Biokaasumittalaitteen asennus räjähdysherkkään ympäristöön

Sähkölaitteen asennus vaaralliseen, räjähdysherkkään ympäristöön edellyttää aina erityisiä varotoimenpiteitä ja menettelyitä. Myös mittalaitteen asennuksessa kaasuputkeen on omat riskinsä ja vaatimuksensa. Tässä blogikirjoituksessa tarkastellaan käytännön asioita, jotka liittyvät paikalliseen asennukseen biokaasulaitoksen vaarallisen alueen rajavyöhykkeelle 0/1.

Tunne riskit
Kun käsitellään biokaasua, suuri metaanipitoisuus on ilmeinen huolenaihe herkän syttyvyyden ja mahdollisen räjähdysriskin vuoksi. Vaikka metaanilla on verrattain kapea räjähdysherkän pitoisuuden alue (räjähdysherkkyyden alaraja 4,4 tilavuusprosenttia ja yläraja 16,5 tilavuusprosenttia), biokaasuasennus luokitellaan räjähdysherkäksi ympäristöksi (ATEX, EU) tai vaaralliseksi alueeksi (HAZLOC, US), ja asianmukaisia sääntöjä ja säädöksiä on noudatettava.

Muita huomioon otettavia riskejä ovat rikkivety, joka on myrkyllistä pieninäkin pitoisuuksina, sekä hapen puute, joka voi aiheuttaa tukehtumisriskin rajoitetuissa tiloissa. Kun asennetaan mittalaitteita tällaiseen ympäristöön, on välttämätöntä käyttää henkilökohtaista kaasuhälytintä, joka valvoo ympäristön metaani-, rikkivety- ja happitasoja. On myös tärkeää suunnitella asennus ennakkoon ja valmistella riskinarviointiasiakirja ennen töiden aloittamista.

Oikean prosessiliitoksen valitseminen
Yksi tärkeimmistä kysymyksistä, johon on vastattava aikaisessa vaiheessa, on se, millaista prosessiliitosta käytetään: onko käytettävissä palloventtiili tai kierteellinen portti, vai onko portti hitsattava putkeen tai jopa vaihdettava laipallinen putken osa uuteen osaan, joka sisältää tarvittavat näytteenottoportit.

Vaisalan MGP261-biokaasumittalaite on varustettu 1,5 tuuman NPT-kierteellä. Mittapään halkaisija on 40 mm ja asennussyvyys 209 mm. Sen voi asentaa nimelliskooltaan 1,5 tuuman ja 40 mm:n palloventtiileihin, kunhan venttiili on täysaukkoinen ja venttiilin sekä pääputken välinen liitos ei ole alle 40 mm. Ainoa tapa varmistaa tämä on avata venttiili ja tarkistaa mitat. Suurempia venttiileitä, kuten 2 tuuman tai 50 mm:n venttiileitä voidaan käyttää 1,5 tuuman NPT:hen sovittavalla kierresovittimella, ja sellaisen käyttäminen on usein hyvä vaihtoehto, koska mittapää mahtuu sen läpi helpommin.

Prosessiliitokset eivät aina ole selkeästi merkittyjä, ja tarkka kierretyyppi voi olla vaikea tunnistaa. Silloin on parasta mitata halkaisija ja mahdollinen kierteen kaventuma työntömitalla sekä kierteen tyyppi kierretulkilla. MGP261:n mukana toimitetaan muovinen 1,5 tuuman NPT-tulppa, jota voidaan käyttää apuna kierteen tunnistuksessa.

Jos palloventtiiliä ei ole käytettävissä tai sitä ei haluta käyttää esimerkiksi kustannussyistä, yksinkertainen putkeen hitsattu kierteellinen kanta on tehokas ratkaisu. Biokaasumittapään asemaa säädetään lyhyellä, 50 mm:n putkella, niin että sen kärki on yhden kolmasosan ja kahden kolmasosan välillä putken halkaisijasta. Päämittapään näytteenottoportin lisäksi tarvitaan painelähettimen prosessiliitos, jonka halkaisija on tavallisesti ¼–½ tuumaa käytetyn painelähettimen mukaan.

