protezione contro le esplosioni per l'industria petrolifera e del gas: armadi 

Requisiti critici per la protezione contro le esplosioni degli armadi nell'industria petrolifera e del gas

Protezione contro le esplosioni per l'industria del petrolio e del gas: gli armadi non sono solo una custodia metallica con guarnizione, ma un complesso sistema ingegneristico da cui dipendono la vita del personale e la continuità della produzione di idrocarburi. Nella nostra pratica, abbiamo riscontrato più volte situazioni in cui il tentativo di risparmiare sulla certificazione o la scelta sbagliata del tipo di protezione Ex ha portato alla chiusura di intere linee di produzione dopo la prima ispezione da parte di Rostechnadzor. La realtà è questa: gli armadi industriali standard nelle zone di classe 0, 1 o 2 (secondo GOST 30852.9-2002 / IEC 60079) non funzioneranno e la loro installazione costituisce una violazione diretta delle normative federali.

Lavoriamo con progetti in cui la temperatura ambiente scende a -60°C in inverno in Yakutia o sale a +55°C negli impianti di lavorazione in climi caldi. In tali condizioni, le normali crepe della plastica e le guarnizioni in gomma si abbronzano, perdendo la loro tenuta. Il nostro team di ingegneri ha sviluppato un approccio basato sull'analisi approfondita delle condizioni operative reali, non solo sui dati di catalogo. Abbiamo visto la condensa all'interno di un armadio causare un cortocircuito dopo tre mesi di funzionamento perché il produttore ha dimenticato le valvole di scarico o ha calcolato male il punto di rugiada. Questo articolo è scritto per i capi ingegneri e gli acquirenti che sono stanchi delle promesse di marketing e hanno bisogno di dati tecnici per prendere decisioni.

Scegliere il tipo di protezione contro le esplosioni: perché non esiste una “soluzione universale”

L’errata convinzione che un tipo di copertura sia adatta a tutte le aree a rischio costa alle aziende milioni di rubli in multe e tempi di inattività. Protezione contro le esplosioni per l'industria petrolifera e del gas: gli armadi devono rispettare rigorosamente la classificazione dell'area in cui verranno installate le apparecchiature. Dividiamo le soluzioni in tre categorie principali, ognuna delle quali ha le proprie rigorose limitazioni e applicazioni.

Custodia ignifuga (Ex d). Questo è il tipo più comune per le apparecchiature elettriche. Il principio di funzionamento è semplice: se si verifica un'esplosione all'interno dell'alloggiamento, le pareti devono resistere alla pressione della fiamma e raffreddare i gas che fuoriescono attraverso le connessioni filettate in modo da non accendere l'atmosfera all'esterno. Nei nostri progetti utilizziamo questa tipologia per avviatori motore per stazioni di pompaggio. Tuttavia, c'è una sfumatura: il peso di un tale armadio può raggiungere i 400 kg, il che richiede una base rinforzata. Uno dei nostri clienti in Tatarstan ha riscontrato un problema quando ha ordinato armadi Ex d per un pannello portautensili leggero. Il risultato è stato un aumento dei costi per difficoltà di installazione e manutenzione dovuti al peso della copertura. La regola è semplice: utilizzare Ex d solo dove esiste una reale possibilità di scintille ad alta energia.

Circuito a sicurezza intrinseca (Ex i). Questo metodo è ideale per la strumentazione e i sistemi di automazione. In questo caso la protezione si ottiene limitando l'energia elettrica nel circuito a un livello insufficiente a provocare l'accensione. Gli armadi Ex e (sicurezza estesa) vengono spesso utilizzati insieme a barriere a sicurezza intrinseca. Il vantaggio è evidente: è possibile aprire il coperchio dell'armadio sotto tensione (secondo le procedure seguenti), poiché all'interno non ci sono fonti di accensione. Ma c'è una limitazione: questo metodo non è adatto per circuiti di potenza superiori a diversi ampere. Consigliamo questo circuito per scatole di distribuzione di sensori di pressione e temperatura nei pozzi.

