갠트리 크레인은 공장 안의 어떤 기계보다 멀리 이동하며, 전원은 그것을 따라가야 합니다. 변압기, 케이블, 릴, 접지까지 — 명판이 아니라 주행로 위에서 측정해야 합니다.
대부분의 크레인 전기 질문에는 답이 하나뿐입니다. 특수 크레인에서는 같은 질문에 답이 네 개이고, 그것들은 서로 모순됩니다. 20톤 그래브 크레인에 전원을 공급하는 가장 저렴하고 신뢰성 높은 방법인 컨덕터 바는, 옆 건물이 위험 지역으로 분류되어 있다면 그 건물에서는 전혀 허용되지 않습니다. 산세 라인에서 제어 성능을 좋게 만드는 드라이브가 2미터 떨어진 모터의 인증을 무효로 만들 수 있습니다. 석탄 창고에서 완벽하게 안전한 호이스트가 클린룸에서는 입자 수 기준을 통과하지 못합니다.
그래서 특수 크레인의 전원 공급 결정은 부하 계산이 아닙니다. 공간 계산입니다. 공간을 잘못 판단하면, 용량을 아무리 잘 산정해도 전기 패키지는 틀린 것이 됩니다.
이 글은 우리가 제작하는 네 가지 공간을 다룹니다: 가연성 분진이 있는 벌크 처리, 산세 및 산 라인, 클린룸, 그리고 가스 위험 설비입니다. 같은 크레인 계열, 같은 컨트롤러이지만 답은 네 가지로 다릅니다. 이 공간들의 설치 용량은 반도체 베이의 약 0.5톤에서 그래브의 50톤까지 이어집니다.
실패 양상이 달라지기 때문입니다. 일반 크레인에서 적은 전압 강하와 duty class입니다. 위험 지역에서 적은 눈에 보이지 않는 스파크, 혹은 가스가 135도에서 발화하는데 표면이 140도가 되는 것입니다. 산세 홀에서 적은 염산 막이 18개월에 걸쳐 깨끗한 절연체를 도체로 바꾸는 것입니다. 클린룸에서 적은 여러분 자신의 컬렉터 슈에서 떨어지는 카본 분진입니다.
각각은 기계적 답을 가진 전기적 문제이거나, 그 반대입니다. 그래서 특수 크레인의 전기 패키지는 보통 견적서에서 구조물 다음으로 큰 항목입니다.
| 공간 | 대기가 하는 일 | 가장 먼저 고장 나는 것 | 전원이 갖춰야 할 것 |
|---|---|---|---|
| 그래브, 벌크 터미널 | 가연성 분진 구름, 모든 수평면에 5 mm 적층 | 분진층 아래의 표면 온도, 아크가 아님 | 분진 등급 인클로저, IP6X, 적층 상태를 반영한 T-class 선언 |
| 산세 라인 | 산 미스트, 하루 두 번 결로, 염화물 막 | 절연 저항, 그다음 크리피지 트래킹 | IP65 이상, 오염도 3 또는 4 가정, 산에 견디는 시스 |
| 클린룸 | 부식성은 없음. 대신 모든 것이 입자를 셈 | 입자 및 ESD 발생원으로서의 크레인 | 밀폐 드라이브, 여과된 모터 공기, 노출된 슬라이딩 접점 없음 |
| 가스 위험 설비 | 가연성 가스 또는 증기, Zone 1 또는 2 | 모든 스파크 접점, 모든 고온 표면 | Ex 등급 모터와 컬렉터, 개방형 컨덕터 바 전면 금지 |
저 네 열 중 전기를 통상적 의미로 언급한 곳은 하나뿐입니다. 나머지 셋은 설비가 전원에 무엇을 하는지가 아니라, 환경이 설비에 무엇을 하는지에 관한 것입니다.
공간의 이름은 공정이 아니라 zone 체계에서 나옵니다. 가스 zone은 0, 1, 2입니다. 분진 zone은 20, 21, 22입니다. 숫자는 대기가 실제로 존재하는 빈도를 나타내며, 아래 수치는 크레인 제조사들이 Ex 마킹 시트에 게시하는 값입니다.
| Zone | 연간 존재 시간 | ATEX 카테고리 | 분진용 인클로저 |
|---|---|---|---|
| 0 / 20 | 1,000시간 초과 | Category 1 | IP6X, 대부분의 크레인 제조사는 견적을 내지 않음 |
| 1 / 21 | 10~1,000시간 | Category 2 | IP6X, 도전성 여부와 무관 |
| 2 / 22 | 10시간 미만 | Category 3 | 분진이 도전성이면 IP6X, 아니면 IP5X |
여기서 사람들이 두 가지에 걸립니다. 첫째, IP 요구사항은 일괄된 숫자가 아닙니다. Zone 22에서는 분진이 비도전성이면 IP5X를, 도전성이면 IP6X를 사용할 수 있으므로, 같은 Zone 22 범주에 속한 곡물 터미널과 금속 분말 공장이 같은 인클로저를 쓰지 않습니다. 둘째, Category 3 크레인은 인증서가 적은 Category 2 크레인이 아닙니다. 시험하는 고장 조건이 다르고, 서류도 다릅니다.
