Bơm chất lỏng dễ cháy bằng thiết bị tiêu chuẩn biến hoạt động luân chuyển thông thường thành một nguồn đánh lửa chờ nhiên liệu. Các dung môi như axeton, toluen, MEK và etanol giải phóng hơi tạo thành hỗn hợp nổ với không khí ở nồng độ có thể đạt được trong bất kỳ trạm chiết rót, phòng phản ứng hoặc bồn chứa nào. Một tia lửa điện từ cuộn dây động cơ, bề mặt vòng bi nóng, hoặc hiện tượng phóng tĩnh điện từ vỏ máy không được nối đất là đủ để bắt lửa hỗn hợp đó. Máy bơm chống cháy nổ loại bỏ hoặc cô lập các nguồn đánh lửa này thông qua các nguyên lý bảo vệ động cơ được chứng nhận, cấu trúc chống tĩnh điện và thiết kế làm kín giữ cho chất lỏng và hơi dễ cháy ở bên trong ranh giới áp suất. Hướng dẫn thông số kỹ thuật này giải thích cách phân loại vùng lắp đặt, giải mã các dấu hiệu Ex và chọn đúng cấu trúc máy bơm với rủi ro thực tế, dựa trên các quy chuẩn Chỉ thị ATEX 2014/34/EU, IECEx và NEC.
Điều gì làm cho một máy bơm có khả năng chống cháy nổ
Một máy bơm chống cháy nổ được xác định bởi khả năng ngăn chặn sự bắt lửa của môi trường xung quanh, chứ không phải do không có tia lửa bên trong máy. Mục tiêu kỹ thuật là kiểm soát mọi nguồn đánh lửa có thể có mà máy bơm có thể đưa vào môi trường dễ nổ. Các nguồn này thuộc bốn danh mục:
- Đánh lửa do điện: Tia lửa điện và hồ quang điện từ cuộn dây động cơ, đầu cực, công tắc và lối vào cáp. Các khái niệm bảo vệ như vỏ bọc chịu lửa (Ex d) chứa điểm đánh lửa bên trong và làm mát các khí thoát ra qua các đường dẫn ngọn lửa được thiết kế trước khi chúng đi ra khu vực nguy hiểm.
- Bề mặt nóng: Vòng bi, phớt trục và vỏ động cơ có thể vượt qua nhiệt độ tự bốc cháy của hơi đang tồn tại. Các thiết bị được chứng nhận luôn mang cấp nhiệt độ (T1 đến T6) đảm bảo không có bề mặt nào có thể tiếp xúc bị vượt quá giới hạn quy định, ngay cả trong điều kiện có lỗi.
- Tĩnh điện: Dòng lưu chất, sự bắn tung tóe và chuyển động của hạt tạo ra sự tích tụ điện tích trên vỏ máy bơm và đường ống nối. Các vật liệu chịu tiếp xúc chất lỏng có tính dẫn điện hoặc chống tĩnh điện cùng kết nối nối đất đẳng thế được kiểm chứng sẽ xả lượng năng lượng này liên tục thay vì để xảy ra sự phóng tia lửa điện bất ngờ.
- Ma sát cơ học: Sự tiếp xúc cọ xát giữa các bộ phận chuyển động và đứng yên trong quá trình chạy khô hoặc hỏng vòng bi tạo ra cả nhiệt và tia lửa. Các thiết kế không phớt và thiết bị bảo vệ chạy khô giải quyết trực tiếp chế độ hỏng hóc này.
Phân loại khu vực nguy hiểm trước khi chọn thiết bị
Việc lựa chọn máy bơm bắt đầu từ phân loại vùng của điểm lắp đặt, do nhà điều hành nhà máy xác định theo Chỉ thị ATEX 1999/92/EC (hoặc IEC 60079-10-1 bên ngoài EU) thông qua văn bản đánh giá các nguồn giải phóng hơi và thông gió. Sự phân loại này mô tả mức độ thường xuyên có thể xuất hiện bầu không khí dễ nổ:
| Vùng | Sự hiện diện của bầu không khí dễ nổ | Cấp thiết bị yêu cầu (khí) |
|---|---|---|
| Vùng 0 | Liên tục hoặc trong thời gian dài | Loại 1G (bảo vệ cao nhất, hai tính năng chịu lỗi độc lập) |
| Vùng 1 | Thỉnh thoảng trong quá trình hoạt động bình thường | Loại 2G (bảo vệ dưới điều kiện lỗi đơn lẻ) |
| Vùng 2 | Khó xảy ra, và nếu có chỉ xảy ra trong thời gian ngắn | Loại 3G (bảo vệ trong quá trình hoạt động bình thường) |
Các điểm chuyển giao dung môi điển hình trong các nhà máy hóa chất và dược phẩm rơi vào Vùng 1 ở khớp nối chiết rót và Vùng 2 ở khắp căn phòng xung quanh. Các điểm rò rỉ tại phớt máy bơm thường được xếp vào Vùng 2, đây là một lý do tại sao việc loại bỏ hoàn toàn sự rò rỉ sẽ thay đổi bài toán tuân thủ. Môi trường có bụi cũng tuân theo logic tương tự với các Vùng 20, 21 và 22. Thiết bị được chứng nhận cho phân loại cao hơn luôn được chấp nhận trong vùng thấp hơn; làm ngược lại là vi phạm quy định và đánh trượt kiểm toán.
