Motordrifter i Ex-soner

Transkript

1 Lars-Fredrik Mathiesen Motordrifter i Ex-soner

2 Ex-soner Potensielt eksplosive atmosfærer inkluderer alle lokasjoner der brennbare væsker og gasser

3 Ex-soner eller brennbart støv kan forårsake en eksplosjon.

4 Ex-soner Og hvis man ikke tenker sikkerhet

5 Eksplosiv atmosfære Atmosfærene klasses som: Ikke-eksplosiv atmosfære; atmosfæren inneholder ikke eksplosive elementer og alle typer motorer kan benyttes SIKKER SONE Eksplosiv atmosfære; atmosfæren inneholder potensielt eksplosive elementer, enten gass, damp, eller støv EX-SONE Grunnleggende problemstilling: Å redusere sannsynligheten for et sammenfall mellom en eksplosiv atmosfære og tennkilde til et akseptabelt nivå. INNDELING I GRUPPER/SONER

6 Soneinndeling/Temperaturklasser Tilstedeværelse kun ved feil eller unormal operasjon Tilstedeværelse ved normal operasjon * Motorer ikke tillatt Kontinuerlig tilstedeværelse Sone 0 Sone 1 Sone 2 Område hvor en eksplosiv gass- /støv-mix er tilstede kontinuerlig, i lange perioder eller regelmessig (Sone 20 for støv) Område hvor en eksplosiv gass- /støv-mix sannsynligvis kan inntreffe ved normal drift (Sone 21 for støv) Område hvor en eksplosiv gass- /støv-mix sannsynligvis ikke inntreffer (eller kun intreffer ved unormale forhold (Sone 22 for støv)

7 Gassgrupper og temperaturklasser Gassgruppe (kun for for Ex d og Ex i) (*) Ingen motorer IIA (f.eks Propan) IIB (f.eks Etylen) IIC (f.eks Acetylen og Hydrogen) Temperaturklasser: Ex na EEx na Ex d EEx d Ex e EEx e Ex p EEx p Ex d EEx d Ex e EEx e Ex p EEx p T1 T2 T3 T4 T5 T6 450 C 300 C 200 C 135 C 100 C 85 C

8 Ex n Deler som kan antenne en brennbar gass er produsert med den hensikt å unngå dette Ingen gnister ved normal operasjon Ingen farlig varme overflater ved normal operasjon

9 Ex e Deler som kan antenne en brennbar gass er produsert med den hensikt å unngå dette Ingen gnister ved oppstart, normal operasjon eller ved feil Ingen farlig varme overflater ved oppstart, normal operasjon eller ved feil

10 Ex p Kapslingen blir spylt før oppstart og trykksatt under drift med en beskyttende gass, f.eks ren luft eller inert gas. Innsiden av kapslingen er definert som sikker sone po Inntak p > po Utløp

11 Ex d Huset er designet slik at en eksplosjon inne i motoren ikke vil forårsake permanent deformasjon eller forplantning til atmosfæren utenfor. Sterkt hus og skjold Flammespalter

12 ATEX-direktivene Products Directive 94/9/EC (ATEX 95/Fusex) Omfatter produsentens plikter. Beskriver helse- og sikkerhetskrav for produktene med hensyn til design, produksjon, testing, dokumentasjon og vedlikeholdsevne. Workers Directive 1999/92/EC (ATEX 137/Fhosex) Ex Omfatter sluttbrukers plikter risikoanalyser, sonedefinisjoner og vedlikeholdsrutiner i forbindelse med sikkerhet på site. Beskriver minimumskravene for beskyttelse av personell.

13 Sammenhengen mellom ATEX 95 og ATEX 137 ATEX 137 (Phosex) Workers Protection Directive 1999/92/EC Klassifiserer sonene og oppgir korresponderende produktkategori ATEX 95 (Fusex) Products Directive 94/9/EC Definerer produktkravene (EHSR) for hver kategori Soner Risikoanalyser EHSR (Essential Health and Safety Requirements) Produktkrav Sannsynlighet, frekvens og varighet av en potensiell eksplosiv atmosfære Sone 0/20 Sone 1/21 Sone 2/22 Kategori 1 Kategori 2 Kategori 3

