Усовершенствованные поточные технологические датчики для работы в опасных (пылевых) средах.
Оптимизация процессов, обеспечение безопасности.
1. Совершенствование процессов в сложных условиях
В отраслях промышленности, где присутствуют легковоспламеняющиеся вещества, включая горючую пыль, газы или пары, обеспечение безопасности производства при сохранении эффективности технологического процесса имеет первостепенное значение. Опасные среды требуют приборов, которые не только обеспечивают точные и надежные данные, но и соответствуют строгим требованиям взрывозащиты.
Rheonics Наша компания стремится предоставлять передовые решения для мониторинга технологических процессов в режиме реального времени, позволяющие предприятиям оптимизировать свою деятельность безопасно и эффективно. Наши датчики, сертифицированные по стандарту Ex и основанные на принципе искробезопасности, разработаны для бесшовной интеграции в технологические процессы в опасных зонах, что помогает предотвратить источники возгорания и повысить общую безопасность предприятия.
В данном документе представлен обзор проблем, связанных с опасными средами, особенно с риском взрыва пыли, а также описаны следующие вопросы: Rheonics«Искробезопасные проточные вискозиметры и плотномеры, разработанные для обеспечения надежности и соответствия стандартам в этих критически важных областях применения».
2. Понимание опасных (пылевых) сред
2.1. Природа пылевых взрывов
Взрыв пыли — это быстрое сгорание мелких частиц, взвешенных в воздухе, в замкнутом или частично замкнутом пространстве. Когда горючая пыль рассеивается в достаточной концентрации и вступает в контакт с источником воспламенения, это может привести к взрыву. Многие органические материалы, синтетические материалы и металлы могут образовывать горючую пыль.
Для того чтобы произошёл пылевой взрыв, должны быть соблюдены пять условий:
-
Горючая пыль: Сам материал должен быть способен к горению. Для горючей пыли с размером частиц менее 0.5 мм взрыв может произойти, если пыль рассеивается в воздухе в концентрации выше минимальной взрывоопасной концентрации (МВК). МВК — это самая низкая концентрация (обычно измеряемая в граммах на кубический метр), при которой пылевое облако может воспламениться и вызвать взрыв. В отличие от газов, для горючей пыли, как правило, не установлен верхний предел взрывоопасности (ВПВ), поскольку при очень высоких концентрациях пылевые облака имеют тенденцию терять дисперсию, и доступность кислорода становится недостаточной для поддержания горения.
| Материал | МЭК (г/м³) | Прояснение |
|---|---|---|
| Зерновая пыль | 125 | Высокая взрывоопасность, распространена в сельском хозяйстве. |
| Угольная пыль | 30 | Очень мелкая угольная пыль может быть взрывоопасной. |
| Мучной | 60 | Широко известная опасность взрыва на мельницах |
| Сахар | 125 | Мелкодисперсный сахар обладает высокой взрывоопасностью. |
| Алюминиевая пыль | 100 | Высокореактивная металлическая пыль |
| Осадок сточных вод | 250 | Зависит от сухости и состава. |
Таблица 1. Минимальная взрывоопасная концентрация
Значения в таблице следует использовать в качестве справочной информации; конечные пользователи должны подтвердить фактическое значение MEC для своего приложения. взрывобезопасность рекомендую использовать измеренные значения для вашей конкретной пылине только типовые, при проектировании систем защиты.
-
Дисперсия: Частицы пыли должны находиться во взвешенном состоянии в воздухе в достаточной концентрации.
-
Кислород: Для поддержания горения необходимо присутствие воздуха (или другого окислителя).
-
Источник возгорания: Достаточно энергии для воспламенения рассеянного пылевого облака (например, искры, горячие поверхности, статическое электричество).
-
Сдерживание: Ограждение или замкнутое пространство, в котором может накапливаться давление.
Удаление любого из этих элементов может предотвратить взрыв пыли. Оборудование, используемое в этих зонах, должно быть сконструировано таким образом, чтобы предотвратить его превращение в источник возгорания.
2.2. Где находится горючая пыль?
Горючая пыль представляет опасность в удивительно широком спектре отраслей и процессов. Любая деятельность, в результате которой образуются или обрабатываются мелкие сухие частицы горючего материала, может представлять опасность.
