กล่องหุ้มป้องกันฝุ่นติดไฟ: คู่มือการป้องกันฉบับสมบูรณ์

เปลือกหุ้มกันการจุดระเบิดด้วยฝุ่นคืออะไร

กล่องหุ้มกันการติดไฟของฝุ่นเป็นตัวเรือนป้องกันพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อรองรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นที่ติดไฟได้ กรอบหุ้มเหล่านี้ป้องกันไม่ให้อนุภาคฝุ่นเข้ามา และในขั้นวิกฤตินั้น ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนโค้ง ประกายไฟ หรืออุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นภายในไม่สามารถจุดชนวนชั้นฝุ่นหรือเมฆภายนอกได้ ตาม NFSA 499 และ NEC Article 500 กล่องหุ้มกันการติดไฟของฝุ่นจะต้องป้องกันการจุดระเบิดของฝุ่นที่ระบุในบรรยากาศโดยรอบ ให้การปกป้องที่จำเป็นในอุตสาหกรรมตั้งแต่การแปรรูปธัญพืชไปจนถึงการผลิตยา

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการป้องกันการติดไฟของฝุ่นและกล่องหุ้มกันฝุ่นแบบมาตรฐานนั้นอยู่ที่ความสามารถในการป้องกันการจุดระเบิด แม้ว่าตู้กันฝุ่นจะไม่รวมฝุ่นละอองเพียงอย่างเดียว แต่หน่วยป้องกันประกายไฟด้วยฝุ่นได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้มีแหล่งกำเนิดประกายไฟภายในและป้องกันการเผาไหม้ภายนอกแม้ในสภาวะความผิดปกติ ความแตกต่างนี้กลายเป็นสิ่งสำคัญในสิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดการวัสดุ เช่น ผงโลหะ ฝุ่นทางการเกษตร หรือสารประกอบทางเคมีที่สามารถสร้างบรรยากาศที่ระเบิดได้

ระบบการจำแนกประเภทและการให้คะแนน

การจำแนกประเภทดิวิชั่นและโซน

สถานที่อันตรายที่มีฝุ่นติดไฟจัดอยู่ในสองระบบในทวีปอเมริกาเหนือ ระบบกองแบ่งประเภทพื้นที่เป็นคลาส II, กองพล 1 หรือกองพล 2 ในขณะที่ระบบโซนใช้การกำหนดโซนคลาส II/III โซน 20, 21 หรือ 22 สถานที่ประเภท II, ส่วนที่ 1 จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ป้องกันการจุดระเบิดด้วยฝุ่น เนื่องจากมีฝุ่นที่ติดไฟได้ความเข้มข้นที่สามารถติดไฟได้ในระหว่างการดำเนินการปกติ . พื้นที่ส่วนที่ 2 ซึ่งมีฝุ่นปรากฏภายใต้สภาวะที่ผิดปกติเท่านั้น อาจใช้อุปกรณ์ที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดน้อยกว่า

การกำหนดกลุ่มฝุ่น

ฝุ่นที่ติดไฟได้จัดอยู่ในกลุ่ม E, F และ G ตามลักษณะการจุดระเบิดและความต้านทานไฟฟ้า กลุ่ม E รวมถึงฝุ่นโลหะ เช่น อลูมิเนียมและแมกนีเซียมที่มีความต้านทานต่ำกว่า 100 โอห์ม-ซม. ซึ่งถือเป็นประเภทที่เป็นอันตรายที่สุด . กลุ่ม F ประกอบด้วยฝุ่นคาร์บอน รวมถึงถ่านหินและโค้กที่มีความต้านทานระหว่าง 100 ถึง 100,000 โอห์ม-ซม. กลุ่ม G ครอบคลุมฝุ่นทางการเกษตร พลาสติก และสารเคมีที่มีความต้านทานเกิน 100,000 โอห์ม-ซม. อุปกรณ์ต้องได้รับการจัดอันดับสำหรับกลุ่มฝุ่นเฉพาะที่มีอยู่ในโรงงาน

มาตรฐานการออกแบบและการก่อสร้าง

คุณสมบัติการออกแบบที่สำคัญ

การสร้างกล่องหุ้มป้องกันประกายไฟด้วยฝุ่นได้รวมเอาองค์ประกอบการออกแบบที่สำคัญหลายอย่างซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อป้องกันการจุดระเบิด กล่องหุ้มเหล่านี้ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวด:

