Zaawansowane czujniki procesowe do zastosowań w środowiskach niebezpiecznych (pyłowych)
Optymalizacja procesów, zapewnienie bezpieczeństwa
1. Doskonałość procesów w wymagających środowiskach
W branżach, w których występują substancje łatwopalne, w tym pyły, gazy lub opary palne, zapewnienie bezpieczeństwa operacyjnego przy jednoczesnym zachowaniu wydajności procesów jest kwestią priorytetową. Środowiska zagrożone wybuchem wymagają urządzeń pomiarowych, które nie tylko dostarczają dokładnych i wiarygodnych danych, ale także spełniają rygorystyczne wymagania dotyczące ochrony przeciwwybuchowej.
Rheonics zobowiązała się do dostarczania najnowocześniejszych rozwiązań do monitorowania procesów inline, które umożliwiają przemysłowi bezpieczną i efektywną optymalizację operacji. Nasze czujniki z certyfikatem Ex, oparte na zasadzie iskrobezpieczeństwa, zostały zaprojektowane z myślą o bezproblemowej integracji z procesami w strefach zagrożonych wybuchem, pomagając zapobiegać powstawaniu źródeł zapłonu i zwiększając ogólne bezpieczeństwo zakładu.
W dokumencie tym przedstawiono przegląd wyzwań, jakie stwarzają niebezpieczne środowiska, zwłaszcza te, w których występuje ryzyko wybuchu pyłu, oraz wprowadzono Rheonics„bezpieczne wiskozymetry i gęstościomierze liniowe, zaprojektowane z myślą o niezawodności i zgodności z normami w tych krytycznych zastosowaniach.
2. Zrozumienie środowisk niebezpiecznych (pyłowych)
2.1. Natura wybuchów pyłu
Wybuch pyłu to gwałtowne spalanie drobnych cząstek zawieszonych w powietrzu w zamkniętym lub częściowo zamkniętym pomieszczeniu. Rozproszenie pyłu palnego w odpowiednim stężeniu i kontakt ze źródłem zapłonu może doprowadzić do wybuchu. Wiele materiałów organicznych, syntetycznych i metali może tworzyć pyły palne.
Aby doszło do wybuchu pyłu, muszą zostać spełnione pięć warunków:
-
Pył palny: Sam materiał musi być zdolny do spalania. W przypadku pyłów palnych o średnicy cząstek mniejszej niż 0.5 mm, wybuch może nastąpić, gdy pył zostanie rozproszony w powietrzu w stężeniu przekraczającym minimalne stężenie wybuchowe (MEC). MEC to najniższe stężenie (zwykle mierzone w gramach na metr sześcienny), przy którym chmura pyłu może się zapalić i rozprzestrzenić wybuch. W przeciwieństwie do gazów, pyły palne zazwyczaj nie mają określonej górnej granicy wybuchowości (GGW), ponieważ przy bardzo wysokich stężeniach chmury pyłu tracą zdolność do rozproszenia, a dostępność tlenu staje się niewystarczająca do podtrzymania spalania.
| Materiał | MEC(g/m³) | Wyjaśnienie |
|---|---|---|
| Pył zbożowy | 125 | Wysoka wybuchowość, powszechna w rolnictwie |
| Pył węglowy | 30 | Bardzo drobny pył węglowy może być wybuchowy |
| Mąka | 60 | Powszechnie znane zagrożenie wybuchem w młynach |
| Cukier | 125 | Drobny cukier puder jest bardzo wybuchowy |
| Pył aluminiowy | 100 | Wysoce reaktywny pył metalowy |
| Osady ściekowe | 250 | Zależy od suchości i składu |
Tabela 1. Minimalne stężenie wybuchowe
Wartości z tabeli należy traktować jako punkt odniesienia; użytkownicy końcowi muszą potwierdzić rzeczywistą wartość MEC dla swojego zastosowania. Normy wybuchowości polecam używać zmierzone wartości dla konkretnego pyłu, a nie tylko ogólnych, przy projektowaniu systemów ochrony.
