Οι πνευματικές βαλβίδες σφαιρών καθορίζονται συχνά για επικίνδυνα και εκρηκτικά περιβάλλοντα, επειδή η πνευματική ενεργοποίηση εξαλείφει την ηλεκτρική ενέργεια στον ενεργοποιητή — μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο ανάφλεξης. Οι εγκαταστάσεις που χειρίζονται εύφλεκτα αέρια, πτητικούς διαλύτες, ατμόσφαιρες σκόνης ή υδρογονάνθρακες χρειάζονται αξιόπιστες, εγγενώς ασφαλείς λύσεις βαλβίδων. Αυτό το άρθρο εξετάζει γιατί οι πνευματικές βαλβίδες σφαιρών προτιμώνται σε τέτοιες ρυθμίσεις, σχετικές εκτιμήσεις συμμόρφωσης και βέλτιστες πρακτικές για ασφαλή λειτουργία.
Η εγγενής ασφάλεια ξεκινά με την απουσία ηλεκτρικών εξαρτημάτων στον μηχανισμό ενεργοποίησης. Τα πνευματικά συστήματα χρησιμοποιούν πεπιεσμένο αέρα για την κίνηση, επομένως δεν υπάρχουν σπινθήρες, θερμές επιφάνειες ή ηλεκτρικά τόξα στον ίδιο τον ενεργοποιητή. Όταν συνδυάζονται με σωστά βαθμολογημένες ηλεκτροβαλβίδες και απομακρυσμένα ντουλάπια ελέγχου που βρίσκονται σε ασφαλείς ζώνες ή σε αντιεκρηκτικά περιβλήματα, τα πνευματικά συστήματα βαλβίδων σφαιρών μπορούν να πληρούν αυστηρές απαιτήσεις επικίνδυνων περιοχών, όπως τα πρότυπα ATEX, IECEx και North American Class/Division.
Η επιλογή υλικού είναι ζωτικής σημασίας. Για υπηρεσίες υδρογονανθράκων, ο ανοξείδωτος χάλυβας ή τα κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση αντιστέκονται στην υποβάθμιση από υγρά διεργασίας και χημικά καθαρισμού. Τα μέρη που περιέχουν πίεση θα πρέπει να επαληθεύονται έναντι των σχετικών οδηγιών για τον εξοπλισμό πίεσης. Τα υλικά καθίσματος και στεγανοποίησης πρέπει να αντέχουν στην χημική έκθεση διατηρώντας παράλληλα χαμηλή απόδοση διαρροής. Οι παραλλαγές PTFE είναι συνηθισμένες, ενώ τα εξειδικευμένα φθοροπολυμερή ή τα σχέδια με μεταλλικά καθίσματα μπορεί να χρειαστούν για ακραίες συνθήκες.
Η συμπεριφορά ασφαλούς αστοχίας είναι ένα άλλο κρίσιμο χαρακτηριστικό ασφαλείας. Οι ενεργοποιητές μονής δράσης (επιστροφή ελατηρίου) διασφαλίζουν ότι η βαλβίδα μετακινείται σε ασφαλή θέση κατά την απώλεια του αέρα οργάνων — είτε ανοίγοντας για να ανακουφίσει την πίεση είτε κλείνοντας για να απομονώσει μια επικίνδυνη ροή, ανάλογα με τη λογική ασφαλείας. Τα συστήματα ασφαλείας (SIS) συχνά βασίζονται σε αυτή τη ντετερμινιστική συμπεριφορά για ακολουθίες έκτακτης διακοπής λειτουργίας. Ο σωστός σχεδιασμός της λογικής ασφαλούς αστοχίας θα πρέπει να γίνεται σε συνεργασία με μηχανικούς ασφαλείας διεργασιών και να συμμορφώνεται με πρότυπα όπως το IEC 61511.
