EN
Jaký materiál odolný proti plamenům zvolit pro plášť axiálních ventilátorů odolných proti výbuchu
Z technického hlediska není materiál pláště axiálního ventilátoru odolného proti výbuchu pouze estetickou volbou – přímo určuje, zda ventilátor dokáže uzavřít vnitřní zapálení, odolat korozivním prostředím a splnit požadavky klasifikace zón na místě instalace. Při zpracování specifikací pro větrání v projektech v nebezpečných prostorách se otázka materiálu objeví již v rané fázi – a často způsobí potíže kupujícím, kteří se zaměřují na výkon proudění vzduchu a plášť považují za vedlejší záležitost.
Pokud je vaší prioritou výběr axiálního ventilátoru s ochranou proti výbuchu, který úspěšně projde certifikačním auditem a bude spolehlivě fungovat v provozu, rozhodnutí o materiálu skříně vyžaduje strukturované posouzení, nikoli automatické předpoklady. Níže je porovnání hlavních možností – hliníkové slitiny, mírné oceli a nerezové oceli – včetně podmínek, za nichž má každá z nich smysl.
Proč je materiál skříně důležitý u axiálních ventilátorů s ochranou proti výbuchu
Axiální ventilátor s ochranou proti výbuchu musí splňovat dvě odlišné požadavky, které se přímo týkají materiálu skříně. Za prvé musí skříň být schopna uzavřít jakýkoli vnitřní oblouk nebo zapálení tak, aby nedošlo k šíření plamene do okolní atmosféry. Za druhé nesmí vnější povrch představovat riziko statického výboje nebo jiskření v přítomnosti hořlavých plynů, par nebo prachu.
V souladu s ATEX (směrnice 2014/34/EU) a podobnými normami, jako jsou např. typy A, B a C podle AMCA pro konstrukce odolné proti jiskření, nejsou povolené materiály pro plášť a minimální tloušťky stěn ponechány na uvážení výrobce. Jsou spjaty se skupinou zařízení (plyn nebo prach), klasifikací zóny (zóna 1/2 pro plyny, zóna 21/22 pro prach) a teplotní třídou (T1 až T6 pro atmosféry s hořlavými plyny). To znamená, že materiál pláště, který je přijatelný pro instalaci ve zóně 2, nemusí splňovat požadavky pro zónu 1 bez dalších konstrukčních opatření.
Porovnání hlavních možností materiálu pláště
Plášť z hliníkové slitiny
Hliník je nejběžnější volbou materiálu pro plášť výbušně bezpečných axiálních ventilátorů v běžných průmyslových aplikacích – za touto volbou stojí pevné technické i cenové důvody. Nabízí výhodný poměr pevnosti vůči hmotnosti, dobré obrabovatelnosti pro přesné spoje plamenové dráhy a přirozenou odolnost proti korozi, vhodnou pro mírně vlhká nebo mírně korozivní prostředí.
Avšak jedna hranice, kterou se často přehlíží: slitiny hliníku – zejména ty s vysokým obsahem hořčíku – mohou při nárazu na rezavou ocel vyvolat jiskry schopné způsobit požár. Z tohoto důvodu někdy specifikace skupiny ATEX II (povrchový průmysl, atmosféra plynu) ukládají omezení použití hliníkových skříní v blízkosti směsí vodíku a vzduchu nebo acetylenu a vzduchu, kde dokonce i jiskra způsobená třením může stačit k zapálení. Pokud se cílová aplikace týká plynů skupiny IIC, je třeba od dodavatele požádat potvrzení, zda byla jeho hliníková skříň testována podle příslušné normy.
Pro většinu aplikací v zóně 2 a zóně 22 – např. ventilaci chemických procesů, výfuk z barvících kabinek, obecné provozní prostory továren – zůstávají litinové hliníkové nebo pískově lité hliníkové skříně s vhodnou tloušťkou stěny a certifikovanými plamenovými cestami spolehlivým a cenově výhodným řešením.
Skříň z mírně legované oceli
Měkká ocel, obvykle dodávaná ve formě horkoválcovaných nebo studenoválcovaných tvarovaných pouzder s ochranným povlakem, je preferovanou volbou v případech, kdy má mechanická odolnost vyšší prioritu než hmotnost. Oproti hliníku lépe odolává nárazovým zatížením a u větších rozměrů ventilátorů je strukturálně tužší, kde lití již stane příliš nákladným.
Nevýhodou pozorovanou v praxi je náchylnost k korozí. Pouzdro z mírné oceli bez dostatečné povrchové úpravy se v prostředí vysoké vlhkosti nebo mírně korozivních atmosfér degraduje rychleji než hliníkové nebo nerezové pouzdro. U venkovních instalací v pobřežních nebo chemických prostředích je nutné ochranný povlak pravidelně udržovat; jinak dojde ke ztrátě pevnosti pouzdra v oblasti spojů těsnění proti výbuchu – právě tam, kde je nejdůležitější dodržení rozměrových tolerancí.
Z hlediska odolnosti proti jiskření kontakt ocel-na-ocel skutečně vytváří jiskry, což znamená, že musí být mezera mezi oběžným kolkem a pláštěm a volba materiálů pečlivě řízena. Konstrukce typu B podle normy AMCA (bezpečná proti jiskření) obvykle omezuje kombinace materiálů oběžného kola a pláště, a to bez ohledu na to, zda je plášť vyroben z oceli nebo z jiného základního materiálu.
