มอเตอร์ไฟฟ้าป้องกันการระเบิด: ระดับ Ex, การเลือกสถานที่อันตรายและมาตรฐาน

อะไรทำให้มอเตอร์ไฟฟ้าป้องกันการระเบิด

มอเตอร์ไฟฟ้าป้องกันการระเบิดไม่ได้ออกแบบมาให้มีการระเบิดภายใน แต่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมมาเพื่อป้องกันมอเตอร์จากการจุดแก๊ส ไอระเหย หรือฝุ่นที่ติดไฟได้ในบรรยากาศโดยรอบ กล่องหุ้มถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ทนทานต่อเหตุการณ์การจุดระเบิดภายใน และเพื่อระบายความร้อนให้กับก๊าซที่หลบหนีใด ๆ ที่ต่ำกว่าอุณหภูมิติดไฟก่อนที่จะไปถึงสภาพแวดล้อมภายนอก

คุณสมบัติโครงสร้างหลักที่ทำให้มอเตอร์ป้องกันการระเบิดแตกต่างออกไป ได้แก่:

• ข้อต่อเส้นทางเปลวไฟ — ความคลาดเคลื่อนของช่องว่างด้วยเครื่องจักรอย่างแม่นยำ (โดยทั่วไปคือ 0.1–0.4 มม.) ระหว่างพื้นผิวผสมพันธุ์ที่ช่วยบรรเทาแรงกดในขณะที่ดับหน้าเปลวไฟ
• เปลือกเสริมแรง — โครงสร้างเหล็กหล่อหรืออะลูมิเนียมสำหรับงานหนักได้รับการจัดอันดับให้ทนทานต่อแรงดันภายในที่เพิ่มขึ้นโดยไม่เสียรูป
• รายการท่อที่ปิดสนิท — ฮับท่อร้อยสายแบบเกลียวที่มีการเชื่อมต่อ 5 เธรดขั้นต่ำเพื่อป้องกันการซึมผ่านของบรรยากาศภายนอก
• ฉนวนกันความร้อนตามอุณหภูมิ — ระบบฉนวนขดลวดที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิพื้นผิวไปถึงจุดจุดระเบิดอัตโนมัติของกลุ่มก๊าซเป้าหมาย

ข้อกำหนดการออกแบบเหล่านี้อยู่ภายใต้มาตรฐานสากล รวมถึง IEC 60079-0 (ข้อกำหนดทั่วไป) และ IEC 60079-1 (กรอบป้องกันไฟ) รวมถึง NEMA MG-1 และ UL 674 ในตลาดอเมริกาเหนือ การปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบผ่านการทดสอบโดยบุคคลที่สามโดยหน่วยงานต่างๆ เช่น หน่วยงานที่ได้รับแจ้ง ATEX ในยุโรปหรือ FM/UL ในสหรัฐอเมริกา

มอเตอร์ความปลอดภัยระดับ Ex-Rated : ทำความเข้าใจแนวคิดการป้องกัน

กรอบงานการรับรอง IECEx และ ATEX ใช้ระบบการเข้ารหัสที่มีโครงสร้างเพื่ออธิบายแนวคิดการป้องกัน มีเครื่องหมายมอเตอร์ เช่น ฐานข้อมูล IIC T4 Gb ตัวอย่างเช่น มีความหมายเฉพาะในแต่ละส่วนของการกำหนดนั้น การทำความเข้าใจสัญลักษณ์นี้ถือเป็นสิ่งสำคัญเมื่อระบุหรือจัดหามอเตอร์นิรภัยพิกัด Ex-rated สำหรับสถานที่อันตราย