Yksinkertainen asennusprosessi
Valitusta prosessiliitoksesta riippumatta osa kaasuputkesta on tyhjennettävä ennen asennuksen aloittamista. Tämä on melko yksinkertaista, jos valittu mittaussijainti on sellaisen laitteen vieressä, jonka voi ohittaa, kuten kaasunkuivausjärjestelmän tai aktiivihiilisuodattimen. Muussa tapauksessa asennus on suoritettava muiden suurten huoltotöiden yhteydessä, kun prosessi ei ole käynnissä. Kun putki on tyhjennetty käyttämällä typpeä tai ilmaa ja alueen turvallisuus on varmistettu kaasuhälyttimellä, mittapään asentaminen on suoraviivaista.

Valmistele mittapää käärimällä PTFE-tiivistenauhaa kierteeseen seuraavasti:
•    Aseta nauha samansuuntaisesti kierteen kanssa.
•    Älä jätä roikkuva ”häntää” kierteen prosessipuolelle.
•    Käytä vain kaksi tai kolme kerrosta nauhaa sen paksuuden mukaan.
•    Kun olet alkanut kiristää kierrettä, älä enää vaihda kiertosuuntaa.

NPT-kierreliitännässä osa urospuolen kierteestä voi jäädä näkyviin, kun liitos on kiristetty. Lisäohjeita NPT-kierteisen laitteen oikeaan asennukseen on tässä Swagelokin blogikirjoituksessa.

Turvallisen liitoksen varmistaminen
Kun mittapää on asennettu biokaasuputkeen, seuraava vaihe on virtalähteen ja signaalikaapelien kytkeminen. Vaisalan MGP261-biokaasumittalaitteessa on kolme kierteellistä mittauskaapelireikää: yksi 16 mm:n ja kaksi 20 mm:n. MGP261:n kokoonpanon voi määrittää usealla eri tavalla. Voit valita 4–20 mA:n tai Modbus/RTU:n sekä signaalilähdöksi että painesignaalituloksi. Valitun kokoonpanon mukaan osaa kaapelirei'istä ei välttämättä tarvita.

Pienempi reikä on tarkoitettu etupäässä 4–20 mA:n tulolle (luontaisesti turvallisesta) Ex i -painelähettimestä, ja se johtaa liitäntärasian luontaisesti turvalliselle puolelle, joka on eristetty osioseinällä. Koska MGP261 sisältää Ex i -eristysmuuntajan, Ex i -laitteen voi kytkeä suoraan mittapäähän. Kaksi suurempaa kaapelireikää johtavat toiselle puolelle osioseinää, jossa on käytettävissä 4–20 mA:n analogiset lähtösignaalit metaanille, hiilidioksidille ja vesihöyrylle (parannetun turvallisuuden) Ex e -liitännöissä sekä RS485 (Modbus/RTU) -liitäntä ja 24 VDC:n virtaliitäntä.

Käytä Ex-hyväksyttyjä kaapeliläpivientejä, mukaan lukien vedonpoisto ja iskusuojaus, sekä halkaisijaltaan oikeanlaisia kaapeleita. Joissakin Ex-hyväksytyissä kaapeliläpivienneissä on hyväksyntäkoodissa merkintä X, mikä tarkoittaa, että niiden vedonpoisto ja/tai iskusuojaus on rajallinen. Jos käytät tällaista kaapeliläpivientiä, kaapeli on kiinnitettävä kaapelikelkkaan kaapeliläpiviennin ulkopuolelle ja on rakennettava asianmukainen iskusuojaus.

Erityistä huomiota on kiinnitettävä suojamaadoituksen ja signaalimaan kytkentöihin, ja kaapelisuojien tulisi päättyä potentiaalintasauskiskoihin MGP261:n asennus- ja turvaoppaassa esitetyllä tavalla. Mittaa potentiaalintasauskiskon ja MGP261:n rungossa olevan maadoitusruuvin välinen resistanssi. Sen on oltava alle 1 ohmin, ja testi on dokumentoitava osana asennusraporttia. Tämä on erityisen tärkeää, sillä MGP261 sisältää Ex i -esteen luontaisesti turvalliselle painemittarille (tämän osoittaa EX-merkinnän koodi [ia]), ja luontaisesti turvallisen laitteen suojaus on riippuvainen laadukkaasta potentiaalintasauksesta.

Suosittelemme, että mittalaitteiden asennuksen biokaasuprosesseihin suorittaa kokenut mittalaiteasentaja.

Tuotesivulla on lisätietoja Vaisalan metaania, hiilidioksidia ja kosteutta mittaavasta MGP261-monikaasumittapäästä älykästä biokaasun laadun hallintaa varten.