Riempimento della custodia con gas inerte o spurgo (Ex p). Una soluzione per i casi difficili in cui all'interno dell'armadio sono presenti apparecchiature non a prova di esplosione (ad esempio convertitori di frequenza standard o computer industriali). Il sistema mantiene costantemente la pressione in eccesso di aria pulita o azoto all'interno dell'alloggiamento. Se la pressione diminuisce, l'alimentazione si spegne automaticamente. È costoso e difficile da mantenere, ma a volte è l'unica opzione. In un progetto a Sakhalin, abbiamo applicato questa tecnologia a una sala server accanto a un gasdotto. Non c'erano alternative, poiché sul mercato non erano disponibili armadi per server antideflagranti già pronti delle dimensioni richieste.

Quando scegli, controlla sempre la mappa delle zone della tua proprietà. Non fare affidamento sulle parole del fornitore “questo andrà bene ovunque”. Richiedi un rapporto di prova specifico per la tua marcatura Ex. Il passo successivo è determinare il materiale dell'alloggiamento in base all'aggressività chimica dell'ambiente.

Materiali dell'alloggiamento: la battaglia tra peso, costo e resistenza alla corrosione

La scelta del materiale è un compromesso tra resistenza meccanica, resistenza chimica e budget del progetto. Nel settore del petrolio e del gas, lavoriamo molto spesso con tre opzioni: leghe di alluminio, acciaio inossidabile e materiali compositi. Ognuno di essi detta le proprie regole per l'installazione e il funzionamento.

Le leghe di alluminio (ad esempio AK12ch o equivalenti secondo gli standard internazionali) rimangono lo standard di riferimento per la maggior parte delle applicazioni. Sono leggeri, dissipano bene il calore e hanno una resistenza sufficiente. C’è però un punto critico che spesso viene dimenticato: l’alluminio può innescare scintille in caso di impatto. Pertanto, le aree con frazioni leggere di idrocarburi richiedono rivestimenti speciali o l'uso di leghe a basso contenuto di magnesio e rame. Abbiamo condotto dei test in cui un normale armadio in alluminio si accendeva quando uno strumento veniva fatto cadere da un'altezza di 1 metro. In questi casi richiediamo ai produttori di applicare un rivestimento polimerico con uno spessore di almeno 80 micron. Ciò aumenta i costi del 15%, ma elimina i rischi durante la certificazione.

L'acciaio inossidabile (grado 304/316L) è richiesto in presenza di elevata umidità, idrogeno solforato (H2S) o acqua di mare. Non esistono praticamente alternative all’acciaio sulle piattaforme offshore. Il principale nemico qui è la corrosione puntiforme. L'acciaio economico inizia ad arrugginire dopo sei mesi di funzionamento in un'atmosfera aggressiva. Insistiamo nell'utilizzo dell'acciaio AISI 316L con superficie elettrolucidata. La superficie liscia non accumula sporco ed è più facile da pulire. Lo svantaggio degli armadi in acciaio è il peso e il prezzo. Sono 2,5-3 volte più pesanti delle loro controparti in alluminio. Quando si progettano i cavalcavia, ciò crea un carico aggiuntivo che deve essere preso in considerazione in fase di messa in servizio.

I materiali compositi (fibra di vetro, resine poliestere) stanno guadagnando popolarità grazie alla loro totale resistenza alla corrosione e leggerezza. Non conducono corrente e non emettono scintille se colpiti. Questa è un'opzione ideale per gli impianti di produzione chimica e di trattamento dell'olio (OPN), dove sono costantemente presenti vapori di acidi e alcali. Ma i compositi hanno un punto debole: l'invecchiamento sotto l'influenza delle radiazioni ultraviolette e una bassa resistenza al calore. Nella nostra pratica si è verificato un caso in cui un armadio di plastica in un'area aperta nella regione di Astrakhan si è deformato in estate a una temperatura di +45°C all'ombra, rompendo la tenuta delle guarnizioni. Se scegli un composito, assicurati che la composizione contenga stabilizzatori UV e che l'intervallo di temperatura sia specificato con un margine.

