Взрывозащищенные электродвигатели: классы взрывозащиты, выбор опасных мест и стандарты

Что делает электродвигатель взрывобезопасным

Взрывозащищенный электродвигатель не предназначен для предотвращения внутреннего взрыва — он спроектирован таким образом, чтобы предотвратить воспламенение двигателя от горючих газов, паров или пыли, присутствующих в окружающей атмосфере. Корпус сконструирован так, чтобы противостоять внутреннему возгоранию и охлаждать любые выходящие газы ниже температуры воспламенения, прежде чем они попадут во внешнюю среду.

К основным конструктивным особенностям, отличающим взрывозащищенные двигатели, относятся:

• Пламенные соединения — точно обработанные допуски на зазор (обычно 0,1–0,4 мм) между сопрягаемыми поверхностями, которые позволяют сбросить давление при гашении любого фронта пламени.
• Усиленные корпуса — прочный чугунный или алюминиевый корпус, способный выдерживать без деформации скачки внутреннего давления.
• Герметичные вводы кабелепровода — резьбовые втулки кабелепровода с зацеплением не менее 5 резьб для предотвращения проникновения внешней атмосферы
• Термостойкая изоляция — системы изоляции обмоток, предназначенные для предотвращения достижения температуры поверхности точки самовоспламенения целевой группы газа.

Эти требования к конструкции регулируются международными стандартами, включая IEC 60079-0 (общие требования) и IEC 60079-1 (взрывозащищенные корпуса), а также NEMA MG-1 и UL 674 на рынках Северной Америки. Соответствие этим стандартам проверяется посредством сторонних испытаний, проводимых такими организациями, как уполномоченные органы ATEX в Европе или FM/UL в США.

Взрывобезопасные двигатели : Понимание концепций защиты

В рамках сертификации IECEx и ATEX для описания концепций защиты используется структурированная система кодирования. Двигатель с маркировкой Ex БД IIC T4 Гб , например, имеет определенное значение в каждом сегменте этого обозначения. Понимание этих обозначений необходимо при выборе или приобретении взрывобезопасных двигателей для опасных зон.

Общие концепции взрывозащиты двигателей

Классификация газовых групп (IIA, IIB, IIC) указывает на серьезность взрывоопасной среды, в которой может безопасно работать двигатель. IIC охватывает наиболее опасные газы такие как водород и ацетилен, тогда как IIA охватывает пропан и аналогичные промышленные газы. Двигатель, сертифицированный по IIC, также подходит для сред IIA и IIB, но не наоборот.

Температурный класс (от T1 до T6) определяет максимально допустимую температуру поверхности двигателя при наихудших условиях эксплуатации. Двигатели T6 ограничивают температуру поверхности до 85 °C, что делает их пригодными для работы в средах, содержащих сероуглерод (точка самовоспламенения: 95 °C). Большинство обычных промышленных взрывоопасных двигателей имеют класс T3 (200 °C) или T4 (135 °C).

Классификация опасных мест: зоны и подразделения

Выбор правильного двигателя для опасного места начинается с правильной классификации зоны установки. Две системы классификации параллельно используются во всем мире, и инженеры-специалисты должны сопоставить сертификацию двигателя с методом классификации на объекте.

Система зон IEC (Европа, Азия, международный)

Система зон разделяет опасные места по вероятности присутствия взрывоопасной атмосферы:

• Зона 0 — взрывоопасная газовая среда присутствует постоянно или в течение длительного времени (например, внутри топливного бака)
• Зона 1 - вероятно возникновение периодически во время нормальной работы (например, насосные отделения на нефтехимических заводах)
• Зона 2 — маловероятно при нормальной эксплуатации, но возможно при нештатных условиях.
• Зона 20 / 21 / 22 — эквивалентные зоны для горючих пылевых сред

Система подразделений NEC (Северная Америка)

Система дивизионов, определенная статьей 500 NEC и NFPA 70, использует два дивизиона для каждого класса:

• Дивизион 1 — опасные концентрации существуют при нормальных условиях (в целом эквивалентны зоне 0 и зоне 1 вместе взятым)
• Дивизион 2 — опасные концентрации существуют только в аномальных условиях (в широком смысле эквивалентны зоне 2)

Двигатели, сертифицированные в соответствии с ATEX/IECEx, не принимаются автоматически для объектов, отнесенных к подразделению NEC, без дополнительной сертификации FM или UL, и наоборот. Перекрестная сертификация доступна у большинства крупных производителей двигателей для двигателей, предназначенных для международных проектов, но это должно быть четко подтверждено на паспортной табличке и в сертификационной документации.

