Kaapeliläpiviennit vaarallisille alueille

Miksi kaapeliläpiviennit ovat tärkeitä

Kaapeliläpivienti on Ex-kotelon heikoin lenkki. Sen on:

• Ylläpitää suojausmenetelmää (palonkestävyys, lisätty turvallisuusvuoto-/eristysväli, pölytiivis tiiviste)
• Tarjottava kaapelin vedonpoisto
• Estää pölyn ja veden tunkeutumisen
• varmistettava maadoituksen jatkuvuus panssaroitujen kaapeleiden osalta
• Kestää mekaanista ja ympäristöön liittyvää rasitusta

Tavallisen teollisuuskaapeliläpiviennin käyttö luokitellulla alueella on yleinen ja vaarallinen virhe (katso asennus ja tarkastus -kohdasta yleisiä virheitä). Vain sertifioidut Ex-kaapeliläpiviennit ylläpitävät asennuksen turvallisuutta.

Ex-kaapeliläpivientien tyypit

1. Palonkestävät kaapeliläpiviennit (Ex d)

Käytetään palonkestävissä (räjähdyssuojatuissa) koteloissa. Näiden läpivientien on estettävä liekin leviäminen kaapeliläpiviennin kautta.

Suunnitteluominaisuudet

• Pysäytysmekanismi. Yhdisteellä täytetty kammio tai puristustiiviste, joka estää kaasun kulun kaapelin ytimien läpi
• Kierteitetty läpivienti. Luo palonkestävän reitin läpivientikotelon kierteiden läpi
• Vähimmäiskierteiden kiinnitys. Tyypillisesti vähintään 5 täyttä kierrettä (vaihtelee standardin ja kaasuryhmän mukaan)
• Kaapelin kiinnitys. Tiivistää kaapelin vaipan ympärillä estäen kaasun pääsyn

Vaihtoehdot

• Yhdisteellä täytetty (pysäytyslaatikko). Kaapeli menee tiivistekoteloon, ytimet tiivistetään epoksilla tai mastiksilla. Pysyvä asennus; vaikea poistaa.
• Elastomeeritiiviste (puristus). Kumi- tai polymeeritiiviste puristuu ytimien ympärille. Mahdollistaa kaapelin irrottamisen/vaihtamisen, mutta vaatii oikean kaapelin halkaisijan.

2. Turvallisuutta parantavat kaapeliläpiviennit (Ex e)

Turvallisuutta lisääviin koteloihin. Yksinkertaisempi kuin Ex d, koska liekkien leviämisen estämistä ei vaadita. Painopiste on syttymislähteiden estämisessä.

Suunnitteluominaisuudet

• Turvallinen kaapelin kiinnitys. Estää johtimen irtoamisen mekaanisen rasituksen alaisena
• Tiiviste tunkeutumista vastaan. Vähintään IP54 (usein IP66/67)
• Panssarikiinnitys ja maadoitus. SWA/STA-kaapeleille, varmistaa maadoituksen jatkuvuuden
• Ei vaadi palonkestävää kierreliitosta. Tavalliset metriset tai NPT-kierteet kelpaavat

3. Luonnostaan turvalliset suojakaapeliläpiviennit

Erityisiä läpivientejä käytetään, kun luonnostaan turvalliset piirit kulkevat esteen läpi (turvallisen ja vaarallisen alueen erottava kotelon seinä). Kutsutaan myös ”kaksitiivisteisiksi” tai ”läpivientiläpivienteiksi”.

Tarkoitus

• IS- ja ei-IS-piirien erottelun ylläpitäminen
• Estää kaasun kulkeutuminen vaaralliselta alueelta turvalliselle alueelle
• Tarjota kaksi itsenäistä tiivistettä (yksi kummallakin puolella esteen)

4. Pölytiiviit kaapeliläpiviennit (Ex t)

Pölysyttyvyydeltä suojatuille laitteille (vyöhykkeet 20/21/22). Täytyy täyttää IP6X-vaatimukset (pölytiivis).

