계장기술(PROCON)

특별기고 분리기(Flottweg)에서의 방폭

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 638회 작성일 22-10-12 15:13

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최대 12,000g에서 안전

Flottweg 분리기는 작동할 때 강력한 힘이 작용한다. 분리기는 최대 12,000g 이상의 원심 가속도로 액체를 분리하고, 맥주를 정제하거나 단백질을 추출한다. 높은 가속도를 고려할 때 안전 자체는 분리기의 핵심 문제이며, 방폭은 그에 더해 특별한 역할을 한다.

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분리기에 작용하는 힘은 엄청나다. 이것이 Flottweg에서 안전을 최우선으로 하는 이유다. 우선 재료를 본다. 필스비부르크에 기반을 둔 이 회사는 100% 독일에서 개발 및 제조하는 고품질의 내마모성 부품만 분리기에 사용한다.

엄청난 가속도를 감안하면 프로세스 자체도 면밀히 관찰해야 한다. 정제해야 하는 제품이 인입관을 통해 드럼 내부로 흘러 들어간다. 분배기는 그것을 최대 속도로 부드럽게 가속한다. 제품 흐름은 드럼의 디스크 스택에 의해 많은 얇은 층으로 나누어져 커다란 표면을 만든다. 디스크 스택 내부에서 고체는 원심력에 의해 액체와 분리되어 드럼의 가장자리에 가라앉는다. 분리된 물질 입자는 드럼 하부의 유압 시스템을 통해 최대 속도로 주기적으로 배출된다. 정제된 액체는 디스크 스택에서 임펠러로 흘러 압력을 받으면서 배출된다.

모든 안전 관련 매개변수는 프로그램 가능 논리 제어 장치(PLC)를 통해 제어된다. 자동으로 모니터링되는 윤활제 공급은 드라이브의 안전을 보장한다. 그리고 작업자 보호와 관련하여 소프트 샷 배출 시스템이 중요한 역할을 한다. 이를 통해 분리기가 특별한 방음 조치를 필요로 하지 않을 정도로 부분 배출과 전체 배출 동안 음압 레벨을 감소시킬 수 있다.


프로세스, 센서 및 모터용 방폭

가연성 제품을 처리할 때 폭발 위험이 있으므로 방폭에 특히 주의해야 한다. 예컨대 밀폐된 용기의 경우, 불활성화 방법이 선택적으로 사용되어 주변 공기에 있는 산소가 시스템에 들어가는 것을 방지한다. 그러나 이것만으로는 충분하지 않다. 분리기의 올바른 기능에 필요한 기타 모든 외부 전기 및 비전기 구성요소도 방폭 기준을 준수해야 한다. 센서, 구동 모터 및 제어 밸브의 경우 바로 사용 가능한 방폭 장치를 기반으로 한다. 그러나 폭발 위험 영역용 메인 컨트롤러의 구현에는 별도의 관점이 필요했다.


메인 컨트롤러에 관하여

복잡한 메인 컨트롤러의 경우 Flottweg는 자체 제품에서 벗어나고 싶지 않았다. 여기에서 비좁은 설치 공간에서 사용 가능하며, 제어 시스템에 대한 높은 요구사항을 충족할 수 있는 방폭 솔루션을 찾아야 했다. 처음에는 여러 Ex d 인클로저를 통한 구현이 고려되었다. 그러나 Ex d 인클로저는 치수가 제한되기 때문에 많은 수의 관통이 필요하다. 또한 메인 컨트롤러의 전력 손실은 Ex d 인클로저로 해결할 수 없었다.

R. STAHL은 “압력 방폭 인클로저 Exp p” 보호 유형을 도입했으며, Ex p 제어 패널을 솔루션으로 제안했다. Ex p 시스템은 Zone 1과 2의 가스 폭발 위험 영역에서 사용할 수 있다.

Ex p 시스템은 공간 절약형에 연결하기 쉬운 솔루션이라는 장점이 있다. R. STAHL은 추가 구성요소를 위한 충분한 공간이 있도록 다양한 크기를 제공한다. Ex p 시스템의 향상된 흐름 기술은 이에 필요한 압축 공기 공급을 크게 줄이고, 에너지 비용을 절감한다.

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안전한 사용을 위한 3단계

Ex p 컨트롤 및 모니터링 시스템은 항상 Ex p 컨트롤 유닛, Ex p 압력 스위치, 디지털 및 비례 제어가 있는 Ex p 플러싱 밸브로 구성된다. 시간 주기와 압력 분석을 기반으로, 예컨대 압축 공기 등 보호 가스가 플러싱 밸브를 통해 Ex p 인클로저 내부로 이송되어 자동으로 조절된다. 또한 적절한 냉각을 위해 온도 모니터링과 온도 제어가 내부에 통합되어 있다.

전형적인 Ex p 압력 방폭 인클로저의 작동은
세 단계로 나뉜다.

