اهمیت IP بدنه تجهیزات اتوماسیون و الکتریکال در صنعت نفت پتروشیمی و گاز

صنعت نفت

طراحی سیستمهای الکتریکال و اتوماسیون صنعتی مستلزم انتخاب ادوات و تجهیزات مختلف از بازار صنعتی است. مهندس طراح، به علاوه تعیین پارامترهای قابل محاسبه، پاره ای از مشخصات فنی تجهیزات را طبق استانداردهای منتخب و با توجه به شرایط عملیاتی معین می نماید.

پیشگفتار صنعت نفت:

عوامل مهم که در تعریف مشخصات فنی تجهیزات الکتریکی لحاظ می گردد، تعیین نوع بدنه و یا محفظه تجهیزات است که در صنایع هیدروکربنی با توجه به خطرات ناشی از آتش سوزی و انفجار از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

بدنه تجهیزات الکتریکی بطور اعم دارای حفاظت هایی با درجات مختلف در مقابل ورود اجسام خارجی و آب به داخل آنها می باشند.

بدنه تجهیزاتی که در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی بکار می روند، به علاوه خاصیت فوق الذکر، می باید مناسب استفاده در فضاهای محتوی هیدروکربن نیز باشند.

فضاهای محتوی هیدروکربن از نظر احتمال آتش سوزی و انفجار به درجات مختلف طبه بندی می گردند و بدنه تجهیزات مورد نیاز، متناسب با فضاهای مورد نظر انتخاب می شوند.

طبقه بندی فشار ها و انتخاب بدنه تجهزات الکتریکی، بر حسب توصیه استانداردهای مختلف صورت می پذیرد که در این راستا استفاده از استانداردهای سازمان بین المللی الکتروتکنیک یا IEC برای کشور ما پیشنهاد گردیده است.

این محتوا حاوی چکیده ای از مطالب است که به منظور راهنمائی مهندسین برق و کنترل، جهت تعیین مشخصات بدنه (Enclosure) تجهیزات مورد نیاز در صنایع بطور اعم و در صنعت نفت کشور بطور اخص تدوین گردیده و کوشش شده است استانداردها و مراجع مربوطه به وضوح مشخص شوند تا خواننده بتواند در صورت نیاز به تفصیل بیشتر به آنها مراجعه نماید.

ELECTRICAL EQUIPMENT For use in POTENTIALLY EXPLOSIVE ATMOSPHERES OF PETROLEUM INDUSTRIES

IP Enclosure

بدنه تجهیزات برقی و صنعت نفت

تجهیزات برقی که در تاسیسات صنعتی بکار می روند باید به گونه ای انتخاب شوند که با فضای عملیاتی آن صنعت سازگار بوده و بتواند به نحو مطلوب و بدون ایجاد خطر مورد بهره برداری قرار گیرند.

به همین منظور در انتخاب تجهیزات الکتریکال و اتوماسیون، نه تنها پارامترهای برقی دستگاهها از قبیل ولتاژ، آمپر، توان و غیره می باید به دقت برگزیده شوند بلکه بدنه (Enclosure)، پوسته یا محفظه ای که درون آنها قطعات برقی جاسازی شده اند نیز باید مناسب با شرایط خاص هر صنعت انتخاب شود.

روش نامگذاری بدنه ها

سازمانی به نام انجمن ملی تولیدکنندگان تجهیزات برقی NATIONAL ELECTRICAL (NEMA) MANUFACTURERS ASSOCIATION بدنه های مختلف تجهیزات برقی را بر حسب خاصیت و کاربرد آنها نامگذاری کرده و با شماره های خاصی بعلاوه علامت NEMA TYPE  مشخص نموده است، مثلاً بدنه NEMA TYPE 4 نام این بدنه WATER TIGHT است که در مقابل ورود آب وقتی از جهات مختلف به دستگاه پاشیده شود مقاوم می باشد.

این نوع بدنه جهت نصب در فضاهای باز و بارانی مناسب است.

انواع مختلف بدنه های تعریف شده توسط انجمن فوق الذکر همراه با نام و علامت مشخصه آنها بطور اختصار در جدول زیر نشان داده شده است.

