓系統，為什麼需要特殊接頭？
- 電纜接頭如何在加壓機櫃中保持氣密密封？
- Ex p 電纜接頭必須符合哪些標準和認證？
- 如何為防爆應用選擇和安裝電纜接頭？
- 哪些維護與測試程序可確保長期可靠性？
- 關於防爆電纜接頭的常見問題
什麼是防爆加壓系統，為什麼需要特殊接頭？
Ex p 加壓系統可在電氣機箱內維持正內壓，防止爆炸性氣體滲入，需要專門的電纜接頭在不影響壓力屏障的情況下提供氣密密封，使用先進的密封技術、經認證的材料和整合式壓力監控，以確保在傳統保護方法不足或不可行的危險區域提供持續保護。
瞭解 Ex p 原理是正確選擇電纜接頭和進行系統設計的基礎。
防爆保護原則
正壓維護： Ex p 系統的內部壓力通常高於大氣壓力 25-500 Pa，以防止爆炸性氣體進入。
連續空氣/惰性氣體流量： 新鮮空氣或惰性氣體持續流經機櫃，稀釋可能進入的任何氣體，並維持正壓。
壓力監測： 精密的監控系統可偵測壓力損失，並啟動警報或停機程序以維持安全。
區域分類相容性： Ex p 保護可讓正常的電氣設備在 Zone 1 和 Zone 2 危險區域內安全運作。
關鍵密封要求
氣密完整性： 電纜接頭必須防止任何可能影響內部壓力或允許爆炸性氣體進入的氣體洩漏。
耐壓差： 密封系統必須能夠承受持續的壓力差，而不會退化或失效。
溫度穩定性： 密封材料必須在工作溫度範圍內保持完整性，同時承受壓力應力。
化學相容性： 耐可能降低密封性能的製程化學品和清潔劑。
系統整合挑戰
多重纜線入口： 大型機櫃需要許多電纜入口，每個入口都是潛在的洩漏路徑，必須完美密封。
纜線移動： 隨著時間的推移，熱膨脹、振動和機械應力會影響電纜接頭密封的完整性。
維護存取： 密封系統必須允許維護活動，而不會影響長期的壓力完整性。
緊急關機： 與可能需要快速壓力變化或系統隔離的緊急系統整合。
需要防爆保護的應用領域
海上石油平台： 具有碳氫化合物蒸氣的海洋環境中的鑽井和生產設備。
化學處理： 處理易燃化學品設施中的反應器控制室和分析室。
煉油廠： 控制可能有碳氫化合物釋放的區域內的建築物和電器室。
製藥： 處理易燃溶劑和化合物的無塵室和控制系統。
採礦作業： 在有甲烷或煤塵危險的區域使用電氣設備。
密封失敗的後果
| 故障模式 | 即時風險 | 長期後果 | 安全影響 |
|---|---|---|---|
| 壓力損失 | 系統關機 | 設備損壞 | 生產損失 |
| 氣體侵入 | 爆炸風險 | 設施銷毀 | 潛在死亡 |
| 密封件降解 | 逐漸失敗 | 維護成本 | 可靠性降低 |
| 監控失敗 | 未偵測到的危險 | 違反法規 | 法律責任 |
David 是位於蘇格蘭 Aberdeen 的北海石油平台的專案經理，他們的主控室 Ex p 系統面臨嚴重的壓力損失問題。多個電纜接頭故障導致壓力下降，觸發緊急停機，造成每小時 $50,000 美元的生產損失。我們提供了具有雙屏障密封的防爆認證專用電纜接頭，消除了所有壓力洩漏，並在兩年的惡劣海洋環境中保持了完美的完整性。
電纜接頭如何在加壓機櫃中保持氣密密封？
電纜接頭透過多階段密封屏障（包括主要彈性體密封件、次要備用密封件和密封化合物注入系統），結合精密加工的表面、受控的壓縮比，以及可抵抗壓力循環和化學曝露的特殊材料，在 Ex p 系統中保持氣密密封，同時提供低於 0.1 mbar-l/s 的可測量洩漏率，以確保持續的加壓完整性。
先進的密封技術是防爆系統可靠運作的必要條件。
多屏障密封系統
主要密封階段： 高效能彈性體密封件以可控的壓縮和表面接觸提供主要的壓力阻隔。
次級後備密封件： 獨立的備用密封元件可在主要密封件損壞時啟動，確保持續提供保護。
三級密封化合物： 可注射的密封化合物可填補微小的縫隙，並提供額外的洩漏保護。
機械壓縮系統： 精密控制的壓縮機構確保最佳的密封力，而不會對元件造成過大的壓力。
先進密封材料
