بخاریهای کارتریجی مورد استفاده در محیطهای ضد انفجار (محیطهایی که گازها، بخارات، گرد و غبار یا الیاف قابل اشتعال وجود دارد) باید معیارهای طراحی ضد انفجار{1} دقیق را داشته باشند و برای جلوگیری از اشتعال جو خطرناک توسط جرقههای الکتریکی، دمای بالای سطح یا تشعشعات حرارتی، گواهی رسمی دریافت کنند. اصل طراحی اصلی جداسازی یا حذف تمام منابع اشتعال تولید شده توسط بخاری در حین کار است و طراحی ساختاری، انتخاب مواد و حفاظت ایمنی همگی باید با ویژگی های مناطق خطرناک انفجاری تنظیم شوند. در زیر الزامات طراحی ویژه اجباری و استانداردهای صدور گواهینامه اصلی برای چنین بخاری ها آمده است.
I. Core Explosion-الزامات طراحی اثبات
1. کنترل دقیق دمای سطح (نیاز اساسی)
حداکثر دمای سطح بخاری باید حداقل 50 درجه (حاشیه ایمنی) کمتر از دمای اشتعال محیط قابل اشتعال در محیط کاربرد باشد و به وضوح روی محصول مشخص شود.
- محیط خطرناک را طبقهبندی کنید (مثلاً دمای اشتعال متان. ≈538 درجه، بخار بنزین ≈280 درجه) و رتبهبندی T{6}} (کلاس دمایی) بخاری را تعیین کنید (به عنوان مثال، T1: کمتر یا مساوی 450 درجه، T2 یا 0 درجه، T2 یا 3 تا Les) برابر با 200 درجه)، مطابق با کلاس دما با مشخصات احتراق محیط.
- برای جلوگیری از گرمای بیش از حد موضعی، بار سطحی بخاری (چگالی توان) را بهینه کنید. سازههای-قطر بزرگ،-سطح- بار کم برای اتلاف گرمای یکنواخت ترجیح داده میشوند، و آزمایش شبیهسازی حرارتی برای تأیید عدم وجود نقاط داغ محلی مورد نیاز است.
- برای سناریوهای ضد انفجار-گرد و غبار، طراحی ساختاری ضد تجمع گرد و غبار اضافی (مثلاً سطح صاف و غیر-) برای جلوگیری از احتراق گرد و غبار ناشی از تجمع گرما در سطح بخاری مورد نیاز است.
2. انفجار-طراحی ساختاری ضد انفجار (کلید جداسازی منابع جرقه زنی)
بر اساس طبقه بندی مناطق خطرناک (منطقه 0/1/2 برای گاز، منطقه 20/21/22 برای گرد و غبار) و الزامات درجه ضد انفجار{6}}نوع ساختار ضد انفجار مناسب را انتخاب کنید. متداول ترین انواع مورد استفاده برای بخاری های کارتریج، نوع ضد شعله (Ex d) و نوع ایمنی افزایش یافته (Ex e) هستند، با نوع ایمنی ذاتی (Ex ia) برای سناریوهای خاص کم مصرف استفاده می شود.
(1) ساختار ضد شعله (Ex d) - برای منطقه 1/21 و مناطق با خطر بالاتر
- پوسته فلزی (بدنه لوله و جعبه اتصال) باید مقاومت کافی در برابر فشار انفجار (قابل تحمل فشار ناشی از انفجار گاز انفجاری داخلی) و طراحی شکاف ضد شعله داشته باشد (فاصله بین سطوح جفت پوسته، مانند اتصالات نخ و درزهای فلنج، باید در حد استاندارد باشد). طول و عرض شکاف دقیقاً برای خنک کردن شعله و کاهش دمای گاز انفجاری هنگام نشت محاسبه می شود و از اشتعال خارجی جلوگیری می کند.