-
Dyspersja: Cząsteczki pyłu muszą być zawieszone w powietrzu w odpowiednim stężeniu.
-
Tlen: Aby podtrzymać spalanie, konieczna jest obecność powietrza (lub innego utleniacza).
-
Źródło zapłonu: Wystarczająca ilość energii, aby spowodować zapłon rozproszonej chmury pyłu (np. iskry, gorące powierzchnie, elektryczność statyczna).
-
Powstrzymywanie: Obudowa lub zamknięta przestrzeń, w której może gromadzić się ciśnienie.
Usunięcie któregokolwiek z tych elementów może zapobiec wybuchowi pyłu. Sprzęt używany w tych obszarach musi być zaprojektowany tak, aby nie stał się źródłem zapłonu.
2.2. Gdzie występuje pył palny?
Pył palny stanowi zagrożenie w zaskakująco szerokiej gamie branż i procesów. Każda działalność, która wytwarza lub przetwarza drobne, suche cząstki stałe z materiałów palnych, może stanowić zagrożenie.
Branże narażone na zagrożenia związane z pyłem:
Typowe procesy powodujące powstawanie pyłu:
Rodzaje pyłów palnych:
2.3. Kluczowe czynniki wpływające na wybuchowość pyłu
Chociaż „Pentagon Eksplozji Pyłu” określa niezbędne warunki, kilka cech samego pyłu i jego otoczenia znacząco wpływa na prawdopodobieństwo i siłę wybuchu. Zrozumienie tych czynników jest kluczowe dla oceny ryzyka i wdrożenia skutecznych środków bezpieczeństwa.
| Charakterystyka | Opis i znaczenie | Wpływ na wybuchowość |
|---|---|---|
| Wielkość i kształt cząstek | Mniejsze cząstki (<500 µm) mają większą powierzchnię, co zwiększa prędkość spalania. Te drobne cząstki mają większą powierzchnię w stosunku do swojej masy, co sprawia, że są bardziej reaktywne w powietrzu – zapalają się i spalają szybciej. Ryzyko mogą również zwiększać formy łuszczące się i włókniste. | Mniejsze/drobniejsze cząstki = wyższe ryzyko i poważniejsze skutki |
| Zawartość wilgoci | Suchy pył rozprasza się i zapala łatwiej. Wilgoć może wiązać cząsteczki i pochłaniać ciepło. | Niższa wilgotność = wyższe ryzyko |
| Minimalne stężenie wybuchowe (MEC) | Minimalne stężenie pyłu w powietrzu, które może rozprzestrzenić płomień. Poniżej tego stężenia jest zbyt niskie, aby wybuchnąć. | Niższy MEC = Wyższe ryzyko (mniej pyłu potrzebnego do wybuchu) |
| Minimalna energia zapłonu (MIE) | Najmniejsza energia (w mJ) potrzebna do zapalenia chmury pyłu w optymalnych warunkach. | Niższy MIE = Wyższe ryzyko (łatwiejszy zapłon) |
| Wartość Kst (wskaźnik deflagracji) | Mierzy szybkość wzrostu ciśnienia (bar·m/s) podczas wybuchu testowego. Służy do klasyfikacji pyłów (St 0 do St 3). | Wyższy Kst = Silniejsza eksplozja |
| Pmax (maksymalne ciśnienie wybuchu) | Maksymalne ciśnienie wytwarzane podczas wybuchu optymalnej mieszanki pyłowo-powietrznej. Ważne dla projektowania odpowietrzników i obudów. | Wyższe Pmax = Większa siła niszcząca |
| Temperatura zapłonu chmury pyłu (chmura MIT) | Najniższa temperatura (°C), w której chmura pyłu zapala się w kontakcie z gorącą powierzchnią. |
2.4 Klasyfikacja obszarów niebezpiecznych dla atmosfer pyłowych
Obszary zagrożone wybuchem klasyfikuje się na strefy w oparciu o prawdopodobieństwo występowania atmosfery wybuchowej. W przypadku pyłów palnych stosuje się typowe klasyfikacje (zgodnie z IEC (normy) to:
| Strefa | OPIS | Prawdopodobieństwo wystąpienia atmosfery pyłu wybuchowego |
|---|---|---|
| Strefa 20 | Występuje atmosfera pyłu wybuchowego bez przerwy, Dla długie okresylub często. | Bardzo wysoki |
| Strefa 21 | Atmosfera pyłowa wybuchowa to Prawdopodobnie wystąpić podczas normalna praca od czasu do czasu. | Wysoki |
| Strefa 22 | Atmosfera pyłowa wybuchowa to raczej nie wystąpić podczas normalnej pracy; jeśli tak się stanie, to będzie to krótkotrwałe | Niski |
2.5. Poziomy ochrony sprzętu (EPL)
Sprzętowi przeznaczonemu do stosowania w strefach niebezpiecznych przypisuje się poziom ochrony sprzętu (EPL), który wskazuje jego przydatność do stosowania w różnych strefach.
