石油およびガス産業向け防爆: キャビネット 

石油およびガス産業におけるキャビネットの防爆に関する重要な要件

石油およびガス産業の防爆: キャビネットは単なるシール付きの金属ケースではなく、従業員の生命と炭化水素生産の継続が左右される複雑なエンジニアリング システムです。私たちの実務では、認証にかかる費用を節約しようとしたり、防爆タイプの間違った選択が原因で、Rostechnadzor による最初の検査後に生産ライン全体が停止するという状況に繰り返し遭遇しました。現実は次のとおりです。クラス 0、1、または 2 (GOST 30852.9-2002 / IEC 60079 による) のゾーンにある標準の産業用キャビネットは機能せず、その設置は連邦規制に直接違反します。

私たちは、ヤクートの冬には周囲温度が -60°C に低下するか、暑い気候の加工工場で +55°C に上昇するプロジェクトに取り組んでいます。このような条件下では、通常のプラスチックに亀裂が生じ、ゴム製シールが日焼けして気密性が失われます。当社のエンジニア チームは、カタログ データだけでなく、実際の動作条件の詳細な分析に基づいたアプローチを開発しました。メーカーがドレンバルブを忘れたか、露点の計算を誤ったために、3 か月の運転後にキャビネット内の結露によりショートが発生したことを確認しました。この記事は、マーケティング上の約束にうんざりしており、意思決定を行うために技術的な事実が必要なチーフ エンジニアとバイヤー向けに書かれています。

防爆タイプの選択: なぜ「普遍的な解決策」がないのか

1 種類のエンクロージャがすべてのリスク領域に適しているという誤った考えにより、企業は罰金とダウンタイムで数百万ルーブルの損失が発生します。石油およびガス産業の防爆: キャビネットは、機器が設置されるエリアの分類に厳密に準拠する必要があります。私たちはソリューションを 3 つの主要なカテゴリに分類し、それぞれに独自の厳しい制限と用途があります。

耐圧防爆エンクロージャ (Ex d)。動力機器としては最も一般的なタイプです。動作原理は単純です。ハウジング内で爆発が発生した場合、外部の大気に引火しないように、壁は炎の圧力に耐え、ねじ接続から漏れるガスを冷却する必要があります。私たちのプロジェクトでは、このタイプをポンプ場のモータースターターに使用しています。ただし、ニュアンスがあります。そのようなキャビネットの重量は400 kgに達する可能性があり、それには強化された基礎が必要です。タタールスタンの当社の顧客の 1 人は、軽量ツール パネル用の Ex d キャビネットを注文したときに問題に遭遇しました。その結果、カバーの重量により設置やメンテナンスが困難になり、コストが超過してしまいました。ルールは簡単です。高エネルギーの火花が実際に発生する可能性がある場合にのみ、Ex d を使用します。

本質安全回路(Ex i)。この方法は、計測システムや自動化システムに最適です。ここでの保護は、回路内の電気エネルギーを発火を引き起こすには不十分なレベルに制限することによって達成されます。 Ex e (拡張安全) キャビネットは、多くの場合、本質安全バリアと組み合わせて使用されます。利点は明白です。内部に発火源がないため、電圧がかかっている状態でキャビネットの蓋を開けることができます (次の手順に従います)。ただし、制限があります。この方法は、数アンペアを超える高電力電源回路には適していません。この回路は、井戸内の圧力および温度センサーの配電ボックスに推奨されます。

エンクロージャに不活性ガスを充填するかパージする (例 p)。キャビネット内にそれ自体は防爆ではない機器 (標準的な周波数変換器や産業用コンピューターなど) が存在する困難な場合のソリューション。このシステムは、ハウジング内の清浄な空気または窒素の過剰な圧力を常に維持します。圧力が低下すると自動的に電源が切れます。高価で維持が難しいですが、それが唯一の選択肢である場合もあります。サハリンのプロジェクトでは、この技術をガスパイプラインの隣のサーバールームに適用しました。必要なサイズの既製の防爆サーバー キャビネットが市場に入手できなかったため、代替手段がありませんでした。

選択するときは、必ず物件のゾーニングマップを確認してください。 「これはどこにでも適合します」というサプライヤーの言葉に頼らないでください。 Ex マーキング専用のテスト レポートをリクエストしてください。次のステップは、環境の化学的攻撃性に基づいてハウジングの材質を決定することです。

