explosiebeveiliging voor de olie- en gasindustrie: kasten 

Kritische eisen voor explosiebeveiliging van kasten in de olie- en gasindustrie

Explosiebeveiliging voor de olie- en gasindustrie: kasten zijn niet alleen een metalen behuizing met een afdichting, maar een complex technisch systeem waarvan de levens van personeel en de continuïteit van de productie van koolwaterstoffen afhangen. In onze praktijk zijn wij herhaaldelijk situaties tegengekomen waarin een poging om geld te besparen op certificering of de verkeerde keuze van het Ex-beschermingstype leidde tot het stilleggen van volledige productielijnen na de eerste inspectie door Rostechnadzor. De realiteit is dit: standaard industriële kasten in zones van klasse 0, 1 of 2 (volgens GOST 30852.9-2002 / IEC 60079) zullen niet werken en hun installatie is een directe overtreding van federale regelgeving.

We werken met projecten waarbij de omgevingstemperatuur in de winter in Yakutia daalt tot -60°C of stijgt tot +55°C in verwerkingsfabrieken in warme klimaten. Onder dergelijke omstandigheden worden gewone plastic scheuren en rubberen afdichtingen bruin, waardoor ze hun dichtheid verliezen. Ons technische team heeft een aanpak ontwikkeld die is gebaseerd op een diepgaande analyse van reële bedrijfsomstandigheden, en niet alleen op catalogusgegevens. We hebben gezien dat condensatie in een kast een kortsluiting veroorzaakte na drie maanden gebruik, omdat de fabrikant de aftapkranen was vergeten of het dauwpunt verkeerd had berekend. Dit artikel is geschreven voor hoofdingenieurs en kopers die de marketingbeloften beu zijn en technische feiten nodig hebben om beslissingen te nemen.

Kiezen voor het type explosiebeveiliging: waarom er geen ‘universele oplossing’ bestaat

De misvatting dat één type behuizing geschikt is voor alle risicogebieden kost bedrijven miljoenen roebel aan boetes en stilstand. Explosiebeveiliging voor de olie- en gasindustrie: kasten moeten strikt voldoen aan de classificatie van de ruimte waar de apparatuur wordt geïnstalleerd. We verdelen oplossingen in drie hoofdcategorieën, die elk hun eigen strikte beperkingen en toepassingen hebben.

Drukvaste behuizing (Ex d). Dit is het meest voorkomende type voor elektrische apparatuur. Het werkingsprincipe is eenvoudig: als er een explosie plaatsvindt in de behuizing, moeten de wanden bestand zijn tegen de druk van de vlam en de gassen die door de schroefdraadverbindingen ontsnappen afkoelen om de atmosfeer buiten niet te ontsteken. In onze projecten gebruiken wij dit type voor motorstarters voor gemalen. Er is echter een nuance: het gewicht van zo'n kast kan 400 kg bereiken, waarvoor een versterkte fundering vereist is. Een van onze klanten in Tatarstan ondervond een probleem toen ze Ex d-kasten bestelden voor een lichtgewicht gereedschapspaneel. Het resultaat was kostenoverschrijding door installatie- en onderhoudsproblemen als gevolg van het gewicht van de afdekking. De regel is eenvoudig: gebruik Ex d alleen als er een reële kans is op vonken met hoge energie.

Intrinsiek veilig circuit (Ex i). Deze methode is ideaal voor instrumentatie- en automatiseringssystemen. Hier wordt bescherming bereikt door de elektrische energie in het circuit te beperken tot een niveau dat onvoldoende is om ontsteking te veroorzaken. Ex e-kasten (verhoogde betrouwbaarheid) worden vaak gebruikt in combinatie met intrinsieke veiligheidsbarrières. Het voordeel ligt voor de hand: u kunt het kastdeksel onder spanning openen (volgens de volgende procedures), aangezien er zich geen ontstekingsbronnen in bevinden. Maar er is een beperking: deze methode is niet geschikt voor stroomcircuits met hoog vermogen boven enkele ampère. Wij raden dit circuit aan voor verdeelkasten van druk- en temperatuursensoren in putten.

