Sprogimui atsparios įrangos gedimai pavojingoje aplinkoje gali sukelti katastrofiškus incidentus, o netinkamas liepsnos kelio projektavimas yra 60% atvejų priežastis. Ex d1 korpuso gedimų, remiantis pramonės saugos ataskaitomis. Daugeliui inžinierių sunku suprasti sudėtingą ryšį tarp liepsnos kelio geometrijos, paviršiaus apdailos tolerancijų ir sprogimo sulaikymo efektyvumo, todėl dažnai pasitaiko specifikacijų klaidų, dėl kurių nukenčia sauga.
Sprogimui atspariose kabelių movose naudojami tiksliai suprojektuoti liepsnos keliai su tam tikrais ilgio ir tarpo santykiais (paprastai ne mažesniais kaip 25:1), mažesniais nei Ra 6,3 μm paviršiaus šiurkštumo nuokrypiais ir ne didesniais kaip ±0,05 mm tarpo matmenimis, kad būtų išvengta liepsnos perdavimo per jungtis. Liepsnos kelio konstrukcija sukuria pakankamą aušinamojo paviršiaus plotą, kad degimo dujos sumažėtų žemiau užsidegimo temperatūros, kol jos gali išeiti iš gaubto, taip užtikrinant vidinę saugą sprogioje aplinkoje.
Praėjusiais metais Dubajaus naftos chemijos gamyklos saugos inžinierius Ahmedas Hassanas kreipėsi į mus, nes pastebėjo, kad jų "lygiaverčiai" sprogimui atsparūs kabelių riebokšliai sugedo. ATEX2 sertifikavimo testai. Liepsnos kelio tolerancijos buvo nenuoseklios, kai kurių įrenginių tarpai viršijo 0,3 mm, t. y. gerokai viršijo didžiausią leistiną 0,15 mm tarpą, taikomą IIC grupei. Mūsų preciziškai apdirbti Ex d kabelių riebokšliai su patikrinta liepsnos kelio geometrija padėjo pasiekti 100% sertifikavimo atitiktį! 😊
Turinys
- Kodėl liepsnos kelio konstrukcija yra labai svarbi sprogimui atsparioms kabelių movoms?
- Kaip tolerancijos reikalavimai įtakoja sprogimo atsparumo charakteristikas?
- Kokie yra pagrindiniai veiksmingų liepsnos kelių projektavimo parametrai?
- Kaip skirtingos dujų grupės veikia kabelių riebokšlių projektavimo reikalavimus?
- Kokie kokybės kontrolės metodai užtikrina nuoseklų liepsnos kelio veikimą?
- Dažniausiai užduodami klausimai apie sprogimui atsparų kabelių riebokšlių dizainą
Kodėl liepsnos kelio konstrukcija yra labai svarbi sprogimui atsparioms kabelių movoms?
Pagrindinis apsaugos nuo sprogimo principas - sulaikyti vidinius sprogimus ir užkirsti kelią liepsnos perdavimui į išorinę pavojingą aplinką tiksliai suprojektuotais liepsnos keliais.
Liepsnos kelio konstrukcija yra labai svarbi, nes ji sukuria kontroliuojamą aušinimo zoną, kuri sumažina degimo dujų temperatūrą žemiau išorinės sprogiosios aplinkos užsidegimo temperatūros. Liepsnos kelio geometrija turi užtikrinti pakankamą paviršiaus ploto sąlyčio laiką (paprastai 0,5-2 milisekundės), kad būtų absorbuojama besiplečiančių dujų šiluminė energija, kartu išlaikant konstrukcijos vientisumą, esant iki 20 barų sprogimo slėgiui. Tinkama konstrukcija apsaugo nuo liepsnos proveržio, kuris galėtų uždegti aplinkines sprogstamąsias dujas.
