Alev sızdırmaz (Ex d) muhafazada basınç yığılması (pressure piling) nedir?

Basınç yığılması (pressure piling), alev sızdırmaz (Ex d) bir muhafazanın bir bölmesindeki tutuşmanın yanmamış gazı ikinci bir bölmeye itmesi ve alev oraya ulaşmadan önce bu gazı sıkıştırmasıdır. İkinci patlama bu durumda yükselmiş bir basınçtan ve güçlü türbülansla başlar; tepe basıncı, muhafazanın tek ve açık bir hacimde göreceği basıncın çok üzerine çıkabilir. İç yerleşimin, ara bölmelerin ve alev sızdırmaz muhafazalar arasındaki bağlantıların sertifikayla sabitlenmesinin ve sahada değiştirilmemesinin nedeni budur.

Kısa cevap

• IEC 60079-1 basınç yığılmasını, önceden sıkıştırılmış bir gaz karışımının tutuşmasının sonucu olarak tanımlar; ön sıkıştırma örneğin aynı muhafazanın başka bir bölmesindeki veya kesimindeki ilk tutuşmadan kaynaklanır.
• Muhafazanın içinin bölmelere ayrıldığı veya bileşenlerle ara bölme gibi davranacak kadar sıkışık doldurulduğu yerlerde ve muhafazaların boru (conduit) veya kanallarla birbirine bağlandığı yerlerde ortaya çıkar.
• Bir gaz karışımının tepe patlama basıncı, başlangıç basıncıyla yaklaşık orantılı olarak artar; ikinci hacme giren alev jeti de yanmayı çok hızlandırır.
• IEC 60079-1 tasarımcıdan bu tür düzenlemelerden mümkün olduğunca kaçınmasını, aksi halde muhafazayı yüksek basınçlara göre tasarlamasını ister. Deney laboratuvarı patlama basıncını iç parçalar yerindeyken ölçer.
• Sahada: iç parça eklemeyin, yerini değiştirmeyin veya çıkarmayın, Ex d muhafazaları açık boruyla birbirine bağlamayın ve kurulum kurallarının gerektirdiği boru sızdırmazlık elemanlarını takın.

Basınç yığılması nasıl oluşur

Bir montaj plakası veya yoğun bir ekipman bloğuyla A ve B hacimlerine ayrılmış, bu hacimleri bir aralık veya delikle birbirine bağlı bir muhafaza düşünün. Gaz A'da tutuşur.

1. A'daki yanan gaz genleşir ve yanmamış karışımı açıklıktan B'ye iter. Alev B'ye ulaşmadan önce B'deki basınç yükselir.
2. Ardından alev açıklıktan B'ye jet halinde girer. Jet, önceden sıkıştırılmış karışımı aynı anda birçok noktada tutuşturur ve onu yüksek derecede türbülanslı hale getirir.
3. B, yükselmiş başlangıç basıncından çok hızlı yanar ve tepe basıncı A'daki tepe basıncını geçer.

İki etki birleşir: ön sıkıştırma ve türbülans. Kapalı kap deneyleri, bir gaz karışımının maksimum patlama basıncının başlangıç basıncının yaklaşık doğrusal bir fonksiyonu olduğunu gösterir; bu nedenle küçük bir ön sıkıştırma bile tepe basıncı yükseltir. Türbülanslı jet de yanma hızını artırır; bu hem tepe basınç hem de basıncın ne kadar hızlı yükseldiği açısından önemlidir.

Bir delikle (orifis) birbirine bağlanmış iki alev sızdırmaz haznenin sayısal simülasyonu (Li ve Dai, Thermal Science, 2023), Grup IIB için IEC 60079-1 deneylerinde olduğu gibi havada %8 etilen kullanmış ve ikinci haznenin tutuşma anında yalnızca yaklaşık 0,1 ile 0,3 bar önceden basınçlandırıldığını bulmuştur. 10 ile 20 mm'lik deliklerde ikinci haznenin tepe basıncı yine de yaklaşık 8,6 ile 9,1 bara ulaşmış, birinci haznede ise yaklaşık 5,7 ile 7 bar kalmıştır. İncelenen en büyük delikte (45 mm) birinci haznenin tepe basıncı ikincisinden yüksek olmuş ve yazarlar basınç yığılması saptamamıştır. Etkinin ne kadar şiddetli olacağını bağlantı açıklığının boyutu ve birinci boşluktaki tutuşmanın zamanlaması belirler.

Standart ve sertifika ne ister

IEC 60079-1, birbiriyle bağlantılı bölmelerin veya iç parçaların yerleşiminden kaynaklanan kesimlerin normalden yüksek basınçlar ve basınç yükselme hızları oluşturabileceğini kabul eder. Tasarımcı bunlardan mümkün olduğunca kaçınmalıdır; kaçınılamıyorsa muhafaza yüksek gerilmelere dayanacak kadar sağlam olmalıdır.