| EPL | Odpowiednie strefy | Poziom ochrony |
|---|---|---|
| Da | Strefa 20 | Bardzo wysoki |
| Db | Strefa 21 | Wysoki |
| Dc | Strefa 22 | Ulepszone |
2.6. Zasady ochrony przeciwwybuchowej
W celu zapewnienia bezpieczeństwa urządzeń w strefach niebezpiecznych stosuje się różne techniki ochrony. Rheonics czujniki, podstawową metodą jest Bezpieczeństwo wewnętrzne („Ex i”).
Inne powszechnie stosowane metody ochrony obejmują obudowy ognioszczelne („Ex d”), obudowy o zwiększonym bezpieczeństwie („Ex e”), hermetyzację („Ex m”) itp., z których każda ma swoje specyficzne zasady i zastosowania.
| Metoda ochrony | Zasada | Zdatność strefy | Kontekst zastosowania lepkości/gęstości | Typowy przypadek użycia w środowiskach zapylonych | Kluczowe zalety |
|---|---|---|---|---|---|
| Ochrona poprzez obudowę (Ex t) | Obudowa pyłoszczelna (IP6X) zapobiega przedostawaniu się pyłu i kontroluje temperaturę powierzchni, aby zapobiec zapłonowi pyłu. | Strefa 20 / 21 / 22 | Idealny do obudowy Rheonics Nadajniki w miejscach o dużym zapyleniu. Chroni elektronikę podczas pakowania, mielenia lub przenoszenia proszków. | Stosowany w przemyśle spożywczym, zbożowym, farmaceutycznym, chemicznym, gdzie stałe lub częste występowanie pyłu w powietrzu jest częste. | Prosty, wytrzymały, powszechnie akceptowany w warunkach pyłowych. |
| Bezpieczeństwo wewnętrzne (Ex i) | Ogranicza energię elektryczną i cieplną w obwodach, zapobiegając zapłonowi — nawet w przypadku awarii. | Strefa 20 (Ex ia), Strefa 21 (Ex ib) | Rheonics Czujniki SRV/SRD wykorzystują ochronę Ex ia, umożliwiającą bezpieczne stosowanie w reaktorach, silosach lub rurociągach, w których występują drobne proszki. | Doskonale nadaje się do monitorowania lepkości/gęstości cieczy z zawieszonymi cząstkami stałymi lub podczas odparowywania rozpuszczalników | Wysoki poziom bezpieczeństwa; umożliwia obsługę pod napięciem. |
| Ciśnienie (Ex pD) | Niewielkie nadciśnienie wewnątrz obudowy zapobiega przedostawaniu się kurzu. Zazwyczaj jest ono usuwane przed uruchomieniem. | Strefa 21/22 | Może pomieścić standard Rheonics Nadajniki lub konwertery w panelach. Wymaga sterownika przedmuchu. | Stosowane w dużych szafach elektrycznych lub panelach sterowania w systemach mieszania wsadowego. | Umożliwia stosowanie komponentów niebędących elementami Ex. |
| Kapsułkowanie (Ex m) | Kluczowe podzespoły elektroniczne są uszczelnione w celu odizolowania od atmosfery. | Strefa 21/22 | Może chronić małe moduły interfejsu lub kondycjonery sygnału w zapylonych miejscach. | Stosowany w kompaktowych nadajnikach lub niestandardowych urządzeniach elektronicznych wewnątrz zamkniętych, zapylonych zbiorników. | Kompaktowy i ochronny. |
