Enclosure Purge 요건

Purging이란 보호기체(protective gas)를 Enclosure 내부에 지속적으로 공급하여 박스 내부의 있을 수 있는 폭발성 혼합기체를 밖으로 배출하는 작업을 말한다.

 

 

Enclosure Purge 요건 및 시간 등

퍼징(purging) 시스템

퍼징이란 보호기체를 박스내부에 지속적으로 공급하여 박스 내부의 있을 수 있는 폭발성 혼합기체를 밖으로 배출하는 작업을 말한다.

이때 투입되는 보호기체(protective gas)로는 통상 압축된 공기가 많이 사용되고, 박스내부에 폭발성 혼합기체가 남아있을 확률이 있을 경우에는 질소(nitrogen)나 아르곤(argon)같은 다른 불활성기체(inert gas)를 사용하기도 한다.

이 보호기체를 박스내부로 공급할 기류발생장치(pressurising equipment, fan 이나 blower), 발생되는 기류를 박스에 전달하는 배관류(Pressure valve, Air inlet unit, Air outlet), 배관과 박스를 연결하는 피팅류(fitting) 등도 퍼징 시스템이라 한다.

 

 

압력방폭 장비의 운영

압력방폭에서의 운영은 박스내부에 폭발성 혼합기체를 어떻게 계속해서 제거하느냐가 관건이다.

압력방폭 박스가 작동될때는 물론이고 가동하기 전에도 폭발성 혼합기체가 박스내부에 있지 않도록 해야 한다. 폭발성 기체가 있다면 가동과 동시에 폭발이 일어날 수 있기 때문이다.

이를 위해 가동전에는 퍼징단계(purging cycle)를 거치는데 대략 박스용량의 5배정도(북미지역은 10배까지)의 부피에 해당하는 기체를 박스에 투입하게 된다. (5배의 부피는 처음에는 IEC규정에 명시되어 있다가 개정판에서는 삭제되었다)

퍼징작업이 완전하게 진행된 것을 반드시 확인한 후에야 장비내부에 전원을 공급할 수 있다.

 

 

퍼지 요건(Purging Requirements) 

퍼징은 모든 가연성 가스를 Enclosure 밖으로 배출하여 위험 가스의 폭발 하한(LEL) 이하가 되도록 하는 방법이다.

압력방폭 박스 가동 전 Enclosure 내부에는 장비 작동 시 화재 위험을 야기할 수 있는 충분한 수준의 가연성 가스가 있다고 가정한다.
Enclosure 내외부의 유량, Enclosure의 크기, 필요한 체적 교환 횟수, Enclosure 내부의 구조, Enclosure 강도 등 여러 변수가 퍼지 요건에 영향을 미친다.

보호 인클로저(protective enclosure)에 여러 개의 구획이 있는 경우 인클로저로 들어가는 보호 가스 라인을 전략적인 위치에 배치하여 모든 데드 스팟이 없도록 한다. 유해 가스가 공기보다 무거운 경우 환기구는 엔클로저 하단에, 보호 가스 공급 장치는 상단에 배치하는 것이 좋다.

 

 

퍼지 시간 계산 사례

Enclosure의 전체 부피가 배출되는지 확인하는 것이 더 중요하다.

- 인클로저가 크면 인클로저 보호 통풍구의 개방 압력이 높아지므로 퍼징에 문제가 될 수 있다. 압력은 표면적을 기준으로 하므로 표면이 클수록 더 많은 힘이 가해진다.

 

* 사용되는 표준에 따라 결정되지만 일반적으로 다음과 같다:

NFPA 496: 4 volume changes for motors (10 volume changes 적용도 가능)

• Enclosure size = 3 x 5 x 1.5 ft = 22.5 ft^3
• Enclosure door size = 2 x 4 ft = 8 ft^2
• Flow rate at enclosure pressure = 30 scfm @ 4 in wc ( 27.6 in wc = 1 psi)
• Flow rate at enclosure pressure = 12 scfm @ 2 in wc ( 27.6 in wc = 1 psi)

1. 퍼징 유량에 30 scfm을 사용하면 인클로저 압력은 다음과 같이 약 4 in wc 또는 0.1445 psi가 된다.

• Flow rate at enclosure pressure = 30 scfm @ 4 in wc ( 27.6 in wc = 1 psi)
• Number of volume exchanges = 4 in wc: which is psi= 4/27.6 = 0.1445 psi

    → 이 도어에 가해지는 힘은 다음과 같이 166 lbs가 된다. 

• The force on this door will be 8 (sq ft) x 0.1445 (lbs/sq in) x 144 (sq in/sq ft) = 166 pounds.

    → 그러면 퍼지 시간은 3 min이 된다. 

• The purge time = 4 volume exchanges x 22.5 sq.ft. / 30 scfm = 3 min

 

 

2. 퍼징 유량에 12 scfm을 사용하면 인클로저 압력은 약 2 in wc 또는 0.0725 psi가 된다.

• Flow rate at enclosure pressure = 12 scfm @ 2 in wc ( 27.6 in wc = 1 psi)
• Number of volume exchanges = 2 in wc: which is psi= 2/27.6 = 0.0725 psi

    → 이 도어에 가해지는 힘은 다음과 같이 83 lbs가 된다. 

• The force on this door will be 8 (sq ft) x 0.0725 (lbs/sq in) x 144 (sq in/sq ft) = 83 pounds.

    → 그러면 퍼지 시간은 7.5 min이 된다. 

• The purge time = 4 volume exchanges x 22.5 sq.ft. / 12 scfm = 7.5 min.

때로는 더 높은 압력을 위해 더 큰 인클로저를 강화할 수 있다.

 

Reference : https://www.pepperl-fuchs.com/global/en/34169.htm