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クリティカルガーディアンATEX 切替弁 - 爆発性雰囲気におけるプロセスフローの保護

はじめに見えない脅威と精密防護の必要性

複雑な産業加工の世界では、粉体、顆粒、粉塵の取り扱いは基本中の基本です。しかし、小麦粉、砂糖、プラスチックペレット、金属粉の移送のような一見平凡な作業には、壊滅的な危険性が潜んでいます： 可燃性粉塵の爆発 密閉された空間内で微粒子が空気中に浮遊し、着火源に遭遇した場合、その結果生じる爆発は、人命の損失、重傷、施設の甚大な損害を引き起こす大惨事となる可能性があります。このリスクは、空気輸送、サイロへの充填、混合、バッチ処理などの工程で特に深刻です。

ダイバータバルブは、複数の目的地間で材料の流れを導く重要な役割を果たします。爆発性の粉塵やガスが存在する可能性のある危険区域では、標準的な切替弁は許容できない負債となります。そこで ATEX切替弁 は、単なる流量制御装置としてだけでなく、不可欠な工学的安全バリアとして登場しました。この記事では、爆発性雰囲気内での安全でコンプライアンスに適合した操作を確保するための技術、規格、ATEX認定ダイバータバルブの重要性について掘り下げます。

コアを理解するATEX切替弁とは？

ATEXダイバータバルブは基本的にダイバータバルブであり、バルク固体材料（粉体、ペレット、顆粒）を単一の入口から2つ以上の出口のうちの1つに選択的に導くように設計された装置です。その中核となる機能は、材料の流れ方向です。しかし、決定的な差別化要因は次の点にあります。 本質安全防爆機能と厳格な認証.

爆発保護： 分類された危険区域(ゾーン)内で、バルブ自体が爆発を誘発する発火源(火花、過度の熱、静電気放電など)になることを防ぐため、特定の設計原理と構造方法が組み込まれています。
封じ込め： 主に発火を防ぐことに重点を置いていますが、ある種の堅牢な設計は、万が一爆発が上流または下流で発生した場合、爆発がバルブ本体を通って接続された機器や作業エリアに伝播するのを防ぎ、爆発を封じ込めることにも貢献します。
ATEX認証： 最も重要なのは、以下のような正式な認証を受けていることです。 ATEX指令 (2014/34/EU) 欧州連合内、および同等の規格（世界的にはIECExなど）。ノーティファイドボディが提供するこの認証は、バルブが指定された爆発性雰囲気で使用するための必須安全衛生要件（EHSR）を満たしていることを証明する文書です。

危険区域で標準バルブが故障する理由：イグニッション・ペンタゴン

可燃性粉塵爆発には、「粉塵爆発ペンタゴン」と呼ばれる5つの要素が同時に必要です：

燃料可燃性粉塵（適切な粒子径と濃度）.
酸素： 空気中の十分な酸素。
監禁： 密閉された空間（配管、サイロ、バルブボディなど）。
分散： 空気中に浮遊し、雲を形成している塵。
点火源 火花、炎、高温表面、静電気放電など。

標準的な切替弁は、誤って5番目の要素である 発火源.一般的なリスクは以下の通りです：

機械的な火花： 金属同士の接触（例：アクチュエータのリンケージ、摩耗したブレード／シート、異物）。
静電気放電： 安全に放散されない静電気を発生させる高速粒子。
熱い表面： 材料の流れやアクチュエータ機構による摩擦で過度の熱が発生すること。
電気火花： 非認証モーター、センサー、ソレノイド、または配線から。

ATEXバルブは、これらの潜在的な発火メカニズムに体系的に対処します。

ATEXゾーニング危険レベルの定義

ATEXは、爆発性雰囲気が発生する可能性と継続時間に基づいて危険区域を分類します：

ゾーン20 空気中の可燃性粉塵の雲状の爆発性雰囲気が存在する場所。 継続的に、または長期間、あるいは頻繁に存在.(サイロ、ホッパー、ミキサー、充填ダクト内など）。
ゾーン21 空気中の可燃性粉塵の雲状の爆発性雰囲気が存在する場所。 通常運転で時々発生する可能性があります。.(例:充填/排出ポイント付近、バッグ投棄ステーション、バルブ排出口付近)。
ゾーン22 空気中の可燃性粉塵の雲状の爆発性雰囲気が存在する場所。 通常運転では発生する可能性は低いが、発生しても短時間のみ.(例えば、ゾーン21に近い場所、時折粉塵が放出されるオープンコンベア）。