Отрасли, подверженные опасности запыления:
Типичные процессы образования пыли:
Виды горючей пыли:
2.3. Ключевые факторы, влияющие на взрывоопасность пыли
Хотя в документе «Пентагон по изучению пылевых взрывов» изложены необходимые условия, ряд характеристик самой пыли и окружающей среды существенно влияют на вероятность и тяжесть взрыва. Понимание этих факторов имеет решающее значение для оценки рисков и внедрения эффективных мер безопасности.
| Характеристика | Описание и значение | Влияние на взрывоопасность |
|---|---|---|
| Размер и форма частиц | Более мелкие частицы (< 500 мкм) имеют большую площадь поверхности, что увеличивает скорость горения. Эти мелкие частицы имеют большую площадь поверхности относительно своей массы, что делает их более реактивными в воздухе — они воспламеняются и сгорают быстрее. Хлопьевидная или волокнистая структура также может повышать риск. | Чем мельче/мелкодисперснее частицы, тем выше риск и тяжесть заболевания. |
| Содержание влаги | Сухая пыль рассеивается и воспламеняется легче. Влага может связывать частицы и поглощать тепло. | Низкий уровень влажности = повышенный риск |
| Минимальная взрывоопасная концентрация (MEC) | Минимальная концентрация пыли в воздухе, при которой может распространяться пламя. Ниже этого уровня смесь слишком бедная, чтобы взорваться. | Более низкий показатель MEC = более высокий риск (для взрыва требуется меньше пыли) |
| Минимальная энергия зажигания (МИЭ) | Наименьшая энергия (в мДж), необходимая для воспламенения пылевого облака в оптимальных условиях. | Низкий показатель MIE = более высокий риск (легче воспламеняется) |
| Значение Kst (индекс дефлаграции) | Измеряет скорость повышения давления (бар·м/с) при испытательном взрыве. Используется для классификации пыли (от St 0 до St 3). | Более высокое значение Kst = более мощный взрыв |
| Pmax (максимальное давление взрыва) | Максимальное давление, возникающее при взрыве оптимальной пылевоздушной смеси. Важно для проектирования вентиляционных систем и защитных кожухов. | Более высокое значение Pmax = более разрушительная сила |
| Температура воспламенения пылевого облака (облако MIT) | Минимальная температура (°C), при которой пылевое облако воспламеняется при контакте с горячей поверхностью. |
2.4. Классификация опасных зон для пылевых атмосфер
Опасные зоны классифицируются по типам в зависимости от вероятности наличия взрывоопасной атмосферы. Для горючей пыли используются типичные классификации (согласно...). IEC стандарты) следующие:
| Область | Описание | Вероятность образования взрывоопасной пылевой атмосферы |
|---|---|---|
| Зона 20 | Присутствует взрывоопасная пылевая атмосфера. непрерывно, для длинные периоды или часто. | Очень высоко |
| Зона 21 | Взрывоопасная пылевая атмосфера Вероятно происходить во время нормальная работа периодически. | Высокий |
| Зона 22 | Взрывоопасная пылевая атмосфера скорее всего, не Происходит в процессе нормальной работы; если это происходит, то кратковременно. | Низкий |
2.5. Уровни защиты оборудования (УЗО)
Оборудование, предназначенное для использования в опасных зонах, обозначается уровнем защиты оборудования (EPL), который указывает на его пригодность для различных зон.
| EPL | Подходящая(ие) зона(ы) | Уровень защиты |
|---|---|---|
| Da | Зона 20 | Очень высоко |
| Db | Зона 21 | Высокий |
| Dc | Зона 22 | Повышенная |
2.6. Принципы взрывозащиты
Для обеспечения безопасности оборудования в опасных зонах используются различные методы защиты. Rheonics датчики, основной метод — Искробезопасность («Ex i»).
