계장기술(PROCON)

특별기고 성품의 캐비닛이 없다 - 압력 방폭 모니터링 시스템

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 430회 작성일 23-05-12 15:54

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압력 방폭은 간단하고 유연하며, 어려운 방폭 문제를 해결하는 데
사용할 수도 있다. 많은 사용자가 이 솔루션을 사용하고 있으며, 쿠웨이트와
이집트에 있는 석유화학의 두 산업 플랜트는 실제로 어떻게 구현되는지 보여준다.

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Ex p 솔루션은 높은 수준의 안전 외에도 유연성과 용이성 때문에 가치를 인정받는다. 압력 방폭 모니터링 시스템은 Ex p 컨트롤 유닛, Ex p 압력 스위치, 디지털 및 비례 제어가 있는 Ex p 퍼지 밸브로 구성된다. 이때 다양한 캐비닛 크기가 가능하다. 또한 퍼징 시간과 퍼징 압력은 해당 요구사항에 맞게 조정할 수 있다. 전형적인 Ex p 압력 방폭 인클로저의 작동은 세 단계로 나뉜다.

•준비 단계 : 압축 공기나 불활성 가스가 플러싱 밸브를 통해 Ex p 인클로저로 공급되고, 과압이 생성된다. 과압이 되면 Ex-p 컨트롤 유닛에 의해 조절되는 이른바 프리 퍼지 단계가 시작된다.

•프리 퍼지 단계 : 제어 캐비닛 내부에 있는 장치를 시가동하기 전에 폭발 가능성이 있는 혼합물을 인클로저에서 배출해야 한다. 미리 설정된 인클로저 내부 압력에 도달하면 퍼지 밸브가 열린다. 그런 다음 보호 가스로 퍼징이 이루어진다. 이러한 공기 배출 밸브(압력 스위치)는 제어된 흐름 조건을 보장하기 위해 여러 위치에 배치된다. 아주 작은 압력 부하(최대 15mbar)에서 굉장히 짧은 퍼징 시간이 장점이다. 이 덕분에 더 얇은 제어 캐비닛 벽(일반적으로 1.5~2mm)을 사용할 수 있다. 이는 비용을 낮춘다. 이 프리 퍼지 단계가 끝나면 플러싱 밸브가 닫히고, 플러싱 흐름이 멈춘다. 인클로저 내부 압력이 설정된 값으로 다시 돌아가고, 공기 배출 밸브가 닫힌다.

•작동 단계 : 정상 작동이 시작되고, 제어 장치는 폭발성 가스의 유입을 방지하기 위해 인클로저 내부 압력을 제어 및 조절한다. 누출 손실은 퍼지 밸브에 의해 자동으로 보상된다.

전체적으로 필요한 누출량이 최소로 줄어든다. 이는 매우 비용 효율적인 연속 작동을 보장한다. 또한 두 정유공장에서 다음과 같은 응용 사례가 보여주는 것과 같이 냉각을 위한 온도 모니터링과 제어를 내부에 통합할 수 있다. 하나 또는 두 개의 와류 공기 냉각기가 두 사례에 모두 설치되었다.


쿠웨이트의 매우 높은 주위 온도에도

쿠웨이트 정유공장에서는 특수 측정 장치가 팬의 진동을 모니터링한다. 측정값은 배출 가스를 모니터링하는 데 사용되기에 전체 플랜트의 안전한 작동에 중요하다. 측정 장치는 Ex Zone 2용으로 승인되었지만, Ex Zone 1에서도 안전하게 작동해야 하는 과제가 있다. 그러나 솔루션으로 Ex p 내압 방폭 인클로저를 선택한 이유 중 하나에 불과했다. 인클로저의 크기는 추가 구성요소를 수용할 수 있으며, Ex d 솔루션에 비해 무게가 가볍다. 또 Ex p 솔루션은 열악한 화학적 환경도 견딘다. 가장 중요한 이유이자, 동시에 프로젝트에서 훨씬 더 큰 난관은 경우에 따라 최대 55°C까지 올라가는 높은 외부 온도였다.

높은 외부 온도 외에 캐비닛 내부의 더 높은 전력 손실도 고려해야 했다. 그러나 실질적인 대안은 없었다. 압축기 냉각 장치는 높은 비용과 더 큰 공간 소요로 인해 실현하기 어려웠을 것이다. 따라서 쿠웨이트 정유공장에서는 필요한 냉각 용량을 달성하기 위해 캐비닛에 두 번째 와류 공기 냉각기를 설치하기로 결정했다. 그러나 2개의 와류 공기 냉각기가 있는 이 솔루션으로 극복해야 할 몇 가지 문제도 있었다. 따라서 5.5bar에서 분당 2000리터의 압축 공기가 필요하다. R. STAHL에게도 현장 테스트가 사전에 수행되기 어려웠고, 일상적인 것은 아니었다. 사전에 이 솔루션을 광범위하게 검토하기 위해 발덴부르크의 R. STAHL에서 테스트 환경을 설치했다.