ハウジング材料: 重量、コスト、耐食性との戦い

材料の選択は、機械的強度、耐薬品性、プロジェクト予算の間の妥協点によって決まります。石油およびガス分野では、アルミニウム合金、ステンレス鋼、複合材料という 3 つのオプションを使用することがほとんどです。それぞれに、インストールと操作に関する独自のルールが規定されています。

アルミニウム合金 (たとえば、AK12ch または国際規格による同等品) は、依然としてほとんどの用途のゴールドスタンダードです。軽量で放熱性が良く、強度も十分です。ただし、忘れられがちな重要な点があります。それは、アルミニウムは衝撃を受けると火花を散らす可能性があるということです。したがって、炭化水素の含有量が少ない領域には、特別なコーティングを施すか、マグネシウムと銅の含有量が低い合金を使用する必要があります。通常のアルミキャビネットを1メートルの高さから工具を落とした際に火花が出るテストを実施しました。このような場合に備えて、当社は製造業者に対し、少なくとも 80 ミクロンの厚さのポリマーコーティングを塗布することを要求しています。これによりコストは 15% 増加しますが、認証時のリスクはなくなります。

高湿度、硫化水素 (H2S)、または海水が存在する場所では、ステンレス鋼 (グレード 304/316L) が必要です。オフショアプラットフォームには鋼に代わるものは事実上ありません。ここでの主な敵は孔食です。安価な鋼は、攻撃的な雰囲気で 6 か月使用すると錆び始めます。当社では、表面を電解研磨した AISI 316L 鋼を使用することにこだわっています。滑らかな表面は汚れがたまりにくく、掃除が簡単です。スチールキャビネットの欠点は重量と価格です。アルミニウム製のものよりも 2.5 ～ 3 倍重いです。高架橋を設計する場合、これにより追加の負荷が発生し、試運転段階で考慮する必要があります。

複合材料（ガラス繊維、ポリエステル樹脂）は、その完全な耐食性と軽量さにより人気が高まっています。電流を通さず、衝撃を受けても火花が発生しません。これは、酸やアルカリの蒸気が常に存在する化学生産および石油処理プラント (OPN) にとって理想的なオプションです。しかし、複合材料には、紫外線の影響による老化と低い耐熱性という弱点があります。私たちの実務では、夏、日陰で+45°Cの温度でアストラハン地域のオープンエリアにあるプラスチック製のキャビネットが変形し、密閉性が損なわれたケースがありました。複合材料を選択する場合は、その組成物に UV 安定剤が含まれていることを確認し、温度範囲が余裕を持って指定されていることを確認してください。

シールの品質を軽視しないでください。たとえ最も高価なケーシングであっても、1 年以内にゴムがボロボロになってしまうと役に立ちません。 -60°C ～ +200°C まで柔軟性を保つシリコーンまたはフルオロエラストマー (Viton) シールが必要です。ゴム配合証明書を確認してください。これは監査で見落とされがちな文書です。

気候設計と熱設計: エレクトロニクスに対する隠れた脅威

ロシアは極端な気温の国であり、この要素を無視すると機器の故障につながります。石油およびガス産業の防爆: キャビネットは、-60°C ～ +55°C (一部の地域ではそれ以上) の範囲内で内部コンポーネントの動作を保証する必要があります。問題は寒さだけではなく、結露の原因となる温度変化です。

冬の起動は、エレクトロニクスにとって最もストレスのかかる時期です。コンデンサーの容量が失われ、LCD ディスプレイがフリーズし、バッテリーがすぐに切れてしまいます。標準的な解決策は、キャビネット内にヒーターを取り付けることです。しかし、ここには落とし穴があります。加熱が不均一になるとホットスポットが生じ、敏感な回路基板が破壊される可能性があります。キャビネットの容積とその領域の最低温度に基づいて加熱出力を計算するアルゴリズムを使用します。式は単純ですが、正確な入力データが必要です。 20% の計算エラーはプロセッサの過熱または過熱につながります。