표면 온도는 zone 위에 더해집니다. 가스 등급은 450도의 T1에서 85도의 T6까지이며, 대부분의 산업 구매자는 T3 또는 T4를 요구합니다. T4는 135도입니다. 이 단일 숫자가 zone보다 전기 패키지의 더 많은 부분을 결정합니다. 모터 외부, 단자함 내부, 브레이크에 모두 적용되기 때문입니다.
| Class | 최대 표면 온도 | 대표 가스 | 비용에 미치는 영향 |
|---|---|---|---|
| T1 | 450 C | 암모니아, 일부 등급의 메탄 | 거의 없음. 표준 모터로 통과 |
| T3 | 200 C | 휘발유 증기, 대부분의 용제 | 실질적 비용. 모터 등급, 브레이크 형식, 단자함 |
| T4 | 135 C | 아세트알데히드, 디에틸에테르, 대부분의 정유 스트림 | 모터 선정 전체를 좌우하고 대부분의 표준 브레이크를 배제 |
| T6 | 85 C | 이황화탄소 | 특수 기계만 가능. 우리는 수주보다 거절이 더 많음 |
표면 온도 85도의 30 kW 모터는 팬이 더 큰 30 kW 모터가 아닙니다. 프레임이 다르고, 권선이 다르며, 종종 냉각 방식도 다릅니다. 구매자가 공간에 무엇이 있는지 확인하지 않고 사양서에 T6를 적으면, 프로젝트는 모터 견적 단계에서 멈추고 모두가 6주를 잃습니다.
이것은 의견의 문제가 아닙니다. 수십 년간 크레인 전원 공급 장치를 만들어 온 Mazzella는 컨덕터 바, 페스툰, 케이블 릴을 비교하면서 한 문장으로 정리했습니다: 컨덕터 바 시스템은 방폭 크레인이 필요한 환경에서는 결코 사용할 수 없다.
이유는 컬렉터 슈입니다. 이것은 슬라이딩 접점입니다. 크레인이 지나갈 때마다, 조인트마다 조금씩 스파크가 발생하고, 부하가 걸리면 더 심해집니다. 일반 창고에서 그 스파크는 정비상의 성가심입니다. Zone 1 대기에서는 수명이 밀리초 단위인 점화원입니다.
밀폐로 해결할 수도 없습니다. IP6X 커버를 씌운 밀폐형 컨덕터 바에도 커버 안에서 나전도체 위를 달리는 슬라이딩 슈가 있고, 표준은 분류된 대기에서 스파크 접점에 대한 보호 수단으로 인클로저를 인정하지 않습니다. 그래서 답은 더 나은 컨덕터 바가 아닙니다. 다른 기술입니다.
같은 논리가 액세서리에도 적용됩니다. Conductix-Wampfler의 ATEX 페스툰 카탈로그는 최대 주행 속도를 1 m/s로 정하고, 그 속도를 넘으면 방폭 성능이 무효라고 명시합니다. 또한 시스템에서 PVC 케이블과 호스를 금지하고, 두꺼운 폴리클로로프렌 또는 동등한 합성 엘라스토머 시스를 요구합니다. 두 요구사항의 이유는 같습니다. 정전기 축적과 시스 열화가 어떤 인클로저로도 막을 수 없는 스파크를 만듭니다.
세 가지 선택지가 있고, 서로 호환되지 않습니다. 페스툰, 케이블 릴, 그리고 기계가 회전한다면 Ex 등급 슬립 링입니다.
| 방식 | 속도 한계 | 시스 및 재질 | 유리한 경우 |
|---|---|---|---|
| ATEX 페스툰 | 1 m/s, 절대 한계 | 두꺼운 폴리클로로프렌. PVC 전면 금지 | 짧거나 중간 길이의 주행로, 트롤리와 브리지, 제어 포함 |
| 케이블 릴 | 릴과 케이블에 따라 결정, 일반적으로 60~100 m/min | 스테인리스 또는 아연도금 강체, 분체 도장 | 긴 주행, 부식성·산성 공간, 높은 사이클 수 |
| Ex 슬립 링 | 회전용, 요청 시 보통 40 rpm 이상 | 방폭 또는 안전증방 구조, IP65 또는 IP66 | 선회 기계, 스태커, 연속 회전이 필요한 모든 경우 |
페스툰은 가장 적은 비용으로 가장 많은 케이블을 운반하며 Zone 1 브리지의 기본 선택입니다. 1 m/s 한계는 제한적으로 들리지만 실제 주행 속도를 확인해 보면, 20톤 공정 크레인은 보통 20~40 m/min, 즉 0.33~0.67 m/s입니다. 이 한계는 고속 그래브 크레인과, 40 m 케이블을 끌고 다니고 싶지 않은 긴 주행로에서 문제가 됩니다.
산세 홀에서는 케이블 릴이 답이며, 방폭 때문만은 아닙니다. 코팅된 본체를 가진 스테인리스 또는 아연도금 구조만이 산성 대기에서 10년을 버팁니다. Mazzella는 부식성·산성 환경을 릴 적용 분야로 명시하는데, 이는 대부분의 사람이 생각하는 것과 반대입니다. 우리는 산 라인에서 릴보다 페스툰을 더 많이 교체해 왔습니다.
