Cầu trục giàn đi xa hơn bất kỳ máy nào trong nhà máy, và nguồn điện phải đi theo nó. Máy biến áp, cáp, tang quấn và nối đất, được đánh giá trên đường chạy chứ không phải trên nhãn máy.
Hầu hết các câu hỏi về điện của cầu trục chỉ có một đáp án. Trên một cầu trục đặc biệt, cùng một câu hỏi có bốn đáp án, và chúng mâu thuẫn với nhau. Một thanh dẫn điện là cách cấp điện rẻ nhất và đáng tin cậy nhất cho cầu trục gầu ngoạm 20 tấn, nhưng lại hoàn toàn không được phép dùng ở nhà xưởng ngay bên cạnh nếu nhà xưởng đó đã được phân loại. Một biến tần giúp điều khiển tốt hơn trên dây chuyền tẩy gỉ có thể vô hiệu hoá chứng nhận của động cơ cách đó hai mét. Một pa lăng hoàn toàn an toàn trong kho than sẽ trượt kiểm tra đếm hạt trong phòng sạch.
Vì vậy quyết định về nguồn cấp cho một cầu trục đặc biệt không phải là bài tính tải. Đó là bài tính không gian. Chọn sai không gian thì gói điện sai, bất kể nó được tính toán kỹ đến đâu.
Bài viết này đi qua bốn không gian mà chúng tôi chế tạo: xử lý hàng rời trong bụi cháy được, dây chuyền tẩy gỉ và axit, phòng sạch, và nhà máy có môi trường khí. Cùng một dòng cầu trục, cùng một bộ điều khiển, bốn đáp án khác nhau. Công suất lắp đặt trong các không gian đó trải từ khoảng 0,5 tấn trong một khu bán dẫn đến 50 tấn trên một gầu ngoạm.
Vì kiểu hỏng hóc thay đổi. Trên một cầu trục thông thường, kẻ thù là độ sụt áp và cấp làm việc. Trong khu vực nguy hiểm, kẻ thù là một tia lửa bạn không nhìn thấy, hoặc một bề mặt 140 độ trong khi khí chỉ bắt cháy ở 135 độ. Trong một xưởng tẩy gỉ, kẻ thù là một màng axit clohydric biến một chất cách điện sạch thành vật dẫn sau mười tám tháng. Trong phòng sạch, kẻ thù là bụi carbon bong ra từ chính các má phát điện của bạn.
Mỗi vấn đề trong số đó là một vấn đề điện với đáp án cơ khí, hoặc ngược lại. Đó là lý do gói điện trên một cầu trục đặc biệt thường là hạng mục lớn thứ hai trên báo giá, sau phần kết cấu.
| Không gian | Không khí trong phòng tác động thế nào | Bộ phận nào hỏng trước | Nguồn cấp phải đáp ứng gì |
|---|---|---|---|
| Gầu ngoạm, bến hàng rời | Mây bụi cháy được, lớp bụi 5 mm trên mọi bề mặt nằm ngang | Nhiệt độ bề mặt dưới lớp bụi, không phải hồ quang | Vỏ phù hợp môi trường bụi, IP6X, cấp T công bố kèm theo lớp bụi |
| Dây chuyền tẩy gỉ | Sương axit, ngưng tụ hai lần mỗi ngày, màng clorua | Điện trở cách điện, sau đó là phóng điện bề mặt | IP65 hoặc tốt hơn, giả định mức ô nhiễm 3 hoặc 4, vỏ cáp chịu axit |
| Phòng sạch | Không có gì ăn mòn. Thay vào đó mọi thứ đều đếm hạt | Bản thân cầu trục như một nguồn phát hạt và nguồn ESD | Biến tần kín, không khí động cơ được lọc, không có tiếp điểm trượt hở |
| Nhà máy có môi trường khí | Khí hoặc hơi dễ cháy, Zone 1 hoặc 2 | Bất kỳ tiếp điểm phát tia lửa, bất kỳ bề mặt nóng | Động cơ và bộ lấy điện chứng nhận Ex, hoàn toàn không có thanh dẫn hở |
Hãy để ý rằng chỉ một trong bốn cột đó nói về điện theo nghĩa thông thường. Ba cột còn lại nói về việc môi trường làm gì với thiết bị, chứ không phải thiết bị làm gì với nguồn cấp.
Các không gian nhận tên từ hệ thống phân vùng, không phải từ công nghệ. Vùng khí là 0, 1 và 2. Vùng bụi là 20, 21 và 22. Con số phản ánh mức độ môi trường thực sự hiện diện thường xuyên đến đâu, và các con số dưới đây là những gì các nhà chế tạo cầu trục công bố trên bảng ghi nhãn Ex của họ.
| Zone | Thời gian hiện diện mỗi năm | Cấp ATEX | Vỏ bảo vệ cho bụi |
|---|---|---|---|
| 0 / 20 | Trên 1.000 giờ | Cấp 1 | IP6X, và hầu hết nhà chế tạo cầu trục sẽ không báo giá |
| 1 / 21 | 10 đến 1.000 giờ | Cấp 2 | IP6X, dẫn điện hay không dẫn điện |
| 2 / 22 | Dưới 10 giờ | Cấp 3 | IP6X nếu bụi dẫn điện, IP5X nếu không |
Có hai điều khiến người ta hiểu sai ở đây. Thứ nhất, yêu cầu IP không phải một con số áp chung. Ở Zone 22 bạn có thể dùng IP5X khi bụi không dẫn điện và IP6X khi bụi dẫn điện, nên một bến ngũ cốc và một nhà máy bột kim loại cùng ở Cấp Zone 22 vẫn không nhận cùng một loại vỏ. Thứ hai, một cầu trục Cấp 3 không phải là cầu trục Cấp 2 với ít chứng nhận hơn. Các lỗi được thử nghiệm khác nhau, và hồ sơ giấy tờ cũng khác nhau.