Non lesinare sulla qualità dei sigilli. Anche l'involucro più costoso è inutile se la gomma si riduce in briciole entro un anno. Richiedono guarnizioni in silicone o fluoroelastomero (Viton) che rimangano flessibili da -60°C a +200°C. Controlla il certificato della mescola di gomma: questo è un documento spesso trascurato negli audit.

Progettazione climatica e progettazione termica: minacce nascoste all'elettronica

La Russia è un paese con temperature estreme e ignorare questo fattore porta a guasti alle apparecchiature. Protezione contro le esplosioni per l'industria del petrolio e del gas: gli armadi devono garantire il funzionamento dei componenti interni nell'intervallo compreso tra -60°C e +55°C (e oltre in alcune regioni). Il problema non è solo il freddo, ma anche gli sbalzi termici che provocano la formazione di condensa.

L’avvio invernale è il periodo più stressante per l’elettronica. I condensatori perdono capacità, i display LCD si congelano e le batterie si scaricano all'istante. La soluzione standard è installare i riscaldatori all'interno dell'armadio. Ma qui c'è un problema: il riscaldamento irregolare crea punti caldi che possono distruggere i circuiti stampati sensibili. Utilizziamo un algoritmo per calcolare la potenza di riscaldamento in base al volume dell'armadio e alla temperatura minima della regione. La formula è semplice, ma richiede dati di input precisi. Un errore di calcolo del 20% porta al surriscaldamento o al surriscaldamento dei processori.

Il problema dell’estate è il surriscaldamento. L'alloggiamento antideflagrante è sigillato; non ha ventilazione nel senso comune del termine. Non c'è nessun posto dove mettere il calore proveniente dai convertitori di frequenza o dagli alimentatori. La temperatura interna può superare quella esterna di 15-20 gradi. Se la temperatura massima di un componente è di 60°C e la custodia si riscalda fino a 70°C al sole, l'apparecchiatura si spegnerà a causa di un'emergenza. La soluzione sono radiatori di raffreddamento integrati nella parete dell'abitazione o sistemi di climatizzazione antideflagranti. Abbiamo visto progetti in cui gli ingegneri hanno semplicemente installato normali ventole, violando il grado di protezione IP66. Questa è una grave violazione. Utilizzare solo scambiatori di calore aria-aria o aria-acqua certificati.

La condensa è il killer silenzioso dell'elettronica. Appare quando ci sono cambiamenti di temperatura giornalieri. L'umidità si deposita sulle schede, causando elettromigrazione e cortocircuiti. Un requisito obbligatorio è l'installazione di valvole di drenaggio automatico (membrane operative). Rilasciano l'umidità, ma non lasciano entrare acqua e gas. In uno dei progetti nel nord della regione di Tomsk, l'assenza di tali valvole ha portato alla formazione di uno strato di ghiaccio all'interno dell'armadio che, una volta sciolto in primavera, ha allagato le morsettiere. Lezione appresa: il drenaggio è necessario per tutte le installazioni esterne.

Al momento dell'ordine assicurarsi di indicare la versione climatica secondo GOST 15150 (ad esempio UHL1 per climi freddi). Non credere alla scritta "funziona in qualsiasi condizione" senza numeri specifici nella scheda tecnica del prodotto. Richiedi un rapporto di prova climatica sulla camera calda e fredda.

Certificazione e conformità agli standard: come evitare problemi con le autorità regolatorie

Nell’industria petrolifera e del gas, le pratiche burocratiche sono più importanti dell’hardware. Senza il giusto pacchetto di documenti, l'armadietto più perfetto diventa rottame metallico. Il sistema di valutazione della conformità in Russia e nei paesi EAEU è costruito attorno al Regolamento Tecnico TR CU 012/2011 “Sulla sicurezza delle attrezzature per il lavoro in ambienti esplosivi”.

