Elektromotory v nevýbušném provedení: Ex rating, výběr nebezpečného místa a standardy

Co dělá elektromotor odolný proti výbuchu

Elektromotor s ochranou proti výbuchu není navržen tak, aby zadržel vnitřní výbuch – je navržen tak, aby zabránil vznícení hořlavých plynů, par nebo prachu přítomných v okolní atmosféře. Skříň je konstruována tak, aby vydržela vnitřní vznícení a ochladila všechny unikající plyny pod jejich zápalnou teplotu, než se dostanou do vnějšího prostředí.

Mezi hlavní konstrukční vlastnosti, které odlišují motory odolné proti výbuchu, patří:

• Plamenné spoje — precizně obrobené tolerance mezery (typicky 0,1–0,4 mm) mezi dosedacími plochami, které umožňují uvolnění tlaku při uhašení jakéhokoli čela plamene
• Vyztužené kryty — odolná litinová nebo hliníková pouzdra dimenzovaná tak, aby vydržela vnitřní tlakové špičky bez deformace
• Utěsněné vstupy pro vedení — závitové náboje vedení s minimálně 5závitovým záběrem, aby se zabránilo vnikání vnější atmosféry
• Tepelně odolná izolace — izolační systémy vinutí navržené tak, aby zabránily povrchové teplotě dosáhnout bodu samovznícení cílové skupiny plynů

Tyto požadavky na design se řídí mezinárodními normami včetně IEC 60079-0 (všeobecné požadavky) a IEC 60079-1 (nehořlavé kryty), stejně jako NEMA MG-1 a UL 674 na severoamerických trzích. Shoda s těmito normami je ověřována testováním třetí stranou orgány, jako jsou notifikované orgány ATEX v Evropě nebo FM/UL ve Spojených státech.

Bezpečnostní motory s hodnocením Ex : Pochopení pojmů ochrany

Certifikační rámce IECEx a ATEX používají k popisu konceptů ochrany strukturovaný systém kódování. Motor označený Ex db IIC T4 Gb , například nese specifický význam u každého segmentu tohoto označení. Pochopení tohoto označení je zásadní při specifikování nebo pořizování bezpečnostních motorů s jmenovitými hodnotami Ex pro nebezpečná místa.

Společné koncepce ochrany před výbuchem pro motory

Klasifikace skupiny plynů (IIA, IIB, IIC) udává závažnost výbušné atmosféry, ve které může motor bezpečně pracovat. IIC pokrývá nejnebezpečnější plyny jako je vodík a acetylen, zatímco IIA zahrnuje propan a podobné průmyslové plyny. Motor certifikovaný pro IIC je také vhodný pro prostředí IIA a IIB, ale ne naopak.

Teplotní třída (T1 až T6) definuje maximální přípustnou povrchovou teplotu motoru za nejhorších provozních podmínek. Motory T6 omezují povrchovou teplotu na 85 °C, díky čemuž jsou vhodné pro prostředí obsahující sirouhlík (bod samovznícení: 95 °C). Většina obecných průmyslových Ex motorů má hodnocení T3 (200 °C) nebo T4 (135 °C).

Klasifikace nebezpečných míst: zóny vs. divize

Výběr správného motoru pro nebezpečné místo začíná správnou klasifikací oblasti instalace. Dva klasifikační systémy se používají paralelně po celém světě a specifikující inženýři musí certifikaci motoru sladit s klasifikační metodou na místě.

IEC Zone System (Evropa, Asie, mezinárodní)

Systém zón rozděluje nebezpečná místa podle pravděpodobnosti přítomnosti výbušné atmosféry:

• Zóna 0 — výbušná plynná atmosféra je přítomna nepřetržitě nebo po dlouhou dobu (například uvnitř palivové nádrže)
• Zóna 1 — pravděpodobně se vyskytují pravidelně během normálního provozu (např. čerpací stanice v petrochemických závodech)
• Zóna 2 — nepravděpodobné za normálního provozu, ale možné za abnormálních podmínek
• Zóna 20 / 21 / 22 — ekvivalentní zóny pro prostředí s hořlavým prachem

NEC Division System (Severní Amerika)

Systém divizí, definovaný článkem 500 NEC a NFPA 70, používá dvě divize na třídu:

• Divize 1 — nebezpečné koncentrace existují za normálních podmínek (zhruba ekvivalentní zóně 0 kombinované zóně 1)
• divize 2 — nebezpečné koncentrace existují pouze za abnormálních podmínek (zhruba ekvivalentní zóně 2)

Motory certifikované podle ATEX/IECEx nejsou automaticky akceptovány pro pracoviště klasifikovaná v NEC bez dodatečné certifikace FM nebo UL a naopak. Křížová certifikace je k dispozici u většiny hlavních výrobců motorů pro motory určené pro mezinárodní projekty, ale musí být výslovně potvrzena na typovém štítku a certifikační dokumentaci.