EPDM 彈性體： 優異的耐化學性和溫度穩定性，提供長期的密封性能。
碳氟化合物密封件： 優異的化學相容性及低滲透性，適用於關鍵應用。
矽化合物： 可在寬溫範圍內保持特性的彈性密封材料。
專用密封劑： 針對特定化學環境和壓力條件而設計的客製配方化合物。
耐壓設計特色
強化結構： 重型材料和施工方法可抵抗壓力引起的應力和變形。
平衡壓力設計： 內部設計特性可將密封元件上的壓力應力降至最低。
擴充補償： 設計元素可在不影響密封完整性的情況下適應熱膨脹。
應力分佈： 最佳化的幾何形狀可分散機械應力，防止密封失效點。
洩漏偵測整合
壓力監測端口： 整合式監控點可進行連續壓力測量和洩漏偵測。
測試氣體注入： 具備氦氣洩漏測試和定期密封完整性驗證的能力。
流量測量： 與流量測量系統整合，以偵測密封劣化趨勢。
警報整合： 與安全系統連接，可立即通知密封故障。
安裝與試運轉
表面處理： 關鍵的表面處理要求，以確保最佳的密封接觸。
扭力規格： 精確的扭力要求，以達到適當的密封壓縮而不損壞。
洩漏測試程序： 全面洩漏測試使用 氦質譜儀5 或壓力衰減方法。
文件要求： 詳細記錄安裝參數和測試結果，以符合法規要求。
效能監控
持續壓力監測： 即時監控機箱壓力，檢測密封劣化情況。
定期洩漏測試： 定期進行洩漏測試，以驗證持續的密封性能。
密封狀況評估： 定期檢查密封件狀況，並安排更換時間。
績效趨勢： 長期追蹤密封性能，優化維護間隔。
常見的密封挑戰
溫度循環： 重複的溫度變化會對密封材料造成應力，導致過早失效。
化學品接觸： 製程化學品和清潔劑會隨著時間的推移而降低密封材料的性能。
機械應力： 震動和纜線移動會產生動態應力，影響密封件的壽命。
老化影響： 長期暴露在壓力和環境條件下會逐漸降低密封性能。
Ex p 電纜接頭必須符合哪些標準和認證？
Ex p 電纜接頭必須符合 IEC 60079-2 國際加壓外殼標準、歐洲市場的 ATEX Directive 2014/34/EU、北美應用的 NEC Article 500，以及其他標準，包括 IP65/66 環境保護、溫度分類要求，以及 BASEEFA、CSA 或 UL 等認可機構的第三方認證，以確保危險區域安裝的安全性與法規遵循。
Ex p 應用程式必須符合多種標準。
國際標準架構
IEC 60079-2 承壓外殼： 界定防爆設備設計、測試和安裝要求的主要國際標準。
IEC 60079-0 一般要求： 所有防爆設備的基本要求，包括標記、文件和品質保證。
IEC 60079-14 安裝： 危險區域電氣設備的安裝要求，包括電纜接頭規格。
ISO 80079-36 非電氣設備： Ex p 系統中的非電氣元件要求，包括機械元件。
區域認證要求
ATEX 指令（歐洲）： 歐洲指令要求對危險區域設備進行 CE 標誌和通知機構認證。
NEC/CEC（北美）： 國家電氣規範和加拿大電氣規範對於危險場所安裝的要求。
IECEx 計劃： 提供防爆設備全球認可的國際認證計劃。
當地批准： 包括巴西、俄羅斯和中國在內的許多國際市場需要特定國家的批准。
性能測試要求
壓力測試： 在指定的壓差和循環條件下驗證密封性能。
溫度測試： 在額定溫度範圍內進行性能驗證，包括熱循環效應。
化學相容性： 使用相關化學品和清潔劑進行測試，以驗證長期相容性。
機械測試： 模擬實際安裝條件的震動和機械應力測試。
文件和標記
合格證書： 來自認可測試實驗室和認證機構的官方認證文件。
技術文件： 詳細的技術檔案，包括測試報告、圖紙和安裝說明。
產品標記： 特定的標記要求，包括防爆標記、溫度等級和認證機構識別。
安裝說明： 全面的安裝和維護說明，可確保系統的正確整合。
品質保證要求
ISO 9001 品質管理： 品質管理系統認證，確保製程一致。
生產監控： 持續的工廠檢查和產品測試，以維持認證的有效性。
變更控制： 管理可能影響認證狀態的產品變更的正式程序。
追蹤系統： 完整的材料與製程追蹤，以利品質控制。
