Geavanceerde inline processensoren voor gevaarlijke (stof)omgevingen
Processen optimaliseren, veiligheid waarborgen
1. Procesoptimalisatie in veeleisende omgevingen
In industrieën waar brandbare stoffen aanwezig zijn, waaronder brandbaar stof, gas of dampen, is het van cruciaal belang om de operationele veiligheid te waarborgen en tegelijkertijd de procesefficiëntie te behouden. Gevaarlijke omgevingen vereisen instrumentatie die niet alleen nauwkeurige en betrouwbare gegevens levert, maar ook voldoet aan de strenge eisen voor explosiebeveiliging.
Rheonics Wij zetten ons in voor het leveren van geavanceerde inline procesbewakingsoplossingen waarmee bedrijven hun activiteiten veilig en effectief kunnen optimaliseren. Onze Ex-gecertificeerde sensoren, gebaseerd op het principe van intrinsieke veiligheid, zijn ontworpen voor naadloze integratie in processen in explosiegevaarlijke omgevingen, waardoor ontstekingsbronnen worden voorkomen en de algehele veiligheid van de installatie wordt verbeterd.
Dit document geeft een overzicht van de uitdagingen die gevaarlijke omgevingen met zich meebrengen, met name omgevingen met risico op stofexplosies, en introduceert Rheonics'Intrinsiek veilige inline viscometers en dichtheidsmeters, ontworpen voor betrouwbaarheid en naleving van de voorschriften in deze kritische toepassingen.
2. Inzicht in gevaarlijke (stof)omgevingen
2.1. De aard van stofexplosies
Een stofexplosie is een snelle verbranding van fijne deeltjes die in de lucht zweven in een afgesloten of gedeeltelijk afgesloten ruimte. Wanneer brandbaar stof in voldoende concentratie verspreid is en in contact komt met een ontstekingsbron, kan dit tot een explosie leiden. Veel organische materialen, synthetische materialen en metalen kunnen brandbaar stof vormen.
Om een stofexplosie te laten plaatsvinden, moet aan vijf voorwaarden worden voldaan:
-
Brandbaar stof: Het materiaal zelf moet brandbaar zijn. Bij brandbaar stof met een deeltjesgrootte kleiner dan 0.5 mm kan een explosie optreden wanneer het stof in de lucht verspreid is met een concentratie boven de minimale explosieconcentratie (MEC). De MEC is de laagste concentratie (doorgaans gemeten in gram per kubieke meter) waarbij een stofwolk kan ontbranden en een explosie kan veroorzaken. In tegenstelling tot gassen heeft brandbaar stof over het algemeen geen gedefinieerde bovenste explosiegrens (UEL), omdat stofwolken bij zeer hoge concentraties de neiging hebben hun verspreiding te verliezen en de beschikbaarheid van zuurstof onvoldoende wordt om de verbranding in stand te houden.
| Materiaal | MEC(g/m³) | Verduidelijking |
|---|---|---|
| Graanstof | 125 | Hoge explosiviteit, komt veel voor in de landbouw. |
| Kool stof | 30 | Zeer fijn steenkoolstof kan explosief zijn. |
| Patent Bloem | 60 | Een algemeen bekend explosiegevaar in fabrieken. |
| Suiker | 125 | Fijn poedersuiker is zeer explosief. |
| Aluminiumstof | 100 | Zeer reactief metaalstof |
| Zuiveringsslib | 250 | Afhankelijk van de droogtegraad en de samenstelling |
Tabel 1. Minimale explosieconcentratie
De tabelwaarden dienen als referentie; eindgebruikers moeten de daadwerkelijke MEC voor hun toepassing bevestigen. Explosienormen aanbevelen te gebruiken gemeten waarden voor uw specifieke stofEn niet alleen generieke systemen, maar ook beveiligingssystemen bij het ontwerpen van beveiligingssystemen.
-
Spreiding: Stofdeeltjes moeten in een voldoende hoge concentratie in de lucht zweven.
-
Zuurstof: Er moet lucht (of een andere oxidator) aanwezig zijn om de verbranding mogelijk te maken.
-
Ontstekingsbron: Voldoende energie om de verspreide stofwolk te ontsteken (bijv. vonken, hete oppervlakken, statische elektriciteit).
-
insluiting: Een afgesloten ruimte waarin druk kan oplopen.
Het verwijderen van een van deze elementen kan een stofexplosie voorkomen. Apparatuur die in deze gebieden wordt gebruikt, moet zo ontworpen zijn dat deze geen ontstekingsbron vormt.