แนวคิดการป้องกัน Ex ทั่วไปสำหรับมอเตอร์

การจำแนกกลุ่มก๊าซ (IIA, IIB, IIC) บ่งบอกถึงความรุนแรงของบรรยากาศที่เกิดการระเบิดที่มอเตอร์สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัย IIC ครอบคลุมก๊าซที่เป็นอันตรายที่สุด เช่นไฮโดรเจนและอะเซทิลีน ในขณะที่ IIA ครอบคลุมโพรเพนและก๊าซอุตสาหกรรมที่คล้ายคลึงกัน มอเตอร์ที่ได้รับการรับรองสำหรับ IIC ยังเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อม IIA และ IIB อีกด้วย แต่ในทางกลับกัน

ระดับอุณหภูมิ (T1 ถึง T6) กำหนดอุณหภูมิพื้นผิวสูงสุดที่อนุญาตของมอเตอร์ภายใต้สภาวะการทำงานที่เลวร้ายที่สุด มอเตอร์ T6 จำกัดอุณหภูมิพื้นผิวไว้ที่ 85 °C ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีคาร์บอนไดซัลไฟด์ (จุดติดไฟอัตโนมัติ: 95 °C) มอเตอร์ Ex อุตสาหกรรมทั่วไปส่วนใหญ่มีพิกัด T3 (200 °C) หรือ T4 (135 °C)

การจำแนกสถานที่อันตราย: โซนกับแผนก

การเลือกมอเตอร์ตำแหน่งอันตรายที่ถูกต้องเริ่มต้นด้วยการแบ่งประเภทพื้นที่การติดตั้งอย่างถูกต้อง ระบบการจำแนกประเภทสองระบบมีการใช้งานทั่วโลกแบบคู่ขนาน และวิศวกรที่กำหนดจะต้องจับคู่การรับรองของมอเตอร์กับวิธีการจำแนกประเภทของไซต์งาน

ระบบโซน IEC (ยุโรป เอเชีย นานาชาติ)

ระบบโซนแบ่งสถานที่อันตรายตามโอกาสที่บรรยากาศจะเกิดการระเบิด:

• โซน 0 — มีบรรยากาศก๊าซที่ระเบิดได้อย่างต่อเนื่องหรือเป็นเวลานาน (เช่น ภายในถังน้ำมันเชื้อเพลิง)
• โซน 1 — มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเป็นระยะในระหว่างการดำเนินการตามปกติ (เช่น ห้องปั๊มในโรงงานปิโตรเคมี)
• โซน 2 — ไม่น่าจะเป็นไปได้ภายใต้การทำงานปกติ แต่เป็นไปได้ภายใต้สภาวะที่ผิดปกติ
• โซน 20 / 21 / 22 — โซนเทียบเท่าสำหรับบรรยากาศฝุ่นที่ติดไฟได้

ระบบแผนก NEC (อเมริกาเหนือ)

ระบบการแบ่งซึ่งกำหนดโดย NEC Article 500 และ NFPA 70 ใช้สองส่วนต่อชั้นเรียน:

• ส่วนที่ 1 — ความเข้มข้นที่เป็นอันตรายมีอยู่ภายใต้สภาวะปกติ (ในวงกว้างเทียบเท่ากับโซน 0 โซน 1 รวมกัน)
• ส่วนที่ 2 — ความเข้มข้นที่เป็นอันตรายมีอยู่เฉพาะในสภาวะที่ผิดปกติเท่านั้น (เทียบเท่ากับโซน 2 ในวงกว้าง)

มอเตอร์ที่ได้รับการรับรองภายใต้ ATEX/IECEx จะไม่ได้รับการยอมรับโดยอัตโนมัติสำหรับไซต์งานประเภท NEC Division โดยไม่มีการรับรอง FM หรือ UL เพิ่มเติม และในทางกลับกัน การรับรองข้ามหาได้จากผู้ผลิตมอเตอร์รายใหญ่ส่วนใหญ่สำหรับมอเตอร์ที่มีไว้สำหรับโครงการระดับนานาชาติ แต่ต้องได้รับการยืนยันอย่างชัดเจนบนป้ายชื่อและเอกสารประกอบการรับรอง