Ключевые отрасли и типичные области применения

Взрывозащищенные двигатели и двигатели с классом Ex используются везде, где технологические жидкости, газы или пыль создают постоянный риск возгорания. На следующие отрасли приходится наибольшая доля мирового спроса:

Нефть, газ и нефтехимия

Это остается доминирующим конечным рынком. Приводы насосов, двигатели компрессоров, двигатели вентиляторов для охладителей с принудительной тягой, а также приводы конвейеров на нефтеперерабатывающих заводах и морских платформах требуют сертификации Ex db или Ex eb. Взрывобезопасность (Ex db) IIC T4 – наиболее часто указываемый рейтинг в этом секторе. Наряду с обозначением взрывозащиты обычно требуются устойчивость к солевому туману, системы изоляции тропического класса и тепловые характеристики класса F или H.

Химическое и фармацевтическое производство

Для процессов обработки растворителей, реакторных мешалок и систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в чистых помещениях, где используются легковоспламеняющиеся растворители, требуются двигатели, рассчитанные на зону 1 или зону 2. Многим фармацевтическим предприятиям также требуются материалы, соответствующие требованиям FDA, а также гладкие, устойчивые к мытью внешние поверхности наряду с сертификацией взрывобезопасности — комбинация, к которой относятся взрывоопасные двигатели из нержавеющей стали или чугунные варианты с эпоксидным покрытием.

Зерно, пищевая промышленность и биомасса

Горючая пыль (зона 21/зона 22), а не горючий газ, представляет собой основную опасность на элеваторах, мукомольных заводах, заводах по производству гранул из биомассы и сахарных заводах. Двигатели с защитой от воспламенения пыли (Ex tb IIIC) Требуются максимальные значения температуры поверхности, соответствующие минимальной температуре самовоспламенения присутствующей пыли. Зерновая пыль (температура воспламенения слоя 430 °C) допускает более высокие классы Т, чем, например, алюминиевая пыль (требуется Т6).

Установки очистки сточных вод и биогазовые установки

Накопление метана в закрытых мокрых колодцах, варочных камерах и хранилищах биогаза создает условия Зоны 1. Двигатели насосов, приводы смесителей и двигатели воздуходувок на этих установках обычно имеют классы Ex db или Ex eb IIB T4, что отражает умеренный уровень опасности метана (группа IIB), а не максимальный класс IIC.

Рекомендации по спецификациям и закупкам

Приобретение неправильного взрывозащищенного двигателя — будь то с завышенными техническими характеристиками или с недостаточной сертификацией — влечет за собой значительные затраты и последствия для безопасности. Перед размещением заказа необходимо подтвердить следующие параметры:

1. Отчет о классификации территорий — подтвердите зону/подразделение, газовую группу и температурный класс из официального документа классификации опасных зон объекта, а не из неофициальных знаний о месте эксплуатации.
2. Орган по сертификации и рынок — ATEX для ЕС, IECEx для международного взаимного признания, FM/UL для США и Канады; убедитесь, что точный код сертификации на паспортной табличке двигателя соответствует классификации места эксплуатации.
3. Диапазон температур окружающей среды — большинство двигателей Ex рассчитаны на стандартную температуру окружающей среды от –20 °C до 40 °C; приложения, выходящие за пределы этого диапазона, требуют вариантов для низких температур или высоких температур окружающей среды с отдельным подтверждением сертификации
4. Рабочий цикл и коэффициент обслуживания — перегруженные взрывозащищенные двигатели выделяют избыточное тепло, которое может привести к нарушению номинального температурного класса; убедитесь, что номинальная мощность двигателя в продолжительном режиме (S1) достаточна, не полагаясь на коэффициент эксплуатации в опасных зонах.
5. Совместимость дисков — для двигателей с питанием от преобразователей частоты (ЧРП) в опасных зонах требуются двигатели с усиленной изоляцией обмоток (устойчивая к всплескам изоляция согласно IEC 60034-17) и могут потребоваться дополнительные взрывозащищенные уплотнения вала; не все стандартные взрывоопасные двигатели соответствуют требованиям VFD
6. Рейтинг IP по сравнению с рейтингом Ex — IP55 или IP65 является стандартным для большинства взрывоопасных двигателей, но его следует проверять независимо; Сертификация Ex не подразумевает автоматически определенный уровень защиты от проникновения

Документация по техническому обслуживанию не менее важна. Двигатели Ex должны ремонтироваться только на предприятиях, имеющих соответствующую сертификацию ремонта Ex (например, сертификат сервисной службы IECEx), с использованием компонентов, одобренных OEM. Несанкционированный ремонт — даже такой, казалось бы, незначительный, как замена прокладки клеммной коробки на неутвержденный материал — может привести к аннулированию сертификата Ex и повлечь за собой юридическую ответственность в случае инцидента.