Por que os armários de capacitores de materiais especiais devem ser usados nas áreas anti-explosão das empresas petroquímicas?

O ambiente de produção das indústrias petroquímicas contém uma grande quantidade de gases e poeira inflamáveis e explosivos, o que coloca demandas extremamente altas sobre a segurança de equipamentos elétricos de compensação de energia reativa de baixa tensão. Como especialista conhecido no campo da compensação de energia reativa, a Geyue Electric atribui grande importância à atualização de equipamentos de compensação de energia reativa de baixa tensão em cenários petroquímicos extremos. No texto a seguir, a Geyue Electric se aprofundará nos requisitos técnicos especiais para dispositivos de compensação de energia reativa em áreas propensas a explosões de empresas petroquímicas, explicam sistematicamente os riscos potenciais de gabinetes de capacitores comuns em ambientes inflamáveis e detalham a seleção de materiais, o design estrutural e a proteção de segurança dos mecanismos de explosões-capacitores. Os engenheiros elétricos de nossa empresa, comparando os padrões de explosão doméstica e internacional e os casos de acidentes típicos, demonstrarão ainda a importância insubstituível de armários especiais de capacitores de materiais para garantir a produção de segurança de empresas petroquímicas e fornecer orientação técnica para a seleção de equipamentos de compensação reativa de energia em áreas perigosas.

Análise das características de áreas perigosas explosivas em empresas petroquímicas

No processo de produção petroquímica, as áreas circundantes de equipamentos -chave, como torres de destilação, vasos de reação e tanques de armazenamento, são definidos como áreas perigosas da explosão pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) padrão 60079. Essas áreas foram expostas há muito tempo a compostos orgânicos voláteis, como benzeno e olefinas. A energia de ignição mínima dessas substâncias é tão baixa quanto 0,2 milijoules, o que equivale a um milésimo da energia de faísca em um gabinete comum de capacitores. Portanto, podemos concluir que, em condições operacionais normais, as faíscas de traços geradas por descarga parcial do meio do capacitor são suficientes para acender a mistura explosiva circundante.

O ambiente de produção das empresas petroquímicas também possui fortes características corrosivas. As taxas de corrosão dos meios de processo, como sulfeto de hidrogênio e gás de cloro em materiais metálicos, podem chegar a 5-8 vezes o dos ambientes industriais comuns. De acordo com um relatório de análise de acidentes de uma certa refinaria de petróleo, os técnicos de nossa empresa descobriram que os armários convencionais de capacitores de aço carbono, quando usados em um ambiente de gás ácido por 18 meses, a espessura do gabinete diminuiu 40%e a força estrutural diminuiu significativamente. No caso de uma falha interna do arco, o gabinete era extremamente propenso a estourar.

O potencial risco de explosão de comumArmários de capacitores

No mercado, os gabinetes tradicionais de capacitores de compensação reativa de energia não levam em consideração os requisitos à prova de explosão em seu design, apresentando assim vários riscos de segurança. Quando os elementos do capacitor são submetidos a sobretensão ou sobrecarga harmônica, o óleo isolante interno pode sofrer decomposição térmica e gerar gás combustível. Quando a pressão do gás excede o limite que a concha pode suportar, a energia de ruptura da concha de alumínio convencional pode atingir 200 milijoules, excedendo em muito o limite superior de 80 milijoules necessários para ambientes de gás de classe II.

Durante o processo de comutação do capacitor, as faíscas do ARC geradas pela desconexão de contato do contator têm uma temperatura superior a 4000k. Os dados de teste mostram que a energia do arco dos contatores padrão ao desconectar um circuito de 400V é suficiente para acender todos os tipos de gases explosivos. Além disso, componentes eletrônicos, como controladores de fatores de potência, podem ter superfícies superaquecidas em condições de falha, e o nível de resistência à temperatura dos invólucros de plástico comuns não pode atender aos requisitos à prova de explosão do equipamento com uma temperatura da superfície do grupo T4 não superior a 135 ℃.

Recursos técnicos de armários de capacitores à prova de explosão

Os armários de capacitores de materiais especiais que atendem aos padrões à prova de explosão devem adotar vários projetos de segurança. A estrutura do gabinete é feita de ligas de cobre ou aço inoxidável com um conteúdo de cobre inferior a 65%, o que não apenas garante força mecânica, mas também suprime faíscas de fricção. A precisão da usinagem da superfície da junta à prova de chama é controlada dentro de 0,05 mm para garantir que as chamas de explosão internas possam ser resfriadas adequadamente ao passar pelo espaço da superfície da junta.

As unidades de capacitores da série BSMJ e BSMJ (Y) produzidas por nossa empresa adotam uma estrutura seca de filme completo. O material dielétrico é o filme de polipropileno retardador de chama e o tempo de auto-extrato é inferior a 10 segundos. Cada fase do capacitor é equipada com um dispositivo de liberação de pressão, que pode liberar pressão direcionalmente em caso de falhas internas para impedir que o shell rache. Todos os componentes condutores são submetidos ao tratamento de passivação e a resistência da superfície é controlada abaixo de 1 MΩ, impedindo efetivamente o acúmulo de eletricidade estática.

Requisitos de seleção de materiais e processos importantes

Os principais materiais do gabinete de capacitores à prova de explosão devem passar a certificação estrita. A placa de aço de casca deve atender ao padrão de aço inoxidável 022CR17NI12MO2 estipulado em GB/T 20878 e não deve mostrar ferrugem mesmo após 480 horas de teste de pulverização de sal. Os componentes do suporte de isolamento usam grânulos DMC com hidróxido de alumínio adicionado e a temperatura de ignição do fio quente está acima de 960 ℃.