Liepsnos gesinimo fizika
Kai Ex d korpuse įvyksta vidinis sprogimas, liepsnos kelias yra šiluminis barjeras, kuris palaipsniui atvėsina išeinančias dujas. Aušinimo mechanizmas veikia trimis pagrindiniais šilumos perdavimo būdais:
Laidus šilumos perdavimas: Metaliniai liepsnos kelio paviršiai sugeria karštų degimo dujų šiluminę energiją, o šilumos perdavimo greitis priklauso nuo medžiagos šiluminis laidumas3 ir paviršiaus ploto kontaktas.
Konvekcinis vėsinimas: Turbulentinis dujų srautas per siaurus liepsnos kanalus padidina šilumos perdavimo koeficientus ir padidina aušinimo efektyvumą dėl priverstinės konvekcijos.
Radiaciniai šilumos nuostoliai: Aukštos temperatūros dujos skleidžia šiluminę spinduliuotę, kurią sugeria aplinkiniai metaliniai paviršiai ir taip padeda sumažinti bendrą temperatūrą.
Mūsų preciziškai apdirbti liepsnos keliai pasiekia 800-1200 °C aušinimo greitį per milisekundę, todėl dujų temperatūra, prieš pasiekdama išorinę atmosferą, nukrenta žemiau 200 °C, t. y. gerokai žemiau įprastos angliavandenilių užsidegimo temperatūros - 300-500 °C.
Kaip tolerancijos reikalavimai įtakoja sprogimo atsparumo charakteristikas?
Gamybos nuokrypiai turi tiesioginės įtakos liepsnos kelio efektyvumui, net ir nedideli nukrypimai gali pakenkti sprogimo vientisumui ir sertifikavimo atitikčiai.
Tolerancijos reikalavimai turi įtakos sprogimo apsaugai, nes kontroliuoja kritinius tarpų matmenis, nuo kurių priklauso liepsnos gesinimo efektyvumas. Priklausomai nuo dujų grupės klasifikacijos, tarpų nuokrypiai turi neviršyti ±0,02-0,05 mm, o IIC grupei dėl didelio vandenilio liepsnos plitimo greičio reikalingi griežčiausi nuokrypiai. Paviršiaus apdailos tolerancijos, mažesnės nei Ra 6,3 μm, užtikrina pastovias šilumos perdavimo charakteristikas, o sriegių tolerancijos kontroliuoja surinkimo pakartojamumą ir ilgalaikį sandarumą.
Kritinės tolerancijos specifikacijos
| Parametras | IIA grupė | IIB grupė | IIC grupė |
|---|---|---|---|
| Didžiausias tarpas | 0,20 mm | 0,15 mm | 0,10 mm |
| Tarpų tolerancija | ±0,05 mm | ±0,03 mm | ±0,02 mm |
| Paviršiaus apdaila | Ra 6,3 μm | Ra 3,2 μm | Ra 1,6 μm |
| Sriegio tolerancija | 6H/6g | 5H/6g | 4H/5g |
Mančesteryje (JK) esančios chemijos perdirbimo gamyklos techninės priežiūros vadovas Davidas Mitchellas tai patyrė savo kailaičių riebokšliai ėmė neatlikti įprastų patikros bandymų. Atlikus tyrimą paaiškėjo, kad dėl šiluminio ciklo ir korozijos tarpelių matmenys padidėjo 0,08 mm ir viršijo IIB grupės ribas. Mūsų tikslūs gamybos procesai leidžia išlaikyti ±0,02 mm nuokrypius net ir po 10 eksploatavimo metų, todėl užtikrinamas pastovus saugos veiksmingumas.
Gamybos proceso poveikis
CNC apdirbimo tikslumas: Mūsų 5 ašių CNC apdirbimo centrai išlaiko padėties tikslumą ±0,01 mm ribose, todėl užtikrinama nuosekli liepsnos trajektorijos geometrija visose gamybos partijose.
Kokybės kontrolės patikrinimas: Kiekvieno sprogimui atsparaus kabelio lizdo matmenys tikrinami naudojant koordinatinės matavimo mašinos (KMM)4 su 0,005 mm skiriamąja geba, dokumentuojant atitiktį sertifikavimo reikalavimams.