Behuizing vullen met inert gas of ontluchten (Ex p). Een oplossing voor moeilijke gevallen waarin zich apparatuur in de kast bevindt die zelf niet explosieveilig is (bijvoorbeeld standaard frequentieomvormers of industriële computers). Het systeem handhaaft voortdurend een overdruk van schone lucht of stikstof in de behuizing. Als de druk daalt, wordt de stroom automatisch uitgeschakeld. Het is duur en moeilijk te onderhouden, maar soms is het de enige optie. In een project op Sakhalin hebben we deze technologie toegepast in een serverruimte naast een gasleiding. Er was geen alternatief, aangezien er geen kant-en-klare explosieveilige serverkasten van de vereiste afmetingen op de markt verkrijgbaar waren.

Controleer bij uw keuze altijd het bestemmingsplan van uw woning. Vertrouw niet op de woorden van de leverancier: “Dit past overal.” Vraag een testrapport aan specifiek voor uw Ex-markering. De volgende stap is het bepalen van het behuizingsmateriaal op basis van de chemische agressiviteit van de omgeving.

Behuizingsmaterialen: de strijd tussen gewicht, kosten en corrosiebestendigheid

De materiaalkeuze is een compromis tussen mechanische sterkte, chemische bestendigheid en projectbudget. In de olie- en gassector werken we veelal met drie opties: aluminiumlegeringen, RVS en composietmaterialen. Elk van hen dicteert zijn eigen regels voor installatie en bediening.

Aluminiumlegeringen (bijvoorbeeld AK12ch of equivalenten volgens internationale normen) blijven voor de meeste toepassingen de gouden standaard. Ze zijn licht van gewicht, voeren de warmte goed af en hebben voldoende sterkte. Er is echter een cruciaal punt dat vaak wordt vergeten: aluminium kan vonken veroorzaken bij een botsing. Daarom vereisen gebieden met lichte fracties koolwaterstoffen een speciale coating of het gebruik van legeringen met een laag magnesium- en kopergehalte. We hebben tests uitgevoerd waarbij een gewone aluminium kast vonkte wanneer gereedschap van een hoogte van 1 meter viel. Voor dergelijke gevallen eisen wij van fabrikanten dat ze een polymeercoating aanbrengen met een dikte van minimaal 80 micron. Dit verhoogt de kosten met 15%, maar neemt de risico's tijdens de certificering weg.

Roestvrij staal (kwaliteit 304/316L) is vereist als er sprake is van hoge luchtvochtigheid, waterstofsulfide (H2S) of zeewater. Er zijn vrijwel geen alternatieven voor staal op offshore-platforms. De belangrijkste vijand hier is putcorrosie. Goedkoop staal begint te roesten na zes maanden gebruik in een agressieve atmosfeer. Wij staan erop AISI 316L-staal met een elektrolytisch gepolijst oppervlak te gebruiken. Het gladde oppervlak verzamelt geen vuil en is gemakkelijker schoon te maken. Het nadeel van stalen kasten is het gewicht en de prijs. Ze zijn 2,5-3 keer zwaarder dan hun aluminium tegenhangers. Bij het ontwerpen van viaducten zorgt dit voor een extra belasting waarmee al bij de inbedrijfstelling rekening moet worden gehouden.

Composietmaterialen (glasvezel, polyesterharsen) winnen aan populariteit vanwege hun volledige corrosieweerstand en lichtheid. Ze geleiden geen stroom en vonken niet als ze worden geraakt. Dit is een ideale optie voor chemische productie- en oliebehandelingsinstallaties (OPN), waar voortdurend dampen van zuren en logen aanwezig zijn. Maar composieten hebben een zwak punt: veroudering onder invloed van ultraviolette straling en lage hittebestendigheid. In onze praktijk was er een geval waarin een plastic kast in een open gebied in de regio Astrakan in de zomer bij een temperatuur van +45°C in de schaduw werd vervormd, waardoor de afdichtingen kapot gingen. Als u voor een composiet kiest, zorg er dan voor dat de samenstelling UV-stabilisatoren bevat en dat het temperatuurbereik met een marge wordt aangegeven.