Nhiệt độ bề mặt là lớp yêu cầu nằm trên phân vùng. Các cấp khí chạy từ T1 ở 450 độ xuống T6 ở 85 độ, và hầu hết người mua công nghiệp yêu cầu T3 hoặc T4. T4 là 135 độ. Chỉ một con số đó quyết định nhiều phần của gói điện hơn là bản thân phân vùng, vì nó áp dụng cho mặt ngoài động cơ, mặt trong hộp đầu cực, và phanh.
| Cấp | Bề mặt tối đa | Khí điển hình | Chi phí phát sinh |
|---|---|---|---|
| T1 | 450 C | Amoniac, metan ở một số cấp | Gần như không đáng kể. Động cơ tiêu chuẩn đáp ứng |
| T3 | 200 C | Hơi xăng, hầu hết dung môi | Đáng kể thật. Cấp động cơ, loại phanh, hộp đầu cực |
| T4 | 135 C | Axetaldehyt, dietyl ete, hầu hết các dòng của nhà máy lọc dầu | Chi phối toàn bộ việc chọn động cơ, và loại bỏ hầu hết phanh tiêu chuẩn |
| T6 | 85 C | Cacbon đisunfua | Chỉ máy chuyên dụng. Chúng tôi từ chối loại này nhiều hơn số nhận |
Một động cơ 30 kW với bề mặt 85 độ không phải là động cơ 30 kW có thêm quạt lớn hơn. Đó là một khung máy khác, một cuộn dây khác, thường là một phương pháp làm mát khác. Nếu người mua ghi T6 vào đặc tính kỹ thuật mà không kiểm tra trong phòng thực sự có gì, dự án sẽ đứng lại ở bước báo giá động cơ và tất cả các bên mất sáu tuần.
Điều này không phải vấn đề quan điểm. Mazzella, đơn vị đã cấp điện cho cầu trục trong nhiều thập kỷ, đã nói gọn trong một câu khi so sánh thanh dẫn điện, hệ cáp treo và tang quấn cáp: hệ thanh dẫn điện không bao giờ được dùng trong môi trường yêu cầu cầu trục chống cháy nổ.
Lý do là má phát điện. Đó là một tiếp điểm trượt. Nó phát tia lửa nhỏ ở mỗi mối nối, mỗi lần cầu trục đi qua, và dưới tải nó phát tia lửa nhiều hơn. Trong một nhà xưởng thông thường, tia lửa đó chỉ là phiền toái bảo trì. Trong môi trường Zone 1, đó là một nguồn gây cháy với tuổi thọ tính bằng mili giây.
Bạn cũng không thể thoát ra bằng cách bịt kín. Một thanh dẫn điện có nắp IP6X vẫn có một má trượt chạy trên thanh dẫn trần bên trong nắp, và tiêu chuẩn không chấp nhận vỏ bọc như biện pháp bảo vệ cho một tiếp điểm phát tia lửa trong môi trường đã phân loại. Đó là lý do đáp án không phải là một thanh dẫn điện tốt hơn. Đáp án là một công nghệ khác.
Cùng logic đó chạy qua các phụ kiện. Catalogue hệ cáp treo ATEX của chính Conductix-Wampfler đặt tốc độ chạy tối đa 1 m/s và nói rõ rằng bảo vệ chống cháy nổ mất hiệu lực trên tốc độ đó. Catalogue này cũng cấm cáp và ống PVC trong hệ thống và yêu cầu vỏ polychloroprene loại nặng hoặc một elastomer tổng hợp tương đương. Cả hai yêu cầu đó có cùng một lý do: tích tụ tĩnh điện và vỏ cáp bị phá huỷ tạo ra những tia lửa mà không vỏ bọc nào chứa được.
Ba phương án, và chúng không thể thay thế lẫn nhau. Hệ cáp treo, tang quấn cáp, và vành trượt đạt Ex nếu máy có chuyển động quay.
| Phương án | Giới hạn tốc độ | Vỏ cáp và vật liệu | Ưu thế ở đâu |
|---|---|---|---|
| Hệ cáp treo ATEX | 1 m/s, giới hạn cứng | Polychloroprene loại nặng. Không dùng PVC ở bất kỳ đâu | Đường chạy ngắn đến trung bình, xe con và dầm chính, bao gồm cả điều khiển |
| Tang quấn cáp | Do tang và cáp quyết định, điển hình 60 đến 100 m/phút | Thân bằng thép không gỉ hoặc thép mạ kẽm, sơn tĩnh điện | Di chuyển dài, phòng ăn mòn và có axit, số chu kỳ cao |
| Vành trượt Ex | Chuyển động quay, điển hình từ 40 vòng/phút trở lên theo yêu cầu | Vỏ chống cháy nổ hoặc an toàn tăng cường, IP65 hoặc IP66 | Máy quay, máy xếp liệu, mọi ứng dụng quay liên tục |
Hệ cáp treo mang được nhiều cáp nhất với chi phí thấp nhất và là lựa chọn mặc định cho dầm chính Zone 1. Giới hạn 1 m/s nghe có vẻ chặt cho đến khi bạn kiểm tra tốc độ di chuyển dài thực tế, mà trên một cầu trục công nghệ 20 tấn thường là 20 đến 40 m/phút, tức 0,33 đến 0,67 m/s. Giới hạn này chỉ cắn vào các cầu trục gầu ngoạm tốc độ cao và những đường chạy dài, nơi bạn không muốn kéo lê 40 m cáp.
Tang quấn cáp là đáp án trong xưởng tẩy gỉ, và không chỉ vì khía cạnh cháy nổ. Kết cấu thép không gỉ hoặc mạ kẽm với thân được phủ là thứ duy nhất sống được trong môi trường axit suốt một thập kỷ. Mazzella nêu rõ môi trường ăn mòn và có axit là ứng dụng của tang quấn, ngược với điều hầu hết người ta vẫn tưởng. Chúng tôi đã thay nhiều hệ cáp treo hơn là tang quấn trên các dây chuyền axit.
