انتخاب تجهیزات اتوماسیون صنعتی برای فضاهای طبقه‌ بندی شده صنعت نفت

 

انتخاب تجهیزات اتوماسیون صنعتی

در دو مقاله قبلی طبقه‌ بندی فضاهای صنعتی و اهمیت IP تجهیزات انتخابی در صنعت نفت به تفصیل مورد بررسی قرار گرفت.

انتخاب مطلوب این دو مشخصه برای بدنه تجهیزات اتوماسیون صنعتی و ادوات کنترل، موضوع گفتار این مقاله است.

نقشه‌هائی که در این مورد تهیه می‌شوند عملا نشان‌دهنده دو خاصیت برای فضاهای مورد مطالعه می‌باشند.

اول اینکه ZONE بندی فضاها را نشان می‌دهند

و دوم اینکه نوع گازهای قابل اشتعال در هر ZONE را معین می‌کنند.

به طور مثال:

 ZONE 2 GROUP IIA که نشان می‌دهد در منطقه مورد نظر در شراط غیرعادی احتمال انتشار گاز برای مدت کوتاه بین یک ساعت تا ده ساعت در سال وجود دارد (ZONE 2) و نوع گازهای منتشر شده از انواع هیدروکربن‌های اشباع شده و یا موارد مشابه خواهد بود (GROUP II A) .

تجهیزات اتوماسیون صنعتی مورد استفاده در هر فضا نیز باید دارای دو مشخصه باشند.

اول اینکه بدنه آنها می‌باید مناسب برای استفاده در ZONE مربوطه انتخاب شوند

و دوم اینکه تجهیزات اتوماسیون صنعتی درجه حرارت بدنه دستگاه انتخاب شده

هنگام بهره‌برداری می‌باید مناسب برای گازهای موجود در فضای مورد نظر باشد.

استانداردهای IEC

استانداردها و دستورالعمل های مختلف هر کدام روش خاص خود را جهت انتخاب تجهیزات اتوماسیون صنعتی پیشنهاد می‌نماید.

با توجه به جهانی شدن پیشنهادات سازمان IEC ، در نظر است در صنایع هیدروکربنی کشور از انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی تعریف شده توسط این سازمان جهت نصب در فضاهای طبقه‌بندی شده استفاده گردد.

تجهیزات اتوماسیون صنعتی توسط سازندگان دستگاهها و ادوات برقی و کنترل در کلیه کشورهای صنعتی ساخته می‌شوند.

بنابراین، در این بخش پیشنهادات سازمان IEC مورد بررسی قرار گرفته و انتخاب تجهیزات اتوماسیون صنعتی مطلوب برای استفاده در صنایع هیدروکربنی کشور توصیه خواهد شد.

نشریات مختلف سازمان IEC در این رابطه با شماره 79 تدوین گردیده‌اند

و درآنها تجهیزات و ادواتی که به گونه‌ ای مناسب استفاده در فضاهای طبقه‌بندی شده می‌باشند معرفی شده است.

سازمان مزبور از سال 1997 به بعد، کلیه جزوات خود را با یک عدد 5 رقمی که با پیشوند 60 و یا 600 شروع میشود منتشر مینماید و لذا چاپ جدید نشریات گروه 79 با شماره 60079 منتشر میشوند.

در ادامه مطالعه شود: محاسبات اطلاعات موتور IEC بر اساس استاندارد NEC 2011

جهت علامت گذاری اینگونه تجهیزات اتوماسیون صنعتی، همراه با علامت Ex مشخصه دیگری بکار می رود

که نوع دستگاه و مناسب بودن آن برای کاربرد در ZONE های مختلف را معین می نماید.

توجه شود که علامت Ex به تنهایی به معنی بدنه ضد اشتعال یا ضد انفجار که استانداردهای امریکایی آن را (EXPLOSION PROOF) نامیده اند نمی باشد.

در مقاله فوق نیز به آن اشاره شد: اهمیت IP بدنه تجهیزات اتوماسیون و الکتریکال در صنعت نفت پتروشیمی و گاز

درجات حفاظت معرفی شده توسط IEC

سازمان IEC سیستم های حفاظتی مختلفی را برای بدنه تجهیزات اتوماسیون صنعتی و ادوات کنترل جهت استفاده در فضاهای طبقه بندی شده معرفی نموده است.  هرکدام از سیستمهای حفاظتی با حرف خاصی که همراه با IEC بکار می روند علامت گذاری شده اند.

 انواع درجات حفاظت تعریف شده توسط سازمان IEC عبارتنداز:

.Exs. Exm . Exq . Exo. Exp. Exn. Exn. Exi. Exe. Exd

در صورتیکه دستگاهی با بدنه ار نوع FLAMEPROOF که در استانداردهای امریکایی (EXPLOSION PROOF) نامیده میشود،

از امریکا خریداری گردید، دستگاه مزبور مطابق با c33-30 ANSI ساخته شده

و اگر همین دستگاه از ایتالیا خریداری گردد، مطابق با CEI 31-1 خواهد بود.

استانداردهای کشورهای مختلف به استثناء امریکا که در جدول زیر جهت اطلاع به آنها اشاره شده کلا بر مبنای IEC تهیه گردیده اند و بجز پاره ای از جزییات ، تفاوت چندانی با IEC ندارند.

شماره نشریات IEC که مشخصات فنی انواع دستگاههای مختلف را تعریف می نمایند در جدول نشان داده شده است.

طریقه انتخاب و همچنین نحوه نصب تجهیزات در IEC 79-14 پیشنهاد گردیده است.

توجه شود که چاپ جدید نشریات مزبور با شماره های 60079 منتشر شده اند.

بدنه ضد انفجار (Exd)

درجه حفاظت این نوع بدنه ها در IEC 79-1 تعریف شده و علامت مشخصه آن Exd میباشد.