• กลไกการแยกฝุ่น - ข้อต่อกราวด์และข้อต่อเกลียวที่มีเกลียวเต็มอย่างน้อย 5 เส้น หรือพื้นผิวเรียบที่มีความกว้างหน้าสัมผัสขั้นต่ำ 12.7 มม. (0.5 นิ้ว)
• ข้อจำกัดด้านอุณหภูมิ - อุณหภูมิพื้นผิวจะต้องต่ำกว่าอุณหภูมิการติดไฟของฝุ่นเฉพาะ ซึ่งโดยทั่วไปจะทำเครื่องหมายเป็นรหัส T (T1 ถึง T6) ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิสูงสุดตั้งแต่ 450°C ลงไปถึง 85°C
• ข้อกำหนดการปะเก็น - เมื่อใช้ ปะเก็นจะต้องรักษาความสมบูรณ์ภายใต้สภาวะความผิดปกติสูงสุด และป้องกันการซึมผ่านของฝุ่น
• ข้อมูลจำเพาะของตัวยึด - อย่างน้อยสี่โบลต์สำหรับฝาครอบ โดยมีข้อกำหนดระยะห่างเฉพาะเพื่อป้องกันการบิดงอที่อาจทำให้ซีลเสียหายได้

ข้อกำหนดการทดสอบและการรับรอง

ผู้ผลิตจะต้องส่งกล่องหุ้มตามโปรโตคอลการทดสอบที่เข้มงวดซึ่งกำหนดโดยองค์กรต่างๆ เช่น UL, FM Approvals หรือ CSA การทดสอบ UL 1203 ทดสอบกรอบการทำงาน 20 รอบภายใต้สภาวะชั้นฝุ่น โดยมีประกายไฟภายในหรือแหล่งกำเนิดประกายไฟ เพื่อตรวจสอบว่าไม่มีการจุดระเบิดภายนอกเกิดขึ้น . กล่องหุ้มยังต้องทนต่อการทดสอบการระเบิดภายในที่ 1.5 เท่าของแรงดันสูงสุดที่อาจเกิดจากการจุดติดไฟของเมฆฝุ่นภายในตัวเครื่อง

การเลือกสิ่งที่แนบมาที่เหมาะสม

เกณฑ์การประเมิน

การเลือกตู้อย่างเหมาะสมต้องมีการประเมินปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและการปฏิบัติงานอย่างเป็นระบบ เริ่มต้นด้วยการขอรับเอกสารข้อมูลความปลอดภัยของวัสดุ (MSDS) ของฝุ่น หรือทำการทดสอบเพื่อกำหนดอุณหภูมิจุดติดไฟ พลังงานจุดติดไฟขั้นต่ำ และคุณลักษณะทางไฟฟ้า การจำแนกประเภทพื้นที่อันตรายของสถานที่ต้องได้รับการตรวจสอบโดยการประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติเหมาะสม

โรงงานจัดการเมล็ดพืชที่แปรรูปฝุ่นข้าวสาลี (กลุ่ม G อุณหภูมิจุดติดไฟ 430°C) ที่ทำงานในพื้นที่ Class II ส่วนที่ 1 จะต้องมีกล่องหุ้มกันฝุ่นที่กันการติดไฟซึ่งได้รับการจัดอันดับสำหรับกลุ่ม G ด้วยรหัสอุณหภูมิ T2 (อุณหภูมิพื้นผิวสูงสุด 300°C) . ซึ่งให้ความปลอดภัยที่เพียงพอภายใต้จุดติดไฟของฝุ่น

การเลือกใช้วัสดุ

วัสดุตัวเครื่องจะต้องต้านทานการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อมของกระบวนการในขณะที่ยังคงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างไว้ ตัวเลือกทั่วไป ได้แก่:

• อะลูมิเนียมหล่อ - น้ำหนักเบาพร้อมการกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่
• สแตนเลส - จำเป็นสำหรับบรรยากาศที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือการใช้งานเกรดอาหาร โดยเฉพาะ 316L สำหรับการทนต่อสารเคมี
• เหล็กเคลือบอีพ็อกซี่ - คุ้มราคาสำหรับสภาพแวดล้อมที่ไม่รุนแรงพร้อมการป้องกันการกัดกร่อนที่เพียงพอ

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการติดตั้ง

การติดตั้งและตำแหน่ง

การวางตำแหน่งอย่างมีกลยุทธ์ของกล่องป้องกันฝุ่นที่ติดไฟได้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อทั้งประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยและการบำรุงรักษา ติดตั้งกล่องหุ้มในสถานที่ที่มีการสะสมฝุ่นน้อยที่สุดทุกครั้งที่เป็นไปได้ แม้ว่าจะต้องยังคงทำงานอย่างปลอดภัยแม้ว่าจะปกคลุมด้วยชั้นฝุ่นที่มีความหนาสูงสุด 12.7 มม. (0.5 นิ้ว) ก็ตาม การวางแนวตั้งป้องกันการสะสมของฝุ่นบนพื้นผิวแนวนอน และช่วยให้ระบายความร้อนตามธรรมชาติผ่านการพาความร้อน .