Klíčová odvětví a typické aplikace

Motory s ochranou proti explozi a motory Ex jsou nasazeny všude tam, kde procesní kapaliny, plyny nebo prach vytvářejí trvalé riziko vznícení. Největší podíl na celosvětové poptávce tvoří následující sektory:

Ropa, plyn a petrochemie

Toto zůstává dominantním koncovým trhem. Pohony čerpadel, motory kompresorů, motory ventilátorů pro chladiče s nuceným tahem a pohony dopravníků v rafineriích a na pobřežních plošinách vyžadují certifikaci Ex db nebo Ex eb. Nehořlavé (Ex db) IIC T4 je nejčastěji uváděným ratingem v tomto sektoru. Vedle označení ochrany proti výbuchu je obvykle vyžadována odolnost proti solné mlze, izolační systémy tropické třídy a tepelné hodnocení třídy F nebo H.

Chemická a farmaceutická výroba

Procesy manipulace s rozpouštědly, míchadla reaktorů a systémy HVAC v čistých prostorách, kde se používají hořlavá rozpouštědla, vyžadují motory pro zónu 1 nebo zónu 2. Mnohá ​​farmaceutická zařízení také vyžadují materiály vyhovující FDA a hladké vnější povrchy šetrné k mytí spolu s certifikací Ex – tato kombinace je určena pro motory Ex z nerezové oceli nebo varianty z litiny s epoxidovým povlakem.

Obilí, zpracování potravin a biomasa

Hořlavý prach (zóna 21 / zóna 22) spíše než hořlavý plyn představuje primární nebezpečí v obilných elevátorech, mlýnech na mouku, závodech na pelety biomasy a cukrovarech. Motory odolné proti vznícení prachu (Ex tb IIIC) jsou vyžadovány, přičemž maximální hodnoty povrchové teploty odpovídají nejnižší teplotě samovznícení přítomného prachu. Zrnitý prach (teplota vznícení vrstvy 430 °C) umožňuje vyšší hodnocení třídy T než například hliníkový prach (vyžaduje se T6).

Čistírny odpadních vod a bioplynové stanice

Akumulace metanu v uzavřených mokrých studních, vyhnívacích komorách a skladovacích prostorech bioplynu vytváří podmínky zóny 1. Motory čerpadel, pohony směšovačů a motory dmychadel v těchto instalacích jsou typicky specifikovány jako Ex db nebo Ex eb IIB T4, což odráží spíše mírnou úroveň nebezpečí metanu (skupina IIB) než maximální hodnocení IIC.

Specifikace a úvahy o pořízení

Zakoupení špatného motoru odolného proti výbuchu – ať už má příliš vysokou nebo nedostatečnou certifikaci – má významné dopady na náklady a bezpečnost. Před zadáním objednávky je nutné potvrdit následující parametry:

1. Zpráva o klasifikaci oblasti — potvrdit zónu/divizi, skupinu plynu a teplotní třídu z formálního dokumentu klasifikace nebezpečných prostor zařízení, nikoli z neformálních znalostí místa
2. Certifikační orgán a trh — ATEX pro EU, IECEx pro mezinárodní vzájemné uznávání, FM/UL pro USA a Kanadu; ověřte, že přesný certifikační kód na typovém štítku motoru odpovídá klasifikaci místa
3. Rozsah okolních teplot — většina Ex motorů je dimenzována pro standardní okolní teplotu –20 °C až 40 °C; aplikace mimo tento rozsah vyžadují nízkoteplotní nebo vysokoteplotní varianty se samostatným potvrzením certifikace
4. Pracovní cyklus a servisní faktor — přetížené Ex motory generují nadměrné teplo, které může překročit jmenovitou teplotní třídu; zajistěte, aby byl trvalý provoz motoru (S1) adekvátní, aniž byste se spoléhali na provozní faktor v nebezpečných místech
5. Kompatibilita disku — motory napájené měniči s proměnnou frekvencí (VFD) v nebezpečných místech vyžadují motory se zesílenou izolací vinutí (izolace odolná proti špičkám podle IEC 60034-17) a mohou vyžadovat dodatečné těsnění hřídele s certifikací Ex; ne všechny standardní Ex motory mají VFD hodnocení
6. Hodnocení IP vs. hodnocení Ex — IP55 nebo IP65 je standardní u většiny Ex motorů, ale mělo by být ověřeno nezávisle; certifikace Ex automaticky neznamená konkrétní úroveň ochrany proti vniknutí

Stejně důležitá je dokumentace údržby. Ex motory musí být opravovány pouze zařízeními, která jsou držiteli příslušné certifikace Ex opravy (např. IECEx Service Facility Certificate) s použitím součástek schválených OEM. Neautorizované opravy – dokonce i zdánlivě drobné, jako je výměna těsnění svorkovnice za neschválený materiál – mohou zrušit platnost certifikace Ex a vytvořit právní odpovědnost v případě nehody.