危険エリア (ゾーン 2) にあるタンク用の PTFE ヒーターを選択するにはどうすればよいですか?

可燃性の蒸気が時折存在する化学工場では、溶剤タンクを加熱するには、耐食性があり発火しないヒーターが必要です。化学的適合性に関する通常の考慮事項に加えて、ゾーン 2 の危険な環境向けに PTFE ヒーターを選択すると、認証、温度制限、設置制限の追加層が追加されます。

危険区域の電気加熱装置は、異常な動作状況下でのプロセス性能と動作の両方について評価する必要があります。タンクが乾燥したり、サーモスタットが故障したり、空気の流れの状態が突然変化したりすると、通常の環境下では安全に動作するヒーターでも危険になる可能性があります。

ゾーン 2 危険区域の概要
ゾーン 2 の定義
国際的な危険区域規制で定義されているゾーン 2 は、通常の動作中に爆発性ガス環境が発生する可能性が低く、発生した場合でも短時間しか持続しないエリアです。

一般的なゾーン 2 設定は次のとおりです。

溶剤を保管するエリア

化学薬品投与システム

塗装準備エリア

燃料添加剤用タンク

断続的な通気を備えたプロセス容器

爆発性雰囲気の可能性がゾーン 0 またはゾーン 1 よりも低い場合でも、異常な状況下では可燃性蒸気の放出が依然として発生する可能性があるため、引火防止は依然として必要です。

温度管理の重要性
危険な環境にあるヒーターの場合、主な安全基準は次のとおりです。

正常な状況でも故障した状況でも、ヒーターの最大表面温度は周囲のガスまたは蒸気の自動発火温度よりも低く保つ必要があります。{0}}

危険区域の温度クラスとして知られる T 評価は、この基準に基づいています。{0}}

危険場所用ヒーターの温度クラスを理解する
一般的な T- 評価
危険な環境で動作する機器の最大許容外部表面温度は、温度クラスによって定義されます。

典型的なカテゴリは次のとおりです。

温度クラスの最大表面温度
T3 200度
T4：135度
T5：100度
T6 85度
危険領域内のガスグループの発火温度によって、必要な定格が決まります。

PTFE の温度制限
シース材料自体は、PTFE ヒーターの危険エリア ゾーン 2 オプションに対して重大な熱制約を生み出します。

PTFE 浸漬ヒーターの現実的な最大動作シース温度は通常、次のとおりです。

TPTFE、最大≈110◦CT_{PTFE,最大}\\約110^\\circ CTPTFE、最大≈110˚C

この動作制限は T4 分類に準拠しており、外部表面温度の最大値は次のとおりです。

TT4=135 度 T_{T4}=135 度 CTT4=135 度

多くの化学プロセス用途では、T4 しきい値と PTFE 作業限界との差が、有用な安全マージンを提供します。

故障状況における表面温度に対する故障条件の重要性
危険区域の認定では、一般的な動作環境だけが考慮されるわけではありません。予測可能な故障シナリオの最大シース温度は、考慮すべき最も重要な要素です。

例は次のとおりです。

ヒーターはオンの位置にロックされます。

空タンクの操作

液体の流れの減少

プロセスサーモスタットの故障

スケーリングやスラッジの蓄積により熱伝達が低下します。

このような状況では、シース温度が急速に上昇する可能性があります。

このため、危険領域の PTFE ヒーターには、リセット不可能な温度制限ヒューズまたは別個の温度遮断装置がほぼ常に組み込まれています。{0}}危険な温度に達すると、この安全機能により電源が永久に遮断されます。

保護システムは、通常のプロセス温度コントローラーとは別に動作する必要があります。

認定電気エンクロージャのゾーン 2 アプリケーション
Ex「e」強化型安全エンクロージャ
Ex "e" 拡張安全囲いは、危険なエリアでヒーターを終端するための一般的な方法です。