O sistema de vedação é feito de material de flúor, que pode suportar a erosão de solventes à base de benzeno por um longo tempo, e a taxa de deformação permanente durante a compressão é inferior a 15%. Os conectores terminais são feitos de material de cobre banhado a prata, e a taxa de mudança de resistência ao contato permanece inferior a 5% após 1000 inserções e extrações. Todos os fixadores expostos devem atender aos requisitos anti-alojamento da ISO 4029, e a atenuação do torque durante o teste de vibração não excede 10% do valor inicial.

Integração do sistema e monitoramento de segurança

Um sistema completo de compensação à prova de explosão requer a integração de várias proteções. O módulo de monitoramento de temperatura coleta continuamente a temperatura de ponto quente do núcleo do capacitor. Quando excede 85 ℃, corta automaticamente a ramificação defeituosa. O sensor de hidrogênio detecta continuamente a concentração de gás dentro do gabinete. Quando atinge 20% do limite inferior da explosão, desencadeia um alarme. O detector de ondas de pressão pode identificar o aumento da pressão inicial do arco interno dentro da faixa de milissegundos e trabalhar em conjunto com o interruptor de aterramento rápido para obter isolamento de falhas dentro de 5 milissegundos.

O controlador à prova de explosão adota um projeto de circuito intrinsecamente seguro, com a tensão de trabalho limitada a menos de 24VDC e a energia dos componentes de armazenamento que não excedam 0,1MJ. A unidade de exibição transmite sinais através de fibras ópticas, eliminando completamente o risco de faíscas elétricas no painel de operação. O sistema transmite dados através de um módulo sem fio certificado ATEX, evitando os danos à estrutura à prova de explosão causada pela passagem de cabos.

Uma comparação entre aplicações de engenharia e acidentes

Um teste comparativo realizado com um parque petroquímico costeiro que coopera com nossa empresa revelou que a unidade de alquilação usando armários de capacitores comuns sofreu dois acidentes de flashver de gabinete durante seu período de operação de três anos. Por outro lado, o mesmo tipo de unidade equipada com armários de capacitores à prova de explosão manteve um registro de falha zero. A análise de imagem térmica de nossa empresa mostrou que, nas mesmas condições de carga, a temperatura máxima da superfície do gabinete à prova de explosão era 22 ° C menor que a do gabinete comum, controlando efetivamente o risco de ignição por calor.

Em nosso projeto de atualizar a unidade de rachaduras de etileno, o gabinete do capacitor à prova de explosão foi equipado com um sistema de proteção de pressão positivo de nitrogênio para manter a concentração interna de oxigênio abaixo de 5%. Isso eliminou efetivamente as condições para a ignição de materiais combustíveis. Esse projeto de proteção de várias camadas expandiu a área aplicável do equipamento da Zona 2 para a Zona 1, aumentando significativamente a confiabilidade de todo o sistema de compensação de energia reativa de baixa tensão e o sistema de energia.

Padrões, normas e sistemas de certificação

O sistema padrão internacional à prova de explosão classifica estritamente equipamentos em áreas perigosas. A certificação IECEX requer armários de capacitores à prova de explosão para passarem 500 testes de ciclagem de temperatura sem qualquer deterioração no desempenho do material. A Diretiva da UE ATEX 94/9/EC estipula que o equipamento deve ser marcado com identificadores completos à prova de explosão, como o ex dB IIB T4 GB, onde IIB indica adequação a gases de etileno e T4 significa que a temperatura da superfície não excede 135 ℃.

O padrão chinês GB 3836 adicionou disposições específicas para equipamentos de remuneração de energia reativa, exigindo que os armários de capacitores à prova de explosão devem passar em um teste de ignição de falha interno. Durante o teste, o gabinete é preenchido com a mistura de gás mais inflamável, e uma falha de quebra de capacitor artificial é criada para observar se uma explosão externa é desencadeada. Somente equipamentos que bloqueiam completamente a propagação da explosão pode obter um certificado à prova de explosão.

Análise de custo-benefício e ciclo de vida

Embora o investimento inicial dos armários de capacitores à prova de explosão seja 40% - 60% maior que o dos modelos comuns, a vantagem geral do custo do ciclo de vida é óbvia. De acordo com uma análise econômica de uma refinaria de petróleo de um milhão de toneladas, a perda média anual devido à falha do equipamento dos armários à prova de explosão é de apenas 7% da dos armários comuns, e o custo de manutenção é reduzido em 65%. Considerando que a potencial produção interrompe as perdas causadas por acidentes (mais de 2 milhões de yuane por dia em média) e penalidades de segurança (até 5 milhões de anos por incidente único), podemos inferir com precisão que os benefícios econômicos reais da solução à prova de explosão são mais significativos.

Podemos tirar a conclusão de que, nas áreas anti-explosão das empresas petroquímicas, os armários de capacitores de materiais especiais devem ser usados. Isso é determinado em conjunto pelas características de explosão dos meios perigosos e pelos riscos inerentes ao equipamento elétrico. Os armários de capacitores à prova de explosão atingem o menor risco de acidentes de explosão por meio de garantias triplas de inovação material, otimização estrutural e monitoramento inteligente. A Geyue Electric, da perspectiva de um provedor de soluções de compensação de energia reativa de baixa tensão, recomenda sinceramente que todas as empresas petroquímicas implementem estritamente padrões à prova de explosão ao selecionar equipamentos e priorizar o Sistema de Garantia de Certificação de Certificação Completa para criar um Sistema de Garantia de Certificação de Potência Relável. Se você precisar de uma solução de remuneração de energia reativa personalizada de uma parada para cenários petroquímicos, consulte o Geyue Electric para obter assistência profissional eminfo@gyele.com.cn.