Ominaisuudet

• Elastomeeri- tai geelitiiviste kaapelivaipan ympärillä
• Pysäytyskammioa ei tarvita (pöly ei leviä kuten kaasu)
• Tiiviste on puristettava tiukasti kiinni, jotta saavutetaan IP6X-luokitus

5. EMC-kaapeliläpiviennit

Sovelluksiin, joissa tarvitaan sähkömagneettisen yhteensopivuuden suojausta Ex-suojauksen lisäksi. Yleisiä instrumentointi- ja ohjausjärjestelmissä.

Ominaisuudet

• 360°:n suojausliitäntä
• Säilyttää suojauksen jatkuvuuden kotelon seinämän läpi
• Yhdistetään usein Ex e -sertifiointiin

Kierrestandardit

Ex-kaapeliläpivienteissä on erilaisia kierteitä. Läpiviennin kierteen sovittaminen kotelon aukkoon on erittäin tärkeää.

Tärkeää: Älä koskaan pakota tiivisteen paikalleen. Jos kierre ei mene sujuvasti paikalleen, se on väärän tyyppinen tai kokoinen. Pakotetut kierteet vaarantavat paloturvallisuuden.

Kaapelin halkaisija-alue

Jokaisella kaapeliläpiviennillä on määritelty kaapelin ulkohalkaisijan (OD) alue. Tämän alueen ulkopuolella olevan kaapelin käyttö vaarantaa tiiviyden.

Tyypilliset alueet

• M20: kaapelin ulkohalkaisija 6–12 mm
• M25: 13–18 mm kaapelin ulkohalkaisija
• M32: 18–25 mm kaapelin ulkohalkaisija
• M40: kaapelin ulkohalkaisija 26–34 mm
• M50: kaapelin ulkohalkaisija 34–44 mm
• M63: kaapelin ulkohalkaisija 44–56 mm

Alueet vaihtelevat valmistajan mukaan. Tarkista aina tiivisteen tuotetiedot ja mittaa kaapeli ennen tilaamista.

Saatavilla on sovitinholkkeja ja supistimia, joilla pienemmät kaapelit voidaan sovittaa suurempiin tiivisteisiin, mutta niiden on oltava Ex-sertifioituja samaa suojausmenetelmää varten.

Asennusohje

Palonkestävän tiivisteen (Ex d) asennus

1. Tarkista sertifiointi. Laippasertifikaatin on vastattava kotelon kaasuryhmää ja vyöhykeluokitusta
2. Tarkista kierteen tyyppi ja koko. Niiden on vastattava tarkalleen kotelon läpivientiä
3. Mittaa kaapelin ulkohalkaisija. Varmista, että se on laippan nimellisarvojen rajoissa
4. Valmistele kaapeli. Kuori ulkokuori vaadittuun pituuteen (tiivisteen ohjeiden mukaisesti).
5. Kierrä kierre kiinni. Vähintään 5 täyttä kierrosta koteloon (tarkista sertifikaatista tarkat vaatimukset)
6. Tiivistä ytimet (jos kyseessä on pysäytyskammio). Kaada tai pakkaa tiivistysmassa valmistajan ohjeiden mukaisesti; anna kovettua
7. Kiristä ulkomutteri. Käytä määritettyä vääntömomenttia (tyypillisesti 30–50 Nm malleille M20–M32)
8. Tarkista palonkestävä liitos. Kotelon sisäänmenokierteissä ei saa olla rakoja, maalia tai vaurioita
9. Kiinnitä lukkomutteri tai lukkolanka (jos määritelty).
10. Dokumentoi. Kirjaa tiivisteen tyyppi, sertifikaatin numero ja kaapelin tiedot

Turvallisuutta parantavan tiivisteen (Ex e) asennus

1. Tarkista sertifiointi. Tiiviste on Ex e -luokiteltu
2. Asenna tiiviste. Kierrä koteloon (Ex e -luokitukselle ei ole määritelty vähimmäiskierrosmäärää, mutta hyvä käytäntö on 4+ kierrosta)
3. Aseta kaapeli paikalleen. Varmista, että suojapanssari (jos sellainen on) on kiinnitetty tukevasti ja maadoitettu
4. Kiristä tiivisteet. Purista kumitiiviste kaapelin vaipan ympärille
5. Varmista, että kaapeli on riittävän tukevasti kiinnitetty 300 mm:n säteellä tiivisteestä
6. Tarkista IP-luokitus. Tiivisteen on oltava vähintään IP54 (tyypillisesti IP66)