認證機構認可
BASEEFA（英國）： 全球認可的英國防爆設備認證機構。
CSA (加拿大)： 加拿大標準協會提供北美市場准入。
UL (美國)： 符合美國市場的 Underwriters Laboratories 認證。
TÜV（德國）： 德國技術檢驗協會，提供歐洲和全球認證。
DEKRA (荷蘭)： 專門從事安全與環保的國際認證機構。
持續的合規要求
證書維護： 定期進行監督稽核與測試，以維持認證的有效性。
標準更新： 符合修訂後的最新標準和法規。
市場監控： 回應市場監督活動和監管機構查詢。
事件報告： 強制向認證機構報告任何安全事故或產品缺陷。
如何為防爆應用選擇和安裝電纜接頭？
選擇和安裝 Ex p 電纜接頭需要進行全面的危險區域分類分析、電纜類型相容性評估、環境狀況評估，以及與加壓系統設計的整合，之後還需要經過認證的安裝人員培訓、精確的安裝程序（包括表面處理和扭力規格）、全面的洩漏測試，以及詳細的文件記錄，以確保符合法規要求和長期的安全性能。
正確的選擇和安裝對於系統安全和符合法規要求至關重要。
危險區域評估
區域分類： 確定特定區域分類（1 區或 2 區）和所需的設備保護等級。
氣體群分類： 識別特定的危險氣體及其分類（IIA、IIB 或 IIC），以便正確選擇設備。
溫度分類： 根據瓦斯燃點溫度確定最高表面溫度要求。
環境條件： 評估溫度範圍、化學曝曬和機械應力條件。
電纜接頭選擇標準
壓力等級： 選擇額定系統工作壓力加上適當安全餘量的接頭。
纜線相容性： 確保與特定電纜類型、尺寸和護套材料相容。
材料選擇： 根據化學相容性和環境條件選擇合適的材料。
認證要求： 驗證特定應用和市場所需的所有認證和批准。
安裝規劃與準備
系統整合： 協調電纜壓蓋安裝與整體 Ex p 系統設計和加壓設備。
安裝順序： 規劃安裝順序，以盡量減少系統停機時間，並維持施工期間的安全。
工具和設備要求： 指定安裝所需的工具、測試設備和安全設備。
人員資格： 確保安裝人員接受過適當的訓練，並取得危險區域工作的認證。
安裝程序
表面處理： 密封表面的關鍵清潔和準備，以確保最佳性能。
組件檢查： 安裝前徹底檢查所有壓蓋元件，以確認狀況和兼容性。
組裝順序： 遵循製造商指定的組裝順序，以確保正確的密封和性能。
扭力應用： 使用經校正的設備來施加指定的扭力值，以達到適當的密封壓縮。
測試與試運轉
初始洩漏測試： 使用氦質譜法或壓力衰減方法進行全面洩漏測試。
壓力測試： 系統壓力測試，以驗證整體完整性和效能。
功能測試： 與加壓系統和監控設備的整合測試。
文件完成： 完成所有必要的文件，包括測試證書和安裝記錄。
品質控制措施
安裝核對表： 有系統的檢查清單，確保符合所有安裝要求。
獨立檢查： 重要裝置的第三方檢查與驗證。
測試文件： 全面記錄所有測試活動和結果。
糾正行動程序： 建立了處理測試過程中發現的任何缺陷的程序。
常見的安裝錯誤
表面處理不足： 不良的表面處理會影響密封性能和系統完整性。
扭力應用不正確： 不適當的扭力可能會損壞密封元件或造成洩漏路徑。
成分污染： 安裝過程中的污染會造成洩漏路徑，降低可靠性。
不完整測試： 不充分的測試無法在系統啟用前發現問題。
Hassan 管理著位於沙烏地阿拉伯朱拜爾的石化設施，他需要使用新的電纜接頭來升級分析儀室的 Ex p 系統，以應付沙漠的極端溫度和腐蝕性製程化學品。由於熱量和化學品暴露導致密封性降低，現有的接頭無法通過洩漏測試。我們提供了溫度等級更高的專用碳氟化合物密封 Ex p 接頭，在超過 55°C 的溫度下運行 18 個月後，仍能保持完美的密封性能。
哪些維護與測試程序可確保長期可靠性？
防爆電纜接頭的長期可靠性需要系統化的預防性維護，包括使用氦檢測或壓力衰減方法進行定期洩漏測試、密封狀態監控、環境曝露評估、記錄性能趨勢、根據使用壽命數據進行定期更換，以及與整體防爆系統維護相結合，以確保在整個設備生命週期中持續的加壓完整性和符合法規要求。