| Pyłoodporny (DIP) | Hermetyczna obudowa zapobiega zapłonowi wewnętrznemu, który mógłby powstać w zewnętrznej atmosferze pyłowej. | Klasa II, Dział 1/2 (NFPA/NEC) | Porównywalne z Ex t. Stosowane w obudowach NEMA 9 dla elektroniki czujników w Ameryce Północnej. | Elewatory zbożowe, pył drzewny, młyny mączne. Często z wbudowanymi czujnikami gęstości w silosach. | Rozpoznawany w kodach północnoamerykańskich. |
| Zwiększone bezpieczeństwo (Ex e) | Brak iskrzenia i wysokich temperatur podczas normalnej pracy. Nie dotyczy podzespołów, które mogą powodować łuki elektryczne lub iskrzenie. | Strefa 21/22 | Można stosować do puszek przyłączeniowych lub listew zaciskowych Rheonics czujniki w bezpiecznych lokalizacjach drugorzędnych. | Najlepiej nadaje się do urządzeń pasywnych, w których zachowane są połączenia o niskim zużyciu energii. | Niski koszt, prosta konstrukcja. |
| NEMA typ 9 | Północnoamerykańska norma dla obudów do środowisk zapylonych. Zapobiega przedostawaniu się pyłu do wnętrza obudowy. | Klasa II, Dywizja 1 | Typ obudowy dla przetworników czujników lub przetworników, w których wymagana jest obudowa przeciwwybuchowa. | Nadaje się do przetwarzania pylistej żywności i napojów lub dodatków do tworzyw sztucznych. | Obudowa przeciwpyłowa z certyfikatem UL/CSA. |
| Ognioodporne (Ex d) | Zapobiega wewnętrznemu wybuchowi; zapobiega zapłonowi zewnętrznej atmosfery pyłowej lub gazowej. | Głównie dla gazu (z ograniczoną zawartością pyłu) | Nie zaleca się bezpośredniego stosowania w zapylonych środowiskach ze względu na problemy z wentylacją i chłodzeniem, które mogą powodować gromadzenie się kurzu. | Można je łączyć z obudowami pyłoszczelnymi, ale rzadko stosuje się je do pomiarów lepkości/gęstości w obszarach o dużym zapyleniu. | Mocna ochrona fizyczna, kombinezon przeciwgazowy. |
| NEMA typ 10 | Obudowa zapewniająca bezpieczeństwo górnicze — wewnątrz zapobiega wybuchowi. | Specyficzne dla górnictwa | Nie używane z Rheonics czujniki; bardziej przydatne w przypadku sterowników górniczych o dużej wytrzymałości. | Przeznaczony do podziemnego wydobycia węgla lub obszarów, w których występuje łatwopalny pył skalny. | Posiada certyfikat górniczy. |
3. Rheonics Rozwiązania: Iskrobezpieczne monitorowanie procesów w linii
Rheonics Specjalizuje się w innowacyjnej technologii pomiaru płynów. Nasze wiskozymetry inline (SRV) i mierniki gęstości i lepkości (SRD) są przeznaczone do wymagających warunków procesowych i są dostępne z globalnymi certyfikatami Ex, co czyni je idealnymi do stosowania w niebezpiecznych środowiskach w różnych gałęziach przemysłu.
Kluczowe zalety Rheonics Czujniki z certyfikatem Ex:
4. Rheonics Portfolio czujników z certyfikatem Ex
4.1. Rheonics SRV – Wiskozymetr liniowy
SRV jest solidnym i niezawodnym wiskozymetrem procesowym, który umożliwia pomiary lepkości i temperatury w czasie rzeczywistym.