Medžiagų nuoseklumas: Naudojame sertifikuotą 316L nerūdijantįjį plieną su kontroliuojama grūdėtumo struktūra ir paviršiaus kietumu, kad būtų užtikrintos nuspėjamos šiluminės ir mechaninės savybės visame liepsnos kelyje.
Kokie yra pagrindiniai veiksmingų liepsnos kelių projektavimo parametrai?
Norint užtikrinti veiksmingą liepsnos kelio projektavimą, reikia kruopščiai optimizuoti daugybę geometrinių ir medžiagų parametrų, kad būtų galima patikimai sulaikyti sprogimą įvairiomis darbo sąlygomis.
Pagrindiniai projektavimo parametrai: liepsnos kelio ilgio ir tarpo santykis (daugumoje atvejų ne mažesnis kaip 25:1), paviršiaus ploto optimizavimas, kad būtų užtikrintas maksimalus šilumos perdavimas, sriegių sujungimo ilgis (ne mažiau kaip 5 pilni sriegiai), medžiagos šiluminės savybės ir jungties konfigūracija. Liepsnos kelias turi užtikrinti pakankamą aušinamojo paviršiaus plotą ir kartu išlaikyti mechaninį atsparumą esant sprogimo slėgiui, o konstrukciniai skaičiavimai turi būti patikrinti atliekant išsamius bandymus ir sertifikavimo protokolus.
Geometrinio dizaino aspektai
Ilgio ir tarpo santykis: Šis esminis parametras lemia aušinimo efektyvumą, nes ilgesni keliai užtikrina didesnį šilumos perdavimo paviršiaus plotą. Įprasti santykiai svyruoja nuo 25:1 IIA grupei iki 40:1 IIC grupei.
Siūlų profilio optimizavimas: Modifikuoti sriegių profiliai padidina paviršiaus kontakto plotą 30-40%, palyginti su standartiniais sriegiais, todėl pagerėja šilumos perdavimas, kartu išlaikant mechaninį tvirtumą.
Paviršiaus šiurkštumo kontrolė: Kontroliuojamos paviršiaus tekstūros optimizuoja šilumos perdavimo koeficientus ir kartu apsaugo nuo dujų srauto pagreitėjimo, kuris gali sumažinti aušinimo efektyvumą.
Medžiagų atrankos kriterijai
Šilumos laidumas: Didelio šilumos laidumo medžiagos (vario lydiniai, aliuminio bronza) užtikrina geresnį šilumos perdavimą, tačiau gali būti nepakankamai atsparios korozijai atšiaurioje aplinkoje.
Atsparumas korozijai: Nerūdijančiojo plieno 316L ir dupleksinio plieno 2205 klasės pasižymi puikiu atsparumu korozijai, kartu išlaikydamos tinkamas šilumines savybes daugumai taikymų.
Mechaninės savybės: Didesnis nei 300 MPa stipris užtikrina konstrukcijos vientisumą esant sprogimo slėgiui, o atsparumas nuovargiui yra svarbus važiuojant dviračiu.
Kaip skirtingos dujų grupės veikia kabelių riebokšlių projektavimo reikalavimus?
Dujų grupių klasifikacija turi tiesioginės įtakos liepsnos kelio projektavimo parametrams, o pavojingesnėms dujoms reikia vis griežtesnių geometrinių ir tolerancijos specifikacijų.
Skirtingos dujų grupės daro įtaką kabelių riebokšlių konstrukcijai, nes skiriasi Didžiausias eksperimentinis saugus tarpas (MESG)5 vertės ir uždegimo energijos poreikis. IIA grupės dujoms (propanas, butanas) leidžiami didesni liepsnos kelio tarpai iki 0,9 mm, IIB grupės dujoms (etilenas, vandenilio sulfidas) reikalingi mažesni nei 0,5 mm tarpai, o IIC grupės dujoms (vandenilis, acetilenas) reikalingi itin tikslūs mažesni nei 0,3 mm tarpai. Atliekant projektinius skaičiavimus reikia atsižvelgti į unikalias kiekvienos dujų grupės degimo charakteristikas ir liepsnos plitimo greitį.