Il documento principale è il Certificato di Conformità o Dichiarazione di Conformità (a seconda del livello di protezione contro le esplosioni). Per gli apparecchi delle categorie 1 e 2 (zone 0, 1, 21, 22) è necessario il Certificato rilasciato da un organismo accreditato. Controlla il numero del certificato nel registro RosAccreditation. Ci siamo imbattuti in falsi in cui i numeri erano fittizi o appartenevano ad altri prodotti. Si prega di notare il periodo di validità del documento e l'area di distribuzione. Spesso i produttori certificano un modello e ne vendono un altro, leggermente modificato. Questo è illegale.

La marcatura Ex è un passaporto del prodotto. Deve essere applicato indelebilmente sulla targa dati. Esempio di marcatura corretta:II 2 G Ex db IIC T6 Gb IP66. Analizziamolo:

• II— attrezzature per installazioni di superficie (non per miniere).
• 2G— categoria dell'apparecchiatura (zona 1).
• Ex db— tipo di protezione (custodia antideflagrante).
• IIC- gruppo di miscele esplosive (idrogeno, acetilene - il più severo).
• T6— classe di temperatura (temperatura superficiale massima non superiore a 85°C).
• GB— livello di protezione contro le esplosioni “alto”.

Un errore in una lettera può costare l’interruzione del progetto. Ad esempio, se l'ambiente contiene idrogeno solforato, potrebbe essere necessaria un'ulteriore etichettatura della resistenza alla corrosione. Oppure, se l'apparecchiatura funziona in un'area con polvere di carbone, è necessaria la marcatura D (polvere).

Anche gli standard internazionali svolgono un ruolo, soprattutto per i progetti di esportazione. I certificati ATEX (europei) e IECEx (internazionali) sono molto apprezzati, ma per funzionare nella Federazione Russa devono essere riconosciuti ai sensi degli accordi EAEU o ricertificati. Aiutiamo i clienti a seguire questa procedura, poiché è impossibile utilizzare direttamente un certificato europeo in Russia senza il marchio dell'organismo EAEU.

Richiedere al fornitore una copia del manuale di istruzioni (OM) in russo, approvato come parte del certificato. Dovrebbe contenere istruzioni chiare per l'installazione, la messa a terra e la manutenzione. L'assenza del manuale costituisce motivo per il rifiuto di accettare l'oggetto da parte del controllo tecnico.

Errori tipici di installazione e funzionamento che portano alla perdita della protezione contro le esplosioni

Anche un armadio certificato perde le sue proprietà se installato in modo errato. Le statistiche mostrano che il 70% degli incidenti non sono legati a difetti delle apparecchiature, ma al fattore umano in fase di installazione. Abbiamo evidenziato gli errori principali commessi anche dalle squadre esperte.

Violazione dell'integrità della shell. L'errore più comune è praticare fori aggiuntivi nella custodia “sul posto” per l'ingresso dei cavi. Qualsiasi apertura non autorizzata distrugge il concetto di antideflagrante. Gli ingressi dei cavi (pressacavi di servizio) devono essere certificati con l'armadio o avere un certificato compatibile. Il filo deve essere completamente avvolto, con un minimo di 5 fili impegnati. L'uso del nastro FUM invece di uno speciale lubrificante per filettature antideflagrante è un'altra violazione. Il lubrificante previene la corrosione della filettatura e facilita lo smontaggio senza disturbare i giochi.

Problemi di messa a terra. Le apparecchiature antideflagranti richiedono una messa a terra affidabile per rimuovere la carica statica e le correnti di dispersione. Spesso gli installatori collegano la terra alla vernice della carrozzeria oppure utilizzano un filo troppo sottile. Il contatto deve essere metallo su metallo, pulito fino a renderlo brillante, utilizzando rondelle dentate. La sezione del filo deve corrispondere alle correnti di cortocircuito. In caso di esplosione all'interno dell'armadio, la corrente può essere enorme e il filo debole semplicemente si brucerà, lasciando l'armadio a potenziale.

Elementi di fissaggio serrati in modo errato. I bulloni del coperchio della custodia ignifuga devono essere serrati alla coppia specificata. Un serraggio insufficiente comporterà una perdita di tenuta e un aumento dello spazio attraverso il quale la fiamma potrà sfondare. Un serraggio eccessivo potrebbe deformare la flangia o rovinare la filettatura. Utilizzare una chiave dinamometrica. Si consiglia di contrassegnare i bulloni serrati con un pennarello (segno di spunta) per verificarne visivamente lo stato quando si cammina.