با توجه به اینکه از این سیستم علامت گذاری در صنایع هیدروکربنی کشور استفاده نخواهد شد، از ارائه توضیحات بیشتر خودداری می گردد.

روش استاندارد IEC برای علامت گذاری بدنه ها

در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی یا بطور اعم صنایع هیدروکربنی در نظر است، تا سر حد امکان از دستورالعمل ها و پیشنهادات کمیسیون بین الملی الکتروتکنیک IEC INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION استفاده شود، لذا طریقه ای که این سازمان جهت نشان دادن دو خاصیت فوق پیشنهاد نموده است در این بخش مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد.

طریقه انتخاب بدنه های مناسب برای نصب در فضاهای محتوی گازهای قابل اشتعال به روش IEC، در قسمت های بعد بررسی می گردد.

سازمان IEC در نشریه های خود دو خاصیت فوق برای بدنه ادوات الکتریکی را به وسیله دو عدد نشان می دهد.

عدد اول نشان دهنده درجه حفاظت دستگاه است در مقابل ورود اجسام خارجی بداخل بدنه و همچنین تماس با قطعات برق دار یا متحرک، و عدد دوم نشان دهنده درجه حفاظت دستگاه است در مقابل نفوذ آب به داخل آن.

دو عدد فوق الذکرهمراه با دو حرف IP  بکار می روند که طبق تعریف IEC  جانشین واژه INTERNATIONAL PROTECTION می باشد.

برخی اسناد فنی IP را مخفف INGRESS PROTECTION تفسیر نموده اند و در بعضی از مدارک فنی از آن به عنوان INDEX OF PROTECTION یاد شده است.

آنچه که مسلم است این است که IP  محتوای هر سه واژه فوق را در خود دارد.

صنعت نفت

بدین طریق با استفاده از دو عدد، درجه حفاظت تجهیزات الکتریکی در مقابل ورود اجسام خارجی و آب به داخل بدنه آن دقیقاً تعریف می شود.

درصورتی که دستگاهی فاقد یکی از دو خاصیت فوق باشد،بجای یکی از اعداد حرف X بکار می رود.

در ادامه مطالعه شود:مقایسه بدنه ۷ نوع از رایج ترین الکتروموتور های استفاده شده در صنعت

در این سیستم علامتگذاری، عدد سومی نیز مطرح است که نشان دهنده مقاومت بدنه تجهیزات الکتریکی در مقابل ضربه خواهد بود.

کاربرد عدد سوم فقط در کشور فرانسه متداول است و هنوز در سطح بین المللی به کار نمی رود. عدد سوم در استاندارد فرانسوی UTE 20010(UNION TECHNIQUE DELECTRICITE) تعریف شده و با توجه به اینکه هنوز توسط IEC پذیرفته نشده است، از توضیحات بیشتر در این مورد خودداری می گردد.

تعریف دقیق دو گروه اعداد بکار گرفته شده در این سیستم، در نشریه IEC 529 مندرج است.

خلاصه ای از تعاریف منتصب به هر کدام از اعداد در دو جدول زیر ارائه گردیده است و به منظور حفظ اصالت آنها، اصل جداول IEC به زبان انگلیسی نیز به پیوست است.

همانطور که ملاحظه می شود عدداول که نشان دهنده حفاظت دستگاه در مقابل ورود اجسام به داخل بدنه می باشد، عملاً تعیین کننده درجه حفاظت دستگاه در مقابل تماس و دسترسی به قطعات برق دارو متحرک نیز خواهد بود.

در مواردی که تعریف دقیق تری از این خاصیت یعنی حفاظت در مقابل تماس با قطعات برق دار و متحرک مورد نظر باشد، از چهار حرف که به انتهای علامت IP مورد نظر اضافه می شود استفاده می گردد.

نامگذاری بدنه ها طبق IEC

به عنوان مثال:

با توجه به جدول فوق، اگر بدنه دستگاهی IP31 علامت‌گذاری شده باشد، درجه حفاظت دستگاه به منظور جلوگیری از ورود اجسام خارجی به داخل آن در حد 3 و درجه حفاظت همان دستگاه جهت جلوگیری از ورود آب به داخل آن در حد یک است.