حرف d از کلمه آلمانی DRUCKFEST GEKAPSELT برداشته شده

و به معنی محفظه محکم یا ضد انفجار است که IEC آنرا FLAMEPROOF نامیده است.

این نوع بدنه ها در استانداردهای امریکایی EXPLOSION PROOF نامگذاری شده اند.

بدنه چنین دستگاهی معمولا از فلزهایی مانند چدن، آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژ مس و نیکل و غیره ساخته میشوند.

بدنه ضد انفجار دارای خواص زیر میباشد:

• در فضاهای محتوی استیلن از کاربرد بدنه مسی به دلیل میل ترکیبی آن با استیلن خودداری میشود
• اتصالات کابلهای مسی نیز میباید با لعاب مخصوص یا وارنیش پوشانده شوند

1.  قدرت تحمل انفجار گاز در درون بدنه دستگاه را دارد، بدون اینکه بدنه دستگاه تغییر شکل دهد.
2. قطعات بدنه به طریقی به یکدیگر متصل شده اند که نقاط اتصال دارای طول کافی و به هم پیوستگی کافی هستندبه طریقی که در صورت وقوع انفجار در داخل دستگاه، شعله و یا گازهای داغ حاصل از انفجار هنگام خروج از بدنه سرد شده و لذا مخلوط گاز و هوای اطراف دستگاه را مشتعل نمیکند.
3. درجه حرارت سطوح خارجی بدنه دستگاه هنگام بهره برداری کمتر از درجه حرارتی است که بتواند گازهای موجود در فضای اطراف را مشتعل نماید.
4. اتصال قطعات مختلف بدنه به یکدیگر توسط پیچ های مخصوصی صورت گرفته به طریقی که باز کردن آنها توسط افراد غیرمسئول امکانپذیر نخواهد بود.

برای آزمایش تجهیزاتی که در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIA بکار میروند،

از مخلوط هوا و گازهای پروپانف بوتان و یا پنتان با درصدهای مختلف استفاده میشود

و چنین دستگاهی Exd IIA علامتگذاری میشود.

برای آزمایش تجهیزاتی که در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIB بکار میروند

از مخلوط هوا و گازهای اتیلن، مخلوط 85 درصد هیدروژن و 15 درصد متان و یا اتیل اتر با درصدهای مختلف استفاده میشود

و چنین دستگاهی Exd IIB علامتگذاری میشود.

برای آزمایش تجهیزاتی که در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIB بکار میروند

از مخلوط هوا و گازهای اتیلن، مخلوط 85 درصد هیدروژن و 15 درصد متان و یا اتیل اتر با درصدهای مختلف استفاده میشود

و چنین دستگاهی Exd IIC علامتگذاری میشود.

برای نشان دان این خاصیت در روی بدنه دستگاههای برقی، سازمان IEC روش زیر را پیشنهاد نموده است.

تقسیم بندی درجه حرارت بدنه

سازمان IEC در نشریه شماره IEC 79-8 بیشترین درجه حرارت مجاز بدنه تجهیزات اتوماسیون صنعتی را به شش گروه تقسیم بندی کرده و با حروف T1 تا T6 علامتگذاری نموده است.

حداکثر درجه حرارت دستگاه:

• T1:450C
• T2:300C
• T3:200C
• T4:135C
• T5:100C
• T6 :85C

T1 یعنی هیچ قسمت از بدنه یک دستگاه برقی تحت هر شرایطی اعم از جریان راه اندازی، اضافه  جریانهای محتمل و یا بروز معایبی از قبیل اتصال کوتاه، از 450 درجه سانتیگراد گرمتر نخواهد شد و یا به عبارتی دیگر حداکثر تا 450 درجه گرم میشود و به همین ترتیب T2 تا 300 درجه، T3 تا 200 درجه، T4 تا 135 درجه، T5 تا 100 درجه و T6 تا 85 درجه.

درجه حرارت دستگاهها که T1 تا T6 انتخاب میشوند.

بایستی همیشه کمتر از درجه حرارتی باشد که گازهای موجود در فضای اطراف آن خودبخود مشتعل میشوند.

درجه حرارت اشتعال گازها که IEC آنرا IGNITION TEMPERATURE نامیده است،

برای اکثر هیدروکربنهای موجود در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی بیشتر از 200 درجه سانتیگراد است،

در نتیجه انتخاب T3 به عنوان رده حرارتی یا TEMPERATURE CLASS برای قسمت اعظم تجهیزات برقی در صنایع مزبور مناسب خواهد بود.

درجه حرارت دستگاهها که T1 تا T6 انتخاب میشوند بایستی همیشه کمتر از درجه حرارتی باشد که گازهای موجود در فضای اطراف آن خودبخود مشتعل میشوند.

برای آزمایش تجهیزاتی که در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIA بکار میروند،

از مخلوط هوا و گازهای پروپانف بوتان و یا پنتان با درصدهای مختلف استفاده میشود و چنین دستگاهی Exd IIA علامت گذاری میشود.

توضیح:

توجه شود که  اگر مواد قابل اشتعال تا حد (IGNITION TEMPERATURE) یا درجه حرارت اشتعال گرم شوند،

بدون وجود شعله و یا جرقه خود بخود مشتعل میگردند.

در صورت وجود شعله یا جرقه مسئله متفاوت خواهد بود، زیرا گازها به آسانی مشتعل میشوند

و مایعات نیز در درجه حرارتی که اندکی بیش از FLASH POINT یا نقطه اشتعال آنها باشد مشتعل میگردند.

مثال 1:

اگر در فضایی که ZONE 1 تشخیص داده شده گاز بوتان وجود داشته باشد،

با توجه به اینکه گاز بوتان جزو گروه گازی GROUP IIA میباشد،

دستگاه برقی مورد استفاده در این فضا باید از نوع Exd IIA انتخاب شود.