これらのエンクロージャは次のことを目的としています。

通常の動作中は火花やアークを避けてください。

断熱材の完全性を高める

高温になる可能性を最小限に抑える

安全でない電気接続の数を減らす

一般的な動作条件下で火花成分が存在しない場合、ex "e" 保護が頻繁に使用されます。

Ex「d」耐圧防爆エンクロージャ
Ex "d" 耐圧耐圧端子エンクロージャも人気のある代替品です。

これらのエンクロージャは、内部爆発が発生した場合に炎が周囲の大気中に広がるのを防ぐように設計されています。

耐圧防爆設計は、より過酷な産業環境で頻繁に使用され、通常は強化された安全エンクロージャよりも重くて耐久性があります。

完全なアセンブリは認証を受ける必要があります
現場で別々に組み立てられたコンポーネントのセットではなく、承認されたアセンブリが危険エリアヒーターを構成します。

以下を含むシステム全体がコンプライアンスの対象となります。

ヒーター部品

ターミナルの筐体

ケーブル内のグランド

温度センサー

熱保護のための装置

配線技術

適切な場合、本質安全バリア

PTFE シースが化学的に適合する場合でも、完全な電気アセンブリには適切な危険区域認定が必要です。

IECEx および ATEX 認証の価値
認定銘板に関する情報
準拠するゾーン 2 加熱アセンブリには、以下を示す恒久的な認証銘板が存在する必要があります。

危険区域の分類

ガスグループ

温度のクラス

周囲温度の範囲

証明書の番号

保護方法の指定

通常、認定を付与するには、次のような認定プロセスが使用されます。

アテックス

IECEx

認証機関または同等の認証局が承認を処理します。

指定子に必要な詳細
機器製造者は、準拠した PTFE ヒーターの危険区域ゾーン 2 を選択するために、設計および認証の前に完全な危険区域データを取得する必要があります。

通常、必要なデータは次のもので構成されます。

ゾーンの分類

ガスグループ

T-クラスの要件

周囲の空気の温度

電圧供給

加工時の温度

タンクの寸法

化学組成

この情報がなければ適切に認証することは不可能です。

設置基準と規制
IEC 60079-10-1
エリア分類は以下に従って実行する必要があります。

IEC 60079-10-1IEC 60079\\テキスト{-}10\\テキスト{-}1IEC 60079-10-1

この規格では、爆発性ガス環境の危険区域ゾーニング ガイドラインの概要が説明されています。

IEC 60079-14
危険区域の電気設備には次の規制が適用されます。

IEC 60079-14 IEC 60079\\text{-}14 IEC 60079-14

この規格は、爆発性環境で使用される電気機器の配線技術、接地、検査、および保護要件をカバーしています。

追加の設計上の考慮事項
ドライランディフェンス-
液量が少ない状況での過熱を避けるため、化学薬品タンクで使用される PTFE ヒーターには空焚き防止装置または液面インターロックが必要です。-

PTFE は周囲の液体の冷却に依存しているため、液面より上に露出するとシースの温度が急速に上昇する可能性があります。

センサーの位置
タンク内の考えられる最も高温の動作領域は、温度センサーの配置によって正確に反映される必要があります。

バルク液体温度測定は一見正常に見えますが、センサーの取り付けが不適切な場合、局所的な過熱が発生する可能性があります。

結論は
化学的適合性の検証は、ゾーン 2 危険環境用の PTFE ヒーターを選択する際の 1 つの側面にすぎません。危険区域の規制に準拠するには、障害状況下での最大シース温度、エンクロージャ保護技術、温度遮断装置、認可された設置手順など、考えられるすべての発火源を制御することが不可欠です。

成功した PTFE ヒーターの危険エリア 認定メーカーに、ガス グループ、温度クラス、ゾーン指定などのすべての危険エリア分類情報を提供することが、ゾーン 2 選択プロセスの最初のステップです。最終的なヒーター アセンブリは適切に承認され、恒久的な名前が付けられ、IEC 60079-10-1 や IEC 60079-14 などの承認された規格に準拠する必要があります。-

温度管理、認証の完全性、および熱の細部に至るまでのすべての潜在的な発火源の除去が、最終的に爆発性環境における安全性を構成します。