طبق تعریف IEC عدد 3 یعنی بدنه دستگاه الکتریکی به طریقی ساخته شده است که از ورود اجسامی با بزرگی بیش از 5/2 میلیمتر به داخل آن جلوگیری می‌کند، و عدد یک بدین معنی است که قطرات آب به صورت چکه‌های عمودی در روی بدنه دستگاه مورد نظر، در عملکرد آن خللی ایجاد نخواهد کرد.

بدنه دستگاهی که با IP 3X مشخص شده باشد در مقابل ورود ذرات بزرگتر از 5/2 میلیمتر حفاظت شده، ولی هیچگونه حفاظتی جهت جلوگیری از ورود آب به داخل آن ندارد.

در صورتی که دستگاهی با IP 3ID علامت‌گذاری شده باشد کلیه خواصی را که برای IP31 تعریف شده دارا خواهد بود، به علاوه اینکه اگر تکه سیمی به طول 10 سانتیمتر و قطر یک میلیمتر از درون سوراخهای بدنه به داخل آن رانده شود، به قطعات برق دار و یا متحرک برخورد نخواهد کرد.

در صورتی‌ که، برحسب شرایط عملیاتی یک صنعت، در نظر است بدنه دستگاهی به گونه‌ای باشد که گرد و غبار به میزان نامطلب به داخل دستگاه نفوذ نکند و همچنین بارش باران و یا پاشیدن آب از زوایای مختلف خللی در عملکرد آن بوجود نیاورد، در این صورت، درجه حفاظت دستگاه می‌باید IP54 تعیین گردد، که در اینجا عدد اول که 5 انتخاب شده و عدد دوم که 4 انتخاب شده تمام خواص مورد نظر فوق را دقیقاً مشخص نموده و حتی طریقه آزمایش دستگاه را در جهت حصول اطمینان از خواص فوق نیز معین می‌نماید.

درجه حفاظت بدنه دستگاهی که IP 21CS علامت‌گذاری شده است بدین قرار است.

• عدد دو یعنی ذرات بزرگتر از 5/12 میلیمتر به داخل دستگاه نفوذ نمی‌کند.
• عدد یک یعنی چکه‌های عمودی آب بر روی دستگاه آسیبی به آن وارد نخواهد کرد.
• حرف C یعنی آچار یا میله 10 سانتیمتری به قطر 5/2 میلیمتر در صورتی که به داخل دستگاه راه یابد به قطعات برق دار و یا متحرک برخورد نمی‌کند.
• حرف S یعنی درجه حفاظت دستگاه مورد نظر در مقابل ورود آب به داخل آن هنگامی آزمایش شده که دستگاه خاموش بوده است.

این سیستم نامگذاری و علامت‌گذاری بدنه تجهیزات الکتریکی در نشریه IEC 529 به تفصیل توضیح داده شده است.

بدنه‌های تجهیزات الکتریکی در صنایع هیدروکربنی

همانگونه که در بالا توضیح داده شد، سیستم پیشنهادی سازمان IEC انواع بدنه‌های تجهیزات الکتریکی را مشخص نموده است.

انتخاب بدنه مناسب برای کاربردهای مختلف، وظیفه مهندس طراح خواهد بود که با توجه به امکانات بازار صنعتی و فضای عملیاتی هر صنعت صورت می‌پذیرد.

بدنه تجهیزاتی که در صنایع هیدروکربنی بکار می‌روند، با اینکه از نظر مقاوم بودن در مقابل خطرات انفجار و آتش‌سوزی می‌باید دارای ویژگیهای خاصی باشند که بعدا مورد بررسی قرار می‌گیرد، ولی از نقطه نظر درجه حفاظت در مقابل ورود اجسام خارجی و یا آب، تفاوتی با سایر صنایع نخواهند داشت و در نتیجه برحسب محل استقرار تجهیزات، دستگاه مورد نظر مناسب محیط عملیاتی هر کارخانه برگزیده می‌شود.

به منظور یکنواخت کردن تجهیزات از نقطه‌نظر عملیات، تعمیرات و نگهداری، قطعات یدکی، جابجایی و غیره ضروری است در مورد درجه حفاظت ادوات الکتریکی تصمیم یکنواخت برای پروژه‌ها و یا تاسیسات مختلف اتخاذ گردد.