Ignorare il servizio. La protezione contro le esplosioni non dura per sempre. Le guarnizioni invecchiano, la vernice si stacca, i fili arrugginiscono. Il regolamento prevede un'ispezione annuale delle condizioni del guscio e la sostituzione delle guarnizioni ogni 3-5 anni (a seconda delle condizioni). Nella nostra pratica, si è verificato un caso in cui, dopo 7 anni di funzionamento, il coperchio dell'armadio semplicemente non si è aperto a causa di bulloni bloccati. Ho dovuto tagliare la carrozzeria con una smerigliatrice, cosa inaccettabile in un'area di lavoro. Applicare regolarmente grasso per filettature.

Istruire gli installatori prima di iniziare il lavoro. Mostra loro la differenza tra un sigillo normale e un sigillo a prova di esplosione. Spiega perché non dovresti gettare uno strumento sul coperchio. La cultura della produzione è più importante di qualsiasi tecnologia.

Come redigere correttamente le specifiche tecniche e scegliere un fornitore

Il successo di un appalto dipende per l'80% da una specifica tecnica (TOR) ben scritta. Il linguaggio vago offre al fornitore l'opportunità di proporti la soluzione più economica e inappropriata. Si consiglia di inserire nel TOR le seguenti voci obbligatorie:

1. Descrizione dettagliata dell'ambiente.Indicare non solo “petrolio e gas”, ma sostanze specifiche: percentuale di metano, presenza di idrogeno solforato, polveri, vapori aggressivi. Ciò determinerà il gruppo della miscela esplosiva (IIA, IIB, IIC).
2. Mappa della zona accurata.Allegare un disegno che contrassegna le zone 0, 1, 2. Per ciascuna zona, indicare la categoria dell'apparecchiatura richiesta (1G, 2G, 3G).
3. Restrizioni dimensionali.Se il mobile deve essere inserito in un cavalletto o contenitore esistente, specificare le dimensioni massime con l'approssimazione del millimetro. Considerare l'area di servizio (apertura della porta).
4. Carico termico.Elencare tutte le apparecchiature interne con dissipazione del calore (W). Ciò consentirà al fornitore di calcolare il sistema di termoregolazione.
5. Requisiti per gli ingressi dei cavi.Specificare il numero, il diametro e la tipologia dei cavi (armati, non armati, ottici). Il tipo di pressacavi deve corrispondere al tipo di cavo.
6. Requisiti specifici.Disponibilità di finestrelle di ispezione, pulsanti di comando sulla porta, dispositivi di derivazione, cartellini di segnalazione.

Quando scegli un fornitore, poni loro tre domande di screening. Primo: "Puoi fornire un rapporto di prova di tipo per questo particolare modello?" Secondo: “Che esperienza hai nella fornitura della mia regione climatica?” Terzo: "Cosa è incluso nel servizio di garanzia e quanto velocemente rispondi a una chiamata di emergenza?" Le risposte mostreranno il livello di competenza dell'azienda. Evita gli intermediari che non dispongono di un proprio ufficio di progettazione. Se c'è un problema, semplicemente scompariranno.

Si prega di prestare attenzione al supporto post-vendita. Le apparecchiature antideflagranti richiedono manutenzione. Il fornitore ha un servizio clienti? Esiste un magazzino per i pezzi di ricambio (guarnizioni, vetri, guarnizioni)? Preferiamo lavorare con fabbriche disposte a firmare un contratto di servizio a lungo termine.