2.2. Waar wordt brandbaar stof aangetroffen?
Brandbaar stof vormt een gevaar in een verrassend breed scala aan industrieën en processen. Elke activiteit waarbij fijn, droog stof afkomstig van brandbaar materiaal ontstaat of wordt verwerkt, kan een risico inhouden.
Industrieën die gevoelig zijn voor stofgevaren:
Veelvoorkomende processen die stof produceren:
Soorten brandbaar stof:
2.3. Belangrijkste factoren die de explosiviteit van stof beïnvloeden
Hoewel het 'Stofexplosie-pentagon' de noodzakelijke voorwaarden schetst, beïnvloeden verschillende eigenschappen van het stof zelf en de omgeving de kans op en de ernst van een explosie aanzienlijk. Inzicht in deze factoren is cruciaal voor risicobeoordeling en het implementeren van effectieve veiligheidsmaatregelen.
| Kenmerk | Beschrijving en betekenis | Invloed op de explosiviteit |
|---|---|---|
| Deeltjesgrootte en -vorm | Kleinere deeltjes (< 500 µm) hebben een groter oppervlak, waardoor de verbrandingssnelheid toeneemt. Deze fijne deeltjes hebben een groter oppervlak ten opzichte van hun massa, waardoor ze reactiever zijn in de lucht – ze ontbranden en verbranden sneller. Schilferige of vezelige structuren kunnen ook een verhoogd risico vormen. | Kleinere/fijnere deeltjes = hoger risico en grotere ernst |
| Vochtgehalte | Droog stof verspreidt zich gemakkelijker en ontbrandt sneller. Vocht kan deeltjes aan elkaar binden en warmte absorberen. | Lagere luchtvochtigheid = hoger risico |
| Minimale explosieve concentratie (MEC) | De minimale stofconcentratie in de lucht die een vlam kan laten ontstaan. Bij een lagere concentratie is de lucht te arm om te exploderen. | Lagere MEC = hoger risico (minder stof nodig voor een explosie) |
| Minimale ontstekingsenergie (MIE) | De kleinste hoeveelheid energie (in mJ) die nodig is om een stofwolk onder optimale omstandigheden te ontsteken. | Lagere MIE = Hoger risico (makkelijker te ontsteken) |
| Kst-waarde (deflagratie-index) | Meet de snelheid waarmee de druk stijgt (bar·m/s) tijdens een testexplosie. Wordt gebruikt om stofsoorten te classificeren (St 0 tot St 3). | Hogere Kst = heftigere explosie |
| Pmax (Maximale explosiedruk) | Maximale druk die ontstaat tijdens de explosie van een optimaal stof-luchtmengsel. Belangrijk voor het ontwerp van ventilatie- en insluitingssystemen. | Hogere Pmax = grotere destructieve kracht |
| Ontstekingstemperatuur van een stofwolk (MIT-wolk) | Laagste temperatuur (°C) waarbij een stofwolk ontbrandt bij contact met een heet oppervlak. |
2.4. Classificatie van gevaarlijke gebieden voor stofatmosferen
Gevaarlijke gebieden worden ingedeeld in zones op basis van de waarschijnlijkheid dat er een explosieve atmosfeer aanwezig is. Voor brandbaar stof worden doorgaans de volgende classificaties gebruikt (volgens...). IEC normen) zijn:
| Zone | Beschrijving | Waarschijnlijkheid van een explosieve stofatmosfeer |
|---|---|---|
| Zone 20 | Er is een explosieve stofatmosfeer aanwezig. doorlopendvoor lange periodesof vaak. | Zeer hoog |
| Zone 21 | Explosieve stofatmosfeer Waarschijnlijk om te gebeuren tijdens normale werking af en toe. | Hoge |
| Zone 22 | Explosieve stofatmosfeer niet aannemelijk Dit gebeurt tijdens normaal gebruik; als het gebeurt, is het van korte duur. | Laag |
2.5. Beschermingsniveaus van apparatuur (EPL)
Aan apparatuur die bestemd is voor gebruik in explosiegevaarlijke omgevingen wordt een beschermingsniveau (Equipment Protection Level, EPL) toegekend, dat de geschiktheid voor verschillende zones aangeeft.
| EPL | Geschikte zone(s) | Niveau van bescherming |
|---|---|---|
| Da | Zone 20 | Zeer hoog |
| Db | Zone 21 | Hoge |
| Dc | Zone 22 | Verbeterde |
2.6. Principes van explosiebeveiliging
Er worden diverse beschermingstechnieken gebruikt om de veiligheid van apparatuur in gevaarlijke omgevingen te garanderen. Rheonics sensoren, de primaire methode is Intrinsieke veiligheid (“Ex i”).