슬립 링은 네 번째 선택지이며 구매자들이 잊는 항목입니다. 기계가 회전하면 전원은 회전 조인트를 통과해야 하고, Ex 기계에서 그 조인트는 표준품이 아니라 인증 부품입니다. 이탈리아 제조사 TER은 영하 40도에서 영상 60도 범위에서 IP65 또는 IP66 등급의 Ex 슬립 링을 공급하며, 소형 프레임에서 최대 150 A, 대형 프레임에서 638 A, 각각 최대 1,000 V와 6,000 V, ATEX 지침과 EN 60079-0, EN 60079-1, EN 60079-14 및 IECEx 인증을 갖추고 있습니다. Trolex는 같은 개념을 Zone 1용 방폭 Group IIB 유닛으로 만들며, IP66, 1,000 V AC에서 400 A 통과, 40 rpm, 자동 조절 방식의 결로 방지 히터 내장, 링당 최소 2개의 브러시를 갖습니다. 브러시 구분에 주목하십시오: 전력용은 구리-흑연, 신호용은 은-흑연입니다.
이것은 전체 패키지에서 가장 비용이 큰 오해이며, 구매자의 잘못이 아닙니다. 대부분의 드라이브는 범용 제품으로 팔리고, 대부분의 Ex 모터는 모터로 팔리며, 그 조합은 배선 세부사항으로 취급됩니다. 그렇지 않습니다.
폭발성 대기에서의 모터와 드라이브에 관한 ABB의 지침은 드라이브를 연결하기 전에 각 보호 형식이 무엇을 충족해야 하는지 제시합니다. 내 말이 아니라 그들의 표현으로 읽을 가치가 있지만, 대략의 형태는 다음과 같습니다:
| 보호 형식 | 드라이브 허용 전에 충족되어야 할 조건 | 주문에 미치는 실제 영향 |
|---|---|---|
| Ex d, 방폭 | 해당 duty와 보호 장치에 대해 드라이브와 함께 모터를 시험했거나, 내장 센서와 마진을 갖춘 직접 온도 보호 | 드라이브 모델이 인증서의 일부가 됨. 교체하면 파일이 무효 |
| Ex ec, 안전증방 | 드라이브 또는 동등한 드라이브와 함께 시험, 또는 계산에 의한 온도 등급, 또는 내장 센서에 의한 직접 제어 | 실행 가능. 계산 또는 센서 경로가 보통 더 저렴 |
| Ex eb | 특정 드라이브 및 보호 장치와 함께 시험. 복합 열 시험(heat run) 필수 | 지름길 없음. 계산이 아니라 공장 시험 |
보호 장치 경로는 대부분의 프로젝트가 결국 택하는 방식이며, 놓치기 쉬운 세부사항이 있습니다. 드라이브는 EN 및 IEC 61800-5-2에 정의된 통합 안전 모터 온도 기능을 탑재할 수 있고, 그 기능은 ATEX에 따라 보호 장치로 인증됩니다. 그러나 그 드라이브의 마킹은 내부의 안전 기능만을 가리키며, 드라이브가 여러분의 모터와 함께 시험되었다는 뜻이 아닙니다. 또한 그런 드라이브는 보통 Ex 인클로저를 갖지 않으므로 위험 지역 밖에만 설치할 수 있습니다. 인증서에는 이것이 괄호 범주, 예를 들어 (2)로 표시되며, 이는 zone 밖에 설치하도록 의도된 기기를 의미합니다.
그래서 물어야 할 질문은 "이 드라이브가 ATEX 인증을 받았는가"가 아닙니다. "그 인증서는 무엇에 대한 것이며, 박스는 물리적으로 어디에 놓이는가"입니다. 답이 다르고, 패널 배치가 달라집니다.
T-class는 모터의 속성이 아닙니다. 특정 운전점에서의 모터의 속성이며, 중요한 운전점은 명판의 것이 아닌 경우가 대부분입니다.
표준 전폐형 팬 냉각 모터는 축 장착 팬을 갖습니다. 정격 속도에서는 팬이 권선 온도를 낮게 유지할 만큼 충분한 공기를 이동시킵니다. 정격 속도의 10%에서는 거의 아무것도 이동시키지 못합니다. 팬 유량은 속도에 대략 비례해 줄어드는데, 모터 내부 손실은 부하 상태에서 거의 전부 유지되기 때문입니다. 같은 토크라면 권선은 50 Hz에서보다 5 Hz에서 더 뜨거워집니다.
이것이 표준이 드라이브-모터 조합을 그토록 강조하는 이유입니다. 1,500 rpm에서 T4를 유지하는 모터가 같은 부하로 75 rpm에서도 T4를 유지한다고 보장할 수 없고, 드라이브 설정을 어떻게 하더라도 공기 유량은 바뀌지 않습니다. 드라이브가 할 수 있는 일은 측정하고 조치하는 것입니다. 권선의 PTC 또는 PT100을 읽고, 열 상태를 모델링하고, 표면이 한계를 넘기 전에 차단합니다. ABB의 지침은 바로 이것을 시험된 조합의 대안으로 제시하며, Ex 파라미터를 통한 스위칭 주파수 제한이 가용 전류를 감소시키므로 계산에 포함해야 한다고 언급합니다.
비용 순서대로 세 가지 실행 경로가 있습니다:
첫째는 모터에 별도의 강제 통풍 블로어를 달고 드라이브와 인터록하는 것입니다. 저렴하고, 투박하고, 효과적이며, 공작 기계의 표준 답입니다. 변수를 완전히 제거합니다.