Barrier-tiiviste (IS-piirit) Asennus

1. Asenna läpivientikotelon runko. Kiinnitä se esteen seinän molemmille puolille
2. Vie kaapeli läpi. Vie luontaisesti turvallinen kaapeli läpiviennin läpi
3. Tiivistä molemmat päät. Purista tiivisteet vaarallisella ja turvallisella puolella erikseen
4. Merkitse IS-piiri. Sininen merkintä standardin IEC 60079-14 mukaisesti
5. Erojen tarkistus. Varmista, että IS-kaapeli on erotettu muista kaapeleista (vähintään 50 mm tai erillinen suojaputki)

Kiristysmomenttivaatimukset

Liian löysä kiristys aiheuttaa vuotoja ja vaarantaa palonkestävyyden. Liian kova kiristys voi vahingoittaa kierteitä tai halkaista koteloita.

Käytä aina kalibroitua momenttiavainta. Pelkkä silmämääräinen "kiristys" ei riitä. Kirjaa vääntömomenttiarvot asennuksen yhteydessä ja tarkista ne uudelleen tarkastusten yhteydessä.

Kaapeliläpivientien IP-luokitukset

IP-luokitus ilmaisee pöly- ja vesitiiviyden. Ankarammissa olosuhteissa vaaditaan korkeampia IP-luokituksia.

Valitse IP-luokitus ympäristön mukaan. Merenrannikko- ja rannikkoalueilla vaaditaan yleensä vähintään IP66. Sisätiloissa kuivilla alueilla voi riittää IP54.

Yleisiä asennusvirheitä

1. Sertifioimattomien tiivisteiden käyttö

Tavallisilla teollisuusläpivienneillä (jopa IP66-luokitelluilla) ei ole Ex-sertifiointia. Niistä puuttuvat pysäytysmekanismit, asianmukaiset kierteiden kiinnitysmääritykset ja kaasuryhmäluokitukset. Niiden käyttö mitätöi kotelon sertifioinnin.

2. Väärä kaapelin halkaisija

10 mm:n kaapelin asentaminen 13–18 mm:n tiivisteeseen jättää aukkoja tiivisteeseen. Tiiviste ei voi puristua kunnolla, mikä mahdollistaa kaasun tunkeutumisen tai liekin leviämisen.

3. Riittämätön kierteiden kiinnitys

Palonkestävät tiivisteet vaativat vähintään tietyn kierteiden kiinnittymismäärän (tyypillisesti 5 täyttä kierrettä). Liian matala kiinnittymismäärä lyhentää palonkestävää reittiä ja voi mahdollistaa liekin pääsyn ulos.

4. Vaurioituneet kierteet

Kierteiden rikkoutuminen, väkisin asennus tai korroosio vahingoittavat kierteitä. Vaurioituneet kierteet eivät takaa palonkestävyyttä. Älä koskaan pakota tiivisteen paikoilleen. Jos kierteet eivät mene sujuvasti, lopeta ja tarkista koko/tyyppi.

5. Maali kierteissä

Maali palonkestävien kierteiden sisällä aiheuttaa rakoja ja estää metallien välisen kosketuksen. Kierteiden on oltava puhtaat ja paljaat. Jos koteloita maalataan, peitä kaikki aukot tai puhdista kierteet maalaamisen jälkeen.

6. Väärä kiristysmomentti

Käsin kiristäminen ei riitä. Käytä momenttiavainta ja kirjaa arvo muistiin. Liian suuri kiristysmomentti voi halkaista alumiinikotelot tai vaurioittaa kierteitä.

7. Jännityksenpoiston puuttuminen

Kaapelit on tuettava 300 mm:n sisällä tiivisteestä. Tukemattomat kaapelit aiheuttavat rasitusta kotelon sisäisille liitoksille ja voivat vetää johtimet irti liittimistä.

8. Puuttuvat tulpat

Käyttämättömät kaapeliläpiviennit on suljettava sertifioiduilla Ex-tyyppisillä tulppilla (sama suojausmenetelmä kuin kotelossa). Avoin läpivienti on syttymisreitti ja pölyn/veden tunkeutumiskohta.