در این راستا پیشنهادات زیر برای ادوات مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد.

موتورها و صنعت نفت

درجه حفاظت موتورهای الکتریکی که در فضای باز نصب می‌شوند باید به گونه‌ای باشد که از ورود گرد و خاک بحد نامطلوب و همچنین از ورود آب به داخل موتور هنگام بارندگی و یا شستشوی محوطه جلوگیری کند.

بنابراین درجه حفاظت IP 54 برای موتورهای نصب شده در فضای باز انتخاب مطلوبی است. این گونه موتورها وقتی در فضای باز ولی در میان سایر تاسیسات صنعتی به گونه‌ای نصب می‌شوند که مستقیما در معرض آفتاب و برق و باران نیستند درجه حفاظت IP 54 کفایت می‌کند. در صورتی که موتور در معرض تابش مستقیم آفتاب یا بارش باران قرار دارد، ارجح است پوششی مانند سایه‌بان در بالای موتور منظور گردد.

سازمان IEC چنین حفاظتی را WEATHER PROTECTED نامیده که با حرف W مشخص می‌شود.

بنابراین درجه حفاظت موتورهایی‌که در فضای باز و در معرض آفتاب و باران هستند IP 54W خواهد بود.

برای فضاهای بسته که تا حدی از ورود گرد و خاک جلوگیری می‌شود، در صورتی که فضا از نظر وجود هیدروکربن ایمن باشد می توادن موتورهای با درجه حفاظت IP 44 استفاده نمود.

موتورهایی که در تاسیسات دریایی مثلا سکوهای تولید نفت نصب می‌شوند باید در مقابل ورود آب به داخل بدنه مقاومت بیشتری داشته باشند. به همین لحاظ درجه حفاظت موتورهای تاسیسات دریایی حداقل IP55 و ترجیحا IP 56 توصیه می‌شود.

درجه حفاظت جعبه اتصال کابلها به موتور در مقابل نفوذ آب معمولا یک درجه بیشتر از درجه حفاظت موتور انتخاب می‌شود. بنابراین برای موتورهای با بدنه IP 54 جعبه اتصال کابلها IP 55 و برای موتورهای با بدنه IP 55 جعبه اتصال کابلها IP 56 پیشنهاد میگردد. برای اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب بدنه موتورها به نشریه IEC 34-5 مراجعه شود.

تابلوهای برق و پنل های اینورتر

تابلوهای برق، در صنایع هیدروکربنی به طور اعم در داخل پست‌های برق نصب می‌شوند. در نتیجه از نقطه‌نظر ورود اجسام خارجی و آب به داخل آنها نیاز به درجه حفاظت بالا نخواهد بود.

بنابراین درجه حفاظت تابلوهای برق جهت نصب در داخل پست‌های برق یا اتاقهای کنترل حداقل IP 31 و ترجیحا IP 41 توصیه می‌شود. برای تابلوهای فرعی از قبیل تابلوهای روشنایی که در داخل ساختمان‌ها نصب می‌شوند درجه حفاظت IP 21  کافی می‌باشد. در صورتی که تابلوهای برق در فضای باز صنعتی و در معرض باد و باران نصب می‌گرند، درجه حفاظت بدنه آنها می‌بایست از نوع IP 65 انتخاب شود.

توصیه میشود مطالعه شود: ۷ پرسشی که در زمان خرید یک پانل کنترل VFD باید مطرح شوند

برای اطلاعات بیشتر در مورد انتخاب بدنه تابلوهای برقی به نشریه IEC 947-1 مراجعه شود.

ادوات روشنایی و صنعت نفت

ادوات روشنایی برحسب کاربرد آنها در فضای آزاد و یا در محیط‌های بسته متفاوت می‌باشد.

درجه حفاظت ادوات روشنایی که در فضاهای باز عملیاتی بکار می‌روند حداقل باید IP 54 انتخاب شوند.

ادواتی که در فضاهای بسته مانند اتاق کنترل و دفاتر کار استفاده می‌شوند. با توجه به اینکه در معرض گرد و خاک و یا بارش آب نیستند نیاز به درجه حفاظت بالا نخواهند داشت و IP 20 کفایت می‌کند.