둘째는 인증된 열 기능과 권선의 PT100을 갖춘 드라이브를 사용하고, 트립값을 절연 등급이 아니라 해당 class 한계에 맞추는 것입니다. 소형 기계에서는 블로어보다 저렴하고 시운전 규율이 필요합니다. 기본 파라미터가 표준 모터 기준으로 설정되어 있기 때문입니다.
셋째는 프레임 사이즈를 키워 감소된 연속 토크가 duty를 여전히 커버하게 하는 것입니다. 40% duty cycle의 그래브 크레인에서는 종종 가장 깔끔한 답이고, 5년 뒤 감사에서도 살아남는 답입니다.
어느 경로를 택하든, 승인 문서는 크레인이 실제로 운전할 최저 속도, 실제로 운반할 최고 부하에서의 열 시험이며, 표면 온도는 가정이 아니라 측정값이어야 합니다. 우리는 T4 그래브 크레인이 같은 오후에 50 Hz에서 시험을 통과하고 6 Hz에서 실패하는 것을 본 적이 있습니다. 속도 지령 외에는 아무것도 바꾸지 않은 상태였습니다.
천천히, 그리고 나서 측정합니다. 레일은 건물에서 가장 확실한 접지 경로처럼 보이지만, 의존할 수 없는 경로입니다. 바퀴는 본딩 도체가 아닙니다. 바퀴와 레일의 접촉은 하중, 녹, 그리스, 그리고 크레인이 마침 조인트 위에 놓여 있는지에 따라 달라집니다. 본딩이 가장 필요한 순간에 크레인은 무부하일 수 있고 접촉 저항은 수십 옴일 수 있습니다.
그래서 본딩은 베어링 면이 아니라 구리 도체로 합니다. IEC TS 60079-32-1은 13.2.2절에서 수치를 제시합니다: 접지와 양호하게 접촉한 금속 물체는 접지에 대한 저항이 10옴 미만이어야 하며, 정전기 방전에는 최대 1메가옴까지 허용되지만 10옴을 초과하는 값은 부식이나 느슨한 연결의 초기 지표이므로 조사해야 합니다. NFPA 77도 일관되며, 실제에서 구리는 약 10옴, 스테인리스는 25옴을 인용합니다.
| 본딩 지점 | 목표 | 현장에서 실제로 보는 것 |
|---|---|---|
| 페스툰 레일 → 건물 접지 | 10옴 미만 | 보통 양호. 도장된 브래킷이 예외 |
| 브리지 → 주행 레일 | 연속 구리 본드 | 크레인 다섯 대 중 한 대꼴로 누락. 바퀴로 충분하다고 가정 |
| 트롤리 → 브리지 | 연속 구리 본드 | 전용 스트랩 대신 페스툰 트롤리를 경유해 배선되는 경우가 많음 |
| 호이스트 프레임 → 트롤리 | 연속 구리 본드 | 호이스트를 별도 공급해 현장에서 볼트 체결할 때 누락 |
| 그래브 또는 인양 부속 | 본딩할 것, 로프에 매다는 것으로 충분하지 않음 | 그래브 크레인에서 가장 흔히 잊히는 본드 |
적절한 저저항 측정기로 시험하십시오. 옴 범위의 멀티미터가 아닙니다. 값을 기록하십시오. 1년 뒤의 두 번째 측정값이 조인트의 부식 여부를 알려주기 때문입니다. 그리고 양단만이 아니라 조인트에서도 시험하십시오. 양단 측정값이 좋아도 베어링을 통해 전류가 흐르는 스트랩을 숨길 수 있습니다.
분진은 가라앉고, 절연하고, 연소합니다. 가스는 확산되고 점화됩니다. 이 차이가 계산을 두 가지 방식으로 바꿉니다.
첫째는 인클로저입니다. 분진은 박스 밖으로 유지되어야 하며 이는 IP 문제이고, 요구사항은 일률적이지 않습니다. Zone 21에서는 도전성과 비도전성 분진 모두 IP6X를 요구합니다. Zone 22에서는 비도전성 분진에 IP5X를, 도전성 분진에 IP6X를 사용할 수 있습니다. 금속 분말 공장과 제분소는 둘 다 Zone 22일 수 있지만 같은 인클로저를 함께 쓸 수는 없습니다.
둘째는 표면 온도이며, 여기서 분진은 가스보다 미묘합니다. 가스의 경우 표면을 가스의 점화 온도와 비교합니다. 분진의 경우 구름(cloud)과 적층(layer)을 분리해 고려해야 합니다. 5 mm 분진층은 표면을 단열해, 같은 설비가 깨끗한 상태보다 더 뜨겁게 운전되도록 하기 때문입니다.
| 단계 | 공식 | 계산 예 |
|---|---|---|
| 구름 한계 | 구름 점화 온도의 2/3 | 구름이 450 C에서 점화, 한계는 300 C |
| 적층 한계 | 적층 점화 온도에서 75 K 감산 | 적층이 300 C에서 점화, 한계는 225 C |
| 지배값 | 둘 중 낮은 값 | 225 C, 따라서 설비는 T3 이상으로 표시 |
| 주위 온도 보정 | 명판에 다른 표시가 없으면 40 C 기준으로 선언 | 55 C 창고는 도면에 주석을 다는 것이 아니라 재정격 기계가 필요 |
이 표가 크레인에 무엇을 뜻하는지 보십시오. 모터만 뜨거운 표면이 아닙니다. 브레이크는 멈출 때마다 뜨겁습니다. 저항기도 마찬가지이고, 접촉기 아크 슈트도 그렇습니다. 분진 등급 그래브 크레인에서는 브레이크와 저항기를 별도로 표시합니다. 모터 인증서가 그것들을 커버하지 않기 때문입니다.