รักษาระยะห่างที่เหมาะสมรอบๆ กล่องหุ้มเพื่อกระจายความร้อน - โดยทั่วไปคือ 150 มม. (6 นิ้ว) จากทุกด้านเพื่อการระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนตามธรรมชาติ ในการใช้งานที่สร้างความร้อนสูง การบังคับอากาศเย็นหรือเปลือกหุ้มขนาดใหญ่อาจจำเป็นเพื่อรักษาอุณหภูมิพื้นผิวให้อยู่ภายในขีดจำกัดที่กำหนด

ข้อกำหนดของท่อและซีล

ท่อร้อยสายทั้งหมดเข้าไปในกล่องป้องกันฝุ่นที่ติดไฟได้จะต้องรักษาความสมบูรณ์ของระบบป้องกัน ใช้ท่อร้อยสายโลหะแข็งแบบเกลียวหรือ IMC (ท่อร้อยสายโลหะระดับกลาง) ที่มีการเชื่อมต่ออย่างน้อย 5 เกลียว ท่อร้อยสายแต่ละท่อที่เข้ามาจากพื้นที่ Division 1 หรือโซน 20/21 จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ปิดผนึกที่ติดตั้งภายในระยะ 450 มม. (18 นิ้ว) จากจุดเข้าของตู้ เพื่อป้องกันฝุ่นเคลื่อนตัวผ่านระบบท่อ

ต้องใช้อุปกรณ์ซีลประเภท EYS สำหรับการใช้งานกันฝุ่นที่ติดไฟได้ โดยเทสารซีลให้เต็มห้องติดตั้ง . ซีลระบายน้ำมาตรฐานที่ออกแบบมาสำหรับสถานที่ประเภท I (ก๊าซ/ไอ) ไม่ได้ให้การป้องกันที่เพียงพอสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่น

โปรโตคอลการบำรุงรักษาและการตรวจสอบ

กำหนดการตรวจสอบตามปกติ

การรักษาความสมบูรณ์ในการป้องกันของกล่องป้องกันฝุ่นที่ติดไฟได้จำเป็นต้องมีโปรแกรมการตรวจสอบอย่างเป็นระบบ NFPA 70 และแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรมแนะนำให้มีการตรวจสอบทุกไตรมาสสำหรับสถานที่ตั้งของดิวิชั่น 1 โดยมีการตรวจสอบทุกเดือนในพื้นที่ที่มีฝุ่นหนาแน่น การตรวจสอบแต่ละครั้งควรตรวจสอบ:

1. สภาพปะเก็น - ตรวจสอบชุดการบีบอัด การแตกร้าว หรือการเสื่อมสภาพที่อาจส่งผลต่อซีล
2. ความแน่นของตัวยึด - ตรวจสอบว่าสลักเกลียวทั้งหมดได้รับแรงบิดอย่างเหมาะสมตามข้อกำหนดของผู้ผลิต โดยทั่วไปแล้วจะมีน้ำหนัก 20-25 ft-lbs สำหรับฝาครอบมาตรฐาน
3. ความสะอาดของพื้นผิว - ขจัดฝุ่นที่สะสมหนาเกิน 3 มม. เพื่อป้องกันผลกระทบจากฉนวนที่ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวเพิ่มขึ้น
4. ความสมบูรณ์ของข้อต่อ - ตรวจสอบการเชื่อมต่อเกลียวและข้อต่อกราวด์เพื่อดูความเสียหายหรือการกัดกร่อน
5. ความชัดเจนของฉลาก - ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการจัดอันดับสถานที่อันตรายยังคงมองเห็นได้ชัดเจน