Bezuinig niet op de kwaliteit van de afdichtingen. Zelfs de duurste behuizing is nutteloos als het rubber binnen een jaar in kruimels verandert. Vereist afdichtingen van siliconen of fluorelastomeer (Viton) die flexibel blijven van -60°C tot +200°C. Controleer het rubbercompoundcertificaat - dit is een document dat vaak over het hoofd wordt gezien bij audits.

Klimaatontwerp en thermisch ontwerp: verborgen bedreigingen voor elektronica

Rusland is een land met extreme temperaturen, en het negeren van deze factor leidt tot defecten aan apparatuur. Explosiebescherming voor de olie- en gasindustrie: kasten moeten de werking van interne componenten garanderen binnen het bereik van -60°C tot +55°C (en hoger in sommige regio's). Het probleem is niet alleen de kou, maar ook temperatuurveranderingen die condensatie veroorzaken.

Het opstarten in de winter is de meest stressvolle tijd voor elektronica. Condensatoren verliezen capaciteit, LCD-schermen lopen vast en batterijen zijn onmiddellijk leeg. De standaardoplossing is om verwarmingselementen in de kast te installeren. Maar er zit een addertje onder het gras: ongelijkmatige verwarming creëert hotspots die gevoelige printplaten kunnen vernietigen. We gebruiken een algoritme voor het berekenen van het verwarmingsvermogen op basis van het volume van de kast en de minimumtemperatuur van de regio. De formule is eenvoudig, maar vereist nauwkeurige invoergegevens. Een rekenfout van 20% leidt tot onderverhitting of oververhitting van processors.

Het zomerprobleem is oververhitting. De explosieveilige behuizing is afgedicht; het heeft geen ventilatie in de gebruikelijke zin. Er is geen plek waar de warmte van frequentieomvormers of voedingen kan worden opgeslagen. De interne temperatuur kan de externe temperatuur met 15-20 graden overschrijden. Als de maximale temperatuur van een onderdeel 60°C is en de behuizing in de zon tot 70°C opwarmt, wordt de apparatuur uitgeschakeld vanwege een noodgeval. De oplossing zijn koelradiatoren geïntegreerd in de behuizingswand of explosieveilige airconditioningsystemen. We hebben projecten gezien waarbij ingenieurs eenvoudigweg gewone ventilatoren installeerden, waardoor de IP66-beschermingsgraad werd geschonden. Dit is een grove overtreding. Gebruik alleen gecertificeerde lucht-lucht- of lucht-water-warmtewisselaars.

Condensatie is de stille moordenaar van elektronica. Het verschijnt wanneer er dagelijkse temperatuurveranderingen zijn. Vocht zet zich neer op de planken, waardoor elektromigratie en kortsluiting ontstaat. Een verplichte vereiste is de installatie van automatische aftapkleppen (operationele membranen). Ze laten vocht vrij, maar laten geen water en gas binnen. Bij een van de projecten in het noorden van de regio Tomsk leidde de afwezigheid van dergelijke kleppen tot de vorming van een ijslaag in de kast, die, toen deze in de lente smolt, de aansluitblokken onder water zette. Geleerde les: drainage is vereist voor alle buiteninstallaties.

Zorg ervoor dat u bij het bestellen de klimaatversie aangeeft in overeenstemming met GOST 15150 (bijvoorbeeld UHL1 voor koude klimaten). Geloof niet dat de inscriptie "werkt onder alle omstandigheden" zonder specifieke nummers in het productgegevensblad. Vraag een klimaattestrapport van de warme en koude kamer aan.

Certificering en naleving van normen: hoe problemen met regelgevende instanties te voorkomen

In de olie- en gasindustrie is papierwerk belangrijker dan hardware. Zonder het juiste pakket documenten wordt de meest perfecte kast schroot. Het conformiteitsbeoordelingssysteem in Rusland en de EAEU-landen is opgebouwd rond de technische voorschriften TR CU 012/2011 “Over de veiligheid van apparatuur voor werk in explosieve omgevingen.”

Het belangrijkste document is het conformiteitscertificaat of de conformiteitsverklaring (afhankelijk van het niveau van explosiebeveiliging). Voor apparatuur van categorie 1 en 2 (zones 0, 1, 21, 22) is een Certificaat afgegeven door een geaccrediteerde instantie vereist. Controleer het certificaatnummer in het RosAccreditatieregister. We zijn vervalsingen tegengekomen waarbij de cijfers fictief waren of bij andere producten hoorden. Let op de geldigheidsduur en het verspreidingsgebied van het document. Vaak certificeren fabrikanten het ene model en verkopen ze het andere, enigszins aangepast. Dit is illegaal.