夏の問題は過熱です。防爆ハウジングは密閉されています。通常の意味での換気機能はありません。周波数変換器や電源からの熱を逃がす場所がありません。内部温度は外部温度を 15 ～ 20 度超えることがあります。コンポーネントの最高温度が 60°C で、太陽の下でケースが 70°C まで加熱されると、装置は緊急停止します。解決策は、ハウジングの壁に組み込まれた冷却ラジエーター、または防爆空調システムです。エンジニアが通常のファンを設置しただけで、IP66 保護等級に違反しているプロジェクトを見たことがあります。これは重大な違反です。認定された空対空または空対水熱交換器のみを使用してください。

結露は電子機器にとってサイレントキラーです。日々の気温の変化によって現れます。水分が基板上に堆積すると、エレクトロマイグレーションやショートが発生します。必須要件は、自動排水バルブ（操作膜）の設置です。バルブは湿気を外に放出しますが、水やガスは入れません。トムスク地域北部のプロジェクトの 1 つでは、このようなバルブがなかったため、キャビネット内に氷の皮膜が形成され、春に溶けて端子台が浸水しました。教訓: すべての屋外設置には排水が必要です。

ご注文の際は、必ず GOST 15150 に準拠した気候バージョンを指定してください (たとえば、寒冷地用の UHL1)。製品データシートに具体的な数値が記載されていない限り、「いかなる条件下でも動作する」という記述を信じないでください。温冷室の気候試験レポートをリクエストしてください。

認証と規格への準拠: 規制当局との問題を回避する方法

石油およびガス業界では、ハードウェアよりも事務処理の方が重要です。適切な書類のパッケージがなければ、最も完璧なキャビネットも金属くずになってしまいます。ロシアおよび EAEU 諸国の適合性評価システムは、技術規則 TR CU 012/2011「爆発性環境での作業用機器の安全性について」に基づいて構築されています。

主要な文書は適合証明書または適合宣言書です（防爆レベルに応じて）。カテゴリ 1 および 2 (ゾーン 0、1、21、22) の機器の場合は、認定機関が発行した証明書が必要です。 RosAccreditation Register で証明書番号を確認してください。番号が架空のものであるか、他の製品のものである偽物を発見しました。書類の有効期限と配布地域にご注意ください。多くの場合、メーカーはあるモデルを認定し、わずかに変更を加えた別のモデルを販売します。これは違法です。

Exマーキングは製品パスポートです。銘板に消えないように貼り付ける必要があります。正しいマーキングの例:II 2 G Ex db IIC T6 Gb IP66。それを分析してみましょう:

• Ⅱ— 地表設置用の機器（地雷用ではない）。
• 2G— 機器カテゴリ (ゾーン 1)。
• 元データベース— 保護のタイプ (防爆エンクロージャ)。
• IIC- 爆発性混合物グループ（水素、アセチレン - 最も厳格）。
• T6— 温度クラス (最大表面温度は 85°C 以下)。
• GB— 防爆レベル「高」。

たった 1 文字の間違いでも、プロジェクトが停止する可能性があります。たとえば、環境に硫化水素が含まれる場合、追加の耐食性ラベルが必要になる場合があります。または、石炭粉塵が存在する地域で装置が動作する場合は、D (粉塵) マーキングが必要です。

特に輸出プロジェクトでは、国際規格も役割を果たします。 ATEX (ヨーロッパ) および IECEx (国際) 証明書は高く評価されていますが、ロシア連邦で使用するには、EAEU 協定に基づいて認められるか、再認定される必要があります。 EAEU 機関のマークがなければ、ロシアでヨーロッパの証明書を直接使用することは不可能であるため、当社はクライアントがこの手順を実行できるよう支援します。

証明書の一部として承認されているロシア語の取扱説明書 (OM) のコピーをサプライヤーに要求します。設置、接地、メンテナンスに関する明確な指示が含まれている必要があります。マニュアルの欠如は、技術監督による対象物の受け入れを拒否する根拠となります。

防爆機能の喪失につながる典型的な設置および操作エラー

認定されたキャビネットであっても、正しく設置されなかった場合はその特性が失われます。統計によると、インシデントの 70% は機器の欠陥ではなく、設置段階の人的要因に関連しています。経験豊富なチームでも犯しやすい間違いを取り上げました。

