محفظه های ضد احتراق گرد و غبار: راهنمای کامل حفاظت

محفظه های ضد احتراق گرد و غبار چیست؟

محفظه های ضد اشتعال گرد و غبار، محفظه های محافظ ویژه ای هستند که برای محتوی تجهیزات الکتریکی که در محیط هایی که گرد و غبار قابل احتراق وجود دارد، طراحی شده اند. این محفظه ها از ورود ذرات گرد و غبار جلوگیری می کنند و به طور بحرانی به گونه ای ساخته شده اند که اطمینان حاصل شود که هرگونه قوس، جرقه یا دمای بالا تولید شده در داخل نمی تواند لایه های گرد و غبار خارجی یا ابرها را مشتعل کند. طبق NFSA 499 و NEC ماده 500، یک محفظه ضد اشتعال گرد و غبار باید از اشتعال گرد و غبار مشخص شده در جو اطراف خود جلوگیری کند. ، حفاظت اساسی در صنایع مختلف از فرآوری غلات تا تولید دارو را فراهم می کند.

تفاوت اساسی بین ضد اشتعال گرد و غبار و محفظه های استاندارد ضد گرد و غبار در قابلیت جلوگیری از اشتعال آنها نهفته است. در حالی که یک محفظه مقاوم در برابر گرد و غبار صرفاً ذرات گرد و غبار را حذف می کند، یک واحد ضد احتراق گرد و غبار طوری طراحی شده است که حاوی منابع احتراق داخلی باشد و از احتراق خارجی حتی در شرایط خطا جلوگیری کند. این تمایز در تجهیزاتی که با موادی مانند پودر فلز، گرد و غبار کشاورزی یا ترکیبات شیمیایی که می‌توانند جو انفجاری ایجاد کنند، بسیار مهم می‌شود.

سیستم های طبقه بندی و رتبه بندی

تقسیم بندی و طبقه بندی منطقه

مکان های خطرناک با گرد و غبار قابل احتراق تحت دو سیستم در آمریکای شمالی طبقه بندی می شوند. سیستم بخش مناطق را به عنوان کلاس II، بخش 1 یا بخش 2 طبقه بندی می کند، در حالی که سیستم منطقه از Class II/III منطقه 20، 21، یا 22 استفاده می کند. مکان های کلاس II، بخش 1 به تجهیزات مقاوم در برابر اشتعال گرد و غبار نیاز دارند زیرا غلظت قابل اشتعال گرد و غبار قابل احتراق در طول عملیات عادی وجود دارد. . مناطق بخش 2، که در آن گرد و غبار فقط در شرایط غیرعادی وجود دارد، ممکن است از تجهیزاتی با الزامات کمتر سختگیرانه استفاده کنند.

نامگذاری گروه گرد و غبار

گرد و غبارهای قابل احتراق بر اساس ویژگی های اشتعال و مقاومت الکتریکی به گروه های E، F و G دسته بندی می شوند. گروه E شامل غبارهای فلزی مانند آلومینیوم و منیزیم با مقاومت کمتر از 100 اهم سانتی متر است که خطرناک ترین دسته را نشان می دهد. . گروه F شامل غبارهای کربنی شامل زغال سنگ و کک با مقاومت بین 100 تا 100000 اهم سانتی متر است. Group G covers agricultural dusts, plastics, and chemicals with resistivities exceeding 100,000 ohm-cm. تجهیزات باید برای گروه گرد و غبار خاص موجود در تاسیسات درجه بندی شوند.

استانداردهای طراحی و ساخت

ویژگی های کلیدی طراحی

ساخت محفظه های ضد اشتعال گرد و غبار شامل چندین عنصر طراحی حیاتی است که برای جلوگیری از اشتعال با هم کار می کنند. این محفظه ها باید الزامات سختگیرانه را برآورده کنند:

• مکانیسم های حذف گرد و غبار - اتصالات زمینی و رزوه ای با حداقل درگیری 5 رزوه کامل یا سطوح صاف با حداقل عرض تماس 12.7 میلی متر (0.5 اینچ)
• محدودیت های دما - دمای سطح باید کمتر از دمای احتراق گرد و غبار خاص باقی بماند، که معمولاً با کدهای T (T1 تا T6) مطابق با حداکثر دما از 450 درجه سانتیگراد تا 85 درجه سانتیگراد مشخص می شود.
• الزامات واشر - هنگام استفاده، واشرها باید یکپارچگی را در شرایط حداکثر خطا حفظ کنند و از نفوذ گرد و غبار جلوگیری کنند
• مشخصات بست - حداقل چهار پیچ برای روکش ها، با فاصله خاص برای جلوگیری از تاب برداشتن که می تواند آب بندی را به خطر بیندازد.