Ex-markering is een productpaspoort. Het moet onuitwisbaar op het naamplaatje worden aangebracht. Voorbeeld van correcte markering:II 2G Ex db IIC T6 Gb IP66. Laten we het analyseren:

• II— uitrusting voor oppervlakte-installaties (niet voor mijnen).
• 2G— apparatuurcategorie (zone 1).
• Ex-db— type bescherming (explosieveilige behuizing).
• IIC- explosieve mengselgroep (waterstof, acetyleen - de strengste).
• T6— temperatuurklasse (maximale oppervlaktetemperatuur niet hoger dan 85°C).
• GB— explosiebeveiligingsniveau “hoog”.

Een fout in één letter kan het project tot stilstand brengen. Als de omgeving bijvoorbeeld waterstofsulfide bevat, kan aanvullende etikettering voor corrosiebestendigheid vereist zijn. Of als de apparatuur in een gebied met kolenstof werkt, is een D-markering (stof) vereist.

Ook internationale standaarden spelen een rol, vooral bij exportprojecten. ATEX (Europese) en IECEx (internationale) certificaten worden zeer gewaardeerd, maar om in de Russische Federatie te kunnen werken moeten ze erkend worden onder de EAEU-overeenkomsten of opnieuw gecertificeerd worden. Wij helpen klanten deze procedure te doorlopen, omdat het onmogelijk is om een Europees certificaat rechtstreeks in Rusland te gebruiken zonder het merkteken van de EAEU-instantie.

Vraag bij de leverancier een kopie van de instructiehandleiding (OM) in het Russisch, goedgekeurd als onderdeel van het certificaat. Het moet duidelijke instructies bevatten voor installatie, aarding en onderhoud. Het ontbreken van een handleiding is de basis voor weigering om het object onder technisch toezicht te accepteren.

Typische installatie- en bedieningsfouten die leiden tot verlies van explosiebeveiliging

Zelfs een gecertificeerde kast verliest zijn eigenschappen als deze verkeerd wordt geïnstalleerd. Statistieken tonen aan dat 70% van de incidenten geen verband houdt met defecten aan apparatuur, maar met de menselijke factor in de installatiefase. We hebben de belangrijkste fouten belicht die zelfs ervaren teams maken.

Schending van de integriteit van de granaat. De meest voorkomende fout is het “ter plaatse” boren van extra gaten in de behuizing voor kabelinvoer. Elke ongeoorloofde opening vernietigt het concept van explosieveiligheid. Kabelingangen (servicewartels) moeten door de kast worden gecertificeerd of een compatibel certificaat hebben. De draad moet volledig omwikkeld zijn, met minimaal 5 draden. Het gebruik van FUM-tape in plaats van een speciaal explosiebestendig schroefdraadsmeermiddel is een andere overtreding. Smeermiddel voorkomt schroefdraadcorrosie en vergemakkelijkt demontage zonder de speling te verstoren.

Aardingsproblemen. Explosieveilige apparatuur vereist een betrouwbare aarding om statische lading en lekstromen te verwijderen. Vaak verbinden installateurs de aarde met de carrosserieverf of gebruiken ze een te dunne draad. Het contact moet van metaal op metaal zijn en glanzend worden gereinigd met behulp van getande ringen. De doorsnede van de draad moet overeenkomen met de kortsluitstromen. In het geval van een explosie in de kast kan de stroom enorm zijn en zal de zwakke draad eenvoudigweg doorbranden, waardoor de kast onder spanning blijft.

Verkeerd vastgedraaide bevestigingsmiddelen. De vuurvaste bouten van het behuizingsdeksel moeten met een gespecificeerd aanhaalmoment worden vastgedraaid. Te weinig aandraaien zal resulteren in verlies van dichtheid en een vergroting van de opening waardoor de vlam zal doorbreken. Te vast aandraaien kan de flens vervormen of de schroefdraad beschadigen. Gebruik een momentsleutel. Wij raden aan om de vastgedraaide bouten te markeren met een markering (vinkje) om tijdens het rondlopen visueel de staat ervan te controleren.