Vành trượt là phương án thứ tư và là phương án người mua hay quên. Nếu máy có chuyển động quay, nguồn điện phải đi qua một khớp quay, và trên một máy Ex, khớp đó là một linh kiện đã được chứng nhận, không phải linh kiện tiêu chuẩn. Nhà chế tạo TER của Ý công bố một vành trượt Ex đạt IP65 hoặc IP66 trong dải âm 40 đến dương 60 độ, lên đến 150 A trên khung nhỏ và 638 A trên khung lớn, ở mức tối đa 1.000 V và 6.000 V tương ứng, được chứng nhận theo chỉ thị ATEX và theo EN 60079-0, EN 60079-1 và EN 60079-14, kèm cả IECEx. Trolex chế tạo ý tưởng tương tự cho Zone 1 dưới dạng một thiết bị chống cháy nổ Nhóm IIB, IP66, dòng qua 400 A ở 1.000 V AC, 40 vòng/phút, tích hợp bộ sưởi chống ngưng tụ tự điều chỉnh và tối thiểu hai chổi than cho mỗi vành. Hãy để ý cách chia chổi than: đồng-graphit cho nguồn, bạc-graphit cho tín hiệu.
Đây là hiểu lầm tốn kém nhất trong toàn bộ gói điện, và đó không phải lỗi của người mua. Hầu hết biến tần được bán như sản phẩm đa dụng, hầu hết động cơ Ex được bán như động cơ, và sự kết hợp được coi như một chi tiết đấu dây. Không phải vậy.
Hướng dẫn của chính ABB về động cơ và biến tần trong môi trường cháy nổ trình bày rõ mỗi kiểu bảo vệ cần gì trước khi có thể nối biến tần. Nên đọc nguyên văn của họ hơn là đọc tôi diễn giải, nhưng đại ý như sau:
| Kiểu bảo vệ | Điều gì phải đúng trước khi được phép dùng biến tần | Ảnh hưởng thực tế đến đơn hàng |
|---|---|---|
| Ex d, chống cháy nổ | Động cơ được thử nghiệm cùng biến tần theo chế độ làm việc và cùng thiết bị bảo vệ, hoặc bảo vệ nhiệt độ trực tiếp bằng cảm biến nhúng và có dự phòng biên | Model biến tần trở thành một phần của chứng nhận. Đổi model là hồ sơ hết hiệu lực |
| Ex ec, an toàn tăng cường | Được thử nghiệm cùng biến tần hoặc một biến tần tương đương, hoặc xác định cấp nhiệt độ bằng tính toán, hoặc điều khiển trực tiếp từ cảm biến nhúng | Khả thi. Phương án tính toán hoặc dùng cảm biến thường là đường rẻ hơn |
| Ex eb | Được thử nghiệm cùng với đúng loại biến tần và thiết bị bảo vệ đó. Thử nghiệm chạy nhiệt kết hợp là bắt buộc | Không có đường tắt. Đây là thử nghiệm tại nhà máy, không phải tính toán |
Phương án dùng thiết bị bảo vệ là phương án hầu hết dự án cuối cùng dùng đến, và nó có một chi tiết hay bị bỏ sót. Biến tần có thể mang chức năng nhiệt độ động cơ an toàn tích hợp, được định nghĩa trong EN và IEC 61800-5-2, và chức năng đó được chứng nhận như một thiết bị bảo vệ theo ATEX. Nhưng nhãn trên biến tần đó chỉ nói về chức năng an toàn bên trong nó, không nói về việc biến tần đã được thử nghiệm với động cơ của bạn. Và vì các biến tần đó thường không có vỏ Ex, chúng chỉ có thể được lắp ngoài khu vực nguy hiểm. Trên chứng nhận, điều này hiện ra dưới dạng một cấp trong ngoặc, ví dụ (2), được hiểu là thiết bị dành để lắp bên ngoài vùng phân loại.
Vì vậy câu hỏi cần đặt không phải là "biến tần này có chứng nhận ATEX không". Câu hỏi là "chứng nhận đó dành cho cái gì, và chiếc hộp thực sự nằm ở đâu". Hai câu này có đáp án khác nhau và chúng thay đổi cả bố trí tủ điện.
Cấp T không phải thuộc tính của động cơ. Nó là thuộc tính của động cơ tại một điểm làm việc cụ thể, và điểm làm việc quan trọng hiếm khi là điểm trên nhãn máy.
Một động cơ tiêu chuẩn kiểu kín có quạt làm mát gắn trên trục. Ở tốc độ định mức, quạt đẩy đủ không khí để giữ nhiệt độ cuộn dây ở mức thấp. Ở 10 phần trăm tốc độ định mức, nó gần như không đẩy được gì, vì lưu lượng quạt giảm gần như tỷ lệ với tốc độ trong khi tổn hao bên trong động cơ vẫn gần như giữ nguyên ở mức đầy tải. Cuộn dây nóng hơn ở 5 Hz so với bất kỳ lúc nào ở 50 Hz, với cùng một mô men.
Đó chính là lý do các tiêu chuẩn làm ầm ĩ về sự kết hợp biến tần - động cơ. Một động cơ giữ được T4 ở 1.500 vòng/phút không nhất thiết giữ được T4 ở 75 vòng/phút với cùng tải, và không có cấu hình biến tần nào thay đổi được lưu lượng gió. Điều biến tần có thể làm là đo và phản ứng: đọc PTC hoặc PT100 trong cuộn dây, mô hình hoá trạng thái nhiệt, và ngắt trước khi bề mặt vượt giới hạn. Hướng dẫn của ABB nêu chính xác điều đó như phương án thay thế cho một tổ hợp đã được thử nghiệm, và lưu ý rằng việc giới hạn tần số đóng cắt thông qua các tham số Ex sẽ làm giảm dòng khả dụng, và điều đó phải nằm trong tính toán.
Có ba đường thực tế, xếp theo chi phí:
Thứ nhất là lắp thêm một quạt thông gió cưỡng bức riêng cho động cơ, liên động với biến tần. Rẻ, thô, hiệu quả, và là đáp án tiêu chuẩn trên máy công cụ. Nó loại bỏ hẳn biến số này.
Thứ hai là dùng biến tần có chức năng nhiệt đã được chứng nhận cùng một PT100 trong cuộn dây, với ngưỡng ngắt đặt theo giới hạn của cấp nhiệt độ chứ không theo cấp cách điện. Cách này rẻ hơn quạt trên một máy nhỏ nhưng đòi hỏi kỷ luật khi chạy thử, vì các tham số mặc định được đặt cho động cơ tiêu chuẩn.
