Надежные взрывозащищенные коботы для нефтегазовой и химической промышленности

Взрывозащищенный коллаборативный робот — это кобот, специально спроектированный и сертифицированный для безопасной работы в средах, где присутствуют легковоспламеняющиеся газы, горючая пыль или воспламеняющиеся волокна. В отличие от стандартных промышленных коботов, эти специализированные машины имеют двойную сертификацию взрывозащиты — как внутреннюю (например, китайские стандарты Ex), так и международные (европейские стандарты ATEX/IECEx) — и имеют степень защиты IP68, что делает их пригодными для использования в опасных зонах 1 и 2. Поскольку такие отрасли, как нефтегазовая, химическая обработка и обработка боеприпасов, стремятся автоматизировать опасные ручные задачи, взрывозащищенные коботы становятся критически важной (и до сих пор в значительной степени неиспользованной) категорией автоматизации.

Почему в опасных средах нужны взрывозащищенные коботы?

Проблема:ручной труд в опасных зонах

Рабочие нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводов, покрасочных цехов и предприятий по производству боеприпасов ежедневно сталкиваются со взрывоопасной атмосферой. Выполнение ручных операций в таких средах, включая погрузочно-разгрузочные работы, эксплуатацию оборудования, нанесение покрытия и проверку качества, сопряжено с риском возгорания от электрических искр, горячих поверхностей или статического разряда.

Традиционные решения автоматизации в этих условиях не справляются. Стандартные промышленные роботы не сертифицированы для работы в опасных зонах, а дооснащение их взрывозащищенными корпусами сложно, дорого и зачастую непрактично. В результате многие опасные задачи во взрывоопасных средах по-прежнему выполняются человеческим трудом.

Решение:специальные взрывозащищенные коботы

Взрывозащищенные коботы устраняют этот пробел, интегрируя защиту опасных зон непосредственно в конструкцию робота — от обмоток двигателя и энкодеров до кабельных вводов и управляющей электроники. Каждый компонент, который потенциально может вызвать искру или превысить безопасную температуру поверхности, спроектирован таким образом, чтобы предотвратить воспламенение.

Эти коботы сохраняют основные преимущества коллаборативных роботов — интуитивное программирование, гибкое развертывание, безопасное для человека взаимодействие — и в то же время добавляют специальную защиту, необходимую для классифицированных опасных зон.

Понимание стандартов и сертификатов взрывозащиты

Классификация опасных зон

В соответствии с международными стандартами (см. стандарты безопасности робототехники OSHA для США), взрывоопасные среды классифицируются по типу и вероятности присутствия опасных материалов:

Классификация Описание Типичные места Зона 0 / Категория 1 Взрывоопасная атмосфера присутствует постоянно Внутри резервуаров, емкостей Зона 1 / Категория 1 Взрывоопасная атмосфера возможна при нормальной эксплуатацииВблизи отверстий резервуаров, мест наполненияЗона 2 / Категория 2 Взрывоопасная атмосфера маловероятна, только в нештатных условиях Общие производственные помещения, складские помещения

Взрывозащищенные коботы обычно сертифицированы для Зоны 1 и Зоны 2 (газовая атмосфера) и Зоны 21/22 (пылевая атмосфера), что охватывает подавляющее большинство сценариев развертывания на перерабатывающих заводах и промышленных объектах.

Описание методов защиты

Сертификационные знаки взрывозащищенности обозначают конкретные используемые методы защиты. Типичная маркировка, такая как «Ex db eb ib pxb IIC T5 Gb», указывает на несколько уровней защиты:

• db (взрывонепроницаемый корпус): Сдерживает любые внутренние взрывы и предотвращает воспламенение окружающей атмосферы.
• eb (повышенная безопасность): Обеспечивает повышенную надежность для предотвращения искр или перегрева.
• ib (искробезопасность): Ограничивает электрическую энергию ниже порога воспламенения.
• pxb (взрывонепроницаемый корпус): Поддерживает положительное внутреннее давление для исключения взрывоопасных газов.
• ИИК: Подходит для самой требовательной группы газов (включая водород и ацетилен).
• T5: Максимальная температура поверхности 100 °C — значительно ниже точки воспламенения большинства промышленных газов.

Европейская эквивалентная маркировка «Ex II 2G Ex db pxb IIC T4 Gb» подтверждает соответствие директиве ATEX для оборудования группы II (негорнодобывающего) в газовых средах зоны 1.