シェルの完全性の違反。最も一般的な間違いは、ケーブル挿入用に「現場」でケースに追加の穴を開けることです。不正な開封は防爆の概念を破壊します。ケーブル エントリ (サービス グランド) はキャビネットで認定されているか、互換性のある証明書を持っている必要があります。糸は完全に巻き付けて、少なくとも 5 本の糸を巻き付ける必要があります。特別な防爆ネジ潤滑剤の代わりに FUM テープを使用することも違反です。潤滑剤がねじ山の腐食を防ぎ、クリアランスを乱すことなく分解を容易にします。

接地の問題。防爆機器には、静電気や漏れ電流を除去するために信頼性の高い接地が必要です。多くの場合、取り付け業者はアースをボディペイントに接続したり、細すぎるワイヤーを使用したりします。接点は金属と金属を接触させ、歯付きワッシャーを使用してピカピカになるまで洗浄する必要があります。ワイヤの断面積は短絡電流に対応する必要があります。キャビネット内で爆発が発生した場合、電流が膨大になる可能性があり、弱いワイヤが単に焼き切れて、キャビネットが潜在的な状態になります。

ファスナーが正しく締められていない。耐圧防爆筐体カバーのボルトは規定のトルクで締め付ける必要があります。締め付けが不十分であると、密閉性が失われ、炎が通過する隙間が増加します。締めすぎるとフランジが変形したり、ネジ山が潰れたりすることがあります。トルクレンチを使用してください。締め付けたボルトにマーカー（チェックマーク）を付けて、歩行時に状態を目視で確認することをおすすめします。

サービスを無視する。防爆は永久に続くわけではありません。シールの経年劣化、塗装剥がれ、ネジ部の錆びあり。規制では、シェルの状態を年に一度検査し、シールを 3 ～ 5 年ごとに交換することが義務付けられています (条件による)。私たちの現場では、7 年間使用した後、ボルトが固着してキャビネットの蓋が開かなくなったことがありました。グラインダーで本体を切断する必要がありましたが、作業場では受け入れられません。定期的にネジ部グリスを塗布してください。

作業を開始する前に設置者に指示してください。通常のシールと防爆シールの違いを教えてください。蓋の上に工具を投げてはいけない理由を説明してください。生産文化はどんなテクノロジーよりも重要です。

技術仕様を正しく作成し、サプライヤーを選択する方法

調達の成功は、80% がよく書かれた技術仕様 (TOR) に依存します。曖昧な言葉は、サプライヤーに最も安価で最も不適切な解決策を提供する機会を与えます。 TOR には次の必須項目を含めることをお勧めします。

1. 環境の詳細な説明。「石油とガス」だけでなく、メタンの割合、硫化水素の存在、粉塵、攻撃的な蒸気などの特定の物質も示します。これにより、爆発性混合物グループ (IIA、IIB、IIC) が決定されます。
2. 正確なゾーンマップ。ゾーン 0、1、2 を示す図面を添付します。ゾーンごとに、必要な機器カテゴリ (1G、2G、3G) を示します。
3. 寸法上の制限。キャビネットを既存の架台またはコンテナに適合させる必要がある場合は、最大寸法をミリメートル単位で指定してください。サービスエリア（ドア開口部）を考慮してください。
4. 熱負荷。熱放散 (W) のあるすべての内部機器をリストします。これにより、サプライヤーは体温調節システムを計算できるようになります。
5. ケーブルエントリーの要件。ケーブルの数、直径、タイプ (外装付き、外装なし、光ケーブル) を指定します。グランドのタイプはケーブルのタイプと一致する必要があります。
6. 特定の要件。観察窓、ドアの制御ボタン、シャント装置、マーキングタグの有無。

サプライヤーを選ぶときは、サプライヤーに 3 つの審査用の質問をしてください。まず、「この特定のモデルの型式試験レポートを提供してもらえますか?」 2 番目: 「私の気候地域への供給に関してどのような経験がありますか?」 3 番目: 「保証サービスには何が含まれていますか? 緊急通報にはどれくらい迅速に対応しますか?」答えは企業の能力レベルを示します。独自の設計事務所を持たない仲介業者は避けてください。問題があれば、それらは消えてしまいます。

アフターサポートにもご注目ください。防爆機器はメンテナンスが必要です。サプライヤーにはカスタマーサービスがありますか?スペアパーツ（シール、ガラス、シール）の倉庫はありますか？当社は長期サービス契約を締結する意欲のある工場と協力することを好みます。