- مواد پوسته باید استحکام مکانیکی بالایی داشته باشد (به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ 316 لیتر، فولاد کربن با پوشش ضد خوردگی) و مقاومت در برابر ضربه، بدون ترک یا تغییر شکل تحت فشار انفجار. درزهای جوشکاری کاملاً جوش داده شده و تحت آزمایش فشار و آزمایش غیر مخرب- قرار دارند.
- جعبه اتصال و اتصال بدنه لوله دارای یک اتصال ضد شعله هزارتویی یا ساختار ضد شعله رزوهای (درگیری با نخ بیشتر یا مساوی 6 دندانه) است و مواد آببندی از لاستیک فلوئورو/سیلیکون مقاوم در برابر دما و روغن بالا{{3} است تا از ورود گازهای قابل اشتعال جلوگیری کند.
(2) افزایش ساختار ایمنی (Ex e) - برای مناطق 2/22 کم خطر-
- تمرکز بر جلوگیری از خطاهای الکتریکی (اتصال کوتاه، اضافه بار) که جرقه ایجاد می کند. طراحی عایق را تقویت کنید، فاصله خزش و فاصله بین اجزای الکتریکی را افزایش دهید (الزامات ایمنی افزایش یافته برای تجهیزات الکتریکی را برآورده می کند)، و برای جلوگیری از تماس ضعیف و جرقه از پایانه های سیم کشی با قابلیت اطمینان بالا استفاده کنید.
- پوسته برای ضد گرد و غبار و ضد آب (IP65 یا بالاتر) طراحی شده است تا از ورود و تجمع مواد قابل اشتعال در داخل جلوگیری کند. اتصال سیم گرمایش و سیم سرب برای جلوگیری از شکستگی و جرقه ناشی از انبساط و انقباض حرارتی تقویت شده است.
3. بهبود عملکرد عایق الکتریکی و آب بندی
- پرکننده عایق داخلی (پودر اکسید منیزیم) باید-با خلوص بالا،-مقاوم در برابر دما و رطوبت{3}} (خلوص بیشتر یا مساوی 99.5%) باشد، به طور یکنواخت فشرده شود تا از تخلیه جزئی و جرقه ناشی از عایق ضعیف جلوگیری شود. مقاومت عایق بین سیم گرمایش و پوسته باید بزرگتر یا مساوی 100MΩ در 150 درجه باشد و تست قدرت دی الکتریک (500V/1000V AC برای 1 دقیقه بدون خرابی) را پشت سر بگذارد.
- خروجی سیم سربی بخاری و جعبه اتصال ساختار آب بندی چندلایه ای دارند (مفصل ضد اشتع + ضد انفجار-غده آب بندی مقاوم)، و مواد آب بندی در برابر محیط در محیط کاربرد (مانند روغن، اسید و قلیایی) مقاوم است. کابلی که از گلند آب بندی می گذرد باید یک کابل ضد انفجار{6} اختصاصی باشد تا از نشت گاز از شکاف کابل جلوگیری شود.
- همه اتصالات الکتریکی (سیم گرمایش، سیم سربی، ترمینال) عاری از قطعات فلزی در معرض دید هستند و بلوک ترمینال در جعبه اتصال از مواد عایق ضد شعله (به عنوان مثال، سرامیک، PA66 بازدارنده شعله{{4}) با فاصله خزشی و استانداردهای ضد انفجار ساخته شده است{6}.
4. سیستم های حفاظت از گرمای بیش از حد و خطای قابل اعتماد
مجهز به حفاظت ایمنی چند سطحی برای قطع منبع تغذیه در زمان از کار افتادن بخاری و از بین بردن منابع احتراق ناشی از گرمای بیش از حد یا خطاهای الکتریکی:
- کنترل دوگانه دما و محافظت در برابر گرمای بیش از حد: یک مقاومت حرارتی داخلی (PT100/PT1000) و یک قطع حرارتی- (فیوز دما) داخل بخاری نصب کنید. مقاومت حرارتی-پایش دمای واقعی و کنترل دمای خودکار را تشخیص میدهد، و قطع حرارتی-(یکبار-قابل تنظیم مجدد) بلافاصله هنگامی که دمای سطح از حد ایمنی فراتر رفت، منبع تغذیه را قطع میکند.