گاز بوتان در درجه حرارت 287 درجه سانتیگراد مشتعل میشود

بنابراین درجه حرارت دستگاه برقی در چنین فضایی تحت هر شرایطی باید کمتر از 287 درجه باشد که مطابقت با T3 خواهد داشت.

بنابراین دستگاه مزبور میباید از نوع Exd IIA T3 انتخاب گردد.

مثال 2:

در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIA که در ان اسید الدئید وجود دارد تجهیزات اتوماسیون صنعتی باید از نوع Exd IIA T4 انتخاب شوند.

انتخاب T4 به این دلیل است که اسید الدئید در درجه حرارت 175 درجه خود بخود مشتعل میشود.

مثال 3:

ار در فضایی که ZONE 1 تشخیص داده شده گاز بوتان وجود داشته باشد،

با توجه به اینکه گاز بوتان جزو گروه گازی GROUP IIA میباشد، دستگاه برقی مورد استفاده در این فضا باید از نوع Exd IIA انتخاب شود.

گاز بوتان در درجه حرارت 287 درجه سانتیگراد مشتعل میشود

بنابراین درجه حرارت دستگاه برقی در چنین فضایی تحت هر شرایطی باید کمتر از 287 درجه باشد که مطابقت با T3 خواهد داشت.

بنابراین دستگاه مزبور میباید از نوع Exd IIA T3 انتخاب گردد.

مثال 4:

در صورتیکه در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIC که در آن سولفید کربن وجود دارد دستگاه برقی نصب میگردد،

دستگاه مزبور بایستی از نوع Exd IIC T6 انتخاب شود،

زیرا دی سولفید کربن در 90 درجه سانتیگراد مشتعل میشود

و دستگاه انتخاب شده نباید تحت هیچ شرایطی تا 90 درجه گرم شود.

سازمانهای تاییدکننده تجهیزات

به منظور اطمینان از کیفیت تجهیزات نوع Ex برای استفاده در فضاهای طبقه بندی شده، ضروری است از شرکتها سازنده تجهیزات اتوماسیون صنعتی گواهی های لازم دریافت گردد.

این گواهی ها توسط شرکت های سازنده صادر نمیشود

بلکه از طرف سازمان های خاصی که مسئولیت آزمایش و بازرسی و صدور گواهی دارند صادر میگردند.

عبارات فوق الذکر مخفف نام سازمان های بازرسی فنی است که نام کامل آنها به قرار زیر است:

CESI = Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano

PTB = Physikalisch Technische Bundesanstalt

BVS = Berg gewerrkschaftliche Versuchsstrecke

CERCHAR = Centre d’ Etudes et Recherches des Charbonnages de France

LCIE = Laboratoire Central des Industries Electriques

BASEEFA = British Approvals Service for Electrical Equipment in Flammable Atmospheres

گواهی های صادر شده از طرف سازمان های اروپایی نوع دستگاه را با علامتهای مقرر شده توسط IEC تعیین و تایید مینمایند.

به عنوان مثال دستگاهی را پس از انجام آزمایشات لازم Exd IIA T3 مشخص میکنند که پس از آن سازنده دستگاه مجاز خواهد بود چنین علامتی را در روی دستگاه حک نماید.

در صورتیکه دستگاه موردنظر با استانداردهای اروپایی که توسط سازمان CENELEC منتشر میشوند مطابقت داشته باشد

در جلوی علایم معین شده توسط IEC حرف E نیز اضافه میشود.

مثلا دستگاه فوق الاشاره در صورت مطابقت با استانداردهای CENELEC با علامت EExd IIA T3 مشخص میگردد.

گواهی های صادر شده از طرف سازمانهای فوق و یا سازمانهای مشابه تحت نام صادرکننده گواهی ارائه میگردد مثلا گواهی CISI و یا گواهی BASEEFA.

توضیح اول: بمنظور یکسانسازی شرایط ساخت و آزماییش تجهیزات مناسب فضاهای طبقه بندی شده در اروپا، پارلمان اتحادیه اروپا دستورالعملی به نام ATEX نامگذاری شده است.

این نام از حروف اول عبارت ATMOSPHERE EXPLOSIBLE در زبان فرانسه مشتق گردیده است.

این نوع بدنه ها ابتدا در آلمان مورد استفاده بوده و پس از تایید IEC در اکثر کشورهای اروپایی مورد استفاده قرار گرفته اند.

این نوع درجه حفاظت در امریکا وجود ندارد و در استانداردهای امریکایی شناخته شده نیست.

بدنه تجهیزات Exe یا فلزی هستند و یا از انواع پلیمرها مانند پلی استر و فایبرگلاس ساخته میشوند.

به منظور بالا بردن درجه ایمنی اینگونه تجهیزات و در جهت جلوگیری از ازدیاد درجه حرارت و ایجاد جرقه که مسبب اصلی آتش سوزی هستند نکات خاصی در ساخت تجهیزات Exe طبق دستورالعمل های IEC رعایت میشود.

بخشی از این نکات به قرار زیرند:

1. ورود کابل به این نوع تجهیزات به گونه ای طراحی میشود که ایمنی بیشتری را تامین نماید، به عنوان مثال بریدگی هادی ها در اثر کشش و یا پیچش و تماس با بدنه غیر ممکن است و درجه حرارت کابل در نقطه ورود به دستگاه از 70 درجه سانتیگراد بیشتر نخواهد شد.
2. اتصالات به گونه ای است که در هنگام بهره برداری از دستگاه به هیچ وجه شل نخواهند شد، بدین منظور پیچ کردن هادی کابلها به ترمینالها برای اتصالات خارجی و جوش و لحیم کاری یا پیچ برای اتصالات داخلی توصیه شده است.
3. فاصله قطعات برق دار تا بدنه با حداقل تعریف شده در IEC مطابقت دارد. حداقل این فاصله برای تجهیزات 230 ولتی است. همچنین فاصله ای که جریان برق میتواند از روی سطح عایق ها به بدنه برسد و به آن CREEPAGE DISTANCE میگویند با حداقلی که در IEC تعریف شده مطابقت دارد.
4. مواد عایقی مورد استفاده در اینگونه تجهیزات دارای کیفیت بالا است، جاذب رطوبت نیست و در حرارت تا 20 درجه بیشتر از درجه حرارت دستگاه در زمان بهره برداری آسیب نمیبیند. مقاومت حرارتی مواد عایقی بکار رفته نباید به هیچ وجه کمتر از 80 درجه سانتیگراد باشد.
5. قطر سیمهای استفاده شده در سیم پیچها نباید از 25% میلیمتر کمتر باشد.
6. عایق بندی سیم پیچها شامل دو لایه است و قطعات سیم پیچی بایستی بعد از خشک شدن بطور کامل به صمغ های خاص آغشته گردد.
7. درجه حرارت هیچ قسمتی از دستگاه، تحت هیچ شرایطی اعم از زمان راه اندازی و یا وضعیت اضافه جریانهای محتمل، از TEMPERATURE CALSS معین شده بیشتر نخواهد شد. درجه حرارت علامت گذاری شده T1 تا T6 نشان دهنده حداکثر درجه حرارت گرمترین نقطه دستگاه میباشد نه فقط درجه حرارت بدنه آن.
8. بدنه دستگاههای Exe بایستی دارای حفاظت مناسب در برابر ورود اجسام خارجی و آب نیز باشند بدنه دستگاه هایی که درون آنها سیمهای روکش دار بکار رفته باید حداقل IP44 و در صورت وجود سیمهای بدون روکش میباید حداقل IP54 انتخاب شوند. در مورد ماشین های دوار با توجه به محل نصب آنها از بدنه های با IP پایینتر نیز تحت شرایطی میتوان استفاده نمود.

برای آزمایش تجهیزاتی که در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIA بکار میروند،

از مخلوط هوا و گازهای پروپانف بوتان و یا پنتان با درصدهای مختلف استفاده میشود و چنین دستگاهی Exd IIA علامتگذاری میشود.

بدنه ذاتا ایمن (Exi)

ادواتی که هنگام بهره برداری به علت پایین بودن مقدار انرژی تولید شده،

ذخیره شده و یا مصرف شده در آنها به هیچ وجه ایجاد اشتعال نمیکنند ادوات ذاتا ایمن نامگذاری شده اند.

مشخصات فنی انواع دستگاه های مختلف را تعریف می نمایند در جدول نشان داده شده است.

طریقه انتخاب و همچنین نحوه نصب تجهیزات در IEC 79-14 پیشنهاد گردیده است.

توجه شود که چاپ جدید نشریات مزبور با شماره های 60079 منتشر شدهاند.

بدنه های EXIA ادواتی هستند که در بهره برداری عادی و یا در صورت بروز دو عیب یا خرابی همزمان درجه ایمنی خود را حفظ میکنند،

بدین معنا که در چنین شرایطی گرما و یا جرقه ایجاد شده، نمیتواند گازهای اطراف خود را مشتعل کند.

بدنه های EXIB ادواتی هستند که در بهرهبرداری عادی و یا در صورت بروز فقط یک عیب یا خرابی درجه ایمنی خودرا حفظ میکنند.

ملاحظه میشود که بدنه EXIA از ایمنی بیشتری برخوردار است و به همین دلیل جهت استفاده در فضاهای طبقهبندی شده از نوع ZONE 0 توصیه شده است.

نکته:

بسیار مهم در مورد تجهیزات EXI که آنرا متفاوت از سایر درجات حفاظت میکند این است که در صورت استفاده از چنین دستگاهی همراه با سایر ادوات الکتریکی درجه ایمنی مورد نظر بدون کاربرد ادوات حفاظتی خاص تامین نمیگردد.

به عبارتی دیگر بدنه EXI موقتی ذاتا ایمن تلقی میگردد که یا به تنهایی و جدا از بقیه ادوات الکتریکی بکار رود و یا در یک سیستم ایمن قرار گیرد.

برای ایمن کردن سیستم ضروری است دستگاه EXI به طریقی حفاظت شود که تبادل انرژی الکتریکی با سایر ادوات سیستم بطور حساب شده ای محدود گردد.

تجهیزات EXI بیشتر در سیستم ابزار دقیق و کنترل و تجهیزات اتوماسیون صنعتی فرآیند مورد استفاده قرار میگیرند و طبیعتا با مراکز کنترل مرتبط هستند.

تغذیه آنها از مراکز کنترل فرآیند تامین میگردد و خروجی آنها به مراکز کنترل فرآیند متصل میشود.

در نتیجه ضروری است که در جهت محدود کردن مقدار انرژی الکتریکی به اینگونه تجهیزات با منظور نمودن معایب و ضعف محتمل مانند اتصال کوتاه اتصال به زمین، باز شدن اتصالات، بریدن سیم های داخلی و غیره حفاظت های خاص پیشبینی گردد.

با توجه به اینکه کاربرد ادوات حفاظتی فوق الذکر به منظور محدود کردن ورود و خروج انرژی به تجهیزات  EXI میباشد،

بدیهی است که انرژی ذخیره شده در سیمهای ارتباطی نیز میباید در محاسبات منظور گردد.

اگر ظرفیت خازنی یا کاپاسیتانس سیمهای رابط C فرض شود به اندازه 1/2 CV2 انرژی در سیمها وجود دارد

که این انرژی در جرقه های حاصل از بسته شدن کلیدها یا اتصال کوتاه سیم ها تخلیه میشود.

توصیه میشود مطالعه شود: بررسی توان خازنی کابل + چالش ها و راه حل ها

همچنین در صورتیکه اندوکتانس سیمهای رابط را L فرض نماییم به اندازه 1/2 LI2+ انرژی در سیم های رابطه ذخیره است.

