مرجع آشنایی با تجهیزات ضد انفجار EX
انفجار هولناک‌ترین حادثه است که به راحتی می‌تواند هر نوع فضای ساختمانی، مسکونی تا صنعتی را تهدید کند. امروزه استفاده از تجهیزات گازسوز و یا بنزینی متداول شده است. این در حالی است که محیط اطراف ما آکنده از تجهیزات الکترونیکی است. ترکیبی که به راحتی با اندک کم توجهی مستعد انفجار هستند. اما برای پرهیز از این نوع حوادث انواع تجهیزات ضد انفجار را طراحی کرده‌اند.
تجهیزات ضد انفجار در سطح خانگی و ساختمانی چندان کارایی ندارد. مگر آنکه با شرایط بسیار خاص مواجه باشیم. اما موارد استفاده از تجهیزات ضد انفجار در فضاهای صنعتی و فرآیندهای پالایشگاهی خصوصاً صنایع نفت و گاز بسیار متداول است. زیرا در این فضاهای صنعتی قرار است با حجم قابل توجه سیالات انفجاری کار کنیم. در این مقاله قصد داریم تا با معرفی تجهیزات ضد انفجار به بررسی فنی و تخصصی این ملزومات پرداخته و از استانداردهای این دسته تجهیزات صحبت کنیم.
تجهیزات ضد انفجار چیست؟
هر نوع تجهیز که در مقابل نفوذ گرد و غبار، آب و مایعات اشتعال‌پذیر محافظت شده باشد در دسته‌بندی تجهیزات ضد انفجار قرار می‌گیرد. بدنه این تجهیزات در مقابل هر نوع جریان الکتریکی عایق شده است. لذا احتمال نفوذ جرقه از داخل این تجهیزات وجود ندارد.
تجهیزات ضد انفجار عموماً ابزارهای الکتریکی هستند که قابلیت نصب شدن در مکان‌ها مستعد انفجار را دارند. در محیط‌های پرخطر مانند فضاهای پالایشگاهی و یا صنایع نفت و گاز، معادن، پمپ بنزین‌ها، سکوهای CNG و… احتمال گسترش گازها و سیالات اشتعال پذیر بسیار زیاد است. هر نوع جریان الکتریکی مانند جرقه به دلیل کنتاکت یک اتصال برق مستعد تحریک سیالات احتراقی و وقوع انفجار در این فضاها است.
تجهیزات ضد انفجار به شکلی طراحی شده اند که احتمال نشت جریان الکتریکی از آنها وجود ندارد. همچنین از هر نوع نفوذ سیالات و گرد و غبار و گازها به فضای داخلی این تجهیزات جلوگیری شد است. لذا مادامیکه می‌توانیم از تجهیزات ضد انفجار الکتریکی در محیط‌های خطرناک استفاده کنیم، هرگونه احتمال انفجار نزدیک به صفر است.
کاربرد تجهیزات ضد انفجار در چه مناطقی است؟
موارد استفاده از تجهیزات ضد انفجار گسترده است. اما در کل این تجهیزات برای نصب در مناطق مستعد نشت گاز طراحی شده‌اند. بنابراین در هر نوع محیط صنعتی و ساختمانی که برای حضور گسترده گازها و سیالات اشتعال‌پذیر استفاده می‌شود باید از تجهیزات ضد انفجار استفاده کنیم. کاربرد تجهیزات ضد انفجار در مکان‌های زیر گسترده است:
- پالایشگاه‌ها و معادن
- مخازن نفت و گاز
- سکوهای نفتی
- کارخانه‌های پتروشیمی و هسته‌ای
- کارخانه‌های تولید مواد شیمیایی
- صنایع کاغذسازی و رنگ سازی
- پمپ بنزین‌ها و ایستگاه‌های CNG
- آزمایشگاه‌های کار با مواد شیمیایی خصوصاً تولید الکل
کاربرد تجهیزات ضد انفجار بسیار گسترده است و تقریباً در هر محیط صنعتی و کارگاهی و حتی ساختمانی به حضور این تجهیزات با درجات حفاظتی متفاوت نیاز داریم. بنابراین در بحثی جامع محیط‌های خطرناک را دسته‌بندی کرده‌اند. به این‌ترتیب کاملاً آگاهانه می‌توانیم موارد استفاده از تجهیزات ضد انفجار را در مناطق خطر و گروههای گازی دسته بندی کنیم. خرید تجهیزات ضد انفجار در سطح انواع صنایع بالادستی متداول است. در ادامه به بررسی و طبقه بندی مناطق خطرناک می‌پردازیم.
اصول طبقه بندی مناطق خطرناک
اگر به نوشته‌های روی انواع تجهیزات ضد انفجار توجه کنید، با عبارتی مانند ZONE 1 ، ZONE2 و… مواجه می‌شوید. این اصطلاحات معرف طبقه بندی مناطق خطرناک هستند. با استفاده از این اطلاعات می‌توانیم قابلیت‌های فنی نصب تجهیزات در محیط‌های خطرناک را بررسی کنیم. اما این مناطق خطرناک چگونه دسته‌بندی می‌شوند؟
برای طبقه بندی مناطق خطرناک استانداردهای متنوع تدوین شده است. اما معتبرترین آنها ماده شماره 500 از آیین‌نامه ملی برق کشور آمریکا ( N.E.C) است که محیط‌های خطرناک را در سه کلاس قرار می‌دهد.