Двойная сертификация:почему это важно

Ведущие взрывозащищенные коботы одновременно имеют как отечественные, так и европейские сертификаты. Эта двойная сертификация означает, что продукт может быть развернут по всему миру без дополнительных усилий по обеспечению соответствия, что крайне важно для транснациональных нефтегазовых компаний и EPC-подрядчиков, работающих в регулирующих юрисдикциях.

Линейка взрывозащищенных коботов

Комплексный портфель взрывозащищенных коботов включает в себя различные конфигурации полезной нагрузки и радиуса действия, соответствующие различным требованиям приложений:

Модель Полезная нагрузка Охват Повторяемость Максимальная скорость Вес Рейтинг IP XR66 кг924 мм±0,02 мм3 м/с21 кгIP68XR99 кг1500 мм±0,05 мм3 м/с37 кгIP68XR1212 кг1300 мм±0,03 мм3 м/с36 кгIP68XR1818 кг900 мм±0,02 мм3 м/с35 кгIP68XR2020 кг1800 мм±0,05 мм4 м/с68 кгIP68

Все модели имеют 6 степеней свободы, шину управления EtherCAT/1 кГц и диапазон рабочих температур от -5°C до 55°C. Уровень шума остается на уровне 60 дБ или ниже во всем диапазоне.

Взрывозащищенные шкафы управления

Манипулятор робота — это только одна часть системы. Взрывобезопасное развертывание требует соответствующей инфраструктуры управления:

Взрывонепроницаемый шкаф управления: Полноразмерный корпус со степенью защиты IP65, сигнальной подсветкой и широкими возможностями расширения ввода-вывода. Богатые внешние интерфейсы подходят для газовых и пылевых зон Зоны 1 и Зоны 2. Подходит для сложных установок, требующих нескольких цифровых и аналоговых каналов ввода-вывода.

Шкаф управления положительным давлением: Компактный дизайн, степень защиты IP65, простота развертывания. Поддерживает положительное внутреннее давление для предотвращения проникновения взрывоопасной атмосферы. Идеально подходит для установки в ограниченном пространстве, где требуется меньшая занимаемая площадь.

Оба типа шкафов поддерживают связь EtherCAT Fieldbus, Modbus-TCP, RS485 и обеспечивают аварийный останов, безопасный останов, цифровой ввод-вывод и входы дифференциального энкодера.

Основные сценарии применения

Автоматизация автомобильной заправки

Роботизированные системы заправки исключают воздействие на человека паров бензина во время процесса заправки. Сертификация взрывозащищенности кобота обеспечивает безопасную работу в зоне с высоким содержанием паров вокруг ТРК, а его точность позволяет точно позиционировать форсунки для различных типов транспортных средств.

Промышленная покраска и порошковая покраска

Окраска распылением и порошковая окраска создают взрывоопасную атмосферу из паров растворителей и частиц горючей пыли. Взрывозащищенные коботы с программированием «перетаскивай и обучай» позволяют операторам интуитивно определять пути распыления, а программирование под управлением виртуальной реальности еще больше снижает потребность в квалифицированных специалистах в опасной зоне.

Обращение с боеприпасами и порохом

При производстве боеприпасов и загрузке пороха используются материалы с чрезвычайно низким порогом воспламенения. Взрывозащищенные коботы выполняют задачи по заполнению, сборке и проверке с точностью и повторяемостью, необходимыми для обеспечения качества, сохраняя при этом людей на безопасном расстоянии.

Операции химической обработки

На химических заводах коботы выполняют отбор проб, работу клапанов, очистку резервуаров и транспортировку материалов в зонах, классифицированных как зона 1 или зона 2. Их компактный размер позволяет использовать их в ограниченном пространстве, типичном для производственных предприятий.

Коботы, работающие при экстремальных температурах:расширение возможностей

Помимо взрывобезопасности, теперь доступны специализированные коботы для работы в экстремальных температурных условиях — впервые в отрасли. Эти модели для экстремальных температур работают в диапазоне от -30°C до 80°C (по сравнению со стандартными от -5°C до 55°C) и имеют полную защиту IP68.

Модель Полезная нагрузка Охват Повторяемость Диапазон температур Рейтинг IP AL66 кг924 мм±0,02 мм от 30°C до 80°CIP68AL99 кг1500 мм±0,05 мм от 30°C до 80°CIP68AL1212 кг1300 мм±0,03 мм от 30°C до 80°CIP68

Применение холодильной цепи и морозильной камеры

Логистика холодовой цепи — складирование замороженных продуктов, холодильное хранение фармацевтических препаратов, производство мороженого — требует роботов, которые надежно функционируют при устойчивых минусовых температурах. В стандартных коботах наблюдается загустение смазки, дрейф датчиков и хрупкость кабеля при температуре ниже -5°C. Модели для экстремальных температур разработаны с нуля, чтобы сохранять работоспособность при температуре -30 °C.