Η στεγανοποίηση και ο έλεγχος των διαφυγών εκπομπών είναι κεντρικής σημασίας για την περιβαλλοντική ασφάλεια και τη συμμόρφωση με τους κανονισμούς. Οι βαλβίδες που χρησιμοποιούνται σε υπηρεσίες πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC) πρέπει να ελαχιστοποιούν τις διαφυγές εκπομπών για να πληρούν τα τοπικά και διεθνή πρότυπα εκπομπών. Τα υλικά συσκευασίας χαμηλών εκπομπών, οι διπλά σφραγισμένοι στύλοι και τα σχέδια με στεγανοποίηση φυσητήρα μειώνουν τη διαρροή. Τα τακτικά χρονοδιαγράμματα ανίχνευσης διαρροών και συντήρησης επιβάλλονται συχνά από ρυθμιστικούς φορείς και θα πρέπει να ενσωματώνονται στο πρόγραμμα συμμόρφωσης της εγκατάστασης.
Οι πρακτικές εγκατάστασης σε επικίνδυνες περιοχές δίνουν έμφαση στον διαχωρισμό και τη ζωνοποίηση. Τα πνευματικά νησιά βαλβίδων, οι διατάξεις ηλεκτροβαλβίδων και οι μονάδες προετοιμασίας αέρα στεγάζονται συνήθως σε ασφαλή ή καθαρισμένα ντουλάπια που βρίσκονται εκτός των ταξινομημένων ζωνών, ελαχιστοποιώντας πιθανές πηγές ανάφλεξης. Όταν απαιτούνται ηλεκτρικές συσκευές κοντά στη διεργασία, πρέπει να χρησιμοποιηθεί εξοπλισμός πιστοποιημένος για αντιεκρηκτικό ή εγγενώς ασφαλή και να εγκατασταθεί σύμφωνα με την ταξινόμηση της περιοχής και τους τοπικούς κώδικες.
Οι λειτουργικές δοκιμές και οι δοκιμές απόδειξης είναι απαιτούμενα στοιχεία ενός προγράμματος βαλβίδων με επίκεντρο την ασφάλεια. Οι περιοδικές λειτουργικές δοκιμές επιβεβαιώνουν ότι οι ενεργοποιητές, οι ηλεκτροβαλβίδες και οι συσκευές ανατροφοδότησης λειτουργούν σωστά υπό συνθήκες βλάβης. Για βαλβίδες σε βρόχους SIS, τα διαστήματα δοκιμής απόδειξης υπολογίζονται με βάση τα ποσοστά αστοχίας και την ανάλυση κινδύνου και πρέπει να τεκμηριώνονται σύμφωνα με το IEC 61511 ή το σχετικό πρότυπο στη δικαιοδοσία σας.
Η τεκμηρίωση και η ιχνηλασιμότητα ενισχύουν την κουλτούρα ασφάλειας. Κάθε βαλβίδα θα πρέπει να έχει ένα σαφές BOM, πιστοποιήσεις υλικών, αρχεία δοκιμών και αρχεία συντήρησης. Σε περίπτωση συμβάντος ή ελέγχου, αυτή η ιχνηλασιμότητα αποδεικνύει τη δέουσα επιμέλεια και υποστηρίζει τις έρευνες για την αιτία.
Εν κατακλείδι, οι πνευματικές βαλβίδες σφαιρών είναι ιδιαίτερα κατάλληλες για επικίνδυνα και εκρηκτικά περιβάλλοντα λόγω της ενεργοποίησής τους χωρίς σπινθήρες, των επιλογών ασφαλούς αστοχίας και του στιβαρού μηχανικού σχεδιασμού. Όταν συνδυάζονται με τα σωστά υλικά, τους ελέγχους εκπομπών, τις πρακτικές εγκατάστασης και τη συμμόρφωση με τα διεθνή πρότυπα ασφαλείας, τα πνευματικά συστήματα βαλβίδων σφαιρών παρέχουν μια αξιόπιστη και ασφαλή λύση για τον έλεγχο κρίσιμων ροών διεργασίας.