Как выбрать взрывозащитную комплектацию диспергатора? Ключевые моменты взрывозащищённого двигателя, электроуправления и заземления в лакокрасочной отрасли с растворителями

Диспергатор — ключевое оборудование в лакокрасочной, чернильной, малярной и клеевой промышленности для диспергирования пигментов и наполнителей: высокоскоростной вращающийся дисперсионный диск разбивает агломераты и равномерно распределяет их в жидкости. Эти отрасли используют большие объёмы материалов с растворителями — толуол, ксилол, этилацетат, кетоны и другие легковоспламеняющиеся летучие растворители; при диспергировании материал нагревается, растворитель испаряется, и вокруг оборудования легко образуется взрывоопасная газовая среда. Поэтому для высокоскоростных диспергаторов в условиях с растворителями взрывозащитная комплектация — не опция, а нижняя граница безопасности. В статье изложены ключевые моменты выбора взрывозащищённого двигателя, взрывозащищённого электроуправления и электростатического заземления по типовым условиям лакокрасочной отрасли с растворителями — справочно для закупки и модернизации оборудования.

Почему материалы с растворителями обязательно требуют взрывозащиты?

Вывод в одном предложении: после испарения легковоспламеняющегося растворителя и смешивания с воздухом при достижении концентрацией предела взрываемости искра двигателя и электростатический разряд могут поджечь смесь; взрывозащитная комплектация — ключ к устранению источников воспламенения.

Три основания. Первое: при диспергировании температура материала повышается, испарение растворителя усиливается, и вокруг оборудования легко локально образуется взрывоопасная газовая среда. Второе: обычный двигатель при работе и торможении — искры от щёток внутри и перегрев обмотки — может стать источником воспламенения; контакторы и реле обычного шкафа управления тоже дают электрические искры. Третье: при высокоскоростном диспергировании трение дисперсионного диска о материал и течение жидкости порождают статическое электричество; при достаточной энергии разряда возможна вспышка в парах растворителя. Суть взрывозащитной комплектации — изолировать источники воспламенения (двигатель, электроуправление, статику человека) от взрывоопасной среды или ограничить их энергию.

Следует отметить: взрывозащита устраняет только источники воспламенения на стороне оборудования; вентиляция цеха, контроль температуры материала и отвод статики столь же обязательны.

Чем взрывозащищённый двигатель отличается от обычного?

Вывод в одном предложении: взрывозащищённый двигатель исключает возможность воспламенения за счёт взрывонепроницаемой оболочки и ограничения температуры поверхности; от обычного двигателя он отличается классом защиты, температурным режимом и способом подключения.

Обычно три отличия. Первое — конструкция оболочки: корпус взрывозащищённого двигателя выполнен по взрывонепроницаемому типу (Ex d), зазоры соединений соответствуют стандарту, внутренний взрыв не передаётся во внешнюю среду; у обычного двигателя такой изоляции нет. Второе — температура поверхности: взрывозащищённый двигатель ограничивает максимальную температуру поверхности по группе применимого газа (например, группа T3 ≤200 °C, группа T4 ≤135 °C), исключая прямое воспламенение от высокой температуры поверхности; температура поверхности обычного двигателя этим не ограничена. Третье — подключение и защита: клеммная коробка и кабельный ввод взрывозащищённого двигателя комплектуются по взрывозащитным требованиям, класс защиты обычно не ниже IP55. При выборе также различают уровень зоны (зона 0, 1, 2) и группу газа, применимые к двигателю; разным условиям соответствуют разные уровни взрывозащиты, обычная комплектация для лакокрасочного дисперсионного цеха — зона 1 или 2, группа IIA или IIB.

Как выполнить взрывозащиту системы электроуправления?

Вывод в одном предложении: шкаф управления либо размещают в безопасной зоне, либо применяют взрывозащищённое электроуправление; преобразователь частоты, кнопки и приборы выбираются по соответствующей зоне.