Thứ ba là chấp nhận một khung máy lớn hơn để mô men liên tục sau khi giảm định mức vẫn đủ cho chế độ làm việc. Trên một cầu trục gầu ngoạm với chu kỳ làm việc 40 phần trăm, đây thường là đáp án sạch nhất, và là đáp án vẫn đứng vững qua một cuộc đánh giá sau năm năm.
Dù chọn đường nào, hồ sơ nghiệm thu là một lần chạy nhiệt ở tốc độ thấp nhất mà cầu trục thực sự sẽ chạy, với tải cao nhất mà nó thực sự sẽ mang, và nhiệt độ bề mặt được đo chứ không phải giả định. Chúng tôi đã từng thấy một cầu trục gầu ngoạm T4 đạt thử nghiệm đó ở 50 Hz và trượt ở 6 Hz, ngay trong cùng một buổi chiều, mà không thay đổi gì ngoài giá trị đặt tốc độ.
Từ từ, rồi sau đó đo. Đường ray trông như đường nối đất hiển nhiên nhất trong nhà xưởng và lại chính là thứ bạn không thể dựa vào. Bánh xe không phải dây dẫn liên kết. Tiếp xúc bánh xe - ray phụ thuộc vào tải, vào gỉ, vào mỡ, và vào việc cầu trục có đang đứng trên một mối nối ray hay không. Đúng lúc bạn cần liên kết nhất, cầu trục có thể đang không tải và điện trở tiếp xúc có thể là hàng chục ohm.
Vì vậy liên kết phải là một dây dẫn đồng, không phải một bề mặt chịu lực. IEC TS 60079-32-1 đưa ra một con số ở mục 13.2.2: các chi tiết kim loại tiếp xúc tốt với đất phải có điện trở nối đất nhỏ hơn 10 ohm, và mặc dù tới 1 megohm vẫn chấp nhận được để tiêu tán tĩnh điện, các giá trị trên 10 ohm là dấu hiệu sớm của ăn mòn hoặc một mối nối lỏng và cần được kiểm tra. NFPA 77 nhất quán với điều này, nêu khoảng 10 ohm cho đồng và 25 ohm cho thép không gỉ trên thực tế.
| Điểm liên kết | Mục tiêu | Thực tế chúng tôi thấy tại công trường |
|---|---|---|
| Ray cáp treo đến đất công trình | Dưới 10 ohm | Thường ổn. Giá đỡ bị sơn là ngoại lệ |
| Dầm chính đến ray đường chạy | Dây đồng liên tục | Thiếu ở khoảng một trong năm cầu trục. Người ta cho rằng bánh xe là đủ |
| Xe con đến dầm chính | Dây đồng liên tục | Thường được đi vòng qua xe kéo cáp treo thay vì một dây liên kết riêng |
| Khung pa lăng đến xe con | Dây đồng liên tục | Bị bỏ sót khi pa lăng được cấp riêng và bắt bu lông tại công trường |
| Gầu ngoạm hoặc thiết bị nâng | Được liên kết, không treo trên cáp | Liên kết bị quên nhiều nhất trên cầu trục gầu ngoạm |
Hãy đo bằng một thiết bị đo điện trở thấp chuyên dụng, không phải đồng hồ vạn năng ở thang ohm. Ghi lại các giá trị, vì lần đo thứ hai sau một năm mới là lần cho bạn biết một mối nối có đang ăn mòn hay không. Và hãy đo tại các mối nối, không chỉ đo đầu-cuối: một kết quả đầu-cuối tốt có thể che giấu một dây liên kết đang dẫn dòng qua một vòng bi.
Bụi lắng xuống, cách điện, và cháy. Khí khuếch tán và bắt cháy. Khác biệt đó thay đổi bài tính theo hai cách.
Thứ nhất là vỏ bảo vệ. Bụi phải được giữ bên ngoài hộp, đây là bài toán IP, và yêu cầu không đồng nhất. Ở Zone 21, cả bụi dẫn điện và bụi không dẫn điện đều yêu cầu IP6X. Ở Zone 22, bạn có thể dùng IP5X cho bụi không dẫn điện nhưng IP6X cho bụi dẫn điện. Một nhà máy bột kim loại và một nhà máy bột mì có thể cùng ở Zone 22 và chúng không thể dùng cùng một loại vỏ.
Thứ hai là nhiệt độ bề mặt, và đây là chỗ bụi tinh tế hơn khí. Với khí, bạn so bề mặt với nhiệt độ bắt cháy của khí. Với bụi, bạn phải xét đám mây bụi và lớp bụi riêng rẽ, vì một lớp bụi 5 mm cách nhiệt cho bề mặt và làm nó nóng hơn so với khi cùng thiết bị đó chạy sạch.
| Bước | Công thức | Ví dụ tính |
|---|---|---|
| Giới hạn đám mây bụi | Hai phần ba nhiệt độ bắt cháy của đám mây bụi | Đám mây bắt cháy ở 450 C, giới hạn thành 300 C |
| Giới hạn lớp bụi | Nhiệt độ bắt cháy của lớp bụi trừ 75 K | Lớp bụi bắt cháy ở 300 C, giới hạn thành 225 C |
| Giá trị quyết định | Giá trị thấp hơn trong hai giá trị | 225 C, nên thiết bị được ghi nhãn T3 hoặc tốt hơn |
| Hiệu chỉnh nhiệt độ môi trường | Công bố ở 40 C trừ khi nhãn máy ghi khác | Một xưởng 55 C cần máy được tính lại định mức, không phải một ghi chú trên bản vẽ |
Hãy để ý bảng đó nói gì với một cầu trục. Động cơ không phải bề mặt nóng duy nhất. Phanh nóng mỗi lần dừng. Điện trở cũng vậy, nếu có, và cả buồng dập hồ quang của contactor. Trên một cầu trục gầu ngoạm phù hợp môi trường bụi, chúng tôi ghi nhãn riêng cho phanh và điện trở, vì chứng nhận của động cơ không bao phủ chúng.