Andere veelgebruikte beschermingsmethoden zijn onder meer explosieveilige behuizingen ("Ex d"), verhoogde veiligheid ("Ex e"), inkapseling ("Ex m"), enzovoort, elk met specifieke principes en toepassingen.
| Beschermingsmethode | Principe | Geschiktheid van de zone | Viscositeit/dichtheid Toepassingscontext | Typisch gebruiksscenario in stoffige omgevingen | Belangrijkste voordelen |
|---|---|---|---|---|---|
| Bescherming door behuizing (Ex t) | Stofdichte behuizing (IP6X) voorkomt dat stof binnendringt; regelt de oppervlaktetemperatuur om ontsteking van stof te voorkomen. | Zone 20 / 21 / 22 | Ideaal voor de behuizing van Rheonics Beschermt zenders op stoffige locaties. Beschermt elektronica tijdens het verpakken, malen of verwerken van poeders. | Gebruikt in de voedingsmiddelen-, graan-, farmaceutische en chemische industrie, waar constant of frequent sprake is van stof in de lucht. | Eenvoudig, robuust en algemeen geaccepteerd voor stofbestendigheid. |
| Intrinsieke veiligheid (Ex i) | Beperkt de elektrische en thermische energie in circuits, waardoor ontsteking wordt voorkomen, zelfs bij storingen. | Zone 20 (Ex ia), Zone 21 (Ex ib) | Rheonics SRV/SRD-sensoren maken gebruik van Ex ia-bescherming, waardoor ze veilig gebruikt kunnen worden in reactoren, silo's of pijpleidingen met fijne poeders. | Ideaal voor inline viscositeits-/dichtheidsmetingen van vloeistoffen met zwevende deeltjes of tijdens oplosmiddelverdamping. | Hoge veiligheid; maakt onderhoud onder spanning mogelijk. |
| Drukverhoging (Ex pD) | Een lichte overdruk in de behuizing voorkomt dat er stof binnendringt. Deze wordt doorgaans vóór het inschakelen van de stroom verwijderd. | Zone 21 / 22 | Kan de woningstandaard Rheonics zenders of omvormers in panelen. Vereist een spoelregelaar. | Gebruikt in grote elektrische kasten of bedieningspanelen voor batchmengsystemen. | Maakt het gebruik van niet-Ex-componenten mogelijk. |
| Inkapseling (Ex m) | Kritische elektronische componenten worden in een afgesloten materiaal bewaard om ze te isoleren van de atmosfeer. | Zone 21 / 22 | Kan kleine interfacemodules of signaalconditioners beschermen in stoffige omgevingen. | Gebruikt in compacte zenders of op maat gemaakte elektronica in besloten, stoffige ruimtes. | Compact en beschermend. |
| Stof-ontstekingsbestendig (DIP) | De afgesloten behuizing voorkomt dat interne ontsteking de externe stofatmosfeer ontsteekt. | Klasse II, Divisie 1/2 (NFPA/NEC) | Vergelijkbaar met Ex t. Wordt in Noord-Amerika gebruikt met NEMA 9-behuizingen voor sensorelektronica. | Graansilo's, houtstofopslag, meelfabrieken. Vaak met ingebouwde dichtheidssensoren in silo's. | Erkend in Noord-Amerikaanse codes. |
| Verhoogde veiligheid (Ex e) | Geen vonken of hoge temperaturen bij normaal gebruik. Niet geschikt voor componenten die vlambogen of vonken kunnen veroorzaken. | Zone 21 / 22 | Kan gebruikt worden voor verdeeldozen of klemmenblokken. Rheonics sensoren op veilige, secundaire locaties. | Het meest geschikt voor passieve apparatuur waarbij energiezuinige verbindingen worden onderhouden. | Lage kosten, eenvoudig ontwerp. |
| NEMA-type 9 | Noord-Amerikaanse norm voor behuizingen in stoffige omgevingen. Voorkomt dat interne ontsteking het stof naar buiten verspreidt. | Klasse II, Divisie 1 | Behuizingstype voor sensorzenders of -omvormers waar een explosieveilige behuizing vereist is. | Geschikt voor stoffige processen in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie of voor de verwerking van kunststofadditieven. | UL/CSA-gecertificeerde stofwerende behuizing. |
| Vlamvertragend (Ex d) | Bevat een explosiebeveiliging aan de binnenzijde; voorkomt ontsteking van stof of gas aan de buitenzijde. | Vooral voor gas (beperkt in stof) | Niet aanbevolen voor direct gebruik in stoffige omgevingen vanwege problemen met ventilatie en koeling bij stofophoping. | Kan worden gecombineerd met stofdichte behuizingen, maar wordt zelden gebruikt voor viscositeits-/dichtheidsmetingen in stoffige omgevingen. | Sterke fysieke bescherming, gaspak. |
| NEMA-type 10 | Omhulsel voor mijnbouwveiligheid – houdt explosies intern tegen. | Mijnbouwspecifiek | Niet gebruikt met Rheonics sensoren; meer geschikt voor zware mijnbouwcontrollers. | Ontworpen voor ondergrondse kolenmijnbouw of gebieden met brandbaar gesteentestof. | Mijnbouwgecertificeerd. |
3. Rheonics Oplossingen: Intrinsiek veilige inline procesbewaking
Rheonics is gespecialiseerd in innovatieve vloeistofdetectietechnologie. Onze inline viscometers (SRV) en dichtheids- en viscositeitsmeters (SRD) zijn ontworpen voor ve veeleisende procesomstandigheden en zijn beschikbaar met wereldwijde Ex-certificeringen, waardoor ze ideaal zijn voor inzet in gevaarlijke omgevingen in diverse industrieën.