این انرژی در جرقه حاصل از باز شدن کلیدها و یا پاره شدن سیم ها و یا جدا شدن اتصالات تخلیه میگردد.

این دستگاه شامل یک فیوز و یک مقاومت است که به صورت سری با دستگاه موردنظر قرار میگیرند و یک یا چند دیودزینر که به صورت موازی با دستگاه بصورتیکه نشان داده شده بسته میشوند. در صورتیکه ولتاژ تغذیه از نوع AC باشد طبیعتا از دو دیویدزینز بدین منظور استفاده میشود.

در این مدار ساده، در صورت بالا رفتن ولتاژ تغذیه که از اتاق کنترل تامین میشود.

دیودهای زنر مدار تغذیه را اتصال کوتاه کرده و از اعمال ولتاژ نامطلوب به دستگاه ممانعت میکنند.

بدیهی است که در چنین حالتی فیوز پس از زمان معینی مدار تغذیه را قطع خواهد کرد.

در صورت بروز اتصال کوتاه در درون دستگاه EXI مقاومت موجود در مدار، مقدار جریان را محدود مینماید و در صورت تداوم جریان زیاد فیوز همه مدار را قطع میکند.

با توجه به توضیحات فوق تعریف کامل دستگاههای با بدنه EXI به قرار زیر میباشد:

1. دستگاه میباید توسط ادوات خاصی محافظت شود بطوریکه ورود و خروج انرژی الکتریکی به آن محدود گردد.
2. انرژی ورودی یا خروجی به ادوات EXI در حدی است که حرارت تولید شده در عملکرد عادی و در شرایط بروز خرابی در دستگاه، قادر به اشتعال گازهای اطراف نمیباشد.
3. جرقه ایجاد شده در شرایط فوق نیز، گازهای اطراف دستگاه را مشتعل نخواهد کرد.

توجه:

 درجه حرارت اشتعال هیدروژن 500 درجه سانتیگراد است .

لذا میتوان از ادوات با TEMPERATURE بالاتر استفاده نمود

ولی با توجه به اینکه این دستگاه در ZONE 0 نصب میشود

انتخاب کمترین درجه حرارت که همان T6 میباشد توصیه میگردد.

انتخاب اینگونه ادوات با TEMPERATURE CLASS پایینتر همیشه ارجح هستند.

بدنه غیرآتشزا

عبارت غیر آتشزا ترجمه اصطلاح انگلیسی NON-INCENDIVE میباشد.

مواد یا تجهیزاتی که کاربرد آنها آتش سوزی بوجود میاورند آتشزا یا INCENDIARY نامیده میشوند.

 بنابراین تجهیزاتی که به گونه ای طراحی شده اند که کاربرد آنها نمیتواند سبب آتش سوزی شود NON-INCENDIARY تلقی خواهند شد.

این نوع بدنه برای تجهیزات برقی ابتدا در صنایع انگلستان مورد استفاده قرار گرفت

و آنرا با علامت EXN مشخص نمودند.

انتخاب N بزرگ به عنوان مشخصه چنین بدنهای در استاندارد انگلیسی BS مخصوصا بکار گرفته شد

با این هدف که با بدنه های تایید شده از طرف سازمان IEC متمایز باشد

و ضمنا در صورت پذیرش این نوع بدنه از طرف IEC با مشخصه N کوچک علامتگذاری شود.

با توجه به اینکه اشتعال به وسیله جرقه و یا ازدیاد درجه حرارت به وقوع میپیوندد،

بنابراین بدنه های EXN جرقهای که بتواند گازهای اطراف را مشتعل کند، ندارند

و درجه حرارت آنها از TEMPERATURE CLASS معین شده بیشتر نمیشود.

به عبارتی دیگر اینگونه تجهیزات یا در خود قطعات قطع و وصل کننده که ایجاد جرقه میکنند، ندارند

و یا اگر داشته باشند، قطعات مزبور به گونه ای حفاظت میشوند که مسبب آتش سوزی نباشند.

توضیح:

نکته قابل ذکر در اینجا این است که سی سال پیش، تجهیزات مورد استفاده در فضاهایی که امروزه ZONE 2 طبقه بندی میشوند فقط از نوع FLAMEPROOF که اکنون EXD نامیده میشوند انتخاب میشد در حالیکه امروزه در این فضاها از بدنه های EXE و یا حتی EXN استفاده میشود.

این تغییرات که در جهت ملایم تر شدن مقررات ایمنی میباشد نشان میدهد که سیستم های فرآیندی نسبت به سالهای پیشین از ضریب اطمینان بالاتری برخوردارند

و لذا احتمال انتشار هیدروکربن از واحدهای فرآیندی به فضای بیرون کمتر شده است.

به علاوه، تجهیزات برقی نیز دارای کیفیت بهتری شده اند

بطوریکه احتمال بروز عیب و در نتیجه ایجاد جرقه و تولید حرارت نامطلوب نیز کمتر شده است.

بدنه با فشار داخلی EXP

درجه حفاظت اینگونه تجهیزات در نشریه IEC 79-2 تعریف شده و علامت مشخصه آن EXP میباشد.

در اینگونه بدنه ها، از ورود گازهای قابل اشتعال به داخل بدنه تجهیزات برقی توسط بالا بردن فشار داخلی جلوگیری میشود.

فضای داخل اینگونه بدنه ها توسط هوا و یا یک گاز خنثی مانند نیتروژن تحت فشار نگه داشته میشود.

فشار داخلی اینگونه تجهیزات طبق پیشنهاد سازمان IEC میباید به اندازه 5/0 میلیبار (5 میلیمتر آب) بیشتر از فشار بیرون دستگاه باشد که در نتیجه گازهای اطراف به داخل آن راه نیابد.