- اضافه بار و-محافظت از اتصال کوتاه: مدار خارجی مجهز به یک مدارشکن-ضد انفجار و یک رله حرارتی است که وقتی جریان از مقدار نامی فراتر رفت، به سرعت قطع می شود و از جرقه زدن و گرمای بیش از حد ناشی از اضافه بار/اتصال کوتاه جلوگیری می کند.
- طراحی قابل اطمینان اتصال زمین: پوسته گرمکن و جعبه اتصال مجهز به پایانههای اتصال زمین ضد انفجار اختصاصی- (که با علامت زمین مشخص شدهاند)، پیچ اتصال زمین ضد- شل شدن (با واشر فنری) است، و مقاومت زمین کمتر یا مساوی 4Ω است تا از نشتی الکتریسیته ساکن در اثر تجمع جرقه و جرقه جلوگیری شود.
5. انتخاب مواد برای انفجار{1}}اثبات و سازگاری با محیط
- مواد پوسته: مواد فلزی با-استحکام، خوردگی-مقاوم و در برابر حرارت بالا{3}}مقاومت را انتخاب کنید (فولاد ضد زنگ 316 لیتر انتخاب اصلی است؛ فولاد کربنی با پوشش ضد خوردگی اپوکسی برای-همه محیطهای خورنده، تیتانیوم). این ماده باید قابلیت جوشکاری و ماشین کاری خوبی داشته باشد تا از یکپارچگی ساختار ضد شعله اطمینان حاصل شود.
- مواد عنصر گرمایش: از نیکل-آلیاژ کروم (Cr20Ni80/Cr15Ni60) با عملکرد پایدار در دمای بالا-و تولید گرمای یکنواخت استفاده کنید، از گرمای بیش از حد موضعی ناشی از مقاومت ناهموار جلوگیری کنید. سیم گرمایش با براکت های سرامیکی ثابت می شود تا از جابجایی و تماس با پوسته (اتصال کوتاه) به دلیل انبساط و انقباض حرارتی جلوگیری شود.
- مواد کمکی: همه مواد عایق، آب بندی و پرکننده-مقاوم در برابر شعله،-مقاوم در دمای بالا و غیر{3}}فرار هستند (بدون انتشار گاز مضر در دماهای بالا). سیم کشی داخلی جعبه اتصال از سیم-مقاوم در برابر انفجار-در برابر حرارت بالا (با عایق فلوروپلاستیک) استفاده می کند تا از پیری و ترک خوردن عایق جلوگیری شود.
6. طراحی ساختاری برای ضد آسیب مکانیکی و ضد گرد و غبار/آب
- بدنه لوله بخاری لبه های تیز یا سوراخ ندارد و جعبه اتصال با یک پوشش محافظ طراحی شده است تا از آسیب مکانیکی (مثلاً برخورد، اکستروژن) به ساختار ضد شعله و قطعات آب بندی که ممکن است منجر به از دست دادن عملکرد ضد انفجار شود، جلوگیری می کند.
- درجه حفاظت کلی بخاری حداقل IP65 (ضد گرد و غبار و ضد آب جت) است. برای محیطهای ضد انفجار در فضای باز یا مرطوب، به IP66/IP67 ارتقا یافته است تا از ورود آب و گرد و غبار به داخل و ایجاد خطاهای الکتریکی جلوگیری شود.
II. Core Explosion-استانداردها و سیستمهای گواهینامه اثبات
بخاریهای کارتریج برای برنامههای ضد انفجار{0}}باید گواهینامههای رسمی/معتبر-موسسات آزمایش شخص ثالث را دریافت کنند و محصول با علامت، درجه و کد گواهی ضد انفجار علامتگذاری شده است. استانداردهای اصلی صدور گواهینامه ضد انفجار جهانی-به شرح زیر است و صدور گواهینامه برای محصولات فروخته شده در مناطق/کشورهای مربوطه الزامی است.
