防爆電気モーター: Ex 定格、危険場所の選択および基準

電動モーターを防爆にするもの

防爆電気モーターは、内部爆発を防ぐように設計されていません。モーターが周囲の大気中に存在する可燃性ガス、蒸気、粉塵に引火するのを防ぐように設計されています。エンクロージャは、内部の発火イベントに耐え、外部環境に到達する前に漏れたガスを発火温度以下に冷却するように構築されています。

防爆モーターを区別する主要な構造上の特徴は次のとおりです。

• 火炎経路ジョイント — 精密に機械加工された合わせ面間のギャップ公差 (通常 0.1 ～ 0.4 mm) により、火炎面を急冷しながら圧力を解放できます。
• 強化されたエンクロージャ — 耐久性の高い鋳鉄またはアルミニウムのハウジングは、内部の圧力スパイクに変形することなく耐えられると評価されています。
• 密閉された導管入口 — 外部雰囲気の侵入を防ぐために、最小 5 つのネジがかみ合うネジ付き導管ハブ
• 温度定格絶縁体 — 表面温度が対象ガスグループの自然発火点に達するのを防ぐように設計された巻線絶縁システム

これらの設計要件は、IEC 60079-0 (一般要件) および IEC 60079-1 (耐圧防爆エンクロージャ) のほか、北米市場では NEMA MG-1 および UL 674 などの国際規格によって管理されています。これらの規格への準拠は、ヨーロッパの ATEX 認定機関や米国の FM/UL などの機関による第三者テストを通じて検証されます。

定格外の安全モーター : 保護の概念を理解する

IECEx および ATEX 認証フレームワークは、構造化コーディング システムを使用して保護概念を記述します。マークが付いているモーター Ex データベース IIC T4 GB たとえば、その指定の各セグメントには特定の意味があります。危険な場所向けに Ex-定格安全モーターを指定または調達する場合、この表記を理解することが不可欠です。

モーターの一般的な防爆コンセプト

ガスグループ分類 (IIA、IIB、IIC) は、モーターが安全に動作できる爆発性雰囲気の厳しさを示します。 IIC は最も危険なガスをカバーします IIA はプロパンや同様の工業用ガスをカバーします。 IIC で認定されたモーターは IIA および IIB 環境にも適していますが、その逆は当てはまりません。

温度クラス (T1 ～ T6) は、最悪の動作条件下でのモーターの最大許容表面温度を定義します。 T6 モーターは表面温度を 85 °C に制限するため、二硫化炭素を含む環境に適しています (自然発火点: 95 °C)。ほとんどの一般的な産業用 Ex モーターの定格は T3 (200 °C) または T4 (135 °C) です。

危険場所の分類: ゾーンと区画

正しい危険場所用モーターの選択は、設置エリアを正しく分類することから始まります。 2 つの分類システムが世界的に並行して使用されており、指定エンジニアはモーターの認定をサイトの分類方法と照合する必要があります。

IECゾーンシステム（ヨーロッパ、アジア、インターナショナル）

ゾーン システムは、爆発性雰囲気が存在する可能性によって危険な場所を分割します。

• ゾーン0 — 爆発性ガス雰囲気が継続的または長期間存在する (例: 燃料タンク内)
• ゾーン1 — 通常の運転中に定期的に発生する可能性があります (石油化学プラントのポンプ室など)
• ゾーン2 — 通常の動作では起こりそうもないが、異常な状況では起こり得る
• ゾーン20 / 21 / 22 — 可燃性粉塵雰囲気の同等ゾーン

NEC事業部制（北米）

NEC 第 500 条および NFPA 70 で定義されている部門システムでは、クラスごとに 2 つの部門が使用されます。

• ディビジョン1 — 危険な濃度は通常の条件下で存在します (ゾーン 0 とゾーン 1 を合わせたものとほぼ同等)
• ディビジョン2 — 危険な濃度は異常な状態でのみ存在します (ゾーン 2 とほぼ同等)

ATEX/IECEx に基づいて認定されたモーターは、追加の FM または UL 認定がなければ、NEC 部門に分類されたサイトでは自動的に受け入れられません。また、その逆も同様です。国際プロジェクト向けのモーターについては、ほとんどの主要なモーター メーカーから相互認証を入手できますが、銘板と認証文書で明示的に確認する必要があります。