ایجاد فشار داخلی میتواند توسط برقراری یک جریان دائمی از هوا و یا گاز خنثی انجام پذیرد.

مثلا میتوان بدین منظور یک سیستم هواساز در نظر گرفت که هوای تامین شده از یک فضای ایمن را به درون دستگاه یا فضای موردنظر بدمد که در این صورت خروج هوا از درزها بایستی به اندازهای باشد که فشار داخلی را در حداقل موردنظر نگه دارد.

از این سیستم میتوان برای ایمن کردن تابلوهای برق و حتی برای ایمن کردن فضای پستهای برق یا اتاقهای کنترل استفاده نمود.

نشریه NFPA 496 ایمن کردن فضاهای مختلف را با این روش مورد بررسی قرار داده و راهکارهایی ارائه نموده است.

در تاسیسات پالایشگاهی در صورتیکه محل استقرار پستهای برق در این محدوده 60 سانتیمتری قرار گیرند،

پست مزبور نه تنها حداقل 60 سانتیمتر بالاتر از سطح نهایی تاسیسات فرایندی احداث میگردد،

بلکه توسط یک دستگاه هواساز که در بالای پست نصب میشود،

فشار داخلی پست افزایش مییابد که در نتیجه از ورود احتمالی گازهای قابل اشتعال به داخل پست ممانعت میشود.

در صورت افت فشار داخلی، تجهیزات برقی را قطع نمایند و با بهره برداری را از وضعیت امر آگاه سازد.

بدنه محتوی روغن EXO

بدنه های محتوی روغن در IEC 79-6 تعریف شده و علامت مشخصه آن EXO میباشد. حرف 0 از کلمه OIL IMMERSED برداشته شده است.

در اینگونه تجهیزات کلیه ادوات الکتریکی و یا قسمتی از آنها در داخل محفظ های پر از روغن قرار میگیرند

و در نتیجه جرقه و یا حرارت ایجاد شده در ادوات مزبور، گازهای قابل اشتعال در بالای سطح روغن و یا در خارج بدنه دستگاه را مشتعل نخواهد کرد.

کلیه ادوات جرقه زا می باید درون روغن مستقر گردند به طریقی که حداقل 25 میلیمتر پایینتر از سطح روغن قرار گیرند.

ترانسفورمرهایی که کاملا مسدود هستند و SEALED نامیده میشوند

نمونه ای از بدنه های محتوی روغن هستند که در صورت رعایت شرایط منظور در IEC 79-6 میتوانند گواهی تایید به عنوان دستگاه EXO دریافت کنند و در نتیجه در فضاهای طبقه بندی شده از نوع ZONE 2 قابل استفاده خواهند بود.

انبساط روغن در ترانسفورمرهای SEALED به دو طریق کنترل میشود،

 

رادیاتورهای یک نوع از این ترانسفورمرها به گونه ای ساخته میشوند که در اثر انبساط روغن ازدیاد حجم پیدا میکنند.

نشریه دستگاه IEC ترانسفورمرهای دارای مخزن انباسط را نیز تحت شرایطی به عنوان EXO میپذیرد که در این صورت به علاوه شرایط فوق الذکر در مورد درجه حرارت روغن مخزن ترانسفورمر نیز میباید مجهز به رله بوخه لتز باشد که در صورت بروز اتصال کوتاه در داخل آن مدار تغذیه ترانسفورمر قطع گردد.

بدنه محتوی پودر یا ماسه EXQ

این نوع بدنه در IEC 79-5 تعریف شده و با علامت EXQ مشخص گردیده است. IEC اینگونه ادوات را SAND-FILLED یا محتوی ماسه نامگذاری کرده است. 

 هر پودری که همانند ماسه بتواند جرقه ایجاد شده در قطعات نصب شده در اینگونه بدنه ها را به طریقی احاطه کند که سب اشتعال گازها نشود قابل استفاده خواهد بود.

بدنه اینگونه ادوات از نظر حفاظت در مقابل ورود ذرات جامد و آب به داخل آن میباید حداقل IP 54 انتخاب گردند و فاصله قطعات برقدار از یکدیگر و از بدنه دستگاه نباید از انچه که IEC معین کرده است کمتر باشد. بعنوان مثال برای ولتاژ سه فاز 400 ولت فاصله بین فازها 15 میلیمتر و فاصله بین هر فاز تا بدنه حداقل 20 میلیمتر معین شده است (برای سایر ولتاژها به IEC 79-5 مراجعه شود)

این نوع بدنه ها مناسب ادواتی هستند از قبیل جعبه های اتصال مربوط به سیم کشی گرمکن، قطعات الکترونیکی مانند خازنها و راه انداز لامپ های گازی و فیوزهای حفاظتی که فضای داخل آنها زا پودر کوارتز پر میشود و در نتیجه فضای خالی بین ذرات کوارتز که احتمالا ممکن است توسط گازهای مشتعل شونده پر شود به قدری کم است که جرقه حاصل از سوختن فیوز یا قطعه الکترونیکی و یا اتصال کوتاه در جعبه اتصال شعله ای به وجود نمی آورد و در نتیجه سبب اشتعال گازهای خارج از بدنه نمیگردد واضح است که اینگونه بدنه ها برا ی تجهیزاتی که قطعات متحرک دارند مانند کلیدهای قطع و وصل قابل استفاده نخواهند بود.

بدنه کاملا مسدود EXM

بدنه این نوع ادوات در نشریه IEC 79-18 تعریف شده و علامت مشخصه آن EXM میباشد. حرف M از کمله MOULDING برداشته شده است.