14 Relevante EN/IEC Standarder ATEX 94/9/EC Product Directive (ATEX 95/Fusex): Produsenten må bevise at utstyret møter EHSR*-kravene, og tilfredsstiller standardene: EN/IEC General requirements EN/IEC (p) Pressurised protection EN/IEC (d) Flame proof protection EN/IEC (e) Increased safety protection EN/IEC (n) Non sparking protection EN/IEC (DIP) Protection by enclosure td ATEX 99/92/EC, Worker Protection Directive (ATEX 137/Fhosex): Sluttbrukeren må oppfylle minimumskravene: Benytte produsentens dokumentasjon, instruksjoner og prosedyrer Alternativt produsere egen dokumentasjon Ex Produsenten skal levere dokumentasjon og instruksjoner iht. følgende standarder: EN/IEC Installation rules of equipment in hazardous gas areas EN/IEC Inspection and Maintenance rules for equipment in gas EN/IEC Repair and overhaul rules for equipment in gas EN/IEC Selection and installation of Ex td equipment *EHSR = Essential Health and Safety Requirements

15 Sammenhengen mellom ATEX 95 og ATEX 137 ATEX 137 Workers Directive 1999/92/EC ATEX 95 Products Directive 94/9/EC Produsent Sluttbruker Alt ansvar er dekket

16 Sammenhengen mellom ATEX 95 og ATEX vedlikehold Før ATEX Idag med ATEX 95 & 137 A Verksted Produsent Verksted Sluttbruker Produsent Sluttbruker B Produsent Verk- sted Sluttbruker

17 Betingelser for en eksplosjon Eksplosjonstrekanten: 1. Eksplosiv atmosfære/ brennbart materiale - gass, damp eller støv 2. Oksygen 3. Tennkilde - gnist, varm overflate, flamme eller stråling

18 Ex-motorer med VSD - påvirkninger Sammenlignet med DOL så kan frekvensomformerdrift endre driftstilstanden, hovedsaklig pga: Common mode spenninger og strømmer som kan forårsake Lager- og akselspenninger Lagerstrømmer Steile spenningspulser som gir mer stress på viklingene Svekket kjøling på egenventilerte motorer, i og med at kjølingen er proporsjonal med turtallet. Høyere temperaturstigning grunnet en ikke sinusformet forsyning.

19 Gnister - Lagerstrømmer VSD er kan generere høyfrekvente strømmer i lagrene Lagerstrømmer kan generere gnister i lagrene og på utsiden av rammen Gnister kan ødelegge lagrene, smøremiddelet og antenne en eksplosiv atmosfære Tiltak Lagerisolasjon Kabling og jording Filtre

20 Lagerstrømmer Foretrukne kraftkabler: Unngå disse:

21 Gnister - Statorisolasjon VSD er generer høye spenningspulser Trådviklede motorer kan normalt motstå slike pulser opp til 500 V nominell spenning. Tiltak ved høyere nominell spenning: Forsterket isolasjon som motstår pulsene og/eller du/dt eller sinusfiltre som reduserer spenningspeakene og øker stigetiden til spenningspulsene Formviklede motorer motstår som regel spenningspulser uten ytterligere tiltak

22 Overflatetemperatur Dimensjonering Belastbarhetskurver Unngå overlast Termiske sensorer Programmere belastbarhetskurver i omformer Legge inn strømgrenser

23 Overflatetemperatur Andre hensyn: Redusert kjøling ved lave turtall Økte varmetap grunnet ikke sinusformet strøm/spenning Økte varmetap grunnet høyfrekvente spenninger

24 Dimensjonering sluttbrukers ansvar Sluttbruker må forsikre at lasten ligger under dimensjonerte data

25 Hovedkrav for Ex-motorer med VSD Beskyttelse Krav til produktene Krav til installasjonen Minimumskrav n Non Sparking e Increased Safety EN/IEC Forholdsregler skal tas for å forhindre sirkulerende strømmer. EN/IEC Motorene skal testes med den spesifiserte VSD. Ved spesielle tilfeller kan temperaturstigningen beregnes. EN/IEC Kombinasjonen skal testes som en enhet, inklusive tilhørende beskyttelse. EN/IEC : utstyr, samt tilknyttet utstyr kan kun tas i bruk dersom det kan dokumenteres at de kan benyttes i en eksplosiv atmosfære. EN/IEC Unngå spenningspeaker og overtemperatur i motoren. EN/IEC Kombinasjonen skal testes som en enhet, inklusive tilhørende beskyttelse. Unngå spenningspeaker og overtemperatur i motoren, samt lagerstrømmer.