主動維護可防止故障發生，並確保持續的安全效能。
預防性維護計劃
基於風險的排程： 根據關鍵性、環境曝露和歷史效能資料來決定維護間隔。
狀況監控： 定期評估密封狀態、壓力性能和環境因素。
績效趨勢： 長期追蹤關鍵績效指標，以最佳化維護時間。
預測性維護： 使用先進的監控技術，在故障發生前預測密封件劣化。
洩漏測試程序
氦氣洩漏偵測： 使用氦質譜法進行精密洩漏測試，實現最高靈敏度。
壓力衰減測試： 系統壓力測試，以找出嚴重洩漏和整體系統完整性。
泡泡測試： 使用肥皂解決方案進行可觸及安裝的視覺洩漏檢測。
壓差監控： 持續監測壓力差，以偵測逐漸退化的密封件。
檢查與評估
目視檢查： 定期目視檢查電纜接頭是否有損壞、腐蝕或退化的跡象。
密封狀況評估： 詳細評估密封元件狀況及更換需求。
環境影響評估： 評估影響密封性能和壽命的環境因素。
系統整合檢閱： 驗證與加壓和監控系統的適當整合。
文件和記錄保存
維護記錄： 所有維護活動、發現和糾正行動的詳細記錄。
測試記錄： 全面記錄所有測試活動和結果。
性能歷史： 長期追蹤密封性能和故障模式。
法規遵循： 支持持續的法規遵循和審計要求的文件。
更換與升級程序
服務壽命管理： 根據製造商建議和服務經驗進行系統性更換。
升級規劃： 整合改良的技術和材料。
緊急更換： 影響系統安全的關鍵密封故障的快速反應程序。
陳舊管理： 針對元件過時和替代產品選擇進行規劃。
訓練與能力
維護人員訓練： 有關防爆系統維護和安全要求的全面訓練。
認證要求： 確保維修人員擁有適當的危險區域工作認證。
持續教育： 有關新技術、標準和最佳實務的持續訓練。
安全程序： 強調維修活動中的安全程序和風險管理。
效能最佳化
故障分析： 密封故障的根本原因分析，以改善未來的效能和維護作法。
技術更新： 採用新的密封技術和改良材料。
流程改進： 根據經驗及業界最佳實務，持續改善維護程序。
成本最佳化： 平衡維護成本與可靠性要求和安全性能。
總結
電纜接頭在 Ex p 防爆系統中扮演著維持加壓完整性的關鍵角色，需要專門的設計、嚴格的認證和全面的維護計畫。成功的關鍵在於瞭解加壓系統的獨特需求，並實施經過驗證的選擇、安裝和維護實踐。
Ex p 電纜接頭性能可靠的關鍵在於正確的規格、高品質的安裝和積極的維護。在 Bepto，我們提供經過認證的 Ex p 電纜接頭和全面的技術支援，以協助確保您的加壓系統在危險環境中維持重要的安全保護。
關於防爆電纜接頭的常見問題
問：Ex p 電纜接頭與一般防爆接頭有何不同？
A: Ex p 電纜接頭提供氣密密封以維持正壓，而一般的防爆接頭只能抑制爆炸。Ex p 接頭具有多屏障密封系統、壓力監控整合及特殊材料，可防止任何可能影響加壓的氣體洩漏。
問：我應該多久測試一次 Ex p 電纜密封性能？
A: 至少每年測試一次 Ex p 電纜壓蓋密封性，關鍵應用則建議每季測試一次。高風險環境可能需要每月進行測試，而某些法規則會根據區域分類和系統關鍵性規定特定的測試間隔。
問：我可以將現有的電纜接頭改裝為 Ex p 應用嗎？
A: 不可以，現有的電纜接頭無法改裝為 Ex p 用途。Ex p 應用要求專門設計的接頭，具有經過認證的氣密密封、壓力監控整合，以及從製造階段就符合 IEC 60079-2 標準的特定材料。
問：Ex p 電纜接頭可接受的洩漏率是多少？
A: 根據 IEC 60079-2 標準進行測試時，Ex p 電纜接頭的洩漏率必須低於 0.1 mbar-l/s。許多應用對洩漏率的要求甚至更低，某些關鍵系統指定的最大洩漏率為 0.01 mbar-l/s 或更低。
問：Ex p 電纜接頭是否需要特殊的安裝程序？
A: 是的，Ex p 電纜接頭需要經過認證的安裝人員、特定的表面處理、精確的扭力規格以及全面的洩漏測試。安裝必須遵循製造商的程序和相關標準，並提供符合法規和安全認證所需的完整文件。