جعبه تقسیم‌ها و مفصل‌ها

جعبه تقسیم‌ها بطور اعم جعبه‌هایی هستند که درآنها اتصالات برقی انجام می‌پذیرد و در نتیجه در مقابل ورود گرد و خاک و آب باید کاملا حفاظت شده باشند. بنابراین درجه حفاظت جعبه تقسیم‌ها در صورتی که در فضاهای باز نصب می‌شوند باید IP 65 انتخاب شوند. در فضاهای بسته می‌توان از جعبه تقسیم‌های IP44 استفاده نمود.

جعبه تقسیم‌هایی که در تاسیسات دریایی بکار می‌روند، از نوع بالاترین درجه حفاظت یعنی IP 68 توصیه می‌شوند.

مفصل کابل‌های زیرزمینی نیز بایستی از نوع بالاترین درجه حفاظت یعنی IP 68 انتخاب کردند.

آتش‌ سوزی و انفجار و صنعت نفت

آتش‌سوزی و انفجار موقعی به وقوع می‌پیوندند که سه عامل هوا، ماده قابل اشتعال و انرژی لازم جهت اشتغال موجود باشند.

در صنایع هیدروکربنی دو عامل هوا و مواد قابل اشتعال به درجات مختلف و از انواع مختلف موجود هستند. بنابراین برای وقوع آتش‌سوزی و یا انفجار فقط عامل سوم یعنی انرژی لازم جهت مشعل کردن مواد موجود در فضا نیاز خواهد بود.

نیروی برق که بازوی به حرکت درآورنده کلیه صنایع می‌‌باشد این عامل سوم را به صورت حرارت و یا جرقه همیشه به همراه دارد.

بنابراین در انتخاب ادوات و تجهیزات برقی که در تاسیسات هیدروکربنی بکار می‌روند با توجه به وجود هیدروکربن در محل استقرار دستگاه‌ها و خطر انفجار و آتش‌سوزی، به علاوه مشخص نمودن آنچه که فوقا به عنوان IP تعریف شده، ضروری است مشخصات دیگری نیز برای بدنه دستگاه‌های الکتریکی تعریف شود، زیرا که IP یک دستگاه فقط درجه حفاظت دستگاه را در مقابل ورود اجسام خارجی و آب مشخص می‌کند.

خطر آتش‌ سوزی و انفجار در فضای محتوی هیدروکربن را چگونه می‌توان مهار نمود؟

پاسخ به این سوال عبارتست از شناخت فضای عملیاتی و انتخاب تجهیزات برقی مناسب.

بنابراین اولین اولویت برای مهندس طراح سیستم برق واحدهای هیدروکربنی، شناسایی محوطه یا فضای عملیاتی یک واحد است.

فضاهای عملیاتی یک واحد هیدروکربنی از نقطه‌نظر احتمال آتش‌ سوزی و انفجار به درجات مختلفی تقسیم می‌شوند. در نتیجه نمی‌توان فضایی را خطرناک و فضای دیگری را ایمن تشخیص داد بلکه ضروری است طبق ضوابط و مقرراتی فضاها را به درجات مختلف طبقه‌بندی و نامگذاری نمود. نحوه و روش این طبقه‌بندی در کشورهای مختلف جهان طبق استانداردها و دستورالعمل‌های مختلف صورت می‌پذیرد.

چگونگی طبقه‌ بندی فضاهای صنعتی و انتخاب استانداردهای مطلوب بدین منظور در صنایع هیدروکربنی کشور، و سپس طریقه انتخاب تجهیزات برقی مناسب جهت استفاده در فضاهای مختلف صنایع هیدروکربنی، در بخش‌های بعد به تفصیل مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

از الکترومارکت دیدن فرمایید

“نظرات شما را میخوانیم و به آن ها فکر میکنیم.

اگر روش های دیگری را که حاصل از مطالعه و تجربه شما دوستان عزیز است با ما به اشتراک بگذارید خوشحال میشویم لطفا در قسمت نظرات عنوان فرمایید.

ما در 24 ساعت از 7 روز هفته منتظر شنیدن صدای شما هستیم
02165292580
02165295301