Dienst negeren. Explosiebeveiliging duurt niet eeuwig. Zeehonden verouderen, verf laat los, draden roesten. De regelgeving vereist een jaarlijkse inspectie van de staat van de schaal en vervanging van afdichtingen om de 3-5 jaar (afhankelijk van de omstandigheden). In onze praktijk was er een geval waarin na 7 jaar gebruik het kastdeksel eenvoudigweg niet openging vanwege vastzittende bouten. Ik moest het lichaam doorsnijden met een slijpmachine, wat onaanvaardbaar is in een werkruimte. Breng regelmatig draadvet aan.

Instrueer installateurs voordat u met de werkzaamheden begint. Laat ze het verschil zien tussen een gewone afdichting en een explosieveilige afdichting. Leg uit waarom je geen gereedschap op het deksel mag gooien. De productiecultuur is belangrijker dan welke technologie dan ook.

Hoe u op de juiste manier technische specificaties opstelt en een leverancier kiest

Het succes van een aanbesteding hangt voor 80% af van een goed geschreven technische specificatie (TOR). Vaag taalgebruik geeft de leverancier de mogelijkheid om u de goedkoopste en meest ongepaste oplossing aan te bieden. Wij raden aan om de volgende verplichte items in de TOR op te nemen:

1. Gedetailleerde beschrijving van de omgeving.Geef niet alleen ‘olie en gas’ aan, maar specifieke stoffen: percentage methaan, aanwezigheid van waterstofsulfide, stof, agressieve dampen. Dit bepaalt de explosieve mengselgroep (IIA, IIB, IIC).
2. Nauwkeurige zonekaart.Voeg een tekening toe die de zones 0, 1, 2 markeert. Geef voor elke zone de vereiste apparatuurcategorie aan (1G, 2G, 3G).
3. Dimensionale beperkingen.Als de kast in een bestaande bok of container moet passen, geef dan de maximale afmetingen op tot op de millimeter. Denk aan het servicegebied (deuropening).
4. Thermische belasting.Maak een lijst van alle interne apparatuur met warmteafvoer (W). Hierdoor kan de leverancier het thermoregulatiesysteem berekenen.
5. Vereisten voor kabelinvoeringen.Specificeer het aantal, de diameter en het type kabels (gepantserd, ongewapend, optisch). Het type wartels moet overeenkomen met het type kabel.
6. Specifieke eisen.Beschikbaarheid van kijkvensters, bedieningsknoppen op de deur, shuntapparatuur, markeringstags.

Stel bij het kiezen van een leverancier drie screeningvragen. Ten eerste: “Kunt u een typetestrapport voor dit specifieke model verstrekken?” Ten tweede: “Welke ervaring hebben jullie met het bevoorraden van mijn klimaatregio?” Ten derde: “Wat is inbegrepen bij de garantieservice en hoe snel reageert u op een noodoproep?” De antwoorden tonen het competentieniveau van het bedrijf. Vermijd tussenpersonen die geen eigen ontwerpbureau hebben. Als er een probleem is, verdwijnen ze gewoon.

Let op de after-salesondersteuning. Explosieveilige apparatuur heeft onderhoud nodig. Heeft de leverancier een klantenservice? Is er een magazijn voor reserveonderdelen (afdichtingen, glas, afdichtingen)? Wij werken bij voorkeur samen met fabrieken die bereid zijn een langdurige serviceovereenkomst af te sluiten.