Và một lớp bụi trên nóc tủ điện là vấn đề nhiệt ngay cả khi không phải vấn đề gây cháy. Một lớp 5 mm làm tăng điện trở nhiệt của thành tủ lên khoảng gấp đôi. Đó là lý do việc giảm định mức tại một công trường nhiều bụi lớn hơn so với điều mà riêng đặc tính bụi gợi ra.
Vì axit không tấn công kim loại trước. Nó tấn công bề mặt của lớp cách điện, và tấn công đủ chậm để không ai để ý cho đến khi rơle so lệch dòng rò tác động trên một máy đã chạy ba năm.
Cơ chế là phóng điện bề mặt. Một màng clorua trên chất cách điện có tính dẫn điện nhẹ, và trong một xưởng ẩm với ngưng tụ hai lần mỗi ngày, màng đó trở thành đường rò trên bề mặt. Một khi vệt carbon đã hình thành, nó không tự lành. Khung tiêu chuẩn IEC 60664-1 đặt tên cho điều này qua mức ô nhiễm, và một xưởng tẩy gỉ tốt nhất cũng là mức ô nhiễm 3, còn trong vùng bắn bùn là 4. Để tham khảo, tiêu chuẩn áp mức sàn khoảng cách đánh lửa tối thiểu 0,2 mm ở mức 2, 0,8 mm ở mức 3 và 1,6 mm ở mức 4, không phụ thuộc điện áp, vì một giọt nước hay một hạt bụi có thể bắc cầu qua một khe nhỏ bất kể điện áp là bao nhiêu.
| Hạng mục | Kết cấu tiêu chuẩn | Yêu cầu cho dây chuyền axit |
|---|---|---|
| Tủ điện | IP54, thép sơn | IP65 hoặc IP66, thép không gỉ 304 hoặc 316, nóc dốc, không có gờ nằm ngang |
| Ngưng tụ | Không được xử lý | Bộ sưởi chống ngưng tụ có thermostat riêng, kèm lỗ thoát hơi |
| Vỏ cáp | PVC | Polychloroprene hoặc tương đương. PVC bị giòn và nứt tại gland cáp |
| Gland cáp và phụ kiện | Đồng thau mạ niken | Thép không gỉ 316, nếu không gland sẽ kẹt cứng sau hai năm |
| Điện trở cách điện | Không đo sau khi lắp đặt | Tối thiểu 1 megohm ở 500 V DC, và đo lại mỗi lần dừng bảo trì hằng năm |
Con số 1 megohm lấy từ IEC 60204-1 mục 18.3, là tiêu chuẩn về thiết bị điện của máy chứ không phải tiêu chuẩn cầu trục, và đây là con số mà hầu hết các biên bản chạy thử dùng. Trên một máy mới trong xưởng khô, chúng tôi thường thấy hàng trăm megohm. Trên một cầu trục tẩy gỉ ba năm tuổi, chúng tôi đã đo được dưới 2 megohm trong khi mọi thứ vẫn còn chạy được, và đó chính là điểm mà mùa mưa tiếp theo sẽ thành một lần nhảy aptomat.
Hạng mục đặc thù axit còn lại là vật liệu vỏ, không phải cấp bảo vệ. IP66 bằng thép cacbon sơn không giữ được IP66 lâu trong sương axit clohydric. Chúng tôi chỉ định thép không gỉ cho tủ điện và các hộp đầu cực, và chúng tôi chấp nhận rằng chính thép không gỉ là lý do gói điện đắt hơn phần cơ khí trên những máy này.
Không phản đối gì về điện. Một cầu trục phòng sạch bình thường về điện: 400 V, một biến tần, một pa lăng, một tay điều khiển. Điều mà không gian này phản đối là cầu trục là một nguồn phát hạt di động, một nguồn ESD và một nguồn nhiễu điện từ, và không nguồn nào trong số đó xuất hiện trên một đặc tính kỹ thuật khu vực nguy hiểm cả.
Bài toán hạt có một đáp án cụ thể khiến người ta ngạc nhiên. Lựa chọn cấp điện hiển nhiên nhất, một thanh dẫn hở, lại là lựa chọn tệ nhất, vì má phát điện bằng carbon chạy trên thanh đồng sẽ mòn và sản phẩm mài mòn là bụi dẫn điện mịn. Nó đi thẳng vào phòng. VAHLE, đơn vị chế tạo hệ cấp điện cho phòng sạch, tiếp thị thanh dẫn, cấp điện không tiếp xúc và hệ cấp bằng cáp chính trên cơ sở giảm phát thải hạt, giảm rủi ro ESD và giảm nhiễu điện từ, điều đó cho thấy lựa chọn không hề tự động và phụ thuộc vào cấp sạch.
Động cơ là nguồn thứ hai. Một động cơ tiêu chuẩn hút không khí trong phòng qua chính nó để làm mát rồi đẩy ra, mang theo những gì nó đã hút vào bên trong. Cầu trục phòng sạch dùng thông gió động cơ có lọc HEPA để không khí phòng chưa lọc không bao giờ đi qua thiết bị, và dùng vỏ thép không gỉ kín quanh động cơ, hộp giảm tốc và máng cáp để dầu mỡ và mảnh vụn ở lại bên trong thiết bị.
| Nguồn | Cơ chế | Cách khắc phục |
|---|---|---|
| Mài mòn má phát điện | Má carbon trên thanh đồng sinh ra bụi mịn | Hệ kín, hệ cáp treo, hoặc truyền điện không tiếp xúc |
| Không khí làm mát động cơ | Không khí phòng đi qua động cơ rồi quay lại | Thông gió lọc HEPA, hoặc dẫn khí xả ra ngoài phòng |
| Mài mòn bánh xe và ray | Bánh xe thép đúc bong oxit | Bánh xe và ray polymer không bong tróc |
| Dầu mỡ | Sương dầu từ vòng bi và phanh | Vòng bi không cần bôi trơn, phanh khô |
| Mối nối ray | Khe hở giữ và nhả bụi ở mỗi lượt chạy | Mối nối không khe hở, bề mặt kín và lau được |
ESD là nửa còn lại và nó nguy hiểm hơn việc đếm hạt. Một cầu trục là một khối kim loại lớn, cách ly, di chuyển trên một sản phẩm nhạy cảm. Nếu không được liên kết, nó tích điện, và nó phóng điện vào thứ gần nhất. Cầu trục phòng sạch dùng dây nối đất đi xuyên kết cấu chính vì lý do đó, và mục tiêu 10 ohm trong phần khu vực nguy hiểm cũng áp dụng ở đây.