Nerezová ocelová skořepina
Pláště ze nerezové oceli – nejčastěji tříd 304 nebo 316 – jsou preferovanou volbou pro vysoce korozivní chemická prostředí, ventilaci v potravinářských nebo farmaceutických čistých místnostech a pro pobřežní nebo námořní aplikace, kde je odolnost proti mořské mlze požadavkem na návrh.
U výbušně bezpečných axiálních ventilátorů s trubkovým provedením, instalovaných v potrubních systémech pro dopravu chlorovaných plynů, kyselých par nebo jiných agresivních médií, nabízí nerezová ocel odolnost proti korozi, kterou hliník a uhlíková ocel v průběhu víceleté provozní životnosti spolehlivě nedosáhnou. Kompenzací je vyšší cena materiálu a výroby a také poněkud těžší sestavy ve srovnání s hliníkovými variantami stejné velikosti.
Důležitá technická poznámka: nerezová ocel není z principu nejiskřivá. Při nárazu s vysokou energií může nerezová ocel vyvolat jiskry, i když je energie zapálení obecně nižší než u uhlíkové oceli. Pro aplikace skupiny IIC ani nerezová ocel, ani hliník automaticky nesplňují požadavky na odolnost proti jiskření; celý konstrukční posudek – včetně materiálu lopatek, vzdáleností a obvodových rychlostí – je nutné ověřit proti příslušnému standardu.
Jak vybrat materiál skříně podle klasifikace zóny
Nejspolehlivějším přístupem k výběru materiálu skříně je postupovat zpětně od klasifikace zóny instalované oblasti:
- Zóna 0 / Zóna 20: Nejvyšší úroveň nebezpečí. Většina konstrukcí axiálních ventilátorů není vhodná pro nepřetržitou přítomnost hořlavé atmosféry. Výběr materiálu skříně je zde obvykle přenechán výrobci zařízení v rámci úplného posouzení návrhu podle ATEX kategorie 1G/1D.
- Zóna 1 / Zóna 21: Přítomnost nebezpečné atmosféry je občasná. Vyžaduje se ATEX kategorie 2G/2D. Materiál skříně musí být výrobcem potvrzen jako součást certifikovaného návrhu – posouzení Notifikovaného orgánu zahrnuje celý systém uzavření, nikoli pouze materiál izolovaně.
- Zóna 2 / Zóna 22: Přítomnost nebezpečné atmosféry je vzácná nebo výjimečná. Platí ATEX kategorie 3G/3D. Je povolen širší rozsah materiálů skříně a mnoho standardních výbušně bezpečných axiálních ventilátorů je navrženo tak, aby této klasifikaci vyhovovalo s použitím hliníkových nebo ocelových skříní.
Pro kupující, kteří nakupují prostřednictvím obchodních kanálů, je praktickým krokem požádat výrobce o Prohlášení o shodě a osvědčení o typové zkoušce ES, které uvádí kategorii zařízení, skupinu plynů a třídu teploty pro certifikovaný návrh. Materiál použitý pro plášť certifikovaného prototypu musí odpovídat materiálu jednotky v sériové výrobě – náhrady za účelem snížení nákladů nejsou v rámci tohoto systému přijatelné.
Další faktory ovlivňující výběr mimo typ materiálu
Materiál pláště je jedním z rozměrů rozhodování o výběru. Dva další faktory, které spolu s výběrem materiálu interagují, stojí za zmínku:
Provozní teplotní rozsah: Třída teploty T4 (teplota povrchu nepřesahující 135 °C) je běžným výchozím bodem pro mnoho chemických aplikací a aplikací v petrochemickém průmyslu. Hliník dobře udržuje své strukturální vlastnosti v rámci běžných provozních rozsahů, avšak v aplikacích s vyšší okolní teplotou nebo vysokým zatížením je nutné při návrhu ochranné mezery započítat koeficient tepelné roztažnosti hliníku ve srovnání se součástmi ze oceli.
Kombinace materiálů kola a skříně: U výbušností odolných axiálních ventilátorů a výbušností odolných trubkových axiálních ventilátorů musí být materiál kola kompatibilní se skříní, aby byly splněny požadavky na odolnost proti jiskření. Běžnou kombinací je kolo z hliníku se skříní z hliníku nebo mírné oceli; kola ze nerezové oceli se používají se skříněmi z nerezové oceli v korozivních chemických prostředích. Kombinace různých materiálů je nutné explicitně ověřit v certifikační dokumentaci výrobce.
Shrnutí: Výběr vhodného materiálu skříně
Z hlediska technického posouzení neexistuje jediný materiál pro skříň výbušně bezpečného axiálního ventilátoru, který by byl univerzálně vhodný. Hliníková slitina pokrývá většinu standardních průmyslových a chemických procesních aplikací s vyváženým poměrem nákladů a výkonu. Nízkouhlíková ocel je vhodná tam, kde má mechanická odolnost vyšší prioritu než hmotnost a korozní rizika. Nerezová ocel je správnou volbou pro aplikace v korozivním prostředí nebo vysoké hygieny, kde trvanlivost materiálu ospravedlňuje vyšší jednotkovou cenu.
Zásadním principem je, že výběr materiálu skříně musí být spojitelný s certifikovaným návrhem, který byl posouzen vzhledem ke konkrétní klasifikaci zóny, skupině plynů a třídě teploty vaší instalace. Pro kupující, kteří spolupracují se zavedeným dodavatelem průmyslových ventilátorů, je nejúčinnějším způsobem, jak se vyhnout nákladným problémům s opětovnou kvalifikací v pozdější fázi, požadovat dokumentaci o certifikaci již ve fázi specifikace – nikoli až po umístění objednávky.