In het kader van het kiezen van een betrouwbare partner voor complexe projecten is het belangrijk om aandacht te besteden aan fabrikanten met bewezen ervaring in het werken onder extreme omstandigheden van de olie-, gas- en chemische industrie. BijvoorbeeldWuxi Kaisheng elektrische energie en petrochemische apparatuur Co., Ltd.heeft zich gevestigd als specialist in de ontwikkeling en productie van hightech apparatuur die bestand is tegen zware bedrijfsomstandigheden. Hoewel de primaire focus van het bedrijf ligt op warmtewisselingssystemen (titanium shell-and-tube warmtewisselaars, ASME hogedrukunits, 316 roestvrijstalen gegolfde buizenbundels, C46400 scheepsmessing en N06625-type legeringen), kruist hun expertise op het gebied van corrosieve omgevingen en hoge temperaturen direct de kwaliteitseisen aan materialen van explosieveilige kasten. De producten van het bedrijf, gecertificeerd volgens de internationale normen PED en ASME, demonstreren het niveau van kwaliteitscontrole en weerstand tegen agressieve factoren (hoge druk, temperatuur, zeewater) dat ook nodig is bij de vervaardiging van kritische elementen van de petrochemische infrastructuur. Deze productieaanpak, gericht op oplossingen op maat en stabiliteit voor klanten over de hele wereld, is de maatstaf voor elke leverancier die wil participeren in grote industriële projecten.

Veelgestelde vragen

Kan een gewone kast in een explosieveilige ruimte worden geverfd?

Nee, absoluut niet. Het verven van een gewone kast maakt hem niet explosieveilig. De explosieveiligheid wordt geleverd door het ontwerp van de behuizing (wanddikte, spelingen, schroefdraadverbindingen) en niet door de coating. Als u probeert een dergelijk kastje te gebruiken, vervalt uw verzekering en ontstaat er strafrechtelijke aansprakelijkheid in geval van een incident. Een kast met een geldig TR CU 012/2011 certificaat is vereist.

Wat is de levensduur van explosieveilige kasten?

De levensduur is afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden en het materiaal. Aluminium en stalen kasten gaan bij regelmatig onderhoud 15-20 jaar of langer mee. Composiet - ongeveer 10-15 jaar. Onderdelen binnenin (stroomonderbrekers, relais) moeten echter mogelijk vaker worden vervangen. Een kritische factor is de staat van de afdichtingen, die elke 3-5 jaar moeten worden vervangen. Wij raden aan om elke 5 jaar een volledige inspectie van de kast uit te voeren.

Wat is het verschil tussen IP66 en Ex-explosiebeveiliging?

IP66 betekent bescherming tegen stof en sterke waterstralen, maar garandeert geen veiligheid tegen explosies binnen of buiten. De IP66-kast kan bij een interne knal in stukken uiteenvallen en het gas eromheen doen ontbranden. De Ex-markering omvat eisen voor mechanische explosiebestendigheid, temperatuurklassen en intrinsieke veiligheid. Een Ex-kast is doorgaans IP65 of IP66, maar het omgekeerde is niet waar: een IP66-kast is niet per definitie explosieveilig.

Is het nu moeilijk om reserveonderdelen voor geïmporteerde kasten te krijgen?

De situatie varieert. Voor Europese merken zijn de levertijden voor reserveonderdelen toegenomen tot 3-6 maanden. Russische fabrikanten bieden analogen aan met beschikbaarheid van reserveonderdelen binnen 2-3 weken. Wij raden u aan om bij aanschaf van geïmporteerde apparatuur direct een set reserveonderdelen (reserveonderdelen, gereedschap, accessoires) voor 5 jaar vooraf te bestellen, inclusief afdichtingen en glas. Dit is een strategische noodzaak.

Conclusie en volgende stappen

Explosiebeveiliging voor de olie- en gasindustrie: kasten zijn een investering in veiligheid en bedrijfscontinuïteit. Het kiezen van de juiste oplossing vereist een balans tussen technische vereisten, budget en leveranciersbetrouwbaarheid. Neem geen risico's door te proberen geld te besparen op cruciale onderdelen. Een keuzefout kan veel meer kosten dan het prijsverschil tussen de budget- en premium-opties.

Als u problemen ondervindt bij het selecteren van apparatuur, twijfelt aan de juistheid van de bestemmingsplannen of een audit van bestaande oplossingen nodig heeft, staat ons team klaar om u te helpen. Wij voeren gratis een voorlopige analyse uit van uw technische specificaties en bieden optimale kastconfiguraties met een volledig documentatiepakket.

Neem vandaag nog contact met ons op voor een adviesgesprek met een toonaangevende ontwerpingenieur. Wij bespreken uw project, selecteren gecertificeerde apparatuur en zorgen voor een tijdige levering.Vraag een commerciële offerte en deskundig advies aan.