26 Hovedkrav for Ex-motorer med VSD Beskyttelse Krav til produktene Krav til installasjonen p Pressurized d Flame Proof DIP Dust Ignition Proof EN/IEC : Sikker kombinasjon skal vises ved kalkulasjon eller på andre måter. Punktet med lavest trykk i kapslingen må fastsettes. Purgekontroll må være sertifisert EN/IEC : I utgangspunktet ingen spesifikke krav NB Clarification sheet 00/02/059/CS : Kombinasjonen skal designes og testes som en enhet. Alternativt så kan man benytte direkte termisk beskyttelse for å beskytte lagre og rotor. EN/IEC og : Temperaturstigning skal måles ved U nom +/- 5%. EN/IEC : Ingen spesifikke krav EN/IEC : a) Enten direkte temperaturovervåkning ved innebygde sensorer eller andre effektive forholdsregler. Hensikten med beskyttelsen er å koble fra motoren ved feil. Motor og frekvensomformer må ikke samprøves. eller b) Motoren skal ha blitt typetestet for driften som en enhet sammen med frekvensomformeren EN/IEC : IP65 tetninger skal inspiseres regelmessig, hyppigheten avhenger av miljøet, antall driftstimer og produsentens anbefalinger.

27 Løsninger for motorer med VSD Sluttbruker har forskjellige alternativer som f.eks: Velge en ATEX-sertifisert pakke med motor og tilhørende frekvensomformer Motorleverandøren skal utstede en Declaration of Conformity iht. ATEX 95 Kjøpe en komplett pakke (inklusive drevet utstyr) som er sertifisert iht. ATEX Maskinleverandøren skal utstede en Declaration of Conformity iht. ATEX 95 Oppfylle Minimum requirements iht. ATEX 137 Hele enheten blir sertifisert som en work place.

28 Nødvendig dokumentasjon Iht. Produktdirektivet (ATEX 95) så må produsenten levere: EC Declaration of Conformity Flameproof motors Increased safety motors Pressurized motors Non-sparking motors Dust ignition proof motors Instruksjoner for Installasjon Drift Vedlikehold Reparasjon Med disse dokumentene så tar produsenten ansvar for at motorene oppfyller kravene i Produktdirektivet (ATEX 95). Sluttbruker har ansvar for å oppfylle minimumskravene i Brukerdirektivet (ATEX 137)

29 I tillegg - Samsvarserklæring for VSD Med typetest: Uten typetest:

30 Eksempel - ATEX 95 løsning for en ikke sertifisert kombinasjon (EExd(e) motor) L1 T Frekvensomformer: ATEX godkjent krets benyttes Termistor-releet legger ut en kontaktor forankoblet frekvensomformer f f N Motor: Thermistor/PT100 for beskyttelse av overflate temperatur Test: Iht. produsentens krav. M PTC/Pt100

31 Eksempel - ATEX 95 løsning for en sertifisert kombinasjon (EExd(e) motor) alt. 1 L1 N T Frekvensomformer: ATEX godkjent krets benyttes Termistor-releet legger ut en kontaktor forankoblet frekvensomformer Motor: Thermistor/PT100 i viklingene f f Test: Samprøve (typetest) har blitt utført. Ingen ytterligere tester er påkrevet. M PTC/Pt100

32 Eksempel - ATEX 95 løsning for en sertifisert kombinasjon (EExd(e) motor) alt. 2 f f T Frekvensomformer: Thermistor er koblet til ATEX-sertifisert relé, som gir signal til utkobling av DI6 (power supply ) Frekvensomformeren må ha STO (Safe Torque Off) implementert Ingen kontaktor er påkrevet Motor: Thermistor/PT100 i viklingene M PTC Test Samprøve (typetest) har blitt utført. Ingen ytterligere tester er påkrevet.

33 Eksempel - ATEX 95 løsning for en sertifisert kombinasjon (EExd(e) motor) alt. 2 PTC

34 Eksempel - ATEX 95 løsning for en sertifisert kombinasjon (EExd(e) motor) alt. 2 PT100

35 Eksempel Merking av en frekvensomformer utstyrt med ATEX-sertifisert PTC eller PT100 krets

36 Eksempel Sertifikat

37 Eksempel Samsvarserklæring

38