Güvence tip deneyidir. Laboratuvar, iç bileşenleri takılı veya benzetilmiş muhafazayı gaz grubu için belirlenmiş bir deney karışımıyla doldurur ve en şiddetli sonucu veren konumlardan tutuşturur. Ölçülen en yüksek basınç referans basınç olur ve muhafaza ardından bunun üzerinde bir payla yapılan aşırı basınç deneyiyle kanıtlanır (olağan deneyde referans basıncın 1,5 katı). Bu nedenle basınç yığılması sertifikalı değerin içinde zaten vardır, ancak yalnızca deneyden geçirilen yerleşim için. IEC 60079-1'in 2014 baskısı, Grup IIB'de basınç yığılması için patlama basıncının belirlenmesini de revize etmiştir. Bu baskının yerini o tarihten bu yana IEC 60079-1:2026 almıştır; bu nedenle sertifikada adı geçen baskıyı kontrol edin.

Tesisatçılar ve bakımcılar için anlamı

İç düzeni değiştirmeyin. "Yer var" diye bir röle, daha büyük bir transformatör veya bir kablo kangalı eklemek yeni bir kesim oluşturabilir ve serbest hacmi değiştirebilir. Muhafaza bu durumda deneyden geçirilmemiştir, dolayısıyla sertifika artık onu kapsamaz. İç yerleşimdeki değişiklikler üreticinin işidir veya üreticinin verileriyle IEC 60079-19 kapsamında yapılan bir onarımın konusudur.

Muhafazaları açık boruyla birbirine bağlamayın. İki alev sızdırmaz kutu arasındaki bir boru hattı hazır bir basınç yığılması yoludur. Bu nedenle kurulum yönetmelikleri, tutuşturucu kaynak içeren muhafazaların yakınında ve bir boru sisteminde muhafazalar arasında sızdırmazlık elemanları ister.

İç bariyerleri ve geçit izolatörlerini koruyun. Bir motor veya klemens bölmesi bir geçit izolatörü veya sızdırmaz bir duvarla ayrılmışsa, bu duvar korumanın bir parçasıdır. Onarım sırasında onu çıkarmak, deneyin ayrı ayrı ele aldığı iki hacmi birbirine bağlar.

Sık yapılan hatalar

• Boş alanı kullanılabilir saymak. Sertifika, sığan her yerleşimi değil, deneyden geçirilen yerleşimi kapsar.
• Kablolamayı kolaylaştırmak için bir iç ara bölmeyi çıkarmak. Bu, ayrı ayrı deneyden geçirilmiş iki hacmi birbirine bağlı bir çifte dönüştürür.
• Ex d muhafazaları sızdırmazlık elemanı olmadan veya muhafazadan fazla uzakta yerleştirilmiş sızdırmazlık elemanlarıyla boruyla birbirine bağlamak.

excodex'te ilgili yazılar

• Alev sızdırmaz muhafazalar (Ex d): alev yolları iç patlamayı nasıl durdurur
• Deflagrasyon, detonasyon ve aşırı basınç: bir gaz veya toz patlamasında neler olur
• Ex d tesisatta boru (conduit) sızdırmazlık elemanı ne zaman gerekir?
• Ex d muhafazaya sahada ilave kablo giriş deliği delinebilir mi?
• Standart sayfaları: IEC 60079-1

Standartlar ve ek kaynaklar

• IEC 60079-1, alev sızdırmaz muhafazalarla ekipman koruması "d" (basınç yığılmasının tanımı, birbiriyle bağlantılı bölmeler, patlama basıncının belirlenmesi).
• IEC 60079-1:2014 metni (yerini IEC 60079-1:2026 almıştır), ABD federal mevzuatına atıfla dahil edilmiştir: law.resource.org
• IEC 60079-1 ile ABD madencilik gerekliliklerinin MSHA karşılaştırması (arşivlenmiş), basınç yığılması ve patlama deneyleri: webarchive.library.unt.edu
• D. Li ve S. Dai, birbirine bağlı alev sızdırmaz muhafazada basınç yığılması sırasında delik çapının etkisinin sayısal simülasyonu, Thermal Science 27 (2B), 2023: thermalscience.vinca.rs
• D. Li, S. Dai ve T. Lin, basınç yığılması altında alev sızdırmaz muhafazalarda patlama basıncı parametreleri, Energies 14 (2021): ideas.repec.org
• M. Mitu ve diğerleri, kapalı bir kapta propan-hava karışımlarının deflagrasyon parametreleri (tepe basıncı başlangıç basıncıyla doğrusal), U.P.B. Sci. Bull. B 73 (2011): scientificbulletin.upb.ro

Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.