複雑なプロジェクトの信頼できるパートナーを選択するという観点からは、石油、ガス、化学産業の極限条件での作業で実績のある経験を持つメーカーに注目することが重要です。たとえば、無錫開勝電力石油化学設備有限公司は、過酷な動作条件に耐えることができるハイテク機器の開発と生産の専門家としての地位を確立しています。同社は熱交換システム (チタン製シェルアンドチューブ熱交換器、ASME 高圧ユニット、316 ステンレス鋼波形チューブ束、C46400 マリン真鍮、N06625 タイプ合金) に主に焦点を当てていますが、腐食環境と高温に関する専門知識は、防爆キャビネットの高品質材料要件と直接交差しています。国際規格 PED および ASME に従って認証された同社の製品は、石油化学インフラの重要な要素の製造にも必要な、品質管理のレベルと攻撃的な要因 (高圧、高温、海水) に対する耐性を示しています。世界中の顧客向けにカスタマイズされたソリューションと安定性に重点を置いたこの生産アプローチは、主要な産業プロジェクトへの参加を求めるサプライヤーにとってのベンチマークとなります。

よくある質問

通常のキャビネットを防爆エリアで塗装できますか?

いいえ、絶対に違います。通常のキャビネットを塗装しても防爆にはなりません。防爆は、コーティングではなく、ハウジングの設計 (壁の厚さ、クリアランス、ねじ接続) によって提供されます。このようなキャビネットを使用しようとすると、保険が無効になり、事故が発生した場合に刑事責任が問われます。有効な TR CU 012/2011 証明書を持つキャビネットが必要です。

防爆キャビネットの耐用年数はどのくらいですか?

耐用年数は使用条件と材質によって異なります。アルミニウムおよびスチール製のキャビネットは、定期的にメンテナンスを行うと 15 ～ 20 年以上持続します。複合 - 約10〜15年。ただし、内部のコンポーネント (サーキットブレーカー、リレー) はより頻繁に交換が必要になる場合があります。重要な要素はシールの状態であり、3 ～ 5 年ごとに交換する必要があります。 5 年ごとにキャビネットを完全に検査することをお勧めします。

IP66とEx防爆の違いは何ですか?

IP66 は粉塵や強い噴流水に対する保護を意味しますが、屋内または屋外での爆発に対する安全性を保証するものではありません。 IP66 キャビネットは内部の衝撃により粉々に砕け、周囲のガスに引火する可能性があります。 Ex マーキングには、機械的防爆性、温度クラス、本質安全性の要件が含まれています。 Ex キャビネットは通常 IP65 または IP66 ですが、その逆は当てはまりません。IP66 キャビネットは必ずしも防爆であるとは限りません。

現在、輸入キャビネットのスペアパーツを入手するのは困難ですか?

状況は様々です。欧州ブランドの場合、スペアパーツの納期は 3 ～ 6 か月に増加しています。ロシアのメーカーは、2〜3週間以内にスペアパーツが入手可能な類似品を提供します。輸入機器をご購入の際は、シールやガラスなど、5年分のスペアパーツ（スペアパーツ、工具、付属品）一式を事前にご注文いただくことをお勧めします。これは戦略的に必要なことです。

結論と次のステップ

石油およびガス産業の防爆: キャビネットは安全性と事業継続性への投資です。適切なソリューションを選択するには、技術要件、予算、サプライヤーの信頼性の間のバランスが必要です。重要なコンポーネントのコストを節約しようとしてリスクを冒さないでください。選択を誤ると、予算オプションとプレミアム オプションの価格差をはるかに超える費用がかかる可能性があります。

機器の選択で問題が発生した場合、ゾーニングの正確さに疑問が生じた場合、または既存のソリューションの監査が必要な場合は、当社のチームがお手伝いいたします。当社はお客様の技術仕様の無料の予備分析を実施し、完全なドキュメントのパッケージとともに最適なキャビネット構成を提供します。

一流の設計エンジニアと相談するには、今すぐお問い合わせください。お客様のプロジェクトについて話し合い、認定機器を選択し、タイムリーな納品を保証します。商用オファーと専門家のアドバイスをリクエストする.