그리고 패널 위의 분진층은 점화 문제가 아닐 때도 열 문제입니다. 5 mm 층은 패널 벽의 열저항을 대략 두 배로 만듭니다. 그래서 분진이 많은 현장의 감소 정격(derating)이 분진 사양만으로 짐작되는 것보다 큰 것입니다.
산이 금속을 먼저 공격하지 않기 때문입니다. 절연체 표면을 공격하며, 아무도 알아차리지 못할 만큼 천천히 진행되어, 3년간 운전한 기계의 누전 계전기가 트립될 때에야 드러납니다.
메커니즘은 크리피지 트래킹입니다. 절연체 위의 염화물 막은 약한 도전성을 띠고, 하루 두 번 결로가 생기는 습한 홀에서는 그 막이 표면을 가로지르는 누설 경로가 됩니다. 카본 트랙이 한 번 형성되면 회복되지 않습니다. IEC 60664-1 체계는 이를 오염도(pollution degree)로 규정하며, 산세 홀은 최선의 경우 오염도 3, 비산 구역에서는 4입니다. 참고로 이 표준은 전압과 무관하게 오염도 2에서 0.2 mm, 오염도 3에서 0.8 mm, 오염도 4에서 1.6 mm의 최소 크리피지 하한을 둡니다. 전압이 얼마든 작은 간극은 물방울이나 입자로 브리지될 수 있기 때문입니다.
| 항목 | 표준 사양 | 산 라인에 필요한 것 |
|---|---|---|
| 패널 | IP54, 도장 강판 | IP65 또는 IP66, 304 또는 316 스테인리스, 경사진 상부, 수평 선반 없음 |
| 결로 | 대응 없음 | 자체 서모스탯이 있는 결로 방지 히터, 플러스 브리더 드레인 |
| 케이블 시스 | PVC | 폴리클로로프렌 또는 동등품. PVC는 그랜드부에서 취화되어 갈라짐 |
| 그랜드 및 체결구 | 니켈 도금 황동 | 316 스테인리스, 아니면 2년 안에 그랜드가 고착 |
| 절연 저항 | 설치 후 측정하지 않음 | 500 V DC에서 최소 1메가옴, 이후 매년 정지 시 재측정 |
1메가옴 수치는 IEC 60204-1 18.3절에서 나오며, 크레인 표준이 아니라 기계의 전기 설비 표준이고, 대부분의 시운전 시트가 사용하는 값입니다. 건조한 홀의 신품 기계에서는 보통 수백 메가옴을 봅니다. 3년 된 산세 크레인에서는 모든 것이 작동하는 상태에서 2메가옴 미만을 측정한 적이 있는데, 그 지점에서 다음 우기가 되면 트립이 발생합니다.
산에 특유한 또 다른 항목은 등급이 아니라 인클로저 재질입니다. 도장 연강의 IP66은 염산 미스트에서 오래 IP66이 아닙니다. 우리는 패널과 단자함에 스테인리스를 지정하며, 이 기계들에서 전기 패키지가 기계 패키지보다 비싼 이유가 스테인리스임을 인정합니다.
전기에 관한 것은 없습니다. 클린룸 크레인은 전기적으로 평범합니다: 400 V, 드라이브, 호이스트, 펜던트. 공간이 문제 삼는 것은 크레인이 이동하는 입자 발생원, ESD 발생원, EMI 발생원이라는 점이며, 이 중 어느 것도 위험 지역 사양서에는 전혀 나오지 않습니다.
입자 문제에는 사람들을 놀라게 하는 구체적인 답이 있습니다. 가장 뻔한 전원 공급 선택인 개방형 컨덕터 바가 최악입니다. 구리 바 위를 달리는 카본 컬렉터 슈가 마모되고, 그 마모 생성물이 미세한 도전성 분진이기 때문입니다. 그것이 곧바로 실내로 들어갑니다. 클린룸 전원 공급 장치를 만드는 VAHLE는 컨덕터 바, 비접촉 전원, 케이블 기반 시스템을 입자 방출 저감, ESD 위험, EMI를 내세워 판매하는데, 이는 선택이 자동적이지 않고 등급에 달려 있음을 보여줍니다.