Tarkastusvaatimukset

IEC 60079-17 -standardin mukaan kaapeliläpivientien tarkastus sisältää:

Silmämääräisen tarkastuksen (12 kuukauden välein vyöhykkeellä 1)

• ☐ Tiiviste on paikallaan ja ehjä (ei puuttuvia osia)
• ☐ Ei näkyviä vaurioita (halkeamia, korroosiota, muodonmuutoksia)
• ☐ Kaapeliläpivientitiiviste ehjä
• ☐ Liittimen tunnistus/merkintä on luettavissa

Tarkka tarkastus (36 kuukauden välein vyöhykkeellä 1)

• ☐ Tiivisteen sertifikaatti vastaa koteloa ja vyöhykettä
• ☐ Kierteiden kiinnittyminen tarkistettu (syvyyden silmämääräinen tarkastus)
• ☐ Kaapelin halkaisija on tiivisteen nimellisarvojen rajoissa
• ☐ Palonkestävissä kierteissä ei ole maalia, likaa tai epäpuhtauksia
• ☐ Lukkomutteri tai lukkolanka paikallaan (jos määritelty)
• ☐ Vetosuojaus 300 mm:n sisällä

Yksityiskohtainen tarkastus (72 kuukauden välein vyöhykkeellä 1 tai muutosten jälkeen)

• ☐ Pura ja tarkasta pysäytyskammio (jos siihen pääsee tuhoamatta tiivistettä)
• ☐ Tarkista kierteiden kunto (ei vaurioita, kierteiden rikkoutumista tai kulumista)
• ☐ Varmista vääntömomentti (voi vaatia uudelleenkiristystä)
• ☐ Testaa IP-luokitus (harvinaista, mutta saatetaan vaatia kriittisissä sovelluksissa)

Suurimmat valmistajat

Johtavat sertifioitujen Ex-kaapeliläpivientien toimittajat:

• CMP Products. Laaja valikoima Ex d-, Ex e- ja Ex t -kaapeliläpivientejä; saatavilla maailmanlaajuisesti
• Hawke International. Erikoistunut vaativien olosuhteiden kaapeliläpivienteihin; keskittyy merenalaisiin ja offshore-sovelluksiin
• Weidmüller. Saksalainen valmistaja; kattava ATEX/IECEx-valikoima
• Bartec. Täydellinen räjähdyssuojausvalikoima, mukaan lukien läpiviennit
• R. Stahl. Laadukkaat Ex d- ja Ex e -kaapeliläpiviennit
• Pepperl+Fuchs. Itsestään turvallisten laitteiden asiantuntija; este-kaapeliläpiviennit
• Jacob. Laaja valikoima metrisiä ja NPT-kokoja Ex-kaapeliläpivientejä
• Eaton Crouse-Hinds. Pohjois-Amerikkaan keskittynyt; ATEX- ja NEC-sertifioidut tiivisteet

Standardiviitteet

• IEC 60079-0. Yleiset vaatimukset (kaapeliläpivientien tiivistysvaatimukset)
• IEC 60079-1. Räjähdyssuojatut kotelot (Ex d -kaapeliläpivientien tiivistysvaatimukset)
• IEC 60079-7. Lisätty turvallisuus (Ex e -kaapeliläpivientivaatimukset)
• IEC 60079-14. Asennus (kaapeliläpivientien valinta- ja asennusohjeet)
• IEC 60079-31. Kotelon tarjoama pölypalosuojaus (Ex t -kaapeliläpivientien tiivistys)
• EN 50018. Räjähdyssuojatut kotelot (vanhempi standardi, johon viitataan edelleen)
• EN 50019. Lisätty turvallisuus (vanhempi standardi)

Aiheeseen liittyvät aiheet

• Suojausmenetelmät. Selitys termeille Ex d, Ex e, Ex i ja muut
• Asennus ja tarkastus. IEC 60079-14- ja 60079-17-vaatimukset
• Räjähdyssuojaus vs. luontaisesti turvallinen. Oikean suojausmenetelmän valinta
• CompEx-sertifiointi. Koulutus kattaa kaapeliläpivientien asennuksen