الزامات تست و صدور گواهینامه

تولیدکنندگان باید محفظه‌هایی را به پروتکل‌های تست دقیقی که توسط سازمان‌هایی مانند UL، FM Approvals یا CSA ایجاد شده است، ارسال کنند. UL 1203 آزمودنی‌های آزمایشی شامل 20 چرخه عملیاتی تحت شرایط لایه گرد و غبار، با قوس داخلی یا منابع جرقه‌زن، برای تأیید عدم احتراق خارجی است. . The enclosure must also withstand an internal explosion test at 1.5 times the maximum pressure that could develop from a dust cloud ignition inside the housing.

انتخاب محفظه مناسب

معیارهای ارزیابی

انتخاب مناسب محوطه مستلزم ارزیابی سیستماتیک عوامل محیطی و عملیاتی است. با به دست آوردن برگه داده های ایمنی مواد گرد و غبار (MSDS) یا انجام آزمایش برای تعیین دمای احتراق، حداقل انرژی احتراق و ویژگی های الکتریکی آن شروع کنید. طبقه بندی مناطق خطرناک تأسیسات باید از طریق یک ارزیابی حرفه ای واجد شرایط تأیید شود.

یک مرکز جابجایی غلات برای پردازش گرد و غبار گندم (گروه G، دمای احتراق 430 درجه سانتیگراد) که در منطقه کلاس II، بخش 1 کار می کند، به یک محفظه مقاوم در برابر اشتعال گرد و غبار درجه بندی شده برای گروه G با کد دمای T2 (حداکثر دمای سطح 300 درجه سانتیگراد) نیاز دارد. . این امر حاشیه ایمنی کافی را در زیر نقطه اشتعال گرد و غبار فراهم می کند.

انتخاب مواد

مواد محفظه باید در برابر خوردگی محیط فرآیند مقاومت کنند و در عین حال یکپارچگی ساختاری را حفظ کنند. گزینه های رایج عبارتند از:

• آلومینیوم ریخته گری - سبک با اتلاف حرارت عالی، مناسب برای اکثر محیط های صنعتی
• فولاد ضد زنگ - برای اتمسفرهای خورنده یا کاربردهای غذایی مورد نیاز است، به ویژه 316L برای مقاومت شیمیایی
• فولاد با روکش اپوکسی - مقرون به صرفه برای محیط های ملایم با حفاظت در برابر خوردگی کافی

بهترین روش های نصب

نصب و مکان

قرار دادن استراتژیک محفظه های ضد اشتعال گرد و غبار به طور قابل توجهی بر ایمنی و راندمان نگهداری تأثیر می گذارد. هر زمان ممکن است محفظه‌ها را در مکان‌هایی با حداقل تجمع گرد و غبار نصب کنید، اگرچه حتی زمانی که با لایه‌های گرد و غبار تا ضخامت 12.7 میلی‌متر (0.5 اینچ) پوشانده شده‌اند، همچنان باید ایمن عمل کنند. جهت های نصب عمودی از تجمع گرد و غبار در سطوح افقی جلوگیری می کند و خنک شدن طبیعی را از طریق همرفت تسهیل می کند. .

فاصله کافی را در اطراف محفظه برای اتلاف گرما حفظ کنید - معمولاً 150 میلی متر (6 اینچ) در همه طرف ها برای خنک کردن همرفت طبیعی. در کاربردهایی که گرمای قابل توجهی تولید می کنند، ممکن است برای حفظ دمای سطح در محدوده های نامی، خنک کننده هوای اجباری یا محفظه های بزرگتر لازم باشد.

الزامات لوله و مهر و موم

تمام ورودی های مجرای داخل محفظه های ضد اشتعال گرد و غبار باید یکپارچگی سیستم حفاظتی را حفظ کند. از مجرای فلزی سفت و سخت رزوه ای یا IMC (مجرای فلزی متوسط) با حداقل درگیری 5 رشته استفاده کنید. هر کانالی که از ناحیه بخش 1 یا منطقه 20/21 وارد می شود، نیاز به اتصالات آب بندی دارد که در فاصله 450 میلی متری (18 اینچ) از نقطه ورودی محفظه نصب شده باشد تا از مهاجرت گرد و غبار از طریق سیستم مجرا جلوگیری شود.