Горячая ковка и высокотемпературные процессы

С другой стороны, коботы, используемые для горячей ковки и закалки распылением, работают с заготовками при температуре около 1200°C. В одном из задокументированных развертываний кобот выполнял распыление антиадгезива для формы в процессе горячей ковки, подвергаясь экстремальным температурным циклам, электромагнитным помехам мощностью 40 кВт от индукционных нагревателей и устойчивой перегрузке, превышающей номинальную полезную нагрузку, - непрерывно работая без сбоев более двух лет.

Соображения выбора для опасных сред

При выборе взрывозащищенного кобота учитывайте следующие факторы, выходящие за рамки стандартных критериев выбора:

Классификация зон: Подтвердите классификацию конкретной опасной зоны (зона 1, зона 2, зона 21, зона 22) и убедитесь, что маркировка Ex кобота соответствует вашим требованиям.

Совместимость газовой группы: Сертификация IIC охватывает самый широкий спектр газов (включая водород). Если в вашем приложении используются менее требовательные группы газов (IIA или IIB), сертифицированное IIC оборудование обеспечивает встроенный запас прочности.

Температурный класс: Убедитесь, что максимальная температура поверхности кобота (класс Т) ниже температуры самовоспламенения всех материалов, присутствующих в рабочем пространстве.

Выбор шкафа управления: Подберите тип шкафа в соответствии с вашей установкой — взрывозащищенный для полнофункциональных установок с большим количеством входов/выходов, положительное давление для компактного развертывания.

Прокладка кабеля: Для установки в опасных зонах требуются сертифицированные кабельные вводы, кабелепроводы и методы прокладки, обеспечивающие целостность взрывобезопасной границы.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли использовать стандартных коботов в опасных средах?

Нет. Стандартные коботы не предназначены и не сертифицированы для работы во взрывоопасных средах. Их электрические компоненты, двигатели и разъемы могут генерировать искры или превышать безопасную температуру поверхности, создавая риск возгорания. В классифицированных опасных зонах следует использовать только коботов, имеющих специальные сертификаты взрывозащиты (маркировка Ex).

Что означает IP68 для взрывозащищенного кобота?

IP68 — это высшая степень защиты от проникновения, указывающая на полную пыленепроницаемость и способность выдерживать длительное погружение в воду. Для взрывозащищенных коботов степень защиты IP68 гарантирует полную изоляцию внутренней электроники от окружающей атмосферы — взрывоопасный газ или пыль не могут проникнуть в корпус при любых условиях эксплуатации.

Какова стоимость взрывозащищенных коботов по сравнению со стандартными моделями?

Взрывозащищенные коботы имеют более высокую цену по сравнению со стандартными промышленными моделями благодаря специализированным корпусам, сертифицированным компонентам и процессам двойной сертификации. Однако это необходимо сопоставить с альтернативами:стоимостью ручного труда в опасных зонах (включая оплату за работу в опасных зонах, обучение, СИЗ и риск инцидентов), непрактичностью модернизации стандартных роботов и бременем соблюдения нормативных требований. Для приложений, где целью является автоматизация опасных задач, специально созданные взрывозащищенные коботы обычно являются наиболее экономичным решением.

Сводка

Взрывозащищенные коллаборативные роботы заполняют критический пробел в промышленной автоматизации, привнося преимущества гибкости и простоты использования коботов в среды, где стандартные роботы просто не могут работать. Благодаря двойным сертифицированным методам защиты, герметичности IP68 и вариантам полезной нагрузки от 6 до 20 кг эти специализированные коботы готовы к использованию в нефтегазовой, химической, автомобильной покраске и погрузочно-разгрузочных работах.

Для предприятий, которые также сталкиваются с проблемами экстремальных температур, новейшие модели коботов, рассчитанных на экстремальные температуры, расширяют рабочий диапазон от -30°C до 80°C, открывая возможности автоматизации в логистике холодовой цепи и процессах горячей ковки.

Похожая литература:
– Полное руководство по коллаборативным роботам – типы, выбор и применение.
– Калькулятор рентабельности инвестиций Cobot — оправдание ваших инвестиций в производство МСП
– Коботы автомобильного класса:что IATF16949 означает для качества роботов

Последнее обновление:март 2026 г. Сведения о сертификации и маркировке защиты, упомянутые в этой статье, основаны на общедоступных спецификациях продуктов и документации по международным стандартам.