Обычно два подхода. Первый: если позволяет цех, шкаф управления устанавливают в отдельной невзрывоопасной или безопасной зоне, а силовой кабель к оборудованию прокладывают через взрывозащищённые гибкие и жёсткие трубопроводы — это самый надёжный и относительно недорогой способ. Второй: если шкаф обязан находиться во взрывоопасной зоне, корпус выполняют продуваемым под избыточным давлением или взрывонепроницаемым, внутренние компоненты выбирают по взрывозащитным требованиям, кнопки, индикаторы и панель преобразователя выполняют во взрывозащищённой колонке или по искробезопасным цепям. Преобразователь частоты — ключевой узел: силовые электронные приборы внутри обычного преобразователя нагреваются и переключаются, поэтому его нельзя напрямую использовать во взрывоопасной зоне; обычно выбирают взрывозащищённый шкаф преобразователя или размещают преобразователь в безопасной зоне.

При прокладке: кабели, входящие во взрывозащищённое оборудование, должны использовать взрывозащищённые уплотнительные вводы, а клеммная полость герметизируется, чтобы пары растворителя не проникали внутрь оборудования вдоль оболочки кабеля.

Как решать вопросы заземления и статики?

Вывод в одном предложении: оборудование, трубопроводы, ёмкости и персонал должны быть надёжно заземлены; статическое электричество от трения дисперсионного диска о материал отводится по токопроводящей цепи.

Обычно четыре пункта. Первый: главная машина диспергатора, подъёмная колонна, вал с дисперсионным диском и ёмкость образуют непрерывную токопроводящую цепь, ёмкость соединяется заземляющим проводом с заземляющей сетью цеха, сопротивление заземления обычно не более 4 Ом. Второй: шланги для подачи растворителя применяются токопроводящие, между фланцами трубопроводов ставят перемычки, чтобы не накапливалась статика в местах разрыва фланцев. Третий: персонал работает в антистатической одежде и обуви, стоит на токопроводящем полу, исключая воспламенение от разряда статики человека. Четвёртый: загрузку, отбор проб и смену ёмкостей выполняют медленно, уменьшая разбрызгивание и удар, снижая образование статики.

Статика и взрывозащита — две стороны одного целого: двигатель и электроуправление устраняют источники воспламенения на оборудовании, заземление отводит статику; только при совместном действии опасность действительно устраняется.

Как соотносятся уровень взрывозащиты и зона?

Вывод в одном предложении: сначала определяют уровень взрывоопасной газовой среды зоны, где стоит оборудование, затем выбирают взрывозащитное оборудование по уровню зоны; если зону определили неверно, оборудование выбрано неверно, и безопасность не обеспечена.

Обычный метод из трёх шагов. Шаг первый — проверка разделения зон: взрывоопасные газовые среды по частоте и длительности появления делятся на зону 0 (постоянное или длительное присутствие), зону 1 (возможно появление при нормальной работе) и зону 2 (при нормальной работе маловероятно, лишь редкое кратковременное появление); лакокрасочные дисперсионные цеха обычно относят к зоне 1 или 2, конкретно — по результатам вентиляции и газоанализа цеха. Шаг второй — определение группы газа и температурного класса: по виду растворителя в материале определяют группу IIA, IIB или IIC, по температуре вспышки и самовоспламенения — класс T (T1–T6); например, ксилол относится к группе IIA с относительно высокой температурой самовоспламенения, соответствует классам T3–T4. Шаг третий — выбор оборудования по зоне и группе: в зоне 1 применяют взрывонепроницаемый (Ex d), повышенной надёжности (Ex e) и другое применимое оборудование; в зоне 2 — взрывозащитное оборудование соответствующего уровня; взрывозащитная маркировка оборудования должна соответствовать зоне, группе и температурному классу.

Разделение зон и выбор оборудования рекомендуется подтверждать аккредитованной организацией; в техническом соглашении на закупку чётко прописывают взрывозащитную маркировку, чтобы не получилось «зону не разделили, а оборудование уже купили не то».

Как комплектовать типовые условия лакокрасочной отрасли?

