Mohou být PTFE topné desky použity ve výbušném prostředí?

„V chemickém zařízení existuje proces, který využívá hořlavé kapaliny. Všechna elektrická zařízení v regionu musí být certifikována pro použití v nebezpečných prostředích." Jiskra nebo horký povrch mohou v určitých situacích zapálit výbušnou směs par, plynů nebo hořlavého prachu. Topné desky z PTFE jsou obvykle perfektním řešením pro chemické operace díky své odolnosti proti korozi a chemické stabilitě, ale otázkou je, zda je lze správně používat ve výbušném prostředí? Ještě důležitější je, jaké certifikace a způsoby bezpečné instalace jsou zapotřebí?

Odpověď zní ano, PTFE topné desky lze používat v nebezpečných místech, ale pouze pokud jsou pro tato místa pečlivě vyvinuty, certifikovány a instalovány. Ve výbušném prostředí není prostor pro chyby. Certifikace není jen papírová stopa, je to potvrzení, že zařízení bylo navrženo ke zmírnění nebo kontrole rizik vznícení.

Ohřívač jako zapalovač
U jakéhokoli elektricky poháněného ohřívače existují dva hlavní problémy se zapalováním. Prvním je nebezpečí vzniku elektrických jisker nebo oblouků v kabeláži, svorkách nebo spínacích součástech. Druhým je horký povrch samotného ohřívače, který může dosáhnout teploty dostatečně vysoké na zapálení plynů nebo částic v blízkosti ohřívače.

Tato nebezpečí jsou v normálním průmyslovém prostředí řízena standardními standardy elektrické bezpečnosti. V nebezpečných oblastech jsou však následky vznícení podstatně závažnější. Předpisy proto požadují, aby zařízení bylo postaveno a konstruováno tak, aby za normálního provozu a specifikovaných poruchových situací nedošlo k zapálení.

Tento problém řeší mezinárodní bezpečnostní rámce, které poskytují dobře definované požadavky. Zařízení používaná ve výbušném prostředí se musí řídit směrnicí ATEX 2014/34/EU vyvinutou v Evropě a na mnoha dalších místech. Systém IECEx může také poskytovat mezinárodně uznávanou certifikaci. Normy pro nebezpečná místa jsou uvedeny v National Electrical Code ve Spojených státech amerických.

Předpisy specifikují nebezpečné prostory na základě druhu a výskytu výbušné atmosféry. Zóny 1 a 2 pro plyny a páry jsou oblasti, kde se často nebo zřídka mohou vyskytovat výbušné kombinace. Zóny 21 a 22 pro hořlavý prach specifikují místa, kde se za normálních nebo abnormálních podmínek pravděpodobně vyskytnou oblaka prachu.

Regulace povrchové teploty
Jedním z nejzákladnějších způsobů ochrany topných zařízení v nebezpečných oblastech je omezení jejich povrchové teploty. Každý hořlavý plyn nebo prach má určitou zápalnou teplotu. Pokud je vnější povrch zařízení pod touto prahovou hodnotou, nemůže dojít ke vznícení pouze dotykem.

Topné desky z PTFE pro nebezpečná místa jsou proto vybaveny těsnými zařízeními pro regulaci teploty. Nastavená hodnota ohřívače je omezena tak, aby byla maximální povrchová teplota bezpečně udržována pod zápalnou teplotou okolní atmosféry. U mnoha systémů tato ochrana zahrnuje certifikované omezení teploty, které funguje nezávisle na primárním regulátoru.

Účelem těchto bezpečnostních mechanismů je vypnout ohřívač, když teplota překročí předem definovanou prahovou hodnotu, a tím zabránit přehřátí i v případě selhání řídicího systému. V nebezpečných oblastech je redundance pro teplotní ochranu obecně považována za nezbytnou.

Metody izolace a zapouzdření
Dalším běžným způsobem ochrany je oddělení pravděpodobných zdrojů vznícení od okolní atmosféry. Některá provedení mají topná tělesa a elektrické spoje zabalené v ochranných sloučeninách nebo utěsněných krytech. Tato technika zabraňuje jiskrám nebo zahřátým vnitřním částem vznícení hořlavých plynů.

Techniky zapouzdření jsou obecně označovány jako "Ex m" ochrana podle mezinárodních norem pro nebezpečné prostory. Topná tělesa jsou obklopena izolačními materiály, které zabraňují vznícení-teplot a elektrických oblouků, aby se dostaly do vnější atmosféry.