การดำเนินการแก้ไข

ความเสียหายต่อพื้นผิวซีล ตัวยึดหายไป หรือปะเก็นเสียหายต้องได้รับการดูแลทันทีก่อนจึงจะสามารถส่งคืนอุปกรณ์เพื่อให้บริการได้ . ชิ้นส่วนอะไหล่จะต้องตรงกับข้อกำหนดเฉพาะและพิกัดเดิม การเปลี่ยนส่วนประกอบที่ไม่ได้รับการรับรอง แม้กระทั่งสิ่งของเล็กๆ น้อยๆ เช่น ปะเก็นหรือตัวยึด อาจทำให้การรับรองของตัวเครื่องเป็นโมฆะ และสร้างอันตรายด้านความปลอดภัยร้ายแรงได้

เมื่อเปิดสิ่งล้อมรอบเพื่อการบำรุงรักษา ให้ปฏิบัติตามขั้นตอนการขอใบอนุญาตทำงานที่ร้อน หากมี และตรวจสอบว่าบรรยากาศได้รับการทดสอบและถือว่าปลอดภัยแล้ว ยกเลิกการรวมวงจรและใช้ขั้นตอนการล็อกเอาต์/แท็กเอาต์ก่อนเข้าถึงส่วนประกอบภายใน หลังจากการบำรุงรักษา ให้ตรวจสอบการประกอบกลับคืนอย่างเหมาะสมโดยตรวจสอบว่ามีการติดตั้งตัวยึดทั้งหมดและขันแรงบิดอย่างถูกต้องก่อนทำการชาร์จไฟใหม่

การใช้งานทั่วไปและตัวอย่างทางอุตสาหกรรม

การเกษตรและการแปรรูปอาหาร

เครื่องลำเลียงเมล็ดพืช โรงโม่แป้ง และโรงงานแปรรูปอาหารสัตว์เป็นตัวแทนของสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการมากที่สุดสำหรับกล่องป้องกันฝุ่นที่ติดไฟได้ เหตุระเบิดที่โรงกลั่น Imperial Sugar ในปี 2008 ซึ่งทำให้คนงานเสียชีวิต 14 รายและสร้างความเสียหายกว่า 500 ล้านดอลลาร์ ตอกย้ำถึงความสำคัญอย่างยิ่งยวดของแนวทางปฏิบัติในการติดตั้งระบบไฟฟ้าที่เหมาะสมในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นติดไฟได้ . สิ่งอำนวยความสะดวกที่ทันสมัยประกอบด้วยมอเตอร์สตาร์ทที่กันการจุดระเบิดด้วยฝุ่น กล่องรวมสัญญาณ และแผงควบคุมทั่วทั้งพื้นที่การจัดการเมล็ดพืช การสี และการบรรจุหีบห่อที่จัดอยู่ในประเภท II ส่วนที่ 1

การแปรรูปและการผลิตโลหะ

สิ่งอำนวยความสะดวกที่ต้องจัดการอะลูมิเนียม แมกนีเซียม ไทเทเนียม หรือผงโลหะอื่นๆ ต้องใช้กล่องหุ้มที่ได้รับการจัดอันดับ Group E เนื่องจากวัสดุเหล่านี้มีลักษณะที่เป็นอันตรายอย่างยิ่ง การดำเนินการผลิตแบบเติมเนื้อโดยใช้เทคโนโลยีฟิวชั่นเบดผงโลหะ การแปรรูปผงยา และการผลิตสารเคมีชนิดพิเศษ ล้วนขึ้นอยู่กับโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าที่ป้องกันการติดไฟของฝุ่น ในการใช้งานเหล่านี้ กล่องหุ้มมักมีการควบคุมที่ซับซ้อนสำหรับการตรวจสอบสภาพแวดล้อม ระบบการจัดการผงแบบอัตโนมัติ และอุปกรณ์ควบคุมกระบวนการที่ต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในบรรยากาศที่เป็นอันตราย

การผลิตงานไม้และเฟอร์นิเจอร์

โรงเลื่อย ร้านขายตู้ และโรงงานผลิตเม็ดไม้ทำให้เกิดฝุ่นไม้ในปริมาณมากซึ่งจัดอยู่ในประเภทวัสดุกลุ่ม G ศูนย์ควบคุมมอเตอร์สำหรับระบบรวบรวมฝุ่น ตัวควบคุมเลื่อย และระบบขับเคลื่อนสายพานลำเลียงมักต้องการการป้องกันการจุดระเบิดด้วยฝุ่นในพื้นที่ใกล้กับงานขัดกระดาษทราย เลื่อยตัด และระบบขนถ่ายวัสดุที่ความเข้มข้นของฝุ่นถึงระดับที่เป็นอันตรายในระหว่างการผลิตปกติ