• 준비 단계 : 압축 공기나 불활성 가스가 플러싱 밸브를 통해 Ex p 인클로저로 공급되고 과압이 생성된다. 과압이 되면 Ex-p 컨트롤 유닛에 의해 조절되는 이른바 프리 퍼지 단계가 시작된다.
• 프리 퍼지 단계 : 제어 캐비닛 내부에 있는 장치를 시가동하기 전에 폭발 가능성이 있는 혼합물을 인클로저에서 제거해야 한다. 미리 설정된 인클로저 내부 압력에 도달하면 플러싱 밸브가 열린다. 그런 다음 공기 배출 밸브를 추가로 열어서 보호 가스로 플러싱 한다. 이러한 공기 배출 밸브(압력 스위치)는 제어된 흐름 조건을 보장하기 위해 여러 위치에 배치된다. 매우 작은 압력 부하(0.002bar)에서 매우 짧은 플러싱 시간이 장점이다. 이 덕분에 더 얇은 제어 캐비닛 벽(2mm 미만)을 사용할 수 있다. 이는 비용을 낮춘다. 이 프리 퍼지 단계가 끝나면 플러싱 밸브가 닫히고, 플러싱 흐름이 멈춘다. 인클로저 내부 압력이 설정된 값으로 다시 돌아가고, 공기 배출 밸브가 닫힌다.
• 작동 단계 : 정상 작동이 시작되고, Ex p 컨트롤 유닛은 폭발성 가스나 분진의 유입을 방지하기 위해 인클로저 내부 압력을 제어 및 조절한다. 누출 손실은 플러싱 밸브에 의해 자동으로 보상된다.


용도에 맞게 조정

용도별 솔루션을 개발하면서 Flottweg 직원의 요구를 반영했다. 예컨대, 처음의 고정식 제어 캐비닛 도어는 서비스 작업을 할 때 매우 방해가 되는 것으로 확인되었다. 그 결과 인클로저 접힌 부분이 보이지 않을 때에도 안전하게 걸리는 탈착식 도어와 인클로저의 조합이 탄생했다. 도어용으로 특별히 개발된 고정 보조 장치는 프리 퍼지 단계에서 내부 압력이 약간 증가하더라도 안전한 닫힘을 보장한다.


서비스 친화적인 공조기

또한 산업용 온도 조절 장치가 설치되었다. 기저부하 운전과 산발적 피크부하의 분류로 인해 두 가지 다른 공조 시스템을 사용하기로 결정했다. 기저부하를 조절하기 위해 지붕 벽에 “일반” 에어컨 장치를 설치했다. 이러한 장치의 외부 회로는 Ex Zone 1에 적합하도록 설계되었으며, 내부 회로와 컨트롤러는 Ex p 제어 패널의 일부이다. 결과적으로, 일상적인 사용에서 단순히 더 서비스 친화적인 산업용 구성요소를 사용할 수 있다.

산발적인 피크 부하에 대처하기 위해 와류 냉각기도 설치되었다. 이 와류 냉각기는 가동 부품이 없고, 공기를 회전시켜 냉기류와 온풍류로 분리하여 냉기류를 생성한다. 냉기 기류(최대 +5°C)는 Ex p 제어 패널의 추가 냉각에 사용된다. 타입 8621/1 Ex p 시스템의 통합 온도 제어는 와류 냉각기를 비교적 간단하게 사용할 수 있게 했다. 내부 온도계의 신호를 평가하고, 다운스트림 와류 냉각기가 있는 플러싱 밸브를 통해 추가 냉각을 활성화하는 기존 두 개의 Ex i 단자가 이 목적을 위해 사용되었다.


모든 매개변수를 확실하게 한 눈에 확인

또한 Ex p 제어 패널을 개발하는 과정에서 당사 자체 방폭 HMI를 도어뿐만 아니라 비방폭 조작 패널에서도 사용할 수 있도록 했다. 이는 Flottweg에서 일반적으로 사용하는 조작 패널을 복잡한 승인 절차를 거치지 않고도, 이 Ex 시스템과 함께 사용할 수 있음을 의미한다.


결 론

견고성, 단순하게 설계된 연결 방법 및 무게 절감 측면에서 신뢰를 얻고 있기 때문에 점점 더 많은 사용자가 보호 등급으로 압력 방폭(Ex p)을 선택하고 있다. 이로써 안전한 솔루션이 가능할 뿐만 아니라 압력 방폭 인클로저는 경제적 및 기능적 장점을 제공한다. Flottweg에서 공조 시스템의 손쉬운 통합은 궁극적으로 전체 제어 장치를 압력 방폭 애플리케이션으로 설계하는 데 있어 결정적인 요소였다. 이 솔루션을 통해 R. STAHL 전문가들은 전 세계적으로 사용하기에도 적합하면서 양쪽 모두에 안전한 구성을 구현할 수 있었다.


R. STAHL
R. STAHL은 90년 이상 폭발 위험 영역의 안전 기술 분야를 선도하고 있다. 발덴부르크 지역에 소재한 회사로서 방폭 부품과 시스템을 공급하는 세계적인 선두 업체다. 자동화, 제어 및 분배, 설치, 운영과 모니터링, 조명, 신호, 경보 관련 제품을 제공한다. R. STAHL에서는 다양한 제공 범위 중에서 고객 맞춤형 방폭 시스템 솔루션에 더욱 집중하고 있다. 컨설팅, 프로젝트 계획 및 엔지니어링부터 교육에 이르는 포괄적인 서비스가 수요에 맞게 제품의 맞춤형 조합에 보완된다. 많은 선구적인 기술 성과와 늘어나는 특허는 회사의 개발 능력을 부각시켜 준다. 국제 인증과 승인을 통해 R. STAHL 제품을 전 세계에서 사용할 수 있다.
 

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