Nel contesto della scelta di un partner affidabile per progetti complessi, è importante prestare attenzione ai produttori con comprovata esperienza nel lavorare in condizioni estreme nell'industria petrolifera, del gas e chimica. Ad esempio,Wuxi Kaisheng Energia elettrica e attrezzature petrolchimiche Co., Ltd.si è affermata come specialista nello sviluppo e nella produzione di apparecchiature ad alta tecnologia in grado di resistere a condizioni operative difficili. Sebbene l'attenzione principale dell'azienda sia rivolta ai sistemi di scambio di calore (scambiatori di calore a fascio tubiero in titanio, unità ad alta pressione ASME, fasci di tubi corrugati in acciaio inossidabile 316, ottone marino C46400 e leghe di tipo N06625), la loro esperienza in ambienti corrosivi e alte temperature si interseca direttamente con i requisiti dei materiali di qualità degli armadi antideflagranti. I prodotti dell'azienda, certificati secondo gli standard internazionali PED e ASME, dimostrano il livello di controllo di qualità e resistenza a fattori aggressivi (alta pressione, temperatura, acqua di mare) necessario anche nella produzione di elementi critici delle infrastrutture petrolchimiche. Questo approccio alla produzione, incentrato su soluzioni personalizzate e stabilità per i clienti in tutto il mondo, è il punto di riferimento per qualsiasi fornitore che cerca di partecipare a grandi progetti industriali.

Domande frequenti

È possibile verniciare un normale armadio in un'area a prova di esplosione?

No, assolutamente no. Verniciare un normale armadio non lo rende a prova di esplosione. La protezione contro le esplosioni è garantita dalla struttura dell'alloggiamento (spessore delle pareti, distanze, collegamenti filettati) e non dal rivestimento. Il tentativo di utilizzare un armadio di questo tipo annullerà la tua assicurazione e comporterà una responsabilità penale in caso di incidente. È richiesto un armadio con certificato TR CU 012/2011 valido.

Qual è la durata degli armadi antideflagranti?

La durata dipende dalle condizioni operative e dal materiale. Gli armadi in alluminio e acciaio con manutenzione regolare durano 15-20 anni o più. Composito: circa 10-15 anni. Tuttavia, i componenti interni (interruttori automatici, relè) potrebbero richiedere una sostituzione più frequente. Un fattore critico è lo stato delle guarnizioni, che devono essere cambiate ogni 3-5 anni. Raccomandiamo un'ispezione completa dell'armadio ogni 5 anni.

Qual è la differenza tra la protezione contro le esplosioni IP66 e Ex?

IP66 significa protezione contro polvere e forti getti d'acqua, ma non garantisce la sicurezza contro le esplosioni all'interno o all'esterno. L'armadio IP66 potrebbe frantumarsi in pezzi a causa dell'esplosione interna e incendiare il gas circostante. La marcatura Ex comprende requisiti di resistenza meccanica alle esplosioni, classi di temperatura e sicurezza intrinseca. Un armadio Ex è solitamente IP65 o IP66, ma non è vero il contrario: un armadio IP66 non è necessariamente a prova di esplosione.

È difficile ora ottenere pezzi di ricambio per gli armadi importati?

La situazione varia. Per i marchi europei i tempi di consegna dei pezzi di ricambio sono aumentati a 3-6 mesi. I produttori russi offrono analoghi con disponibilità dei pezzi di ricambio entro 2-3 settimane. Ti consigliamo di acquistare apparecchiature importate di ordinare immediatamente un set di pezzi di ricambio (pezzi di ricambio, strumenti, accessori) con 5 anni di anticipo, comprese guarnizioni e vetro. Questa è una necessità strategica.

Conclusione e prossimi passi

Protezione contro le esplosioni per l'industria petrolifera e del gas: gli armadi sono un investimento in sicurezza e continuità operativa. La scelta della soluzione giusta richiede un equilibrio tra requisiti tecnici, budget e affidabilità del fornitore. Non correre rischi cercando di risparmiare denaro sui componenti critici. Un errore nella scelta può costare molto di più della differenza di prezzo tra le opzioni budget e premium.

Se incontri difficoltà nella scelta delle attrezzature, dubiti della correttezza della zonizzazione o hai bisogno di un controllo delle soluzioni esistenti, il nostro team è pronto ad aiutarti. Effettuiamo un'analisi preliminare gratuita delle vostre specifiche tecniche e offriamo configurazioni ottimali dell'armadio con un pacchetto completo di documentazione.

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