На примере дисперсионного процесса лакокрасочного цеха (общая практика, не конкретный заказчик): материал — красочная паста с растворителями, содержащая ксилол и бутилацетат; температура диспергирования обычно поддерживается ниже 40 °C, линейная скорость дисперсионного диска обычно 15–25 м/с. Комплектация таких условий обычно включает: взрывозащищённый двигатель для зоны 2 или 1, взрывозащищённый шкаф преобразователя частоты (или преобразователь в безопасной зоне), взрывозащищённую операторскую колонку, надёжное заземление оборудования и ёмкости, а также принудительную вентиляцию цеха. Предварительное смешивание красочной пасты можно выполнять в смесительной ёмкости из нержавеющей стали: пигмент, смолу и растворитель сначала перемешивают равномерно, затем подают в диспергатор на высокоскоростное диспергирование; готовую пасту фасуют фасовочной машиной; при больших объёмах испарения растворителя можно выбрать герметичный вакуумный диспергатор, чтобы уменьшить выход паров. Дисперсионный диск зубчатый, отношение диаметра диска к диаметру ёмкости обычно около 1:3, частота регулируется — малая при загрузке, высокая при диспергировании.

Для выбора оборудования в таких условиях уровень взрывозащиты, класс защиты и требования к заземлению следует вносить в техническое соглашение на закупку; после прибытия проверяют взрывозащитный сертификат и шильдик, чтобы не было скрытой проблемы «выглядит взрывозащищённым, а на деле нет».

Чек-лист взрывозащитной комплектации

Вывод в одном предложении: взрывозащитную комплектацию диспергатора проверяют в четыре шага — «определить уровень по зоне, взрывозащита двигателя и электроуправления, надёжный отвод статики, вентиляция для снижения концентрации»; тогда основа безопасности для условий с растворителями стоит прочно.

Как выполнять приёмку и ежедневный осмотр?

Вывод в одном предложении: после прибытия взрывозащитного оборудования проверяют сертификат, сверяют шильдик и замеряют заземление; при ежедневной эксплуатации периодически проверяют температуру двигателя, сопротивление заземления и уплотнения, ведя журнал осмотров.

На этапе приёмки обычно делают четыре вещи: первое — проверяют взрывозащитный сертификат и шильдик, подтверждают, что взрывозащитная маркировка (зона, группа газа, температурный класс, класс защиты) соответствует техническому соглашению на закупку; второе — проверяют, используются ли взрывозащищённые уплотнительные вводы для кабелей и надёжно ли подключение; третье — замеряют сопротивление заземления, обычно не более 4 Ом, токопроводность оборудования и ёмкости проверяют мультиметром; четвёртое — проводят холостой пуск, сверяют ток и нагрев двигателя, подтверждают нормальное частотное регулирование.

Ежедневные осмотры выполняют по циклу: еженедельно проверяют температуру поверхности двигателя и посторонние звуки, ежемесячно замеряют сопротивление заземления, ежеквартально проверяют уплотнения кабелей и взрывозащищённые поверхности соединений на повреждения; старение уплотнений и царапины на поверхностях соединений устраняют своевременно. Ремонт взрывозащитного оборудования выполняет персонал с соответствующей квалификацией; после разборки восстановление ведут по исходным взрывозащитным требованиям, нельзя произвольно заменять на невзрывозащищённые детали, иначе взрывозащита выходит из строя незаметно.

При смене материала или корректировке процесса заново проверяют, находятся ли группа и температурный класс растворителя в пределах взрывозащитной маркировки оборудования: при замене материала с ксилольного типа на высокогорючие среды, такие как водород, прежний уровень взрывозащиты может перестать подходить — оборудование останавливают, дорабатывают и только затем вводят в эксплуатацию. Ежедневное управление взрывозащитной комплектацией сводится к превращению «уровня, определённого при выборе» в «состояние, остающееся действенным при эксплуатации».

Дополнительное чтение

• Как работает высокоскоростной диспергатор? Линейная скорость дисперсионного диска, частота вращения и эффект диспергирования
• Как выбрать высокоскоростной диспергатор в лакокрасочной и чернильной отрасли? По вязкости материала, размеру ёмкости и требованиям к диспергированию

Статья предоставлена компанией «Хаолинь Шэнда Оборудование» (hyline.cn). Основная продукция: реакторы из нержавеющей стали, смесительные ёмкости, резервуары, диспергаторы, концентраторы и комплектное оборудование химических линий; поддержка нестандартного изготовления.