Các nhóm khí và Cấp nhiệt độ
Hai thông số cụ thể về chất lỏng sẽ thu hẹp thông số kỹ thuật hơn nữa. Nhóm khí phản ánh mức độ dễ cháy của hơi và lan truyền ngọn lửa: IIA bao gồm propan, axeton, etanol và xăng; IIB bao gồm etylen và dietyl ete; IIC bao gồm hydro, axetylen và cacbon disulfua. Thiết bị được dán nhãn IIC thỏa mãn tất cả các nhóm thấp hơn. Cấp nhiệt độ cho biết nhiệt độ bề mặt tối đa của thiết bị và phải nằm dưới nhiệt độ bắt lửa của hơi, với T6 (85 °C) là nghiêm ngặt nhất và T1 (450 °C) là thấp nhất. Việc áp dụng tiêu chuẩn theo chất khắt khe nhất hiện diện trong khu vực, thay vì chất phổ biến nhất, là thực hành kỹ thuật chính xác; hồ sơ kiểm toán cho thấy thiết bị đánh dấu IIA hoạt động trong môi trường đòi hỏi IIB hoặc IIC nằm trong số những lỗi không tuân thủ thường xuyên nhất ở các cuộc kiểm tra nhà máy hóa chất.
Giải mã ký hiệu Ex trên máy bơm
Nhãn ATEX trên máy bơm được chứng nhận được đọc như một chuỗi duy nhất mà những người mua hàng giàu kinh nghiệm xác minh từng phần một đối chiếu với đánh giá phân vùng. Một nhãn đánh dấu điển hình như Ex II 2G Ex db IIB T4 Gb được giải mã như sau: II chỉ định nhóm thiết bị cho các ngành công nghiệp bề mặt; 2G chỉ định danh mục 2 cho bầu không khí khí đốt, thích hợp cho Vùng 1; Ex db xác định nguyên lý bảo vệ chống lửa áp dụng cho động cơ; IIB là nhóm khí; T4 giới hạn nhiệt độ bề mặt ở 135 °C; Gb là mức bảo vệ của thiết bị. Bất kỳ sự không ăn khớp nào giữa chuỗi này và tài liệu của vùng sẽ làm mất hiệu lực lắp đặt bất kể chất lượng chế tạo. Các dự án tại Bắc Mỹ tuân theo logic tương tự dưới NEC Điều 500 hoặc Điều 505 dựa trên Vùng.
Lựa chọn cấu trúc máy bơm cho lưu chất dễ cháy
Bơm dẫn động từ không phớt
Phớt trục là đường dẫn rò rỉ phổ biến nhất theo thống kê đối với bất kỳ máy bơm quay nào, và trong môi trường làm việc dễ cháy, mỗi lần rò rỉ là một lần giải phóng hơi vào vùng được phân loại. Bơm dẫn động từ truyền mô-men xoắn thông qua một lớp vỏ ngăn cách không có phớt động, vì vậy chất lỏng dễ cháy vẫn được giữ kín bên trong ranh giới áp suất. Cấu trúc này loại bỏ hoàn toàn kịch bản bắt lửa do rò rỉ và loại bỏ luôn các hệ thống hỗ trợ phớt, kế hoạch xả rửa và giám sát khí thải mà các bơm phớt cơ khí yêu cầu trong chương trình LDAR. Nếu bạn đang xử lý các chất lỏng quan trọng, việc hiểu sự khác biệt của các cơ cấu không phớt là vô cùng quan trọng đối với tuổi thọ thiết bị. Các máy bơm dẫn động từ của Aulank, như sê-ri MDH và dòng AMC-L, được cấu hình với động cơ chống cháy nổ và các bộ phận tiếp xúc chất lỏng bằng thép không gỉ để vận chuyển dung môi. Để xem phạm vi các dòng máy rộng hơn, hãy tham khảo hướng dẫn chọn máy toàn diện của chúng tôi.
Bơm màng hoạt động bằng khí nén (AODD)
Bơm AODD không mang bất kỳ linh kiện điện nào và không có nguồn đánh lửa từ điện, điều này làm cho chúng trở thành một lựa chọn thực tế cho việc làm rỗng phuy và chuyển đổi ngắt quãng trong Vùng 1. Hạn chế ở đây là kiểm soát tĩnh điện: thân bơm, ống dẫn điện và các phụ kiện đều phải được liên kết với một điểm nối đất đã được xác minh, và vật liệu màng bơm phải được chỉ định ở các cấp dẫn điện.