모터가 두 번째 발생원입니다. 표준 모터는 냉각을 위해 실내 공기를 자체로 끌어들였다가 다시 내보내며, 내부에서 묻힌 것을 함께 내보냅니다. 클린룸 크레인은 HEPA 여과 모터 환기를 사용해 여과되지 않은 실내 공기가 드라이브를 통과하지 않게 하고, 모터·기어박스·케이블 트레이 주위에 밀폐 스테인리스 하우징을 둬 윤활유와 이물이 설비 내부에 머물게 합니다.
| 발생원 | 메커니즘 | 해결 |
|---|---|---|
| 컬렉터 마모 | 구리 바 위 카본 슈가 미세 분진 생성 | 밀폐 시스템, 케이블 페스툰, 또는 비접촉 전송 |
| 모터 냉각 공기 | 실내 공기가 모터를 통과해 되돌아옴 | HEPA 여과 환기, 또는 배기를 실외로 덕트 처리 |
| 바퀴 및 레일 마모 | 주강 바퀴가 산화물을 떨어뜨림 | 분진을 떨어뜨리지 않는 폴리머 바퀴와 레일 |
| 윤활유 | 베어링과 브레이크의 오일 미스트 | 무급유 베어링, 드라이 브레이크 |
| 트랙 조인트 | 간극이 지나갈 때마다 분진을 가두고 방출 | 간극 없는 조인트, 밀폐 및 닦을 수 있는 표면 |
ESD는 나머지 절반이며 입자 수보다 위험합니다. 크레인은 민감한 제품 위를 이동하는 거대한 절연 금속 덩어리입니다. 본딩되어 있지 않으면 대전되고, 가장 가까운 대상으로 방전합니다. 클린룸 크레인이 구조 전체에 내장 접지선을 사용하는 이유가 바로 이것이며, 위험 지역 절에서 나온 10옴 목표가 여기에도 적용됩니다.
분명히 해 둘 것이 있습니다. 클린룸 크레인은 Ex 크레인이 아니고, Ex 크레인은 클린룸 크레인이 아닙니다. 우리는 같은 기계에 둘 다를 요구받은 적이 정확히 두 번 있었습니다. 같은 실내에서 용제와 분말을 다루는 제약 공장이었습니다. 가능은 하지만, 전기 패키지가 견적서에서 가장 큰 단일 항목이 됩니다.
전력과 제어는 같은 회로가 아니며, 특수 크레인에서는 도체를 공유하는 경우가 드뭅니다. 컨덕터 바는 전력만 운반할 수 있고 다른 것은 안 되는데, 이 제약이 모듈형 시스템에서 사람들을 놓치게 합니다. 위험 지역 기계에서는 같은 분리가 다른 이유로 나타납니다. 신호도 전력과 같은 이동 조인트를 통과해야 하고, 회전 기계에서는 별도 링 스택을 가진 슬립 링을 의미합니다.
재질이 다르고, 이것이 유용한 세부사항입니다. Ex 슬립 링에서 전력 링은 구리-흑연 브러시를, 신호 링은 은-흑연을 사용하며, 신호용으로 인청동 링과 귀금속 도금, 링당 최소 2개의 브러시를 갖습니다. 장식이 아닙니다. 은-흑연은 접촉 저항이 더 낮고 안정적이어서 24 V 신호나 버스에 필요한 특성이고, 구리-흑연은 모터 회로의 전류와 아크를 견딥니다.
버스가 관련되면 같은 슬립 링이 PROFINET, PROFIBUS 또는 CAN을 운반할 수 있지만, 케이블과 차폐가 인증 패키지의 일부가 됩니다. 우리의 규칙은 간단합니다. 제어가 하드와이어드 24 V나 펜던트가 아닌 어떤 것이든, 신호 경로는 자체 도면, 모터 케이블로부터의 자체 이격 거리, 시운전 시 자체 시험을 갖습니다. 대안은 시험에서는 완벽하게 작동하고 양산에서는 간헐적으로 고장 나는 기계입니다.
대부분의 예상보다 많으며, 그 수치는 모터가 아니라 드라이브가 결정합니다. IEC 61800-5-1은 누설 전류가 AC 3.5 mA 또는 DC 10 mA를 초과하면 주의를 요구하며, 그 시점에서 세 가지 중 하나가 참이어야 합니다: 보호 도체가 최소 10 제곱밀리미터 구리이거나, 병렬로 두 번째 보호 도체가 있거나, 접지 도체가 고장 시 트립하는 장치로 감시되는 것.
크기는 추정할 수 있을 만큼 예측 가능합니다. 드라이브 제조사들이 쓰는 경험칙은 8 kHz 스위칭 주파수에서 드라이브당 20 mA에 모터 케이블 미터당 1 mA를 더하고, 16 kHz에서는 미터당 2 mA입니다. 특수 크레인은 패널이 한쪽 끝에 있고 호이스트가 이동하므로 케이블 길이가 길어, 케이블 항이 빠르게 커집니다.
| 사례 | 추정 | 결과 |
|---|---|---|
| 드라이브 1대, 8 kHz, 케이블 40 m | 20 + 40 = 약 60 mA | 한계 초과. 10 제곱밀리미터 PE 또는 두 번째 도체 |
| 드라이브 3대, 8 kHz, 각 25 m | 60 + 75 = 약 135 mA | 피더의 30 mA RCD는 유지되지 않으며, 유지되도록 요구해서도 안 됨 |
| 16 kHz에서 동일 조건 | 약 210 mA | 스위칭 주파수를 두 배로 하면 케이블 항도 두 배 |
두 가지 결과가 따르고, 둘 다 현장에서 논쟁이 됩니다. 첫째는 잔류 전류 장치입니다. 드라이브 상류에는 type B 장치만 허용됩니다. 누설에 type A나 AC 장치가 볼 수 없는 DC 성분이 있기 때문이며, type B 장치 상류의 모든 장치도 type B여야 합니다. 이미 300 mA type AC 장치가 있는 피더에 type B RCD를 소급 적용하는 것은 부품 교체가 아니라 보호 협조 검토입니다.