К другим распространенным методам защиты относятся взрывозащищенные корпуса («Ex d»), корпуса повышенной безопасности («Ex e»), герметизация («Ex m») и т. д., каждый из которых имеет свои специфические принципы и области применения.
| Метод защиты | Принцип | Пригодность зоны | Вязкость/Плотность: контекст применения | Типичный сценарий использования в запыленных средах | Ключевые преимущества |
|---|---|---|---|---|---|
| Защита с помощью ограждения (Ex t) | Пыленепроницаемый корпус (IP6X) предотвращает попадание пыли; контролирует температуру поверхности, чтобы избежать воспламенения пыли. | Зона 20 / 21 / 22 | Идеально подходит для ограждения Rheonics Передатчики в пыльных помещениях. Защищает электронику при упаковке, измельчении или работе с порошками. | Используется в пищевой, зерновой, фармацевтической и химической промышленности, где пыль в воздухе присутствует постоянно или часто. | Простой, прочный, широко признанный для защиты от пыли. |
| Искробезопасность (Ex i) | Ограничивает электрическую и тепловую энергию в цепях, предотвращая возгорание даже в условиях неисправности. | Зона 20 (Ex ia), Зона 21 (Ex ib) | Rheonics Датчики SRV/SRD используют защиту Ex ia, что позволяет безопасно использовать их внутри реакторов, силосов или трубопроводов с мелкодисперсными порошками. | Идеально подходит для поточного контроля вязкости/плотности жидкостей с взвешенными частицами или в процессе испарения растворителя. | Высокий уровень безопасности; позволяет проводить обслуживание в режиме реального времени. |
| Повышение давления (Ex pD) | Небольшое избыточное давление внутри корпуса предотвращает попадание пыли. Обычно его удаляют перед включением питания. | Зона 21/22 | Можно разместить стандартный дом Rheonics Передатчики или преобразователи в панелях. Требуется контроллер продувки. | Используется в больших электрических шкафах или панелях управления для систем пакетного смешивания. | Разрешает использование компонентов, не предназначенных для взрывоопасных материалов. |
| Инкапсуляция (Ex m) | Важные электронные компоненты герметизируются компаундом для изоляции от атмосферы. | Зона 21/22 | Может защитить небольшие интерфейсные модули или преобразователи сигналов в пыльных помещениях. | Используется в компактных передатчиках или специализированной электронике внутри замкнутых, пыльных емкостей. | Компактный и защитный. |
| Пыле-воспламеняемый (DIP) | Герметичный корпус предотвращает внутреннее воспламенение, которое может привести к попаданию пыли во внешнюю пылевую атмосферу. | Класс II, Раздел 1/2 (NFPA/NEC) | Аналогично взрывозащищенному окну Ex t. Используется с корпусами NEMA 9 для сенсорной электроники в Северной Америке. | Зерновые элеваторы, древесная пыль, мукомольные мельницы. Часто с встроенными датчиками плотности в силосах. | Признан в североамериканских кодексах. |
| Повышенная безопасность (Ex e) | Отсутствие искрения и высоких температур при нормальной эксплуатации. Не подходит для компонентов, которые могут вызывать дуговые разряды или искры. | Зона 21/22 | Может использоваться для распределительных коробок или клеммных блоков Rheonics датчики размещены в безопасных дополнительных местах. | Наилучший вариант для пассивного оборудования, где поддерживаются низкоэнергетические соединения. | Недорого, простая конструкция. |
| НЭМА тип 9 | Североамериканский стандарт для корпусов, предназначенных для работы в пыльных условиях. Предотвращает распространение внутреннего возгорания на пыль снаружи. | Класс II, Дивизион 1 | Тип корпуса для датчиков-передатчиков или преобразователей, где необходим взрывозащищенный корпус. | Подходит для использования в процессах производства пылеобразующих продуктов питания, напитков или пластмасс. | Пылезащитный корпус, сертифицированный UL/CSA. |
| Взрывозащищенный (Ex d) | Предотвращает взрыв внутри помещения; исключает воспламенение внешней пылевой или газовой атмосферы. | В основном для газа (ограничено в запыленности). | Не рекомендуется использовать непосредственно в пыльных помещениях из-за проблем с вентиляцией и охлаждением, связанных с накоплением пыли. | Может использоваться в сочетании с пыленепроницаемыми корпусами, но редко применяется для измерения вязкости/плотности в пыльных помещениях. | Надежная физическая защита, противогаз. |
| НЭМА тип 10 | Защитный кожух для горнодобывающей промышленности — предотвращает взрыв внутри. | Специфика горнодобывающей промышленности | Не используется с Rheonics датчики; более применимы для тяжелых контроллеров в горнодобывающей промышленности. | Предназначен для подземной добычи угля или в районах с горючей каменной пылью. | Сертифицировано для горнодобывающей промышленности. |
3. Rheonics Решения: Искробезопасный встроенный мониторинг технологических процессов
Rheonics Компания специализируется на инновационных технологиях измерения параметров жидкости. Наши проточные вискозиметры (SRV) и измерители плотности и вязкости (SRDОни разработаны для сложных технологических процессов и имеют глобальные сертификаты взрывозащиты (Ex), что делает их идеальными для использования в опасных средах в различных отраслях промышленности.