그러나 이것이 유일한 특성은 아니었다. 캐비닛 내부는 고객이 지금까지 가지고 있던 표준 구성요소를 계속 사용할 수 있도록 Rittal 캐비닛처럼 보여야 했다. 접점 간격, 19인치 프레임, 조명 등이 이에 해당한다. 그러나 Rittal 캐비닛은 폭발 위험 영역용으로 승인되지 않았다. 특수 제작된 특수 캐비닛은 내부에 필요한 접점 간격을 재현하여 고객이 원하는 장착 옵션을 제공하는 방식으로 설계했다. 이제 사용자는 동시에 R. STAHL의 안전성을 기반으로 일반적인 Rittal 액세서리를 설치할 수 있다. R. STAHL 캐비닛의 장점은 완전히 용접되어 통상적인 캐비닛보다 몇 배나 기밀하다. 이를 통해 가능한 오류 원인(누출)이 사전에 상당히 감소하며, 이는 항상 내부에 약간의 과압이 있는 Ex p 방폭 등급의 전제 조건이다.

구체적으로 Ex p 작동을 위한 추가 스트럿이 있는 Ex e 인클로저 9850/0의 솔루션이 있었다. 고객이 쉽게 접근할 수 있도록 Ex p 인클로저 전면과 후면에 도어가 설치되었다. 디스플레이에는 6mm 안전유리의 폴딩 패널이 있다. Zone 1용 U 인증 Ex p 인클로저는 또한 IP66으로 설계되었다. R. STAHL은 인증 Ex p 빈 엔클로저로 Ex p 인클로저를 공급했다. 이제 고객은 일반적인 방식으로 인클로저 내부 구성을 직접 수행하고 배선할 수 있다. 폭발 위험 영역에 인클로저를 설치하려면(완전 인증된 Ex p 컨트롤 패널 8620/5) 최종 승인 테스트만 있으면 된다. 나머지 테스트는 외부 테스트 센터 또는 다른 전문가가 수행할 수 있다.


언제든지 작동

이집트 정유공장에서 상기 진동 장치는 모니터링뿐만 아니라 제어에도 사용된다. 전기 공급선 중 하나가 고장나더라도 이 제어가 문제 없이 작동하는 것이 사용자에게 중요했다. 따라서 추가 상호 연결을 통해 Ex p 컨트롤러의 중복 공급이 가능해졌다. 또한 도어가 열려 있고, 그로 인해 압력 손실이 있음에도 시가동 또는 유지보수 중에 캐비닛 내외부에서 작업할 수 있게 하는 바이패스 키 스위치도 사용된다. 그러나 이러한 작업을 위해서는 폭발성 가스가 없어야 한다. 이것은 공정을 통해 보장되어야 하며, 일반적으로 이를 위해 이른바 열간 작업 허가가 발급된다. 따라서 이 키 스위치는 특별한 배선 작업 없이 캐비닛을 바이패스 모드로 전환하는 간단한 방법이다. 비용이 많이 드는 테스트 단계 없이 Ex p 바이패스 키 스위치를 비활성화하면 작업이 완료된 후 Ex p 모니터링이 다시 켜진다.

여기에서도 와류 냉각이 필요했다. 그러나 주변 온도가 50℃인 기후 요건이 쿠웨이트보다 덜 극심하기 때문에 단일 냉각 시스템으로도 충분했다. 또한 인클로저는 건물 내부에 있다. 이 경우 보호 등급 IP65로 충분했다. 양개형 Ex p 인클로저(Ex e 방폭도 제공)에도 추가 스트럿이 있지만, 쿠웨이트의 인클로저보다 훨씬 크다. 왼쪽 도어에는 Shark 유형 HMI를 작동할 수 있는 Ex i 키보드용 추가 하우징이 있다. 이는 매우 열악한 환경 조건을 위해 설계되었다. 오른쪽 도어에는 19인치 회전 프레임의 맞춤형 디스플레이가 있다. 두 구성요소 모두 6mm 접합 안전유리의 폴딩 패널 뒤에 안전하게 보관된다.

이집트에서는 와류 냉각기가 하나만 필요했지만, 인클로저의 부피가 크기 때문에 3개의 Ex p 공기 배출구를 계획해야 했다. 이렇게 해서 퍼지 시간을 짧게 유지할 수 있다. R. STAHL의 LED Ex 조명은 특수 브래킷을 사용하여 지붕 외부에 설치되었다. 솔루션의 작동 준비 상태를 표시하는 표시등 외에도 깜박이와 경적을 조합하여 문제(압력 강하)가 발생할 경우 사용자에게 알린다.


결 론

사용 사례는 압력 방폭 인클로저(Ex p) 방폭 등급으로 매우 높은 온도에서도 안전한 방폭이 가능함을 보여준다. 간단한 설치 및 견고성 외에도 두 정유공장의 사용자는 특별한 요구도 확실하게 충족시켜준 유연성을 높이 평가했다.

www.r-stahl.com
R. STAHL
R. STAHL은 90년 이상 폭발 위험 영역의 안전 기술 분야를 선도하고 있다. 발덴부르크 지역에 소재한 회사로서 방폭 부품과 시스템을 공급하는 세계적인 선두 업체이다. 자동화, 제어 및 분배, 설치, 운영과 모니터링, 조명, 신호, 경보 관련 제품을 제공한다. R. STAHL에서는 다양한 제공 범위 중에서 고객 맞춤형 방폭 시스템 솔루션에 더욱 집중하고 있다. 컨설팅, 프로젝트 계획 및 엔지니어링부터 교육에 이르는 포괄적인 서비스가 수요에 맞게 제품의 맞춤형 조합에 보완된다. 많은 선구적인 기술 성과와 늘어나는 특허는 회사의 개발 능력을 부각시켜 준다. 국제 인증과 승인을 통해 R. STAHL 제품을 전 세계에서 사용할 수 있다.
 

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