둘째는 접지 도체 자체입니다. 페스툰 케이블의 10 제곱밀리미터 접지는 흔치 않고, 일부 공급사가 조용히 6 제곱밀리미터를 넣고 넘어가기를 바라는 이유입니다. 위험 지역 기계에서 그것은 지름길이 아니라 감사에서 지적사항입니다.
이것은 게시된 통계가 아니라 견적에서 나온 우리 자체 계획 수치이며, zone, 인증 기관, 시장에 따라 달라집니다. 같은 용량과 스팬의 표준 실내 크레인 전기 패키지 대비 백분율입니다.
| 공간 | 전기 패키지 프리미엄 | 비용이 가는 곳 |
|---|---|---|
| 분진, Zone 22, Category 3 | 45~80% 증가 | IP6X 인클로저, 분진 등급 모터, T-class 선언, 브레이크 |
| 분진, Zone 21, Category 2 | 70~130% 증가 | 모든 곳의 인증 인클로저, 인증 그랜드, 프로젝트 파일 |
| 가스, Zone 2, Category 3 | 35~60% 증가 | Ex 모터, ATEX 페스툰, 컨덕터 바 없음 |
| 가스, Zone 1, Category 2 | 90~160% 증가 | 인증된 드라이브-모터 조합, 열 보호, Ex 컬렉터 |
| 산세, 산 | 30~55% 증가 | 모든 스테인리스, 히터, 시스 업그레이드, 바 대신 릴 |
| 클린룸, ISO 7 | 60~110% 증가 | 밀폐 드라이브, HEPA 모터 공기, 폴리머 바퀴, 개방형 바 없음 |
| 클린룸, ISO 5 | 120~200% 증가 | 등급이 요구할 경우 비접촉 전송, 전면 스테인리스, 검증 |
프리미엄이 비싼 부분이 아닙니다. 비싼 부분은 크레인이 이미 배에 실린 뒤에 zone을 발견하는 것입니다. 소급 개조는 크레인을 세운 상태에서 현장 요율로 이루어지기 때문입니다. 우리는 인도된 기계의 Zone 1 전환을 전기 패키지 가격의 약 두 배로 견적한 적이 있습니다.
게시된 연구가 아니라 특수 크레인에 대한 우리 자체 서비스 기록이며, 순위가 아니라 놓치기 쉬운 항목의 목록으로 읽을 가치가 있습니다.
| 문제 | 비중 | 예방 |
|---|---|---|
| 그랜드가 Ex 등급이 아님, 그랜드부에서 시스 균열 | 24% | 도면에 그랜드 목록을 두고 케이블 리스트와 대조 확인 |
| 레일 본딩을 설치만 하고 측정하지 않음 | 18% | 시운전 시 모든 조인트에서 옴값 기록 |
| 결로 방지 히터 고장 또는 배선 누락 | 16% | 히터를 자체 회로에 두고 표시등 부착 |
| 드라이브 파라미터가 표준 모터 기본값으로 남음 | 14% | 열 모델을 class 한계로 설정하고 인수인계 시 사진 촬영 |
| 낮은 지점에서 시스가 산 미스트에 침식 | 12% | 낮은 지점 없음. 드레인 루프와 스테인리스 트레이 |
| 페스툰 케이블 가스 방출로 입자 수 기준 실패 | 9% | 저방출 시스를 가정이 아니라 사양으로 지정 |
| 부하 투입 전 슬립 링 브러시 예비 조정 미실시 | 7% | 무부하 예비 운전 후 링별 접촉 저항 확인 |
일곱 중 하나만 부품 고장입니다. 여섯은 설치 또는 문서화 실패이며, 모두 공장 인수 시험에서는 보이지 않고 첫 감사에서 명백해집니다.
열 가지입니다. 문의에서 어느 하나라도 빠지면 견적에는 가정이 들어가고, 그 가정은 저렴한 쪽이 됩니다.
| 항목 | 우리가 필요한 것 | 비용이 달라지는 이유 |
|---|---|---|
| 1. Zone 및 카테고리 | 건물 구역별 zone 번호와 ATEX 카테고리 | 패키지를 수십 퍼센트 움직임 |
| 2. 가스 또는 분진 그룹 | 가스는 IIA, IIB 또는 IIC. 분진은 분진 점화 온도 | IIC 하드웨어는 IIB와 같은 제품 라인이 아님 |
| 3. 온도 등급 | T-class 또는 지배적인 분진 표면 한계 | 모터 프레임과 표준 브레이크 허용 여부를 결정 |
| 4. 주위 온도 및 적층 | 설계 주위 온도, 예상 분진층(mm) | 55 C 창고나 5 mm 적층은 모든 것을 재정격 |
| 5. 드라이브 또는 직입기동 | 속도 제어 필요 여부, 모터가 이미 드라이브와 인증되었는지 | 시험된 조합은 모터 리드타임을 두 배로 늘릴 수 있음 |
| 6. 주행 속도 | 브리지와 트롤리 속도(m/min) | 1 m/s 초과 시 ATEX 페스툰 옵션이 사라짐 |
| 7. 회전 | 기계의 일부가 연속 선회하는지 여부 | 표준이 아닌 인증 슬립 링이 추가됨 |
| 8. 제어 및 버스 | 펜던트, 무선, 또는 필드버스가 있는 PLC | 컨덕터 바로는 운반 불가. 전체 방식을 바꿈 |
| 9. 접지 및 RCD 구성 | 상류의 기존 보호, 현장 접지 목표 | type B 장치와 10 제곱밀리미터 PE가 필요할 수 있음 |
| 10. 문서 언어 | 현장에서 실제로 요구받을 인증서 | 지정 기관 업무는 호의가 아니라 별도 항목 |
열 가지에 모두 답할 수 있다면 전기 패키지는 견적입니다. 네 가지에 답할 수 있다면 가정 네 개가 들어간 추정이며, 그 가정은 여러분이 아니라 우리에게 유리합니다.
