Magneetventielen voor gevaarlijke toepassingen

Figuur 1: Magneetventielen helpen bij het automatiseren van vloeistofstromen in gevaarlijke gebieden zoals petrochemische industrieën

Magneetventielen zijn essentieel voor het regelen van vloeistofstromen in gevaarlijke omgevingen zoals chemische verwerking, olie- en gaswinning, mijnbouw en ontvlambare vloeistofdiensten. Deze toepassingen, vaak met ontvlambare gassen, schadelijke dampen, corrosieve vloeistoffen en brandbaar stof, vormen aanzienlijke risico's vanwege de fysische en chemische eigenschappen van de vloeistoffen, evenals de bedrijfsdrukken en -temperaturen. Magneetventielen voor deze gebieden bevatten cruciale veiligheidskenmerken om explosies of medialekkages te voorkomen en tegelijkertijd nauwkeurige en geautomatiseerde stromingscontrole mogelijk te maken. Belangrijke toepassingen van magneetventielen voor gevaarlijke locaties zijn:

• Reguleren van vloeistofstromen in aardgasdistributiesystemen
• Beheren van vloeistofstromen in chemische verwerkingsinstallaties, inclusief het mixen en overbrengen van schadelijke chemicaliën
• Beheersen van vluchtige vloeistoffen in raffinaderijen, petrochemische installaties en opslagtanks voor koolwaterstoffen
• Chemische dosering in afvalwaterzuiveringsinstallaties
• Stofstroomcontrole in mijnbouwoperaties en graanopslagsilo's

Inhoudsopgave

• Classificaties van gevaarlijke locaties
• Problemen met magneetventielen op gevaarlijke locaties
• Ontwerpfactoren
• Hoe de levensduur van magneetventielen in gevaarlijke gebieden te verlengen

Classificaties van gevaarlijke locaties

Gevaarlijke locaties zijn gebieden waar brand- of explosiegevaar bestaat door ontvlambare gassen, dampen, vloeistoffen, stof of vezels. Verschillende industrieën hebben specifieke normen en voorschriften, waardoor het cruciaal is om deze richtlijnen te begrijpen om ervoor te zorgen dat de geselecteerde procesapparatuur en ventielen adequate vloeistofcontrole bieden en voldoen aan gevarenclassificaties. Een magneetventiel ontworpen voor brandbaar stof is bijvoorbeeld mogelijk niet geschikt voor het beheersen van gevaarlijke dampen. Tabel 1 legt de belangrijkste classificaties van gevaarlijke locaties uit. Lees ons ATEX-etiketteringsartikel voor meer informatie over de veilige selectie en het gebruik van apparatuur in potentieel explosieve omgevingen

Tabel 1: Classificaties van gevaarlijke locaties voor magneetventielen

Problemen met magneetventielen op gevaarlijke locaties

• Bogen en vonken: Magneetventielen kunnen tijdens normaal gebruik bogen en vonken produceren, die ontvlambare atmosferen kunnen ontsteken. Dit is vooral kritiek in gevaarlijke locaties waar gassen, dampen of stof aanwezig zijn.
• Hoge temperaturen: De spoel van een magneetventiel kan hoge temperaturen bereiken. Als deze temperaturen het ontstekingspunt van het omringende gevaarlijke materiaal overschrijden, kan dit een explosie veroorzaken. De National Electrical Code (NEC) vereist speciale markering voor magneetventielen met spoelbehuizingstemperaturen boven 100°C (212°F).
• Falen van elektrische apparatuur: Storingen zoals doorbranden of kortsluiting in de magneetspoel kunnen ook leiden tot ontsteking. Ontwerpnormen voor apparatuur voor gevaarlijke locaties behandelen deze potentiële storingen om explosies te voorkomen.