Cần nói rõ một điều: cầu trục phòng sạch không phải cầu trục Ex và cầu trục Ex không phải cầu trục phòng sạch. Chúng tôi đã được yêu cầu cả hai trên cùng một máy đúng hai lần, tại các nhà máy dược phẩm xử lý dung môi và bột trong cùng một phòng. Điều đó là khả thi, và gói điện trở thành hạng mục đơn lẻ lớn nhất trên báo giá.
Điện động lực và điều khiển không phải cùng một mạch và trên một cầu trục đặc biệt chúng hiếm khi dùng chung dây dẫn. Một thanh dẫn điện chỉ có thể mang điện động lực và không mang gì khác, đây là giới hạn khiến người ta bị bất ngờ trên các hệ mô-đun. Trên một máy khu vực nguy hiểm, sự tách này xuất hiện vì lý do khác: tín hiệu phải đi qua đúng khớp chuyển động như điện động lực, và trên một máy quay, điều đó có nghĩa là một vành trượt với một cụm vành riêng.
Vật liệu khác nhau, và đó là chi tiết hữu ích. Trên một vành trượt Ex, các vành động lực dùng chổi than đồng-graphit còn các vành tín hiệu dùng bạc-graphit, với vành bằng đồng photpho và lớp mạ kim loại quý cho tín hiệu, cùng tối thiểu hai chổi cho mỗi vành. Đó không phải để trang trí: bạc-graphit cho điện trở tiếp xúc thấp hơn và ổn định hơn, đúng thứ mà một tín hiệu 24 V hay một bus cần, trong khi đồng-graphit chịu được dòng điện và hồ quang của mạch động cơ.
Khi có bus, cùng một vành trượt có thể mang PROFINET, PROFIBUS hoặc CAN, nhưng cáp và lớp che chắn trở thành một phần của hồ sơ chứng nhận. Nguyên tắc của chúng tôi rất đơn giản: nếu điều khiển không phải là 24 V đấu dây cứng hoặc một tay điều khiển, thì đường tín hiệu có bản vẽ riêng, có khoảng cách tách biệt riêng so với cáp động cơ, và có bài kiểm tra riêng khi chạy thử. Phương án còn lại là một cái máy chạy hoàn hảo trong thử nghiệm và lỗi ngẫu nhiên trong sản xuất.
Nhiều hơn hầu hết người ta tưởng, và con số do biến tần quyết định chứ không phải động cơ. IEC 61800-5-1 yêu cầu phải xem xét một khi dòng rò vượt 3,5 mA với AC hoặc 10 mA với DC, và tại điểm đó một trong ba điều phải đúng: dây bảo vệ có tiết diện tối thiểu 10 milimét vuông đồng, hoặc có thêm một dây bảo vệ thứ hai song song, hoặc dây nối đất được giám sát bởi một thiết bị tác động khi có sự cố.
Độ lớn đủ dự đoán được để ước tính. Một quy tắc ngón tay mà các nhà chế tạo biến tần dùng là 20 mA cho mỗi biến tần cộng 1 mA cho mỗi mét cáp động cơ ở tần số đóng cắt 8 kHz, và 2 mA mỗi mét ở 16 kHz. Trên một cầu trục đặc biệt, các tuyến cáp dài vì tủ điện nằm ở một đầu còn pa lăng thì di chuyển, nên phần cáp trong tổng tăng nhanh.
| Trường hợp | Ước tính | Hệ quả |
|---|---|---|
| Một biến tần, 8 kHz, cáp 40 m | 20 + 40 = khoảng 60 mA | Vượt giới hạn. Cần PE 10 milimét vuông hoặc dây thứ hai |
| Ba biến tần, 8 kHz, mỗi tuyến 25 m | 60 + 75 = khoảng 135 mA | RCD 30 mA trên tuyến cấp sẽ không giữ được, và không nên yêu cầu nó giữ |
| Tương tự ở 16 kHz | Khoảng 210 mA | Tăng gấp đôi tần số đóng cắt là tăng gấp đôi phần cáp trong tổng |
Có hai hệ quả kéo theo, và cả hai đều gây tranh cãi tại công trường. Thứ nhất là thiết bị dòng dư. Chỉ thiết bị loại B mới được phép đặt phía nguồn của một biến tần, vì dòng rò có thành phần DC mà thiết bị loại A hoặc loại AC không nhìn thấy, và mọi thiết bị phía nguồn của thiết bị loại B cũng phải là loại B. Trang bị thêm một RCD loại B cho một tuyến cấp vốn đã có thiết bị loại AC 300 mA không phải là thay linh kiện, mà là một nghiên cứu về bảo vệ.
Thứ hai là chính dây nối đất. Một dây nối đất 10 milimét vuông trong cáp treo là điều bất thường và đó là lý do một số nhà cung cấp lặng lẽ lắp loại 6 milimét vuông rồi cầu may. Trên một máy khu vực nguy hiểm, đó không phải đường tắt, đó là một điểm không phù hợp khi đánh giá.