Основные преимущества Rheonics Датчики, прошедшие сертификацию Ex:
4. Rheonics Портфолио сертифицированных датчиков
4.1. Rheonics SRV – Вискозиметр для измерения влажности в потоке
SRV Это надежный и долговечный вискозиметр для поточных технологических процессов, обеспечивающий измерения вязкости и температуры в режиме реального времени.
Принцип работы
Используется запатентованный симметрично сбалансированный торсионный резонатор. Измеряется вязкостное сопротивление жидкости резонирующему элементу, на основе которого рассчитывается динамическая вязкость. Встроенный Pt1000 Датчик обеспечивает точные показания температуры.
Ключевые особенности:
- Непрерывное измерение вязкости в режиме реального времени.
- Интегрированное высокоточное измерение температуры (Pt1000).
- Отсутствие движущихся частей, уплотнений и подшипников – практически не требует технического обслуживания.
- Нечувствителен к скорости потока, турбулентности и вибрациям.
- Широкий диапазон вязкости.
- Компактный и простой в установке.
- Доступны различные варианты подключения к технологическому процессу.
| Параметр | Значение/диапазон | Единицы |
|---|---|---|
| Диапазон вязкости | Например, от 0.1 до 10 000+ (уточните информацию по конкретной модели). | cP |
| Диапазон температур | Например, от -40 до +300 (уточните информацию для конкретной модели). | ° C |
| Диапазон давлений | Например, до 500 (уточните информацию о конкретной модели). | бар |
| Смачиваемые материалы | Нержавеющая сталь 316L, сплав Hastelloy C22 (опционально) | - |
| Технологические соединения | NPT, фланец, Tri-Clampи т. д. (варианты) | - |
| Сертификаты Ex | ATEX, IECEx (Ex ia) | - |
ATEx
ATEX: II 1 G Ex ia IIC/IIB/IIA Т6 … Т1 Га или II 1 Д Эксиа IIIС T200 85°C … 435°C Да
IECEx
IECEx: Эксия IIC/IIB/IIA Т6 … Т1 Га или Эксиа IIIС T 200 85°C … 435°C Да
- JPEx: Ex ia IIC/IIB/IIA Т6 … Т1 Га или Эксиа IIIС T 200 85°C … 435°C Da (сертификация Japan Ex)
- KCs: Ex ia IIIС T200 85 °C…435 °C Da (Корейский сертификат взрывозащиты)
- Пригодность для использования в данной зоне:
- Зона 0, 1, 2 (газы, пары)
- Зона 20, 21, 22 (пыль)
Переработка пищевых продуктов
Контроль вязкости теста, кондитерских покрытий, консистенции молочных продуктов при работе с порошкообразными веществами (мука, сахар, сухое молоко).
Фармацевтика
Гранулирование, процессы нанесения покрытий, производство активных фармацевтических ингредиентов с использованием порошкообразных веществ.
Химия
Полимеризация, производство смол, работа с порошкообразными катализаторами или добавками.
Краски и покрытия
Контроль вязкости на этапах смешивания и нанесения, когда присутствуют пигменты и наполнители.
Горное дело и минералы
Контроль вязкости суспензии в местах образования мелкодисперсной минеральной пыли.
Целлюлозно-бумажная промышленность
Покрытие кухонных поверхностей, приготовление крахмальных смесей.
4.2. Rheonics SRD – Встраиваемый денсиметр и вискозиметр
SRD расширяет возможности SRV за счет обеспечения одновременного измерения плотности, вязкости и температуры в режиме реального времени.