Zasada działania
Wykorzystuje opatentowany, symetrycznie wyważony rezonator skrętny. Mierzy się opór lepkości cieczy na elemencie rezonansowym, na podstawie którego oblicza się lepkość dynamiczną. Wbudowany Pt1000 Czujnik zapewnia dokładne odczyty temperatury.
Kluczowe cechy:
- Ciągły pomiar lepkości w czasie rzeczywistym.
- Zintegrowany pomiar temperatury o wysokiej dokładności (Pt1000).
- Brak ruchomych części, uszczelek i łożysk – praktycznie bezobsługowy.
- Niewrażliwe na natężenie przepływu, turbulencje i wibracje.
- Szeroki zakres lepkości.
- Kompaktowy i łatwy w instalacji.
- Dostępne są różne przyłącza procesowe.
| Parametr | Zakres wartości | Jednostki |
|---|---|---|
| Zakres lepkości | np. 0.1 – 10 000+ (skonsultuj konkretny model) | cP |
| Zakres temperatury pracy | np. od -40 do +300 (skonsultuj konkretny model) | ° C |
| Zakres ciśnień | np. do 500 (skonsultuj konkretny model) | bar |
| Materiały zwilżane | Stal nierdzewna 316L, Hastelloy C22 (opcje) | Do |
| Połączenia procesowe | NPT, kołnierz, Tri-Clamp, itd. (opcje) | Do |
| Certyfikaty Ex | ATEX, IECEx (Ex ia) | Do |
ATex
ATEX: II 1 G Ex ia IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga lub II 1 D Ex ia IIIC T200 85°C … 435°C Da
IECEx
IECEx: Ex ia IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga lub Ex ia IIIC T 200 85°C … 435°C Da
- JPEx: Ex m.in IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga lub Ex ia IIIC T 200 85°C … 435°C Da (certyfikat Japan Ex)
- KC: Ex m.in IIIC T200 85 °C…435 °C Da (Koreański certyfikat ochrony przeciwwybuchowej)
- Zgodność ze strefą:
- Strefa 0, 1, 2 (gazy, pary)
- Strefa 20, 21, 22 (kurz)
Przetwórstwo spożywcze
Monitorowanie lepkości ciasta, powłok cukierniczych, konsystencji produktów mlecznych w przypadku kontaktu z proszkami (mąka, cukier, mleko w proszku).
Farmaceutyki
Granulacja, procesy powlekania, produkcja API z wykorzystaniem substancji sproszkowanych.
Chemikalia
Polimeryzacja, produkcja żywic, obróbka katalizatorów proszkowych lub dodatków.
Farby i powłoki
Monitorowanie lepkości na etapach mieszania i aplikacji, w których obecne są pigmenty i wypełniacze.
Górnictwo i minerały
Kontrola lepkości zawiesiny w przypadku wytwarzania drobnych pyłów mineralnych.
Papier celulozowy
Powlekanie kuchni, przygotowywanie krochmalu.
4.2. Rheonics SRD – Liniowy miernik gęstości i lepkości
SRD rozszerza możliwości SRV zapewniając jednoczesny pomiar gęstości, lepkości i temperatury.
Zasada działania
Podobnego do SRVThe SRD Wykorzystuje opatentowany zrównoważony rezonator torsyjny. Zaawansowane algorytmy analizują zachowanie rezonatora w cieczy, aby niezależnie określić gęstość i lepkość, a także temperaturę na podstawie wbudowanego Pt1000.
Kluczowe cechy:
- Jednoczesny pomiar w czasie rzeczywistym gęstości, lepkości (dynamicznej i kinematycznej) i temperatury.
- Wszystkie cechy SRV (solidność, brak części ruchomych, dokładność itp.). Jedyną różnicą jest zakres lepkości.
- Dostarcza kluczowych danych do pomiaru stężenia, kontroli jakości i wykrywania faz.