در این روش قطعاتی که جرقه و یا حرارت حاصل از عملکرد انها در حالت عادی بهره برداری و یا بروز اتصال کوتاه، ممکن است سبب اشتعال گازهای اطراف شود در داخل محفظه ای جاسازی شده و محفظه مزبور از صمغ های خاصی پر و کاملا مسدود میگردد. مشخصات فنی صمغ های قابل استفاده در نشریه IEC مندرج است. (چسب دوقلوهای موجود، دو نوع صمغ هستند که از ترکیب آنها ماده سخت و غیرقابل نفوذی بوجود میاید)

با این روش ورود گاز به داخل اینگونه بدنه های به هیچ وجه امکان پذیر نخواهد بود و  جرقه ایجاد شده در اثر سوختن قطعات و یا بروز اتصال کوتاه در داخل آنها، به دلیل عدم تماس با محیط اطراف، گازهای موجود در خارج بدنه را مشعل نخواهد کرد. این سیستم ایمن سازی در پارهای مدارک فنی تحت عنوان ENCAPSULATION نیز مطرح گردیده است.

بدنه مخصوص EXS

ادواتی با مشخصه EXS یا SPECIAL ENCLOSURE در بازار صنعتی موجود نیست و تاکنون ار طرف IEC در این مورد منتشر نشده است.

به منظور بازگذاشتن مسیر تحقق و نوآوری این علامت مشخصه برای ابداعات آینده پیش بینی شده است.

تجهیزاتی که با هیچ یک از بدنه های تعریف شده توسط سازمان IEC مطابقت نداشته باشد

و برای کاربرد خاصی طراحی و ساخته شود،

در صورتیکه توسط سازمان های تاییدکننده اینگونه تجهیزات که اسامی برخی از آنها در ایتدای مقاله مندرج است

برای استفاده در منطقه خاصی تایید گردند،

با مشخصه EXS علامت گذاری میشوند.

گواهی های دریافتی از سازمانهای مربوطه معمولا شرایط استفاده از چنین تجهیزاتی را معین مینمایند.

روش انتخاب تجهیزات برقی و توصیهها

در بخش قبل چگونگی طبقه بندی فضاهای محتوی گازهای قابل اشتعال مورد بررسی قرار گرفت و طبقه بندی گردیدند.

حال میباید تجهیزات مورد نیاز جهت نصب در هر فضا را از میان تجهیزات تعریف شده توسط سازمان IEC انتخاب نمود.

با ملحوظ نمودن کلیه جوانب از جمله شرایط عملیاتی، کیفیت و دقت عمل بهره برداران، کیفیت سیستم تعمیر و نگهداری، دسترسی به بازار صنعتی و ملاحظات اقتصادی، تجهیزات مطلوب جهت استفاده در صنایع هیدروکربنی کشور برای نصب در فضاهای طبقه بندی شده به قرار زیر توصیه میگردد.

تجهیزات مناسب برای فضاهای ZONE 0

فضایی که ZONE 0 طبقه بندی میشود فضایی است که در آن فضا خطر اشتعال مواد هیدروکربن همیشه وجود دارد.

در این گونه فضاها از کاربرد تجهیزات برقی و ادوات کنترل حتی الامکان باید خودداری شود

و حتی تجهیزات مکانیکی متحرک بدلیل ایجاد جرقه در اثر برخورد با سایر تجهیزات، میباید با دقت خاصی مورد استفاده قرار گیرند.

اینگونه ادوات که در فضاهای طبقه بندی شده ZONE 0 بکار می روند، میباید از نوع EXIA انتخاب گردند

و حتما بایستی همراه با ادوات حفاظت کننده خاص، همانگونه که در بند 6 متذکر است مورد استفاده قرار گیرند.

سایر مشخصه های ادوات مزبور بر حسب نوع گازهای موجود در هر فضا ودرجه حرارت اشتعال گاز مربوطه معین میگردد.

مثلا میکروسوئیچی را که در فضای طبقه بندی شده ZOME 0 در واحدهای پالایشگاهی نصب میگردد میتوان از نوع EXIA IIA T3 انتخاب نمود. در صورت امکان انتخاب اینگونه تجهیزات با پایین ترین رده حرارتی یا TEMPERATURE CLASS یعنی جهت نصب در فضاهای ZOME 0 همیشه ارجح است.

تجهیزات مناسب برای فضاهای ZONE 1

تجهیزات قابل استفاده در فضاهایی که ZOJNE 1 طبقه بندی شده اند به طور اعم از نوع EXD و EXIB به قرار زیر توصیه میشوند.

موتورها:

موتورهای مورداستفاده در این فضا باید از نوع EXD انتخاب گردند.

سایر مشخصه های مربوطه با توجه به گروه گازی  که در نقشه های AREA CLASSIFICATION منعکس است

و همچنین نوع گاز موجود در فضای موردنظر معین میگردند.

در فضاهایی که در آن نفت خام و یا فرآورده های مختلف پالایشگاهی وجود دارد موتورها از نوع EXD IIA T3 انتخاب میشوند.

در فضاهای محتوی فرآورده های پتروشیمی موتورهای EXD IIB T3 قابل استفاده خواهند بود

در فضاهای محتوی دی سولفید کربن موتورها باید از نوع EXD IIC T6 انتخاب شوند

سیستم روشنایی:

  تجهیزات اتوماسیون صنعتی روشنایی قابل استفاده در فضاهای ZONE 1 نیز می باید از نوع EXD انتخاب گردند.

سایر مشخصه های تجهیزات مزبور بر حسب نوع گازهای موجود در فضای مورد نظر.

تجهیزات جرقه زا:

تجهیزات جرقه زا مانند کلیدهای قطع و وصل، انواع رله های الکترومغناطیسی، دکه های روشن و خاموش کنند

میکروسوئیچ ها و هر دستگاهی که در بهره برداری عادی ایجاد جرقه میکند

می باید از نوع EXD با سایر مشخصه های انتخاب میشوند

بدیهی است که کاربرد ادوات EXIA بلامانع خواهد بود.

در چنین مواردی چاره کار در این است که :

محل استقرار کلیدهای برق در فضاهای ایمن انتخاب گردند.