Принцип работы
Как и в случае SRV, SRD Используется запатентованный сбалансированный торсионный резонатор. Усовершенствованные алгоритмы анализируют поведение резонатора в жидкости для независимого определения плотности и вязкости, а также температуры, получаемых от встроенного датчика. Pt1000.
Ключевые особенности:
- Одновременное измерение плотности, вязкости (динамической и кинематической) и температуры в режиме реального времени.
- Все характеристики SRV (прочность, отсутствие движущихся частей, точность и т. д.). Единственное отличие — диапазон вязкости.
- Предоставляет важные данные для измерения концентрации, контроля качества и определения фазы.
- Широкий рабочий диапазон значений плотности и вязкости.
| Параметр | Значение/диапазон | Единицы |
|---|---|---|
| Диапазон плотности | Например, 0–4 (уточните информацию для конкретной модели) | г / см |
| Диапазон вязкости | Например, от 0.1 до 10 000+ (уточните информацию по конкретной модели). | cP |
| Диапазон температур | Например, от -40 до +300 (уточните информацию для конкретной модели). | ° C |
| Диапазон давлений | Например, до 500 (уточните информацию о конкретной модели). | бар |
| Смачиваемые материалы | Нержавеющая сталь 316L, сплав Hastelloy C22 (опционально) | - |
| Технологические соединения | NPT, фланец, Tri-Clampи т. д. (варианты) | - |
| Сертификаты Ex | ATEX, IECEx (Ex ia) | - |
ATEx
ATEX: II 1 G Ex ia IIC/IIB/IIA Т6 … Т1 Га или II 1 Д Эксиа IIIС T200 85°C … 435°C Да
IECEx
IECEx: Эксия IIC/IIB/IIA Т6 … Т1 Га или Эксиа IIIС T 200 85°C … 435°C Да
Пригодность для использования в данной зоне:
- Зона 0, 1, 2 (газы, пары)
- Зона 20, 21, 22 (пыль)
Переработка пищевых продуктов
Восстановление сухого молока, растворение сахара, смешивание ингредиентов, где плотность указывает на концентрацию.
Химия
Мониторинг концентрации растворов, конечных точек реакции и качества продукции при использовании порошкообразного сырья.
Горное дело и минералы
Плотность и вязкость суспензии используются для оптимизации транспортировки и переработки.
Строительные материалы
Консистенция цементного раствора, добавки в производстве бетона.
Сельское хозяйство
Контроль консистенции кормовой смеси и производства удобрений.
5. Обеспечение безопасности: проектирование, качество и соответствие стандартам.
Rheonics Компания привержена высочайшим стандартам безопасности и качества своей продукции.
6. Монтаж и техническое обслуживание в опасных зонах
Правильная установка имеет решающее значение для обеспечения безопасности и работоспособности оборудования, сертифицированного по стандарту Ex.
7. Сервис и поддержка
Rheonics Мы предлагаем нашим клиентам всестороннюю поддержку, включающую первоначальные консультации, выбор датчиков, рекомендации по установке и послепродажное обслуживание. Наша команда экспертов готова помочь с вопросами по применению и обеспечить оптимальную производительность наших датчиков в вашей конкретной технологической среде.
8. Около Rheonics
Rheonics является мировым лидером в разработке и производстве инновационных вискозиметров и плотномеров для измерения плотности в потоке. Наша миссия — предоставлять отраслям промышленности надежные и точные решения для измерения параметров жидкости, повышающие эффективность, качество и безопасность. Уделяя особое внимание исследованиям и разработкам, мы постоянно стремимся создавать передовые технологии, отвечающие меняющимся потребностям наших клиентов по всему миру.
9. контакт Rheonics
Для получения более подробной информации о Rheonics Датчики и решения, сертифицированные для работы в опасных средах, требующие взрывозащиты. Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами:
Rheonics Ltd.
Швейцария
Rheonics Инк
США
Условия использования
Данный документ носит исключительно информационный характер. Всегда обращайтесь к официальным источникам. Rheonics Перед установкой или использованием любого изделия ознакомьтесь с документацией, сертификатами и инструкциями по установке, содержащими подробную техническую информацию, инструкции по технике безопасности и утвержденные условия эксплуатации. Rheonics Продукт может использоваться в опасной среде. Соблюдение всех применимых местных и национальных правил техники безопасности является ответственностью пользователя.