Đây là các con số lập kế hoạch của chính chúng tôi lấy từ báo giá, không phải một thống kê công bố, và chúng thay đổi theo phân vùng, theo tổ chức chứng nhận và theo thị trường. Chúng là phần trăm tăng so với gói điện cầu trục trong nhà tiêu chuẩn của chúng tôi ở cùng tải trọng và cùng khẩu độ.
| Không gian | Mức tăng của gói điện | Tiền đi vào đâu |
|---|---|---|
| Bụi, Zone 22, Cấp 3 | Tăng 45 đến 80 phần trăm | Vỏ IP6X, động cơ phù hợp môi trường bụi, cấp T công bố, phanh |
| Bụi, Zone 21, Cấp 2 | Tăng 70 đến 130 phần trăm | Vỏ được chứng nhận ở mọi vị trí, gland cáp được chứng nhận, hồ sơ dự án |
| Khí, Zone 2, Cấp 3 | Tăng 35 đến 60 phần trăm | Động cơ Ex, hệ cáp treo ATEX, không dùng thanh dẫn |
| Khí, Zone 1, Cấp 2 | Tăng 90 đến 160 phần trăm | Tổ hợp biến tần - động cơ được chứng nhận, bảo vệ nhiệt, bộ lấy điện Ex |
| Tẩy gỉ, axit | Tăng 30 đến 55 phần trăm | Thép không gỉ mọi thứ, bộ sưởi, nâng cấp vỏ cáp, tang thay cho thanh dẫn |
| Phòng sạch, ISO 7 | Tăng 60 đến 110 phần trăm | Biến tần kín, không khí động cơ lọc HEPA, bánh xe polymer, không thanh dẫn hở |
| Phòng sạch, ISO 5 | Tăng 120 đến 200 phần trăm | Truyền điện không tiếp xúc khi cấp sạch yêu cầu, toàn bộ thép không gỉ, thẩm định |
Phần tăng thêm không phải là phần đắt. Phần đắt là phát hiện ra phân vùng sau khi cầu trục đã lên tàu, vì khi đó việc cải tạo được làm theo giá tại công trường với cầu trục phải dừng hoạt động. Chúng tôi đã báo giá một lần chuyển đổi sang Zone 1 trên một máy đã giao, với giá xấp xỉ gấp đôi giá của chính gói điện.
Đây là từ hồ sơ bảo hành của chính chúng tôi trên các cầu trục đặc biệt, không phải một nghiên cứu công bố, và nên đọc như một danh sách những thứ dễ bị bỏ sót hơn là như một bảng xếp hạng.
| Vấn đề | Tỷ lệ | Cách phòng ngừa |
|---|---|---|
| Gland cáp không đạt Ex, vỏ cáp nứt tại gland | 24 phần trăm | Bảng gland cáp trên bản vẽ, đối chiếu với danh sách cáp |
| Liên kết ray không bao giờ được đo, chỉ được lắp | 18 phần trăm | Ghi lại giá trị ohm khi chạy thử, tại từng mối nối |
| Bộ sưởi chống ngưng tụ hỏng hoặc chưa bao giờ được đấu dây | 16 phần trăm | Bộ sưởi đi mạch riêng có đèn chỉ báo nhìn thấy được |
| Tham số biến tần để nguyên mặc định của động cơ tiêu chuẩn | 14 phần trăm | Mô hình nhiệt đặt theo giới hạn cấp, và chụp ảnh lại khi bàn giao |
| Vỏ cáp bị sương axit tấn công tại điểm thấp | 12 phần trăm | Không để điểm thấp. Dùng vòng xả và máng thép không gỉ |
| Kiểm tra đếm hạt không đạt do cáp treo phát thải khí | 9 phần trăm | Chỉ định rõ vỏ cáp ít phát thải, không giả định |
| Chổi than vành trượt chưa rà khít trước khi mang tải | 7 phần trăm | Chạy rà không tải, sau đó kiểm tra điện trở tiếp xúc từng vành |
Chỉ một trong bảy vấn đề đó là hỏng linh kiện. Sáu là lỗi lắp đặt hoặc lỗi hồ sơ, và mỗi lỗi trong số đó đều vô hình ở buổi nghiệm thu tại nhà máy và hiển hiện rõ ở lần đánh giá đầu tiên.
Mười hạng mục. Nếu bất kỳ hạng mục nào thiếu trong yêu cầu báo giá, báo giá sẽ kèm một giả định, và giả định đó sẽ là giả định rẻ.
| Hạng mục | Chúng tôi cần gì | Vì sao nó làm thay đổi chi phí |
|---|---|---|
| 1. Phân vùng và cấp | Số Zone và cấp ATEX, theo từng khu vực của nhà xưởng | Làm gói điện thay đổi hàng chục phần trăm |
| 2. Nhóm khí hoặc nhóm bụi | IIA, IIB hoặc IIC với khí. Nhiệt độ bắt cháy của bụi với bụi | Thiết bị IIC không cùng dòng sản phẩm với IIB |
| 3. Cấp nhiệt độ | Cấp T hoặc giới hạn nhiệt độ bề mặt quyết định của bụi | Quyết định khung động cơ và việc có được dùng phanh tiêu chuẩn hay không |
| 4. Môi trường và lớp bụi | Nhiệt độ môi trường thiết kế, và độ dày lớp bụi dự kiến tính bằng mm | Một xưởng 55 C hay một lớp bụi 5 mm làm phải tính lại định mức mọi thứ |
| 5. Biến tần hay khởi động trực tiếp | Có cần điều chỉnh tốc độ hay không, và động cơ đã được chứng nhận cùng biến tần chưa | Một tổ hợp đã được thử nghiệm có thể làm thời gian giao động cơ dài gấp đôi |
| 6. Tốc độ di chuyển | Tốc độ dầm chính và xe con tính bằng m/phút | Trên 1 m/s là phương án cáp treo ATEX biến mất |
| 7. Chuyển động quay | Có bộ phận nào của máy quay liên tục hay không | Thêm một vành trượt được chứng nhận, không phải loại tiêu chuẩn |
| 8. Điều khiển và bus | Tay điều khiển, điều khiển vô tuyến, hoặc PLC có fieldbus | Thanh dẫn điện không mang được nó. Điều này thay đổi toàn bộ sơ đồ |
| 9. Bố trí nối đất và RCD | Bảo vệ hiện có phía nguồn, và mục tiêu nối đất tại công trường | Có thể cần thiết bị loại B và PE 10 milimét vuông |
| 10. Ngôn ngữ hồ sơ | Công trường thực sự sẽ yêu cầu những chứng nhận nào | Công việc của tổ chức được chỉ định là một hạng mục chi phí, không phải một cử chỉ lịch sự |
Nếu bạn trả lời được cả mười, gói điện là một báo giá. Nếu bạn trả lời được bốn, đó là một ước lượng có bốn giả định bên trong, và các giả định đó sẽ đều theo hướng có lợi cho chúng tôi chứ không phải cho bạn.