Belangrijkste voordelen van Rheonics Voormalig gecertificeerde sensoren:
4. Rheonics Ex-gecertificeerd sensorportfolio
4.1. Rheonics SRV – Inline Viscometer
De SRV Het is een robuuste en betrouwbare inline procesviscometer die realtime metingen van viscositeit en temperatuur levert.
Werkingsprincipe
Maakt gebruik van een gepatenteerde, symmetrisch gebalanceerde torsieresonator. De viskeuze weerstand van de vloeistof op het resonerende element wordt gemeten, waarna de dynamische viscositeit wordt berekend. Een ingebed element Pt1000 De sensor levert nauwkeurige temperatuurmetingen.
Belangrijkste kenmerken:
- Continue, realtime viscositeitsmeting.
- Geïntegreerde zeer nauwkeurige temperatuurmeting (Pt1000).
- Geen bewegende onderdelen, afdichtingen of lagers – vrijwel onderhoudsvrij.
- Ongevoelig voor stroomsnelheid, turbulentie en trillingen.
- Breed viscositeitsbereik.
- Compact en eenvoudig te installeren.
- Diverse procesaansluitingen beschikbaar.
| Parameter | Waardebereik | Eenheden |
|---|---|---|
| Viscositeitsbereik | bijv. 0.1 – 50,000+ (raadpleeg het specifieke model) | cP |
| Temperatuurbereik | bijv. -40 tot +300 (raadpleeg het specifieke model) | ° C |
| drukbereik | Bijvoorbeeld: tot 500 (raadpleeg het specifieke model) | bars |
| Natte materialen | 316L roestvrij staal, Hastelloy C22 (opties) | - |
| Procesverbindingen | NPT, flens, Tri-Clamp, enz. (opties) | - |
| Ex-certificeringen | ATEX, IECEx (Ex ia) | - |
ATEx
ATEX: II 1 G Ex ia IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga of II 1 D Ex ia IIIC T200 85°C … 435°C Da
IECEx
IECEx: Ex ia IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga of Ex ia IIIC T 200 85°C … 435°C Da
- JPEx: Ex oa IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga of Ex ia IIIC T 200 85°C … 435°C Da (Japan Ex-certificering)
- KCs: Ex oa IIIC T200 85 °C…435 °C Da (Koreaanse certificering voor explosiebeveiliging)
- Geschiktheid van de zone:
- Zone 0, 1, 2 (gassen, dampen)
- Zone 20, 21, 22 (stof)
Voedselverwerking
Het controleren van de viscositeit van beslag, de consistentie van coatings voor zoetwaren en de consistentie van zuivelproducten waarbij poeders (meel, suiker, melkpoeder) worden verwerkt.
Farmaceutische
Granulatie, coatingprocessen, API-productie met poedervormige stoffen.
Chemicaliën
Polymerisatie, harsproductie, verwerking van poedervormige katalysatoren of additieven.
Verven en coatings
Het controleren van de viscositeit tijdens het mengen en aanbrengen van pigmenten en vulstoffen.
Mijnbouw en mineralen
Viscositeitsregeling van slurry bij de productie van fijn mineraalstof.
Papierpulp
Keukencoating, bereiding van zetmeel.
4.2. Rheonics SRD – Inline dichtheids- en viscositeitsmeter
De SRD breidt de mogelijkheden van de SRV door gelijktijdige inline-meting van dichtheid, viscositeit en temperatuur mogelijk te maken.