U PTFE topných desek je zapouzdření možné buď ve struktuře PTFE, nebo v samostatném ochranném krytu. Konstrukce zajišťuje fyzickou izolaci jakýchkoli elektrických součástí od okolního prostředí.

Principy vylepšeného bezpečnostního návrhu
Dalším termínem, který se často používá k popisu zařízení v nebezpečném prostoru, je zvýšená bezpečnost nebo „Ex e“. Tato filozofie designu spíše omezuje výbuch, ale brání vznícení tím, že se vyhýbá okolnostem, které by mohly způsobit jiskry, oblouky nebo extrémní teploty během normálního provozu.

Lepší bezpečnostní návrhy by mohly zahrnovat lepší izolaci, pevnější svorky a robustní konfigurace kabeláže, které snižují pravděpodobnost elektrických problémů. Komponenty jsou vybírány tak, aby fungovaly v rámci konzervativních teplotních omezení, aby se zabránilo vytváření lokalizovaných horkých míst.

Vylepšené bezpečnostní standardy, pokud jsou aplikovány na PTFE topné desky, mohou ovlivnit konstrukci svorkovnic, kabelových systémů a teplotních senzorů spojených se sestavou topného tělesa.

Systémy tlakování a čištění
Některé instalace používají proplachovací a tlakové techniky k ochraně zařízení v nebezpečných oblastech. Toto se nazývá ochrana „Ex p“ a znamená, že čistý vzduch nebo inertní plyn je neustále vháněn do krytu, ve kterém jsou umístěny elektrické součásti.

Proplachovací systém nedovolí, aby se hořlavé plyny dostaly do krytu. Tím se odstraní potenciál vzniku výbušných kombinací kolem zdrojů vznícení. Pokud ochranný tlak klesne pod bezpečnou mez, přístroj se automaticky vypne.

V topných systémech nasazených ve výjimečně náročných podmínkách může být proplachovací systém použit ve spojení s jinými ochrannými mechanismy, aby byla zajištěna další úroveň zabezpečení.

Faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru a instalaci
Když vybíráte PTFE topnou desku pro nebezpečné situace, je důležité vyhodnotit celý systém, nejen ohřívač. Řídicí jednotka, kabeláž, senzory a elektrické skříně musí být řádně dimenzovány pro klasifikaci nebezpečných oblastí, kde budou fungovat.

Certifikační dokumenty musí prokazovat shodu s uznávanými normami, jako je ATEX, IECEx nebo srovnatelnými národními certifikačními systémy. Označení zařízení obvykle popisuje zónu, teplotní klasifikaci a ochranný mechanismus.

Důrazně se doporučuje konzultovat během návrhu systému odborníky v nebezpečných oblastech nebo techniky pro bezpečnost procesu. Tato odbornost může pomoci zajistit, že vybrané zařízení bude splňovat regulační normy a cíle procesní bezpečnosti.

Správná instalace je stejně důležitá. I zařízení, které je certifikováno, může být škodlivé, pokud je umístěno nesprávně. Ochranná koncepce musí být zachována použitím kabelových průchodek, zemnících systémů a těsnění skříně vhodných pro použití v nebezpečných oblastech.

Zásada bezpečnosti, kterou nemůžete ignorovat
Běžná topná deska z PTFE pro průmyslové použití není certifikována pro prostředí s nebezpečím výbuchu a nesmí být nikdy instalována ve výbušném prostředí. (3) Takové zařízení může být zdrojem vznícení bez omezení teploty, ochranných krytů nebo uznávaných bezpečnostních systémů.

Pokud jsou však PTFE topné desky zkonstruovány a certifikovány podle požadavků pro prostředí s nebezpečím výbuchu, lze je bezpečně používat v oblastech, které obsahují hořlavé plyny nebo hořlavý prach. Jejich odolnost vůči chemikáliím a kvalita čistého povrchu je často činí užitečnými pro zpracování rozpouštědel, chemickou výrobu a související aplikace.

Základem je, že předpoklad je jednoduchý, vybavení musí vždy odpovídat prostředí, ve kterém působí. Správná certifikace, konstrukční návrh a metody instalace ve výbušném prostředí přeměňují potenciálně nebezpečný ohřívač na bezpečnou a spolehlivou součást procesního systému.