Rozdzielnice Ex d dla rafinerii: temperatura jako pomijany problem 

Rozdzielnice w wykonaniu Ex d umożliwiają stosowanie w strefach zagrożonych wybuchem komponentów i urządzeń bez certyfikacji ATEX lub IECEx. Za tą elastycznością stoją jednak konkretne wyzwania projektowe, o których dostawcy tych rozwiązań nie zawsze mówią wprost. Jednym z nich jest konieczność kontrolowania wzrostu temperatury wewnątrz obudowy. Zobacz, jak rozwiązaliśmy ten problem dla naszego klienta z branży petrochemicznej.

Aspekt cieplny w obudowach Ex d

Temperatura to jeden z najczęściej niedoszacowanych czynników w projektowaniu rozdzielnic Ex d i jednocześnie jeden z głównych problemów w czasie ich eksploatacji. Każde urządzenie elektryczne czy elektroniczne generuje straty mocy, które przekładają się na wzrost temperatury wewnątrz, jak również na zewnętrznej powierzchni obudowy. Ten oczywisty fakt w przypadku rozdzielnic Ex d generuje dwa istotne problemy.

Po pierwsze, temperatura niesie ze sobą ryzyko uszkodzenia lub niestabilnej pracy komponentów. Po drugie, wpływa na ryzyko zapłonu atmosfery wybuchowej od zewnętrznej powierzchni gorącej obudowy. Oba te aspekty muszą zostać uwzględnione już na etapie koncepcji, w ramach obliczeń termicznych. Nasze doświadczenia rynkowe pokazują jednak, że nie wszystkie firmy przykładają do tej kwestii należytą wagę. Wynika to prawdopodobnie z faktu, że obliczenia termiczne mogą wymuszać zastosowanie obudowy o większych gabarytach, niż wynikałoby to wyłącznie z rozmiaru montowanych wewnątrz komponentów. Taka sytuacja bezpośrednio przekłada się na niższą konkurencyjność cenową, a tym samym zmniejsza szanse na pozyskanie zamówienia.

Ryzyko przegrzewania – problem często pomijany w projektowaniu obudów Ex d

Obudowy Ex d nie są wentylowane i mają ograniczoną zdolność odprowadzania ciepła. W praktyce może to prowadzić do znaczącego wzrostu temperatury, która – choć nie stanowi zagrożenia z perspektywy bezpieczeństwa przeciwwybuchowego – często powoduje przegrzewanie zainstalowanych komponentów. W konsekwencji dochodzi do awarii, zmiany charakterystyki pracy urządzeń lub niestabilności całego układu.

Dzieje się tak ponieważ duża część komponentów elektronicznych – takich jak falowniki, sterowniki czy zasilacze – jest przeznaczona do pracy w zakresie 45–60°C. Tymczasem w źle zaprojektowanych rozdzielnicach, czy też panelach sterowania opartych na obudowach ognioszczelnych temperatura może przekraczać 80°C.

Case study rafinerii: temperatura = realny problem

W jednym z ostatnich projektów jaki zrealizowaliśmy dla rafinerii dostarczyliśmy dużą rozdzielnicę Ex d, w której zainstalowane komponenty generowały ponad 500 W ciepła. Dla porównania, w tym samym urządzeniu grzałki stosowane w okresie zimowym miały moc poniżej 200 W.

Aby poradzić sobie z tak wysokimi stratami mocy konieczne było podzielenie całego urządzenia na kilka sekcji. Wyzwaniem w tego typu zadaniach jest logiczne podzielenie komponentów ze względu na ich funkcje, a jednocześnie możliwie równomierne rozłożenie start mocy na wszystkie obudowy.

Kolejnym istotnym aspektem było precyzyjne zaprojektowanie połączeń kablowych między obudowami. W przypadku rozwiązań Ex d realizuje się je za pomocą specjalnych przepustów z wypełnieniem żywicznym, które wykonuje się specjalnie pod dany projekt. Oznacza to, że już na etapie koncepcji rozdzielnicy konieczne było dokładne określenie liczby połączeń oraz ilości i rodzaju kabli w każdym przepuście. Błąd na tym etapie bywa kosztowny i często prowadzi do opóźnień.

Dla zobrazowania skali problemu: okablowanie rozdzielnicy tej wielkości to około 200 godzin pracy. Jeśli w którymś przepuście zabraknie choćby jednego kabla, konieczny jest demontaż części instalacji, wykonanie nowego przepustu oraz ponowne okablowanie urządzenia.

Reasumując: z naszych obserwacji wynika, że wiele firm wykonujących rozdzielnice i panele sterowania na bazie obudów Ex d uwzględnia temperaturę jako istotny aspekt projektowy, jednak głównie w kontekście bezpieczeństwa przeciwwybuchowego. Nie przekłada się to automatycznie na bezawaryjną pracę urządzenia. Wysokie straty mocy, duże zagęszczenie aparatury oraz ograniczone możliwości chłodzenia mogą prowadzić do poważnych problemów funkcjonalnych i awarii. Swoboda doboru aparatury, jaką oferuje obudów Ex d, powinna być zatem równoważona rzetelną analizą cieplną już na wczesnym etapie koncepcji projektu.

Sprawdź teraz, unikniesz zbędnych kosztów później

Obudowa Ex d daje dużą elastyczność, ale wymaga świadomego projektowania – szczególnie w obszarze temperatury i doboru komponentów. Najczęstsze problemy wynikają bowiem nie z błędów konstrukcyjnych, lecz z niedoszacowania warunków pracy.

Jeżeli projektujesz urządzenie do strefy Ex i nie masz pewności czy bilans cieplny będzie spełniony i czy zastosowane elementy są poprawne, możemy to sprawdzić za Ciebie – jeszcze na etapie koncepcji. W wielu przypadkach pozwala to uniknąć kosztownych zmian na późniejszych etapach projektu.