อุตสาหกรรมหลักและการใช้งานทั่วไป

มอเตอร์ป้องกันการระเบิดและพิกัด Ex-rated จะถูกใช้งานในทุกที่ที่ต้องแปรรูปของเหลว ก๊าซ หรือฝุ่น ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการติดไฟอย่างต่อเนื่อง ภาคส่วนต่อไปนี้มีส่วนแบ่งความต้องการทั่วโลกมากที่สุด:

น้ำมัน ก๊าซ และปิโตรเคมี

นี่ยังคงเป็นตลาดสุดท้ายที่โดดเด่น ตัวขับปั๊ม มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ มอเตอร์พัดลมสำหรับเครื่องทำความเย็นแบบร่างบังคับ และตัวขับเคลื่อนสายพานลำเลียงในโรงกลั่นและแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง ล้วนต้องมีใบรับรอง Ex db หรือ Ex eb ทนไฟ (Ex db) IIC T4 เป็นการให้คะแนนที่ระบุโดยทั่วไปมากที่สุดในภาคนี้ โดยทั่วไปแล้ว ความต้านทานสเปรย์เกลือ ระบบฉนวนเกรดเขตร้อน และพิกัดความร้อนคลาส F หรือคลาส H ควบคู่ไปกับการกำหนดการป้องกันการระเบิด

การผลิตสารเคมีและยา

กระบวนการจัดการตัวทำละลาย เครื่องกวนปฏิกิริยา และระบบ HVAC ในห้องปลอดเชื้อที่ใช้ตัวทำละลายไวไฟ ต้องใช้มอเตอร์ที่ได้รับการจัดอันดับโซน 1 หรือโซน 2 โรงงานผลิตยาหลายแห่งยังต้องการวัสดุที่เป็นไปตามข้อกำหนดของ FDA และพื้นผิวภายนอกที่เรียบและเป็นมิตรกับการชะล้าง ควบคู่ไปกับการรับรอง Ex — การผสมผสานนี้จัดการโดยมอเตอร์ Ex ที่เป็นสแตนเลสหรือเหล็กหล่อรุ่นต่างๆ ที่เคลือบอีพ็อกซี่

ธัญพืช การแปรรูปอาหารและชีวมวล

ฝุ่นที่ติดไฟได้ (โซน 21 / โซน 22) แทนที่จะเป็นก๊าซไวไฟถือเป็นอันตรายหลักในโรงลำเลียงเมล็ดพืช โรงสีแป้ง โรงงานผลิตเม็ดชีวมวล และโรงกลั่นน้ำตาล มอเตอร์กันการจุดระเบิดด้วยฝุ่น (Ex tb IIIC) จำเป็นต้องมี โดยมีพิกัดอุณหภูมิพื้นผิวสูงสุดที่ตรงกับอุณหภูมิที่ลุกติดไฟได้เองต่ำสุดของฝุ่นที่มีอยู่ ฝุ่นเมล็ดพืช (อุณหภูมิจุดติดไฟที่ชั้น 430 °C) ทำให้มีระดับ T-class ที่สูงกว่า เช่น ฝุ่นอลูมิเนียม (ต้องใช้ T6)

โรงบำบัดน้ำเสียและก๊าซชีวภาพ

การสะสมมีเทนในบ่อเปียกแบบปิด ห้องย่อย และพื้นที่จัดเก็บก๊าซชีวภาพทำให้เกิดสภาวะโซน 1 มอเตอร์ปั๊ม ตัวขับเครื่องผสม และมอเตอร์โบลเวอร์ในการติดตั้งเหล่านี้ โดยทั่วไปจะระบุเป็น Ex db หรือ Ex eb IIB T4 ซึ่งสะท้อนถึงระดับอันตรายปานกลางของมีเทน (กลุ่ม IIB) แทนที่จะเป็นระดับ IIC สูงสุด