1. استاندارد ملی چین: GB 3836 Series
استاندارد اجباری برای{0}}تجهیزات الکتریکی ضد انفجار در چین، معادل با سری IEC 60079، و پایه اصلی برای صدور گواهینامه ضد انفجار- خانگی:
- GB 3836.1: الزامات عمومی برای-تجهیزات الکتریکی ضد انفجار برای اتمسفرهای گاز انفجاری.
- GB 3836.2: نوع ضد شعله "d" برای اتمسفر گازهای انفجاری (استاندارد کلیدی برای طراحی ساختار ضد شعله).
- GB 3836.3: نوع ایمنی افزایش یافته "e" برای اتمسفرهای گازهای انفجاری (استاندارد کلیدی برای طراحی ساختار ایمنی افزایش یافته).
- سری 12476 GB: استانداردهای-تجهیزات الکتریکی ضد انفجار برای اتمسفرهای گرد و غبار قابل احتراق (قابل استفاده برای سناریوهای ضد انفجار{3}}غبار).
- نهاد صدور گواهی: CQST (موسسه تحقیقات و بازرسی تجهیزات ویژه چونگ کینگ)، NEPSI (مؤسسه تحقیقات دستگاه های الکتریکی شانگهای) و سایر مؤسسات آزمایش ضد انفجار{1}} مجاز ملی؛ محصول گواهی شده با علامت ضد انفجار CNEx{2}}علامت گذاری شده است.
2. استاندارد اتحادیه اروپا: دستورالعمل ATEX 2014/34/EU
دستورالعمل اجباری برای تجهیزات ضد انفجار{0} در بازار اتحادیه اروپا، قابل اجرا برای همه تجهیزات الکتریکی/مکانیکی مورد استفاده در محیط های انفجاری در اتحادیه اروپا:
- مناطق خطرناک را به گاز (منطقه 0/1/2) و گرد و غبار (منطقه 20/21/22) تقسیم کنید، و محصول باید با علامت ATEX (Ex + انفجار-نوع مقاوم + منطقه + کلاس دما، به عنوان مثال، Ex d IIB T4 Gb) علامتگذاری شود.
- از سازنده بخواهید که یک سیستم مدیریت کیفیت (QMS) منطبق با الزامات ATEX ایجاد کند و طراحی و تولید محصول تحت کنترل کیفیت دقیق است.
- این گواهینامه برای کل بازار اتحادیه اروپا معتبر است و مؤسسات آزمایشی، نهادهای آگاه شده توسط اتحادیه اروپا (مانند SGS، TÜV، Bureau Veritas) هستند.
3. استاندارد بین المللی: سیستم صدور گواهینامه IECEx
سیستم صدور گواهینامه بینالمللی{0}}ضد انفجار که توسط IEC (کمیسیون بینالمللی الکتروتکنیکی)، با شناسایی متقابل بین کشورهای عضو (چین، اتحادیه اروپا، ایالات متحده آمریکا، استرالیا و غیره) فرموله شده است، گواهینامه جهانی جهانی ضد انفجار-است:
- بر اساس استانداردهای سری IEC 60079 (گاز) و IEC 61241 (گرد و غبار)، فرآیند صدور گواهینامه مطابق با استانداردهای بین المللی است و محصول با علامت IECEx مشخص می شود.
- محصول تأیید شده را می توان در همه کشورهای عضو IECEx بدون آزمایش و گواهی مکرر فروخت، که گواهی ترجیحی برای محصولات صادراتی-است.
4. استاندارد ایالات متحده: UL 1203 / تأیید FM
استانداردهای اصلی صدور گواهینامه{0}}ضد انفجار در بازار آمریکای شمالی (ایالات متحده آمریکا، کانادا)، با الزامات آزمایش سخت:
- UL 1203: استاندارد برای تجهیزات الکتریکی ضد انفجار-مقاوم در برابر گرد و غبار-اشتعال-برای مکانهای خطرناک (مقاوم در برابر انفجار گاز و گرد و غبار-).