Chúng tôi chế tạo những máy này cho cả bốn không gian, và gói điện được thiết kế cùng với không gian chứ không phải sau đó. Nếu bạn muốn phần nguồn cấp được xem xét trước khi cầu trục được đặc tả, dòng cầu trục đặc biệt liệt kê những gì chúng tôi chế tạo cho gầu ngoạm, bê tông đúc sẵn, tẩy gỉ, phòng sạch và chế độ Ex, còn phần pa lăng nằm ở trang pa lăng và phụ kiện. Hãy gửi bản vẽ phân vùng kèm yêu cầu báo giá và chúng tôi sẽ báo giá gói điện như một hạng mục riêng, vì đó là cách duy nhất để thấy không gian đang khiến bạn tốn bao nhiêu.
Không. Thanh dẫn điện là bộ phận duy nhất không thể trở nên phù hợp chỉ bằng cách bọc vỏ, bởi tiếp điểm trượt hở chính là nguồn gây cháy và các tiêu chuẩn không chấp nhận nắp che như một biện pháp bảo vệ cho nó trong môi trường đã được phân loại. Thêm hộp Ex vào một cầu trục dùng thanh dẫn vẫn để lại chính thanh dẫn như một điểm không phù hợp, và đó là điểm mà thanh tra viên sẽ ghi đầu tiên. Thanh dẫn phải được tháo ra và thay bằng hệ cáp treo, tang quấn cáp hoặc một bộ lấy điện đã được chứng nhận.
Chưa. Giấy chứng nhận động cơ chỉ bao phủ bản thân động cơ. Biến tần làm thay đổi bức tranh nhiệt vì nó có thể chạy động cơ dưới tốc độ định mức, nơi quạt gắn trên trục gần như không đẩy được không khí. Với Ex eb, tiêu chuẩn yêu cầu thử nghiệm chạy nhiệt kết hợp với đúng loại biến tần đó. Với Ex d và Ex ec có các phương án thay thế, bao gồm chức năng bảo vệ nhiệt đã được chứng nhận với cảm biến đặt trong cuộn dây, nhưng phải có người chọn phương án và lập hồ sơ cho nó. Một biến tần tiêu chuẩn để tham số mặc định trên động cơ Ex là một điểm không phù hợp đang chờ được ghi ra. Phiếu đặt hàng cầu trục đặc biệt có một dòng dành riêng cho việc này.
IP65 là mức tối thiểu để làm việc và IP66 là mức chúng tôi chỉ định cho mọi thứ nằm trong tầm bắn bùn axit từ bể. Cấp bảo vệ là phần dễ nhất. Những phần thực sự hỏng là vật liệu vỏ cáp, phải là polychloroprene hoặc tương đương chứ không phải PVC; là các gland cáp, phải bằng thép không gỉ nếu không sẽ bị kẹt cứng; và là bộ sưởi chống ngưng tụ, phải đi mạch riêng và phải được đấu dây thật. Một hộp IP66 bằng thép không gỉ với cáp PVC và không có bộ sưởi sẽ đầy nước ngưng ngay mùa lạnh đầu tiên.
Khi chạy thử nghiệm thu, và sau đó ở mỗi lần kiểm tra hằng năm, với các giá trị được ghi lại. Hướng dẫn của tiêu chuẩn là một đường dẫn kim loại có điện trở trên 10 ohm là dấu hiệu sớm của ăn mòn hoặc một mối nối lỏng, vì vậy xu hướng quan trọng hơn con số tuyệt đối. Chúng tôi khuyến nghị đo tại từng mối nối thay vì đo đầu-cuối, vì một kết quả đo đầu-cuối tốt có thể đang được dẫn qua một vòng bi và che giấu sợi dây liên kết đã hỏng.
Về mặt vật lý thì có, và trên thực tế chúng tôi cố tránh. Một cầu trục di chuyển từ khu vực Zone 2 sang khu vực không phân loại sẽ mang theo cấp Ex của nó, điều này chấp nhận được, nhưng chiều ngược lại thì không: cầu trục tiêu chuẩn không thể đi vào vùng phân loại. Khi một máy buộc phải vượt qua ranh giới, toàn bộ máy nhận phân loại cao hơn và gói điện được báo giá theo không gian xấu nhất mà nó đi vào.
Cấp 3 được bảo vệ trong điều kiện vận hành bình thường, nghĩa là không xét đến một sự cố đơn lẻ. Cấp 2 được bảo vệ với giả định có một sự cố, nghĩa là thiết kế phải chịu được một lần hỏng hóc mà vẫn an toàn. Trên thực tế khác biệt này thể hiện ở bảo vệ trùng lặp, thử nghiệm vỏ khác nhau và hồ sơ chứng nhận dài hơn. Đây cũng là khác biệt giữa báo giá Zone 2 và báo giá Zone 1, và thường là bước nhảy lớn nhất trên dòng điện của bất kỳ báo giá cầu trục đặc biệt nào.
Bài viết liên quan:
Hướng dẫn lắp đặt cầu trục đặc biệt: Những gì phải đúng trước lần nâng đầu tiên, 0,5 đến 50 tấn
Tiêu chuẩn cầu trục đặc biệt: So sánh ATEX, IEC 60079 và phân loại phòng sạch
Tiêu thụ năng lượng của cầu trục đặc biệt: Bốn loại máy chuyên dụng tiêu thụ bao nhiêu trong một ca
Dấu chân carbon của cầu trục đặc biệt: Phát thải nằm ở đâu trên máy gầu ngoạm, máy bê tông đúc sẵn và máy phòng sạch
Năng lượng tái sinh của pa lăng: Một pa lăng 5 tấn đưa ngược bao nhiêu lên cáp, 0,125 đến 100 tấn