การพิจารณาต้นทุนและผลตอบแทนจากการลงทุน

โดยทั่วไปแล้ว กล่องป้องกันฝุ่นที่ป้องกันการติดไฟจะมีราคาสูงกว่ากล่อง NEMA 4/4X เอนกประสงค์ที่มีขนาดใกล้เคียงกันถึง 2-4 เท่า โดยมีราคาตั้งแต่ 200 ดอลลาร์สำหรับกล่องรวมสัญญาณขนาดเล็ก ไปจนถึงมากกว่า 10,000 ดอลลาร์สำหรับศูนย์ควบคุมมอเตอร์แบบกำหนดเองขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม การลงทุนนี้จะต้องชั่งน้ำหนักกับผลที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้การป้องกันที่ไม่เพียงพอ

ค่าปรับของ OSHA สำหรับการละเมิดฝุ่นที่ติดไฟได้อาจสูงถึง 156,259 ดอลลาร์ต่อการละเมิดร้ายแรงในปี 2024 ในขณะที่การระเบิดของฝุ่นเพียงครั้งเดียวอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อทรัพย์สินนับล้าน การหยุดทำงานของการผลิต และอาจถึงแก่ชีวิตได้ . ผู้ให้บริการประกันภัยจำเป็นต้องมีการติดตั้งระบบไฟฟ้าในสถานที่อันตรายที่เหมาะสมมากขึ้นเรื่อยๆ ตามเงื่อนไขของความคุ้มครองสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดการกับวัสดุที่ติดไฟได้

ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานระยะยาวเอื้ออำนวยต่อคุณภาพกล่องป้องกันฝุ่นที่ติดไฟได้ ผ่านข้อกำหนดในการบำรุงรักษาที่ลดลงและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น กล่องหุ้มระดับพรีเมียมพร้อมวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนและระบบปะเก็นที่แข็งแกร่งสามารถทำงานได้นาน 15-20 ปีในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง ในขณะที่การป้องกันที่ไม่เพียงพออาจต้องมีการเปลี่ยนบ่อยครั้ง และสร้างปัญหาการปฏิบัติตามข้อกำหนดอย่างต่อเนื่อง

แนวโน้มในอนาคตและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

เทคโนโลยีเกิดใหม่กำลังเพิ่มขีดความสามารถของกล่องหุ้มกันการติดไฟของฝุ่นและคุณลักษณะด้านความปลอดภัย ขณะนี้ระบบตรวจสอบแบบบูรณาการสามารถติดตามอุณหภูมิภายใน การสั่นสะเทือน และสภาพแวดล้อม โดยให้การแจ้งเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นก่อนที่จะส่งผลต่อการป้องกัน ตู้อัจฉริยะพร้อมการเชื่อมต่อ IoT ช่วยให้สามารถวินิจฉัยระยะไกลและบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ได้ ลดการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผน ในขณะเดียวกันก็รับประกันการปฏิบัติตามข้อกำหนดอย่างต่อเนื่อง

การวิจัยวัสดุขั้นสูงกำลังผลิตการออกแบบตัวเครื่องที่เบาและทนทานมากขึ้น พร้อมการจัดการระบายความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง วัสดุคอมโพสิตที่รวมอลูมิเนียมเข้ากับวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนช่วยเพิ่มการกระจายความร้อนโดยไม่ต้องเพิ่มน้ำหนัก ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับแผงควบคุมขนาดใหญ่ที่ติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง

การบรรจบกันของมาตรฐาน IEC และ NEC ยังคงดำเนินต่อไป โดยมีการประสานกันที่เพิ่มมากขึ้นระหว่างระบบการจำแนกประเภทโซนและแผนก . แนวโน้มนี้ทำให้การเลือกอุปกรณ์ง่ายขึ้นสำหรับบริษัทข้ามชาติ และเพิ่มความพร้อมของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการรับรองในกรอบการทำงานด้านกฎระเบียบที่แตกต่างกัน ผู้ผลิตกำลังนำเสนอกล่องหุ้มที่ได้รับการรับรองแบบคู่เพิ่มมากขึ้นซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนด UL 1203 (แผนก) และ IEC 60079 (โซน) ซึ่งให้ความยืดหยุ่นสำหรับการติดตั้งทั่วโลก