우리는 네 공간 모두를 위한 기계를 만들며, 전기 패키지는 공간 다음이 아니라 공간과 함께 설계됩니다. 크레인 사양을 확정하기 전에 전원 측면을 검토하고 싶다면, 특수 크레인 라인에 그래브, 프리캐스트, 산세, 클린룸, Ex duty용으로 우리가 만드는 것이 나와 있고, 호이스트 측면은 호이스트 및 액세서리 페이지에 있습니다. 문의와 함께 zone 도면을 보내 주시면 전기 패키지를 별도 항목으로 견적해 드리며, 그것이 공간이 여러분에게 얼마의 비용을 초래하는지 볼 수 있는 유일한 방법입니다.
아니요. 컨덕터 바는 인클로저로 적합하게 만들 수 없는 유일한 구성품입니다. 개방형 슬라이딩 접점이 점화원이며, 표준은 분류된 대기에서 스파크 접점에 대한 보호 수단으로 커버를 인정하지 않기 때문입니다. 바 급전 크레인에 Ex 박스를 추가해도 바 자체가 지적사항으로 남고, 감독관이 가장 먼저 기록하는 지적사항이 바로 그것입니다. 바는 철거하고 페스툰, 케이블 릴 또는 인증된 컬렉터로 교체해야 합니다.
아니요. 모터 인증서는 모터만 커버합니다. 드라이브는 열적 상황을 바꿉니다. 모터를 정격 이하 속도로 운전할 수 있고, 그 영역에서 축 장착 팬은 거의 공기를 이동시키지 못하기 때문입니다. Ex eb의 경우 표준은 특정 드라이브와 함께 복합 열 시험을 요구합니다. Ex d와 Ex ec에는 권선 내 센서를 이용한 인증된 열 보호 기능 등 대안이 있지만, 누군가 경로를 선택하고 문서화해야 합니다. Ex 모터에 기본 파라미터 그대로의 표준 드라이브를 붙이는 것은 언젠가 기록될 지적사항을 기다리는 일입니다. 특수 크레인 주문서에는 바로 이 항목을 위한 줄이 있습니다.
IP65가 최소 운용 기준이고, IP66은 탱크의 비산 범위 안에 들어오는 모든 것에 대해 우리가 지정하는 등급입니다. 등급 자체는 쉬운 부분입니다. 실제로 실패하는 것은 시스 재질(PVC가 아니라 폴리클로로프렌 또는 동등품이어야 함), 그랜드(스테인리스가 아니면 고착됨), 그리고 결로 방지 히터(자체 회로에 실제로 배선되어야 함)입니다. PVC 케이블을 쓰고 히터가 없는 스테인리스 IP66 박스는 첫 추운 계절에 결로로 가득 찹니다.
시운전 시, 그리고 이후 매년 점검 시에 측정하고 값을 기록합니다. 표준의 지침은 10옴을 초과하는 금속 경로가 부식이나 느슨한 연결의 초기 지표라고 보므로, 절대값보다 추세가 더 중요합니다. 양단이 아니라 조인트마다 측정할 것을 권장합니다. 양단 측정값이 좋아도 베어링을 통해 전류가 흘러 이미 끊어진 스트랩을 숨길 수 있기 때문입니다.
물리적으로는 가능하며, 실제로 우리는 그것을 피하려고 합니다. Zone 2 구역에서 비분류 구역으로 이동하는 크레인은 Ex 등급을 함께 지니고 가는데 이는 허용되지만, 반대는 아닙니다. 표준 크레인은 zone 안으로 들어갈 수 없습니다. 하나의 기계가 경계를 넘어야 한다면 기계 전체가 더 높은 등급을 갖고, 전기 패키지는 진입하는 가장 나쁜 공간을 기준으로 가격이 책정됩니다.
Category 3은 정상 운전에서 보호되는 것으로, 단일 고장을 고려하지 않습니다. Category 2는 고장 하나를 가정한 상태에서 보호되는 것으로, 설계가 단일 고장을 견디고도 안전해야 합니다. 실제 차이는 중복 보호, 다른 인클로저 시험, 더 긴 인증 파일로 나타납니다. 또한 Zone 2 견적과 Zone 1 견적의 차이이며, 특수 크레인 견적의 전기 항목에서 보통 가장 큰 단일 상승폭입니다.
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