Ontwerpfactoren

Figuur 2: Burkert 6240 magneetventiel met explosiebeveiliging

• Klasse I locaties (Gassen/Dampen):
  • Sterkte: Het magneetventiel moet robuust genoeg zijn om een interne explosie te bevatten. Deze ventielen hebben explosieveilige behuizingen voor de spoel en elektrische componenten, afgedichte behuizingen of speciale ventilatiemechanismen voor extra veiligheid. De wanden van het ventiellichaam moeten dik zijn om interne druk te weerstaan.
  • Explosieveilige behuizing: De spoelbehuizing moet explosieveilig zijn om te voorkomen dat gassen of dampen ontsteken als ze de behuizing binnendringen.
  • Temperatuurcontrole: De magneetventielspoelmoet werken bij een temperatuur onder de ontstekingstemperatuur van de omringende atmosfeer.
  • Vlamwegen: In sommige ontwerpen moet er een manier zijn voor brandende gassen om de behuizing te verlaten nadat ze zijn afgekoeld om ontsteking van de externe atmosfeer te voorkomen. Dit kan worden bereikt door een geslepen oppervlakte vlamweg, waar nauwkeurig geslepen en op elkaar afgestemde oppervlakken gassen alleen laten ontsnappen na afkoeling, of door een geschroefde vlamweg, waar gassen door schroefdraadverbindingen reizen en afkoelen terwijl ze ontsnappen.
• Klasse II locaties (Stof):
  • Stofafdichting: De magneetbehuizing moet voorkomen dat stof binnendringt om interne explosies te voorkomen.
  • Oppervlaktetemperatuur: De oppervlaktetemperatuur van de behuizing moet onder de ontstekingstemperatuur van het stof liggen.
  • Stofdeken: Het ontwerp moet rekening houden met stofophoping op het ventiel, wat kan leiden tot oververhitting en ontsteking van de omringende atmosfeer.
• Klasse III locaties (Vezels/Vliegende deeltjes):
  • Preventie van vezels en vliegende deeltjes: De behuizing moet het binnendringen van vezels en vliegende deeltjes minimaliseren en het ontsnappen van vonken of hete deeltjes voorkomen.
  • Temperatuurcontrole: Het magneetventiel moet werken bij een temperatuur die de ontsteking van opgehoopte vezels voorkomt.
  • Geschiktheid voor meerdere klassen: Sommige magneetventielen zijn ontworpen om te voldoen aan de eisen van meerdere klassen. Een Klasse I magneetventiel dat een explosie kan bevatten, moet bijvoorbeeld ook stof buitenhouden om geschikt te zijn voor Klasse II. De nauwe toleranties die vereist zijn voor vlamwegen in Klasse I ventielen kunnen ook stof buitenhouden, waardoor extra pakkingen overbodig worden.

Andere overwegingen

• Elektrische overwegingen: Elektrische circuits zijn ontworpen om intrinsiek veilig te zijn, met behulp van gecertificeerde barrières of isolatoren om energie te beperken tot niet-ontsteekbare niveaus, zelfs in geval van een storing. Zorgvuldig ontwerp minimaliseert elektrische energie binnen het ventiel, vermindert het risico op vonken en behandelt potentiële storingen zoals doorbranden of kortsluiting om explosies te voorkomen.
• Hoogwaardige materialen: Hoogwaardige industriële magneetventielen hebben corrosiebestendige ventiellichamen en interne componenten gemaakt van materialen zoals Hastelloy, Inconel of PTFE-coatings. Robuuste externe behuizingen van RVS, kunststof of messing beschermen tegen omgevingsschade. Afdichtingen en pakkingen gemaakt van Viton, EPDM of Kalrez voorkomen lekkages en zorgen voor ventielintegriteit, compatibel met specifieke chemicaliën en temperaturen in gevaarlijke omgevingen.
• Temperatuur- en drukwaarden: Magneetventielen moeten betrouwbaar werken binnen een gespecificeerd temperatuurbereik, met thermisch geïsoleerde spoelen en temperatuurbestendige materialen om degradatie te voorkomen. Ze zijn ontworpen om hoge drukken te weerstaan, inclusief een veiligheidsmarge, en worden getest onder realistische drukpieken en -schommelingen. De magneetventielspoelmoet onder de ontstekingstemperatuur van de omringende atmosfeer werken om explosies te voorkomen. Als spoeltemperaturen het ontstekingspunt van gevaarlijke materialen overschrijden, kan dit een explosie veroorzaken.
• Fail-safe mechanismen: Deze ventielen zijn ontworpen met fail-safe mechanismen, zoals veerretour of dubbele spoelconfiguraties, om bij stroomuitval of storing naar een veilige positie (open of gesloten) terug te keren. De elektrische componenten zijn afgeschermd om elektromagnetische interferentie (EMI) te voorkomen die storingen zou kunnen veroorzaken.
• Diagnostiek en handbediening: Geavanceerde magneetventielen kunnen redundante spoelen of sensoren bevatten om de betrouwbaarheid te vergroten. Ingebouwde diagnostiek kan de gezondheid van het ventiel monitoren en vroegtijdig waarschuwen voor potentiële problemen, waardoor het risico op onverwachte storingen wordt verminderd. Een handbediening maakt handmatige bediening van het ventiel mogelijk in geval van een elektrische storing, ontworpen om ervoor te zorgen dat het de explosieveilige integriteit van het ventiel niet in gevaar brengt.
• Naleving van normen: Het ventiel moet voldoen aan industrienormen en certificeringen voor gevaarlijke omgevingen, zoals UL, CE, ATEX, CSA, IECEx, NEMA, en IP classificaties.

Hoe de levensduur van magneetventielen in gevaarlijke gebieden te verlengen

Om de levensduur van magneetventielen in gevaarlijke toepassingen te verlengen, kunnen verschillende maatregelen worden genomen:

• Verbeter oppervlakteafwerkingen om ophoping van vuil en slijtage te voorkomen.
• Gebruik aanvullende oppervlakteafwerkingen en materiaalbehandelingen om de corrosiebestendigheid te verbeteren.
• Voer rigoureuze compatibiliteits- en veiligheidstests uit.
• Voer regelmatige inspecties en onderhoud uit om vuil te verwijderen, versleten afdichtingen te identificeren en beschadigde ventielen te vervangen.