主要産業と代表的な用途

プロセス流体、ガス、または粉塵が継続的な発火の危険性を引き起こす場所には、防爆および防爆仕様のモーターが配備されます。以下の分野が世界の需要の最大のシェアを占めています。

石油、ガス、石油化学

これは依然として主要な最終市場です。ポンプドライブ、コンプレッサーモーター、強制通風クーラー用のファンモーター、製油所や海上プラットフォームのコンベアドライブはすべてEx dbまたはEx eb認証を必要とします。 耐圧防爆 (Ex db) IIC T4 この分野で最も一般的に指定される格付けです。通常、防爆指定とともに、塩水噴霧耐性、熱帯グレードの断熱システム、および F クラスまたは H クラスの熱定格が必要です。

化学および医薬品の製造

可燃性溶剤が使用されるクリーンルーム内の溶剤処理プロセス、反応器撹拌機、および HVAC システムには、ゾーン 1 またはゾーン 2 定格のモーターが必要です。多くの製薬施設では、Ex 認証とともに、FDA 準拠の素材と滑らかで洗浄に適した外面も必要としています。この組み合わせには、ステンレス鋼 Ex モーターまたはエポキシ コーティングされた鋳鉄のバリエーションが対応します。

穀物、食品加工、バイオマス

穀物エレベーター、製粉工場、バイオマス ペレット プラント、および製糖所では、可燃性ガスではなく可燃性粉塵 (ゾーン 21 / ゾーン 22) が主な危険です。 粉塵防爆モーター（Ex tb IIIC） 存在する粉塵の最低自己発火温度に合わせた最大表面温度定格が必要です。穀物粉塵 (層発火温度 430 °C) は、たとえばアルミニウム粉塵 (T6 が必要) よりも高い T クラス定格を許可します。

廃水処理およびバイオガスプラント

密閉されたウェットウェル、消化槽チャンバー、バイオガス貯蔵エリアにメタンが蓄積すると、ゾーン 1 の状態が生じます。これらの施設のポンプ モーター、ミキサー ドライブ、およびブロワー モーターは通常、Ex db または Ex eb IIB T4 として指定され、最大 IIC 定格ではなくメタンの中程度の危険レベル (グループ IIB) を反映しています。

仕様と調達に関する考慮事項

不適切な防爆モーターを購入すると、仕様が過剰であろうと、認定が不十分であろうと、コストと安全性に重大な影響を及ぼします。注文する前に、次のパラメータを確認する必要があります。

1. 地域分類レポート — 現場の非公式の知識ではなく、施設の正式な危険区域分類文書からゾーン/部門、ガスグループ、および温度クラスを確認します。
2. 認証機関と市場 — EU の場合は ATEX、国際相互認証の場合は IECEx、米国およびカナダの場合は FM/UL。モーターの銘板上の正確な認証コードがサイトの分類と一致していることを確認してください。
3. 周囲温度範囲 — ほとんどの防爆モーターは、標準周囲温度 –20 °C ～ 40 °C で定格されています。この範囲外のアプリケーションには、個別の認証確認を伴う低温または高温環境でのバリエーションが必要です
4. デューティサイクルとサービスファクター — 過負荷のExモーターは過剰な熱を発生し、定格温度クラスを超える可能性があります。危険な場所でのサービスファクターに依存せずに、モーターの連続使用定格 (S1) が適切であることを確認します。
5. ドライブの互換性 — 危険な場所で可変周波数ドライブ (VFD) によって給電されるモーターには、強化巻線絶縁 (IEC 60034-17 準拠の耐スパイク絶縁) を備えたモーターが必要であり、追加の Ex 認定シャフト シールが必要になる場合があります。すべての標準 Ex モーターが VFD 定格であるわけではありません
6. IP 定格と Ex 定格の比較 — IP55 または IP65 はほとんどの Ex モーターで標準ですが、個別に検証する必要があります。 Ex 認定は、特定の侵入保護レベルを自動的に意味するものではありません

メンテナンスに関する文書も同様に重要です。防爆モーターは、OEM 承認のコンポーネントを使用して、適切な防爆認定 (IECEx サービス施設認定など) を保有する施設のみが修理する必要があります。不正な修理は、端子ボックスのガスケットを未承認の材料に交換するなど、一見軽微な修理であっても、Ex 認定を無効にし、事故が発生した場合に法的責任が発生する可能性があります。