- Szeroki zakres roboczy gęstości i lepkości.
| Parametr | Zakres wartości | Jednostki |
|---|---|---|
| Zakres gęstości | np. 0 – 4 (skonsultuj konkretny model) | g / cmXNUMX |
| Zakres lepkości | np. 0.1 – 10 000+ (skonsultuj konkretny model) | cP |
| Zakres temperatury pracy | np. od -40 do +300 (skonsultuj konkretny model) | ° C |
| Zakres ciśnień | np. do 500 (skonsultuj konkretny model) | bar |
| Materiały zwilżane | Stal nierdzewna 316L, Hastelloy C22 (opcje) | Do |
| Połączenia procesowe | NPT, kołnierz, Tri-Clamp, itd. (opcje) | Do |
| Certyfikaty Ex | ATEX, IECEx (Ex ia) | Do |
ATex
ATEX: II 1 G Ex ia IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga lub II 1 D Ex ia IIIC T200 85°C … 435°C Da
IECEx
IECEx: Ex ia IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga lub Ex ia IIIC T 200 85°C … 435°C Da
Zgodność ze strefą:
- Strefa 0, 1, 2 (gazy, pary)
- Strefa 20, 21, 22 (kurz)
Przetwórstwo spożywcze
Rekonstytucja mleka w proszku, rozpuszczanie cukru, mieszanie składników, gdzie gęstość wskazuje na stężenie.
Chemikalia
Monitorowanie stężenia roztworów, punktów końcowych reakcji i jakości produktu w przypadku stosowania surowców proszkowych.
Górnictwo i minerały
Gęstość i lepkość zawiesiny służą do optymalizacji transportu i przetwarzania.
Materiały budowlane
Konsystencja zaczynu cementowego, dodatki w produkcji betonu.
Rolnictwo
Monitorowanie konsystencji mieszanki paszowej, produkcja nawozów.
5. Zapewnienie bezpieczeństwa: projekt, jakość i zgodność
Rheonics zobowiązuje się do przestrzegania najwyższych standardów bezpieczeństwa i jakości swoich produktów.
6. Instalacja i konserwacja w strefach zagrożonych wybuchem
Prawidłowa instalacja ma kluczowe znaczenie dla zachowania bezpieczeństwa i wydajności sprzętu posiadającego certyfikat Ex.
7. Serwis i wsparcie
Rheonics oferuje swoim klientom kompleksowe wsparcie, obejmujące wstępne konsultacje, dobór czujników, doradztwo w zakresie instalacji oraz serwis posprzedażowy. Nasz zespół ekspertów służy pomocą w zakresie zapytań dotyczących aplikacji i zapewnia optymalną wydajność naszych czujników w konkretnym środowisku procesowym.
8. O Rheonics
Rheonics jest światowym liderem w rozwoju i produkcji innowacyjnych wiskozymetrów i gęstościomierzy liniowych. Naszą misją jest dostarczanie przedsiębiorstwom niezawodnych i dokładnych rozwiązań do pomiaru płynów, które zwiększają wydajność, jakość i bezpieczeństwo. Koncentrując się na badaniach i rozwoju, nieustannie dążymy do dostarczania najnowocześniejszych technologii, które spełniają zmieniające się potrzeby naszych klientów na całym świecie.
9. Kontakt Rheonics
Więcej informacji na temat Rheonics W sprawie czujników i rozwiązań z certyfikatem Ex przeznaczonych do pracy w środowiskach niebezpiecznych prosimy o kontakt:
Rheonics Ltd.
Szwajcaria
Rheonics Inc
USA
Strona internetowa: rheonics :: gęstościomierz i wiskozymetr | lepkość i gęstość płynu w linii
Zastrzeżenie
Niniejszy dokument ma charakter wyłącznie informacyjny. Zawsze należy odwoływać się do oficjalnej wersji. Rheonics przed instalacją lub użyciem jakiegokolwiek produktu należy zapoznać się z dokumentacją produktu, certyfikatami i instrukcjami instalacji, aby uzyskać szczegółowe informacje techniczne, instrukcje bezpieczeństwa i zatwierdzone warunki eksploatacji. Rheonics Produkt w środowisku niebezpiecznym. Przestrzeganie wszystkich obowiązujących lokalnych i krajowych przepisów bezpieczeństwa jest obowiązkiem użytkownika.