ATEX ダイバータバルブは、特定のゾーン（最も一般的なのはゾーン 21 または粉塵アプリケーション用のゾーン 20/21）用に明確に設計され、認証されています。

ATEX切替弁の主な設計と安全機能

ATEXダイバータバルブの構造には、いくつかの保護層が統合されています：

1.ノンスパーキング構造：

ブレードとシール： 特殊合金（アルミニウム青銅、キュプロニッケル）、硬質ポリマー（UHMW-PE、PTFE）、または衝撃が発生する可能性のある重要な摩耗箇所用の人工複合材のようなノンスパーキング材料を使用します。
内部メカニズム： ベアリング、リンケージ、摩耗部品は、ノンスパーキング材料で設計されているか、衝撃や摩擦による火花の発生を防ぐために保護されています。

2.静電気制御（静電気放散）：

導電性材料： バルブ本体や部品には、導電性ポリマー（カーボン入り）や金属製のものがよく使われています。
アース／ボンディング 堅牢で、恒久的に統合された接地ポイントは、材料の流れによって発生した静電荷を安全にアースに放散し、危険なスパークを防ぎます。抵抗は厳密に管理されています（EN 60079-0に基づき、通常1ギガオーム未満）。

3.温度制限：

表面温度制御： バルブの設計により、最高表面温度（内部および外部）が、取り扱うダストの最低発火温度（MIT）または層発火温度（LIT）以下に安全に保たれます。これは、周囲温度に加え、摩擦やプロセスによる熱上昇を考慮したものです。
内部発火防止： 発火源となる可能性のある物質のくすぶった巣に対する具体的な保護。

4.侵入保護（IP定格）：

高いIP定格（IP65、IP66など）は、埃や湿気がハウジングに侵入しないことを保証し、内部コンポーネントを保護し、安全機能に干渉する可能性のある外部汚染を防ぎます。

5.堅牢でタイトな構造

摩擦が発生しやすい重要な機構へのホコリの侵入を防止します。
爆発や二次災害の原因となる漏れを防ぐため、密閉性を確保します。より高い完全性のために、耐摩耗性シールやインフレータブルシールが含まれる場合があります。

6.ATEX認証コンポーネント：

全ての電気部品（アクチュエーター、ポジションインジケータ、ソレノイド、ヒーター、センサー）は、バルブ全体のゾーン定格及び温度クラスに適合する独自の ATEX 認証を取得する必要があります。

安全の核心ATEXマーキングについて

切替弁のATEX認証マークは、一目で重要な情報を提供します：

CEマーキング ATEXを含む関連するEU指令への適合を示します。
エクス・ヘキサゴン 特定の防爆シンボル。
設備カテゴリー (表面産業はII、保護レベルは1、2、3）：

- 1D: ゾーン20としては非常に高い保護レベル。
- 2D: ゾーン21の高い保護レベル。
- 3D: ゾーン22の通常の保護レベル。

爆発タイプ D はホコリ。
プロテクションの種類 例えば TB (筐体による保護 - 防塵性）、 ic (本質的安全性）、 アイエーディー (粉塵に対する本質安全防爆）。
ガス/ダストグループ： IIIA (可燃性飛散物-繊維）、 IIIB (非導電性ダスト）、 IIIC (導電性ダスト）。
温度クラス（Tクラス）： 最高表面温度（T85℃、T100℃、T135℃など）。
機器保護レベル（EPL）： ダ (ゾーン20）、 データベース (ゾーン21）、 ディーシー (ゾーン22）。
ノーティファイド・ボディ番号 認証機関を示します。
証明書番号 バルブモデル/シリーズの一意な識別子。