Máy bơm động cơ đóng kín
Máy bơm động cơ đóng kín tích hợp động cơ và hệ thống thủy lực trong cùng một thân vỏ bọc kín và phù hợp với nhiệm vụ xử lý liên tục các chất lỏng độc hại hoặc dễ cháy. Sự đánh đổi là rô-to của động cơ hoạt động ngay trong chất lỏng được bơm, điều này hạn chế công nghệ này ở các chất lỏng bôi trơn, sạch và đòi hỏi việc giám sát độ mài mòn của vòng bi là ưu tiên bảo trì.
Kiểm soát kỹ thuật bên ngoài biển tên máy bơm
Chứng nhận trên máy bơm không làm cho toàn bộ hệ thống lắp ráp tự động tuân thủ. Bốn biện pháp kiểm soát cấp hiện trường sẽ quyết định liệu chứng nhận bảo vệ có tồn tại qua quá trình hoạt động hay không:
- Nối đất đẳng thế: Vỏ máy bơm, khung động cơ, đường ống và các bồn chứa lân cận được kết nối với một mạng lưới nối đất chung. Sự liên tục của hệ thống nối đất đòi hỏi phải xác minh định kỳ, vì sự ăn mòn và việc sơn lại thường âm thầm làm gãy kết nối.
- Bảo vệ chạy khô: Một máy bơm dẫn động từ chạy khô làm quá nhiệt cụm vòng bi chỉ trong vòng vài phút và có thể đẩy nhiệt độ bề mặt vượt qua giới hạn của cấp nhiệt độ (T-class). Điện trở nhiệt PTC ở cuộn dây động cơ và việc giám sát lưu lượng hoặc dòng điện ở phía xả là các biện pháp an toàn tiêu chuẩn.
- Lối vào cáp và ốc siết cáp: Một ốc siết cáp (cable gland) chọn sai hoặc lắp sai sẽ vô hiệu hóa tính toàn vẹn về chống cháy của vỏ bọc động cơ. Ốc siết cáp phải phù hợp với nguyên lý Ex và đường kính của cáp.
- Kỷ luật bảo trì: Các đường dẫn ngọn lửa trên các vỏ bọc Ex d được gia công với độ dung sai cực kỳ chính xác. Bề mặt mặt bích bị hỏng, ốc vít thay thế tùy tiện, hoặc các phụ tùng thay thế không được chứng nhận sẽ phá hủy nguyên tắc bảo vệ.
Quy trình lựa chọn chịu được các đợt kiểm toán
Một quá trình thiết lập thông số kỹ thuật có cơ sở cho máy bơm chất lỏng dễ cháy luôn đi theo trình tự cố định:
- Thu thập tài liệu phân loại khu vực và xác định Vùng (Zone) chính xác.
- Liệt kê mọi chất dễ cháy có mặt và chọn nhóm khí khắt khe nhất với nhiệt độ bắt cháy thấp nhất.
- Xác định các nhiệm vụ thủy lực và lên danh sách các kiến trúc bơm, ưu tiên thiết kế không dùng phớt.
- Kiểm chứng toàn bộ chuỗi chứng nhận Ex của máy bơm trong danh sách chọn lọc dựa theo bước một và hai.
- Chỉ định các tính năng kiểm soát khi lắp đặt: hệ thống nối đất, bảo vệ chạy khô và giám sát.
- Lưu trữ tất cả các tuyên bố tuân thủ với tài liệu an toàn của nhà máy.
Đảm bảo tuân thủ tại hiện trường
Ba sai lầm tái diễn ở các dự án xử lý dung môi. Đầu tiên là chỉ chọn dựa vào động cơ: một động cơ chống lửa được bắt bu-lông vào một phớt cơ khí đang bị rò rỉ vẫn tiềm ẩn một mối nguy hiểm. Thứ hai là bỏ qua sự tương tác của cấp nhiệt độ (T-class) với nhiệt độ thực tế của quy trình. Thứ ba là coi Vùng 2 là khu vực "rủi ro thấp" không cần thiết bị chuyên dụng, điều này thường dẫn đến các lỗi không tuân thủ khi kiểm tra. Nếu bạn đang xử lý các lưu chất phức tạp, xem xét các chiến lược chống rò rỉ tuyệt đối đã được chứng minh sẽ đảm bảo an toàn hơn nữa cho vận hành của bạn.
Aulank Pump sản xuất các dòng máy bơm xoáy, ly tâm và thể tích với cấu hình chống cháy nổ và lựa chọn dẫn động từ không phớt dùng cho luân chuyển chất dễ cháy trong các ngành năng lượng và hóa chất. Hãy chia sẻ phân loại vùng của bạn với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi, và chúng tôi sẽ gửi lại cấu hình máy bơm phù hợp cùng gói chứng nhận hoàn chỉnh. Liên hệ với chúng tôi để có được đánh giá kỹ thuật cho ứng dụng khu vực nguy hiểm của bạn.