در صنعت نفت کشور همین فلسفه در طراحی سیستم های توزیع و مصرف برق اعمال می گردد.

و بجز موارد بسیار ضروری کلیدهای قطع و وصل در درون پست های برق نصب می شوند.

و محل استقرار پست های برق در فضاهای ایمن انتخاب می گردند .

توجه شود که تجهیزات جرقه زا یعنی تجهیزاتی که در بهره برداری عادی ایجاد جرقه می کنند

خطرناک ترین تجهیزات برقی جهت استفاده در فضاهای طبقه بندی شده ZONE 1 و همچنین ZONE 2 می باشند.

تجهیزات ثابت بدون جرقه:

تجهیزات بدون جرقه مانند جعبه های تقسیم یا جعبه های اتصال جهت نصب در ZONE 1 از نوع EXD انتخاب می گردند.

ادوات کنترل و ابزار دقیق از نوع EXID انتخاب میشوند.

تجهیزات مناسب برای فضاهای ZONE 2

تجهیزات قابل استفاده در فضاهایی که ZONE2 طبقه بندی شده اند به قرار زیر توصیه می شوند.

موتورها:

موتورهای مورد استفاده در این فضا ارجح است از نوع EXE همراه با سایر مشخصه های مربوطه انتخاب گردند.

کاربرد موتورهای از نوع EXN نیز در این فضا امکان پذیر است

ولی در اولویت دوم قرار دارند.

در صورت استفاده از این نوع موتورها باید توجه داشت

که قیمت موتورهای EXN نسبت به موتورهای هم ظرفیت EXE حدود 20 درصد ارزانتر است.

با توجه به اینکه موتورهای القائی قطعات جرقه زا در خود ندارند،

پاره ای از استانداردها حتی موتورهای باز با درجه حفاظت IP 31 را در ZONE 2 بکار میبرند.

اینگونه موتورها توسط جریان مستقیم هوا که از درون سیم پیچهای موتور عبور می کنند خنک میشوند. NEC یا آئین نامه ملی برق امریکا کاربرد اینگونه موتورها را در ZONE2 مجاز تلقی کرده است.

استفاده از این نوع موتورها در ZONE 2 به هیچ وجه توصیه نمیگردد.

مطلوب ترین نوع موتور جهت نصب در فضاهای ZONE 2 موتور EXE میباشند.

سیستم روشنایی:

تجهیزات روشنایی در ZONE 2 از نوع EXE پیشنهاد میگردد.

کاربرد تجهزات از نوع EXN A و EXN C نیز در این منطقه بلامانع خواهد بود.

تجهیزات جرقه زا:

انواع تجهیزات اتوماسیون صنعتی جرقه زا جهت کاربرد در ZONE 2 همان تجهیزاتی است

که جهت استفاده در ZONE 1 بند 3-15  توصیه شده است

یعنی تجهیزات EXd و همچنین ادوات EXIB همراه با سایر مشخصه ها که بر حسب نوع گازهای موجود در فضاها معین می گردند.

تجهیزات ثابت بدون جرقه:

تجهیزات ثابت مانند جبعه های تقسیم یا جعبه های اتصال جهت نصب در ZONE 2 از نوع EXE یا EXN انتخاب میگردند.

ادوات کنترل و ابزار دقیق از نوع EXIB توصیه میشوند.

تجهیزات مناسب برای فضاهای ایمن:

فضای ایمن در صنایع هیدروکربین فضایی است که :

احتمال وجود مخلوط گاز و هوا در آن به میزان قابل اشتعال، کمتر از یک ساعت در سال پیشبینی میشود.

تجهیزات قابل استفاده در چنین فضایی نیاز به حفاظت در مقابل اتش سوزی و انفجار ندارند .

ولی باید دارای بدنه مناسب جهت حفاظت در مقابل ورود اجسام خارجی و آب باشند.

بنابراین درجه حفاظت بدنه اینگونه تجهیزات به طریقی که IEC مقرر نموده و قبلا به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است معین میگردند.

تجهیزات مورد استفاده در فضاهای ایمن در صنایع هیدروکربین به طریق زیر توصیه می شود.

بدیهی است کاربرد چنین تجهیزاتی در سایر صنایع نیز انتخاب بسیار مطلوبی خواهد بود.

موتورها:

موتورهای مورد استفاده در این فضا ارجح است از نوع EXE همراه با سایر مشخصه های مربوطه انتخاب گردند.

کاربرد موتورهای از نوع EXN نیز در این فضا امکان پذیر است ولی در اولویت دوم قرار دارند.

در صورت استفاده از این نوع موتورها باید توجه داشت که :

قیمت موتورهای EXN نسبت به موتورهای هم ظرفیت EXE حدود 20 درصد ارزانتر است.

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

سیستم روشنایی:

تجهیزات روشنایی در ZONE 2 از نوع EXE پیشنهاد میگردد. نوع EXN A و EXN C نیز  بلامانع خواهد بود.

تجهیزات جرقه زا:

انواع تجهیزات تجهیزات اتوماسیون صنعتی جرقه زا جهت کاربرد در ZONE 2 همان تجهیزاتی است که جهت استفاده در ZONE 1 بند 3-15  توصیه شده است یعنی تجهیزات EXd و همچنین ادوات EXIB همراه با سایر مشخصه ها که بر حسب نوع گازهای موجود در فضاها معین می گردند.

تجهیزات ثابت بدون جرقه:

تجهیزات اتوماسیون صنعتی ثابت مانند جعبه های تقسیم یا اتصال جهت نصب در ZONE 2 از نوع EXE یا EXN انتخاب میگردند.

ادوات کنترل و ابزار دقیق از نوع EXIB توصیه میشوند.

با تشکر از مطالعه شما .الکترومارکت را به اشتراک بگذارید.محبت و دانش را به اشتراک بگذاریم. از فروشگاه 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