- تأیید FM: گواهی ضد انفجار FM Global- که به طور گسترده در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز در آمریکای شمالی با تمرکز بر قابلیت اطمینان محصول و ایمنی در برابر آتش شناخته شده است.
- محصول تأیید شده با علامت ضد انفجار UL/FM- مشخص شده است و طرح باید الزامات ایمنی الکتریکی قانون ملی برق ایالات متحده (NEC) را برآورده کند.
5. سایر استانداردهای منطقه ای
- روسیه: گواهینامه GOST-R (بر اساس سری IEC 60079، با الزامات سازگاری محلی).
- استرالیا/نیوزیلند: سری AS/NZS 60079 (همراستا با IECEx، شناسایی متقابل گواهینامه IECEx).
- ژاپن: سری JIS C 0901 (استاندارد ضد انفجار- برای تجهیزات الکتریکی، قابل اجرا در بازار ژاپن).
III. علامت گذاری کلید و الزامات برنامه
1. علامتگذاری ضد انفجار-: پوسته و پلاک بخاری باید با علائم ضد انفجار واضح و پاکنشدنی-، از جمله نوع ضد انفجار-، منطقه خطرناک، کلاس دما، علامت گواهی، اطلاعات سازنده و مدل محصول (به عنوان مثال، Ex d.IIB T3 GbATEX E4001) مشخص شود.
2. ملزومات پلاک نام: پلاک نام از مواد فلزی مقاوم در برابر خوردگی- ساخته شده، محکم ثابت شده و محتوای آن واضح و خوانا است. همچنین شامل توان نامی، ولتاژ، دمای سطح و سایر پارامترهای کلیدی است.
3. نصب و استفاده: نصب باید مطابق با الزامات طراحی ضد انفجار- باشد (به عنوان مثال، اتصال ضد شعله مجاز به تغییر یا آسیب نیست، لوله آب بندی با قطر کابل مشخص شده مطابقت داشته باشد)، و نگهداری باید در یک محیط غیرخطرناک برای جلوگیری از آسیب به ساختار ضد انفجار{5} انجام شود.
4. تأیید نوع: گواهی ضد انفجار{1} برای مدلها و طرحهای محصول خاص است. هرگونه تغییر در ساختار، مواد یا پارامترهای بخاری (مثلاً قدرت، بار سطحی) نیاز به تأییدیه و آزمایش مجدد دارد.
IV. نتیجه گیری اصلی
بخاری های کارتریج مورد استفاده در موارد ضد انفجار باید حذف و جداسازی منابع احتراق را به عنوان هدف اصلی طراحی در نظر بگیرند و الزامات کنترل دمای سطح، ساختار ضد انفجار{1}، عایق/آب بندی پیشرفته، و حفاظت ایمنی چند سطحی را برآورده کنند. نوع ضد شعله (Ex d) برای مناطق پرخطر-(منطقه 1/21) و نوع ایمنی افزایش یافته (Ex e) برای مناطق کم خطر (منطقه 2/22) مناسب است. برای سناریوهای ضد انفجار گرد و غبار،{10}}همچنین باید با طراحی و استانداردهای ضد انفجار{11} اختصاصی گرد و غبار مطابقت داشته باشد.
از نظر صدور گواهینامه، محصول باید گواهینامه رسمی ضد انفجار{0} را مطابق با بازار فروش دریافت کند (GB 3836 برای چین، ATEX برای اتحادیه اروپا، IECEx برای جهانی، UL/FM برای آمریکای شمالی)، و علامت-ضد انفجار و پارامترهای کلیدی باید به وضوح مشخص شوند. فقط بخاری کارتریجی که الزامات طراحی ویژه فوق را برآورده می کند و گواهینامه رسمی را گذرانده است می تواند با خیال راحت در محیط های خطرناک انفجاری استفاده شود و به طور موثر از حوادث انفجار ناشی از تجهیزات گرمایش الکتریکی جلوگیری کند.