اتصالات آب بندی نوع EYS که برای کاربردهای مقاوم در برابر اشتعال گرد و غبار درجه بندی شده اند باید استفاده شوند و ترکیب آب بندی برای پر کردن کامل محفظه اتصالات ریخته شود. . مهر و موم های زهکشی استاندارد طراحی شده برای مکان های کلاس I (گاز/بخار) حفاظت کافی برای محیط های گرد و غبار ایجاد نمی کنند.

پروتکل های نگهداری و بازرسی

برنامه بازرسی منظم

حفظ یکپارچگی حفاظتی محفظه های ضد اشتعال گرد و غبار نیازمند برنامه های بازرسی سیستماتیک است. NFPA 70 and industry best practices recommend quarterly inspections for Division 1 locations, with monthly checks in areas experiencing heavy dust loading. هر بازرسی باید تأیید کند:

1. وضعیت واشر - مجموعه فشرده سازی، ترک خوردگی یا خرابی که می تواند آب بندی را به خطر بیندازد بررسی کنید.
2. سفتی بست - بررسی کنید که همه پیچ‌ها بر اساس مشخصات سازنده به درستی گشتاور شده باشند، معمولاً 20 تا 25 فوت پوند برای پوشش‌های استاندارد
3. تمیزی سطح - برای جلوگیری از اثرات عایق که باعث افزایش دمای سطح می شود گرد و غبار بیش از ضخامت 3 میلی متر را حذف کنید.
4. یکپارچگی اتصال - اتصالات رزوه ای و اتصالات زمین را از نظر آسیب یا خوردگی بررسی کنید
5. خوانایی برچسب - اطمینان حاصل کنید که رتبه بندی مکان های خطرناک به وضوح قابل مشاهده است

اقدامات اصلاحی

هر گونه آسیب به سطوح آب بندی، اتصال دهنده های از دست رفته یا واشرهای آسیب دیده نیاز به توجه فوری قبل از بازگشت تجهیزات به سرویس دارد. . قطعات جایگزین باید با مشخصات و درجه بندی های اصلی مطابقت داشته باشند. جایگزینی اجزای غیر تایید شده، حتی موارد به ظاهر جزئی مانند واشر یا بست، می تواند گواهینامه محفظه را باطل کند و خطرات ایمنی جدی ایجاد کند.

هنگام باز کردن محفظه ها برای تعمیر و نگهداری، در صورت لزوم از روش های مجوز کار گرم پیروی کنید و بررسی کنید که جو آزمایش شده و ایمن تلقی شده است. قبل از دسترسی به اجزای داخلی، مدارها را خاموش کنید و رویه‌های lockout/tagout را اجرا کنید. پس از تعمیر و نگهداری، مونتاژ مجدد مناسب را با بررسی اینکه همه بست ها به درستی نصب شده اند و قبل از برق انداختن مجدد به درستی دارای گشتاور هستند، بررسی کنید.

کاربردهای رایج و مثال های صنعت

کشاورزی و فرآوری مواد غذایی

آسانسورهای غلات، آسیاب های آرد، و تأسیسات پردازش خوراک، برخی از محیط های مورد نیاز برای محفظه های مقاوم در برابر اشتعال گرد و غبار را نشان می دهند. انفجار پالایشگاه امپریال شکر در سال 2008 که منجر به کشته شدن 14 کارگر و خسارت بیش از 500 میلیون دلاری شد، بر اهمیت حیاتی شیوه های صحیح نصب برق در محیط های گرد و غبار قابل احتراق تاکید کرد. . امکانات مدرن شامل استارترهای موتور ضد اشتعال گرد و غبار، جعبه های اتصال، و پانل های کنترل در سراسر جابجایی دانه، آسیاب و بسته بندی طبقه بندی شده به عنوان کلاس II، بخش 1 است.

فرآوری و ساخت فلزات

تأسیسات کار با آلومینیوم، منیزیم، تیتانیوم یا سایر پودرهای فلزی به دلیل ماهیت بسیار خطرناک این مواد به محفظه های دارای رتبه بندی گروه E نیاز دارند. عملیات تولید افزودنی با استفاده از فناوری همجوشی بستر پودر فلز، پردازش پودر دارویی، و تولید مواد شیمیایی تخصصی، همگی به زیرساخت های الکتریکی مقاوم در برابر اشتعال گرد و غبار بستگی دارد. در این کاربردها، محفظه ها اغلب دارای کنترل های پیچیده ای برای نظارت بر محیط زیست، سیستم های خودکار حمل پودر و تجهیزات کنترل فرآیند هستند که باید به طور قابل اعتماد در اتمسفرهای خطرناک کار کنند.