Werkingsprincipe
Vergelijkbaar met de SRV SRD Het maakt gebruik van een gepatenteerde, gebalanceerde torsieresonator. Geavanceerde algoritmen analyseren het gedrag van de resonator in de vloeistof om onafhankelijk de dichtheid en viscositeit te bepalen, evenals de temperatuur via een ingebedde sensor. Pt1000.
Belangrijkste kenmerken:
- Gelijktijdige realtime meting van dichtheid, viscositeit (dynamisch en kinematisch) en temperatuur.
- Alle eigenschappen van de SRV (robuustheid, geen bewegende onderdelen, nauwkeurigheid, enz.). Het enige verschil is het viscositeitsbereik.
- Levert essentiële gegevens voor concentratiemeting, kwaliteitscontrole en fasedetectie.
- Breed werkingsbereik voor dichtheid en viscositeit.
| Parameter | Waardebereik | Eenheden |
|---|---|---|
| Dichtheidsbereik | bijv. 0 – 4 (Raadpleeg het specifieke model) | g/cc |
| Viscositeitsbereik | bijv. 0.1 – 10,000+ (raadpleeg het specifieke model) | cP |
| Temperatuurbereik | bijv. -40 tot +300 (raadpleeg het specifieke model) | ° C |
| drukbereik | Bijvoorbeeld: tot 500 (raadpleeg het specifieke model) | bars |
| Natte materialen | 316L roestvrij staal, Hastelloy C22 (opties) | - |
| Procesverbindingen | NPT, flens, Tri-Clamp, enz. (opties) | - |
| Ex-certificeringen | ATEX, IECEx (Ex ia) | - |
ATEx
ATEX: II 1 G Ex ia IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga of II 1 D Ex ia IIIC T200 85°C … 435°C Da
IECEx
IECEx: Ex ia IIC/IIB/IIA T6 … T1 Ga of Ex ia IIIC T 200 85°C … 435°C Da
Geschiktheid van de zone:
- Zone 0, 1, 2 (gassen, dampen)
- Zone 20, 21, 22 (stof)
Voedselverwerking
Het reconstitueren van melkpoeder, het oplossen van suiker, het mengen van ingrediënten waarbij de dichtheid de concentratie aangeeft.
Chemicaliën
Het monitoren van de concentratie van oplossingen, reactie-eindpunten en productkwaliteit bij gebruik van poedervormige grondstoffen.
Mijnbouw en mineralen
De dichtheid en viscositeit van de slurry worden gebruikt om het transport en de verwerking te optimaliseren.
Bouwmaterialen
De consistentie van cementmortel en de toevoeging van additieven bij de betonproductie.
Landbouw
Het monitoren van de consistentie van het voermengsel en de kunstmestproductie.
5. Veiligheid waarborgen: ontwerp, kwaliteit en naleving
Rheonics is toegewijd aan de hoogste normen op het gebied van veiligheid en kwaliteit voor haar producten.
6. Installatie en onderhoud in explosiegevaarlijke omgevingen
Een correcte installatie is cruciaal voor het behoud van de veiligheid en prestaties van Ex-gecertificeerde apparatuur.
7. Service en ondersteuning
Rheonics Wij bieden onze klanten uitgebreide ondersteuning, van eerste consultaties en sensorselectie tot installatiebegeleiding en service na verkoop. Ons team van experts staat klaar om te helpen met toepassingsvragen en om optimale prestaties van onze sensoren in uw specifieke procesomgeving te garanderen.
8. Wat betreft Rheonics
Rheonics is een wereldleider in de ontwikkeling en productie van innovatieve inline viscometers en dichtheidsmeters. Onze missie is om industrieën te voorzien van betrouwbare en nauwkeurige vloeistofmeetoplossingen die de efficiëntie, kwaliteit en veiligheid bevorderen. Met een focus op onderzoek en ontwikkeling streven we er continu naar om geavanceerde technologie te leveren die voldoet aan de veranderende behoeften van onze klanten wereldwijd.
9. Contact Rheonics
Voor meer informatie over Rheonics Voor gecertificeerde sensoren en oplossingen voor gevaarlijke omgevingen kunt u contact met ons opnemen.
Rheonics GmbH
Zwitserland
Rheonics Inc
USA
Disclaimer
Dit document dient uitsluitend ter informatie. Raadpleeg altijd de officiële documenten. Rheonics Raadpleeg de productdocumentatie, certificaten en installatiehandleidingen voor specifieke technische details, veiligheidsinstructies en goedgekeurde bedrijfsomstandigheden voordat u het product installeert of gebruikt. Rheonics Het product bevindt zich in een gevaarlijke omgeving. De gebruiker is verantwoordelijk voor de naleving van alle geldende lokale en nationale veiligheidsvoorschriften.