ข้อพิจารณาด้านข้อกำหนดและการจัดซื้อจัดจ้าง

การจัดหามอเตอร์ป้องกันการระเบิดที่ไม่ถูกต้อง ไม่ว่าจะมีการระบุมากเกินไปหรือผ่านการรับรองน้อยเกินไป ย่อมมีผลกระทบด้านต้นทุนและความปลอดภัยอย่างมาก ต้องยืนยันพารามิเตอร์ต่อไปนี้ก่อนทำการสั่งซื้อ:

1. รายงานการจำแนกประเภทพื้นที่ — ยืนยันโซน/กอง กลุ่มก๊าซ และระดับอุณหภูมิจากเอกสารการจำแนกประเภทพื้นที่อันตรายอย่างเป็นทางการของโรงงาน ไม่ใช่จากความรู้ในพื้นที่ที่ไม่เป็นทางการ
2. หน่วยรับรองและตลาด — ATEX สำหรับ EU, IECEx สำหรับการยอมรับร่วมกันระหว่างประเทศ, FM/UL สำหรับสหรัฐอเมริกาและแคนาดา ตรวจสอบรหัสรับรองที่ถูกต้องบนแผ่นป้ายชื่อมอเตอร์ว่าตรงกับการจัดหมวดหมู่ของไซต์
3. ช่วงอุณหภูมิแวดล้อม — มอเตอร์ Ex ส่วนใหญ่ได้รับพิกัดอุณหภูมิแวดล้อมมาตรฐาน –20 °C ถึง 40 °C; การใช้งานนอกช่วงนี้ต้องใช้อุณหภูมิต่ำหรือสภาพแวดล้อมสูงพร้อมการยืนยันการรับรองแยกต่างหาก
4. รอบการทำงานและปัจจัยการบริการ — มอเตอร์ Ex ที่โอเวอร์โหลดจะสร้างความร้อนส่วนเกินซึ่งอาจทะลุระดับอุณหภูมิที่กำหนดได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพิกัดหน้าที่ต่อเนื่องของมอเตอร์ (S1) เพียงพอโดยไม่ต้องอาศัยปัจจัยการบริการในสถานที่อันตราย
5. ความเข้ากันได้ของไดรฟ์ — มอเตอร์ที่ป้อนโดยไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) ในสถานที่อันตรายต้องใช้มอเตอร์ที่มีฉนวนขดลวดเสริม (ฉนวนกันหนามแหลมตามมาตรฐาน IEC 60034-17) และอาจต้องมีซีลเพลาที่ผ่านการรับรองจาก Ex เพิ่มเติม มอเตอร์ Ex มาตรฐานบางรุ่นไม่ได้รับการจัดอันดับ VFD
6. การจัดอันดับ IP เทียบกับการจัดอันดับ Ex — IP55 หรือ IP65 เป็นมาตรฐานสำหรับมอเตอร์ Ex ส่วนใหญ่ แต่ควรได้รับการตรวจสอบแยกกัน การรับรอง Ex ไม่ได้หมายความถึงระดับการป้องกันทางเข้าที่เฉพาะเจาะจงโดยอัตโนมัติ

เอกสารการบำรุงรักษามีความสำคัญไม่แพ้กัน มอเตอร์ Ex จะต้องได้รับการซ่อมแซมโดยโรงงานที่มีใบรับรองการซ่อม Ex ที่เหมาะสมเท่านั้น (เช่น ใบรับรองสิ่งอำนวยความสะดวกบริการ IECEx) โดยใช้ส่วนประกอบที่ได้รับการรับรองจาก OEM การซ่อมแซมที่ไม่ได้รับอนุญาต แม้จะดูเหมือนเล็กน้อย เช่น การเปลี่ยนปะเก็นกล่องขั้วต่อด้วยวัสดุที่ไม่ได้รับการรับรอง อาจทำให้การรับรอง Ex เป็นโมฆะ และสร้างความรับผิดทางกฎหมายในกรณีที่เกิดเหตุการณ์