نجاری و تولید مبلمان

کارخانه‌های اره‌کشی، کابینت‌فروشی‌ها و تأسیسات تولید گلوله‌های چوبی، مقادیر قابل توجهی گرد و غبار چوب را تولید می‌کنند که به عنوان مواد گروه G طبقه‌بندی می‌شوند. مراکز کنترل موتور برای سیستم‌های جمع‌آوری گرد و غبار، کنترل‌های اره و درایوهای نوار نقاله معمولاً به حفاظت ضد احتراق گرد و غبار در مناطق نزدیک به عملیات سنباده‌زنی، اره‌های قطع و سیستم‌های جابجایی مواد که غلظت گرد و غبار در طول تولید معمولی به سطوح خطرناک می‌رسد، نیاز دارند.

ملاحظات هزینه و بازده سرمایه گذاری

محفظه های مقاوم در برابر اشتعال گرد و غبار معمولاً 2 تا 4 برابر بیشتر از محفظه های عمومی NEMA 4/4X با اندازه مشابه هزینه دارند، با قیمت هایی که از 200 دلار برای جعبه های اتصال کوچک تا بیش از 10000 دلار برای مراکز کنترل موتور سفارشی بزرگ متغیر است. با این حال، این سرمایه گذاری باید با عواقب بالقوه استفاده از حفاظت ناکافی سنجیده شود.

جریمه های OSHA برای نقض گرد و غبار قابل احتراق می تواند تا سال 2024 به 156259 دلار در هر تخلف جدی برسد، در حالی که یک انفجار گرد و غبار می تواند میلیون ها نفر را به خسارت مالی، توقف تولید و تلفات احتمالی منجر شود. . شرکت‌های بیمه به‌طور فزاینده‌ای به تأسیسات الکتریکی در مکان‌های خطرناک به عنوان شرط پوشش برای تأسیسات جابجایی مواد قابل احتراق نیاز دارند.

هزینه های عملیاتی طولانی مدت به نفع محفظه های مقاوم در برابر اشتعال گرد و غبار با کیفیت از طریق کاهش نیازهای تعمیر و نگهداری و افزایش عمر مفید است. Premium enclosures with corrosion-resistant materials and robust gasket systems can operate 15-20 years in demanding environments, while inadequate protection may require frequent replacement and create ongoing compliance issues.

روندهای آینده و پیشرفت های فناوری

فناوری‌های نوظهور قابلیت‌های محفظه مقاوم در برابر اشتعال گرد و غبار و ویژگی‌های ایمنی را افزایش می‌دهند. سیستم‌های نظارت یکپارچه اکنون دمای داخلی، ارتعاش و شرایط محیطی را ردیابی می‌کنند و هشدارهای اولیه را در مورد مسائل احتمالی قبل از به خطر انداختن حفاظت ارائه می‌دهند. محفظه‌های هوشمند با اتصال اینترنت اشیا، تشخیص از راه دور و تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌شده را امکان‌پذیر می‌کنند و زمان توقف برنامه‌ریزی نشده را کاهش می‌دهند و در عین حال از انطباق مداوم اطمینان می‌دهند.

تحقیقات مواد پیشرفته در حال تولید طرح‌های محفظه سبک‌تر و بادوام‌تر با مدیریت حرارتی بهبود یافته است. مواد کامپوزیتی که آلومینیوم را با مواد رابط حرارتی ترکیب می‌کنند، اتلاف گرما را بدون افزودن وزن افزایش می‌دهند، به‌ویژه برای پانل‌های کنترل بزرگی که لوازم الکترونیکی پرقدرت دارند مفید است.

همگرایی استانداردهای IEC و NEC با افزایش هماهنگی بین سیستم های طبقه بندی منطقه و بخش ادامه دارد. . این روند انتخاب تجهیزات را برای شرکت های چند ملیتی ساده می کند و در دسترس بودن محصولات تایید شده را در چارچوب های نظارتی مختلف گسترش می دهد. سازندگان به طور فزاینده‌ای محفظه‌های دارای گواهی دوگانه را ارائه می‌کنند که هر دو الزامات UL 1203 (بخش) و IEC 60079 (منطقه) را برآورده می‌کنند و انعطاف‌پذیری را برای نصب‌های جهانی فراهم می‌کنند.