適切なATEX切替弁の選択：主な検討事項

適切なバルブを選択することは、安全性と性能にとって非常に重要です：

プロセス材料： ダストタイプ（IIIA、IIIB、IIIC？）、研磨性、かさ密度、流動特性、爆発性パラメータ（MIT、MIE、Kst/Pmax）。
危険区域分類（ゾーン）： ゾーン20、21、22のどれですか？バルブの認証ゾーン（カテゴリー/EPL）と一致している必要があります。
材料温度とTクラス： バルブの T クラスは、プロセス材料の MIT/LIT よりも高くなければなりません。 そして 環境熱＋プロセス熱。
素材の特性： 耐食性が必要ですか？高い耐摩耗性が必要ですか？FDA/USPクラスVI適合が必要か？本体材質（SS 304/316、炭素鋼、合金）および接液部ライニング（UHMW、PTFE、セラミック）を指定します。
フロー特性： サイズ（パイプの直径）、必要な流量、予想される圧力差。
流用メカニズム： 切替弁のタイプ（パンタグラフ、フラップ、スライドゲート、バタフライ） - 材質、流量、シール要件、スペースの制約によります。選択された機構に固有の ATEX 機能があることを確認する必要があります。
作動： ATEX 認定アクチュエータ - 空気圧式（最も一般的）、電気式、手動式。速度、トルク、制御信号（オン／オフ、比例）、環境条件を考慮してください。
アクセサリー： ATEXポジションインジケータ、リミットスイッチ、パージポート（N2）、ヒーター（Tクラスを考慮）、点検ポート、圧力リリーフフランジ？すべてゾーンの認証が必要です。
バルブの向きと取り付け： 設置角度は、材料の流れやデッドゾーンの可能性に影響します。
認証文書： EC型式試験証明書と適合宣言書の全文を要求してください。ノーティファイド・ボディが信頼できる機関であることを確認してください。

コンプライアンスを超えて目に見えるメリット

法令遵守は譲れませんが、ATEXダイバータバルブには操作上の大きな利点があります：

人的安全性の強化： 危険区域内の発火源を排除し、作業員を直接保護します。
資産保護： 高価な機器、建物、在庫を損傷する大惨事の爆発のリスクを最小限に抑えます。
事業中断の削減： 事故調査、清掃、修理にかかる費用のかかるダウンタイムを回避。
保険料の引き下げ： 機器の選択を通じて厳格な安全遵守を示すことは、保険料にプラスの影響を与えます。
運用の信頼性： 過酷な環境用に設計されたATEXバルブは、多くの場合、過酷な任務において非ATEXバルブと比較して優れた耐久性と寿命を提供します。
グローバル・マーケット・アクセス ATEX/IECEx認証は、同様の規制要件がある国際市場への販売を促進します。

設置、メンテナンス、ヒューマンファクター

どんなに優れたATEXバルブでも、安全なのはその設置と維持管理だけです：

適切な設置： 特に以下の点については、メーカーのガイドラインに正確に従う必要があります。 接地/ボンディング.電気的な接続は、ATEX 配線慣例に従って適切な担当者が行ってください。
定期点検とメンテナンス： 摩耗／損傷、シールの完全性、清浄度（ほこりの堆積の除去）、アクチュエータの機能、接地の導通テストの目視チェックを含む、文書化されたスケジュールを確立してください。
記録の保持： 点検、保守作業、およびあらゆる改造の記録を保持します。
トレーニング ATEX バルブの操作、メンテナンス、またはその近くでの作業に携わる者は、爆発の危険性、ゾーン認識、機器の目的/安全機能に関する特別な訓練を受ける必要があります。
マネジメント・オブ・チェンジ（MoC）： バルブ、プロセス、または取り扱う材料に変更を加える場合は、リスクを再評価し、ATEXへの準拠を継続するために、正式なMoCレビューが必要です。

結論不可欠なセーフガード

可燃性粉塵が処理される環境では、ATEX ダイバータバルブは単なる流量制御部品ではありません。綿密に設計された安全装置であり、日常業務と潜在的な災害の間に立つ重要なバリアです。その設計は、爆発性雰囲気に対する深い理解を具現化し、マテリアルハンドリングに内在する潜在的な発火源を体系的に中和します。

綿密なハザード分析とプロセス要件に基づき、適切な ATEX 認定切替弁を選択し、熱心な設置、接地、メンテナンス、トレーニングを行うことは、強固な産業安全文化の基本です。このような特殊なバルブへの投資は、単に規制の枠にとらわれることなく、人命を守り、貴重な資産を保護し、事業継続性を確保し、常に存在する目に見えない脅威の中で卓越したオペレーションを育成するための直接的な投資なのです。爆発性雰囲気が現実に存在する場合、ATEX ダイバータバルブは安全な材料フローを守る不可欠な保護者です。