Dujų grupės charakteristikos
| Dujų grupė | Reprezentatyvios dujos | MESG diapazonas | Dizaino iššūkiai |
|---|---|---|---|
| IIA | Propanas, metanas | 0,9-1,14 mm | Standartiniai nuokrypiai |
| IIB | Etilenas, etilo eteris | 0,5-0,9 mm | Didesnis tikslumas |
| IIC | Vandenilis, acetilenas | 0,3-0,5 mm | Itin griežti leistini nuokrypiai |
IIC grupės dizaino sudėtingumas: Unikalios vandenilio savybės lemia griežčiausius projektavimo reikalavimus: liepsnos greitis siekia 3,5 m/s, o uždegimo energija - vos 0,02 mJ. Mūsų IIC grupės kabelių riebokšliai pasižymi tokiomis specializuotomis savybėmis kaip:
- Itin tikslūs liepsnos keliai, tarpai išlaikomi ±0,01 mm tikslumu
- Aukštesni paviršiaus apdailos reikalavimai (Ra 0,8 μm)
- Specialūs siūlų junginiai, apsaugantys nuo vandenilio trapumo
- Padidintas liepsnos kelio ilgis, kad aušinimas būtų maksimaliai efektyvus
Barselonoje (Ispanija) esančioje vandenilio gamykloje dirbančiai proceso inžinierei Marijai Rodriguez reikėjo IIC grupės kabelių riebokšlių naujai elektrolizės gamyklai. Standartinių IIB grupės įtaisų nepakako dėl itin degių vandenilio savybių. Mūsų specializuotos IIC grupės konstrukcijos užtikrino reikiamą saugumo atsargą, kartu išlaikant patikimą sandarumą aukšto slėgio vandenilio aplinkoje.
Kokie kokybės kontrolės metodai užtikrina nuoseklų liepsnos kelio veikimą?
Išsamūs kokybės kontrolės protokolai yra labai svarbūs siekiant išlaikyti sprogimui atsparių eksploatacinių savybių pastovumą visose gamybos partijose ir per visą eksploatavimo laikotarpį.
Kokybės kontrolės metodai apima matmenų tikrinimą naudojant koordinačių matavimo mašinas (KMM), paviršiaus šiurkštumo bandymus kontaktiniais profilometrais, slėgio bandymus iki 1,5 karto didesnio už vardinį slėgio, liepsnos kelio vientisumo tikrinimą, medžiagų sertifikavimo stebėjimą ir statistinės proceso kontrolės (SPC) stebėseną. Kiekvienam kabelių riebokšliui išduodami individualūs sertifikavimo dokumentai su atsekamais bandymų rezultatais, taip užtikrinant atitiktį ATEX, IECEx ir UL standartams viso gamybos proceso metu.
Patikrinimo protokolo apžvalga
Gaunamos medžiagos tikrinimas: Prieš išleidžiant į gamybą atliekama visų žaliavų cheminės sudėties analizė, mechaninių savybių bandymai ir matmenų patikra.
Stebėsena proceso metu: SPC stebėjimas realiuoju laiku stebi kritinius matmenis atliekant apdirbimo operacijas, o tolerancijos ribas viršijančios detalės automatiškai atmetamos.
Galutinis patikrinimas: 100% liepsnos kelio geometrijos, sriegių specifikacijų ir paviršiaus apdailos reikalavimų matmenų patikrinimas naudojant kalibruotą matavimo įrangą.
Sertifikavimo atitiktis
Mūsų kokybės valdymo sistema turi sertifikatus, įskaitant:
- ISO 9001:2015 Kokybės valdymas
- IATF 16949 Automobilių kokybė
- Atitiktis ATEX direktyvai 2014/34/ES
- IECEx tarptautinė sertifikavimo sistema
- UL 1203 sprogimui atsparūs standartai
Atsekamumo dokumentai: Kiekviename sprogimui atspariame kabelių riebokšlyje yra išsamūs dokumentai, kuriuose pateikiami medžiagų sertifikatai, matmenų tikrinimo ataskaitos, slėgio bandymų rezultatai ir sertifikavimo atitikties patikra. Šie dokumentai padeda atlikti saugos auditą ir laikytis teisės aktų reikalavimų per visą gaminio gyvavimo ciklą.
Dažniausiai užduodami klausimai apie sprogimui atsparų kabelių riebokšlių dizainą
K: Koks yra mažiausias liepsnos kelio ilgis, reikalingas sprogimui atsparioms kabelių movoms?
A: Mažiausias liepsnos kelio ilgis priklauso nuo dujų grupės klasifikacijos ir tarpo pločio; paprastai IIA grupės atveju reikalingas 25:1 ilgio ir tarpo santykis, IIB grupės atveju - 30:1, o IIC grupės atveju - 40:1. Faktinis ilgis, priklausomai nuo sriegio dydžio ir konstrukcijos konfigūracijos, svyruoja nuo 6 iki 15 mm.
K: Kaip dažnai reikia tikrinti sprogimui atsparias kabelių movas pavojingose zonose?
A: Patikrinimų dažnumas priklauso nuo aplinkos sąlygų ir teisės aktų reikalavimų, paprastai nuo ketvirtinių patikrinimų atšiaurioje cheminėje aplinkoje iki metinių patikrinimų vidutinio sunkumo aplinkoje. Svarbiausi parametrai yra tarpų matmenys, sriegio būklė ir sandarinimo vientisumo patikra.
K: Ar galima remontuoti arba atnaujinti sprogimui atsparius kabelių riebokšlius, jei jie buvo pažeisti?
A: Sprogimui atsparių kabelių riebokšlių niekada negalima taisyti ar modifikuoti, nes taip pažeidžiamas sertifikavimo vientisumas ir saugos charakteristikos. Bet koks liepsnos kelio paviršiaus, sriegių ar sandarinimo komponentų pažeidimas reikalauja visiško pakeitimo sertifikuotais įrenginiais, kad būtų išlaikyta apsauga nuo sprogimo.
K: Kas lemia liepsnos kelio degradaciją sprogimui atspariose kabelių movose?
A: Dažniausios gedimo priežastys yra cheminių medžiagų sukelta korozija, mechaninis nusidėvėjimas dėl šiluminio ciklo, užterštumas liepsnos kelio tarpuose ir netinkamas montavimas, dėl kurio pažeidžiamas sriegis. Reguliarus tikrinimas ir profilaktinė priežiūra padeda nustatyti gedimą, kol dar nesumažėjo saugos charakteristikos.
K: Kaip patikrinti, ar sprogimui atsparios kabelių movos atitinka mano konkrečios dujų grupės reikalavimus?
A: Patikrinkite dujų grupės atitiktį pagal sertifikavimo dokumentus, kuriuose nurodyti ATEX/IECEx ženklai, bandymų ataskaitos, patvirtinančios MESG vertes, matmenų patikros sertifikatai ir medžiagų atsekamumo įrašai. Kiekvienam kabelių riebokšliui turėtų būti išduotas atskiras sertifikatas su konkrečiomis dujų grupės vertėmis ir temperatūros klasifikacijomis.
Sužinokite apie "Ex d" arba "ugniai atsparų" apsaugos būdą, kuris apima vidinį sprogimą ir užgesina liepsną. ↩
Žr. oficialius Europos Sąjungos ATEX direktyvų reikalavimus įrangai, naudojamai sprogioje aplinkoje. ↩
Supraskite šią pagrindinę medžiagos savybę, kuria matuojamas medžiagos gebėjimas praleisti šilumą. ↩
Susipažinkite su KMM technologijomis ir kaip jie naudojami tiksliam 3D matavimui ir kokybės tikrinimui. ↩
Sužinokite, kaip nustatomas MESG ir naudojamas degioms dujoms klasifikuoti į grupes projektuojant sprogimui atsparią įrangą. ↩