- CLASS 1 : مکان هایی که در آنها از گازها و یا بخارات قابل اشتعال وجود دارد و یا احتمال نشت بخارات و گازهای اشتعال پذیر عادی است.
- CLASS 2 : مکان‌هایی که در آنها غبارهای قابل اشتعال مانند غبار غلات، زغال، برخی فلزات و… وجود دارد و یا ممکن است به وجود بیایند.
- CLASS 3 : مکان‌هایی که در آنها از فیبرها و تارهای اشتعال پذیر وجود دارد و یا ممکن است که به وجود بیایند.
این دسته‌بندی‌ها برای استعداد فضا در رخداد انفجار هستند. اما طبق آیین‌نامه N.E.C هر کلاس خود به دو گروه دسته‌بندی می‌شود:
- Divison 1 : مکان‌هایی که در شرایط عادی دارای گازها و غبارهای اشتعال پذیر هستند.
- Divison 2 : مکان‌هایی که در شرایط غیرعادی ممکن است دارای گازها و غبارهای اشتعال پذیر باشند.
به این ترتیب طبقه بندی جامعی از مکان‌های پرخطر تنظیم شده است. حالا باید تجهیزات ضد انفجار را برای کار در این مناطق و با در نظر گرفتن پتانسیل رخداد حریق و انفجار طراحی کنند. برای این منظور طبقه بندی دیگری طراحی شده است که به طبقه بندی مناطق مستعد خطر گازهای اشتعال‌پذیر شناخته می‌شود. در هنگام خرید و فروش تجهیزات ضد انفجار باید به این قابلیت ها توجه کنید.
روش طبقه بندی مناطق مستعد گازها
در بخش قبلی به دسته بندی مناطق خطرناک پرداختیم. برای استانداردسازی طراحی تجهیزات ضد حریق مناطق مستعد خطر را به سه گروه ( ZONE ) تقسیم‌بندی می‌کنند.
- ZONE 0 : محیطی که مستعد حضور دائمی گازهای قابل انفجار است. اگر مدت حضور گاز قابل انفجار بیش از 1000 ساعت در سال باشد آن منطقه در دسته بندی ZONE 0 قرار می‌گیرد.
- ZONE 1: هر محیطی که در آنجا احتمال وجود گازهای قابل اشتعال بسیار زیاد در حدود 10 الی 1000 ساعت در سال تخمین زده شود.
- ZONE 2: هر محیطی که در آنجا احتمال مخلوط گاز یا هوای قابل انفجار وجود ندارد. اما احتمال نشت گازهای انفجاری در مدت زمان کوتاه وجود دارد. این مدت زمان باید بین 1 الی 10 ساعت در سال تخمین زده شود.
برای غبارهای قابل اشتعال و مستعد رخداد انفجار نیز دسته‌بندی جداگانه‌ای تدوین شده است. این مناطق را با عبارت‌های ZONE 22، ZONE 21 و ZONE 20 معرفی می‌کنند. تمامی تجهیزات ضد انفجار ZONE 0 را براساس این دسته‌بندی ها مستعد نصب شدن در ZONE 0 , 1 , 2 طراحی می‌کنند. قاعدتاً تجهیزات ضد انفجار ZONE 0 را می‌توان در هر مکان دیگری نصب کرد. اما تجهیزات طراحی شده مطابق با ZONE 2 ظرفیت نصب در مکان‌ها با ZONE 0 را ندارند. اطلاع از ZONE در هنگام خرید تجهیزات ضد انفجار از اهمیت بالایی برخوردار است. در عین حال این دسته بندی در لیست قیمت تجهیزات ضد انفجار نیز نقش کلیدی دارد.
تجهیزات ضد انفجار در طبقه بندی گروه های گازی
گازهای اشتعال‌پذیر از خطرناک‌ترین عناصر محیطی هستند. این گازها در صورت نشت پیدا کردن به سرعت فضا را پر کرده و با کوچکترین تحریک مانند یک سیگنال الکتریکی منفجر می‌شوند. انواع تجهیزات ضد انفجار باید در تقابل با حضور مستمر و گسترده این گازها طراحی شده باشند. برای این منظور دو دسته‌بندی در نظر گرفته شده است.
- گروه 1: تجهیزات الکتریکی ضد انفجار مناسب معادن
- گروه 11: تجهیزات الکتریکی ضد انفجار برای سایر مناطق خطرناک. این گروه خود شامل سه گروه جزئی‌تر با عنوان A و B و C می‌شود.
- 11A: برای مکان‌ها مستعد نفوذ گازها مانند اتان، متان، آمونیاک و… است. در کل به دسته‌بندی گازها با درجه اشتعال بالا با حداقل انرژی اشتعال 190 میکرو ژول گفته می‌شود.
- 11B: شامل گازهای معمول شهری، اتیلن و… می‌شود. انرژی اشتعال این گازها کمتر از گروه 11A است. تجهیزات ضد انفجار با درجه 11B می‌تواند گازها با دو درجه 11A را پوشش دهند.
- 11C: شامل گازها با انرژی اشتعال پایین در حد 20 میکرو ژول می‌شود. این گازها به سرعت و با کوچکترین تحریک آتش می‌گیرند. تجهیزات ضد انفجار ساخته شده در کلاس 11C می‌توانند گازها در کلاس 11B و یا 11A را نیز پوشش دهند.
انواع حفاظت ضد انفجار در تجهیزات الکتریکی
تجهیزات الکتریکی ضد انفجار را با نماد EX معرفی می‌کنند. وقتی در پلاک مشخصات فنی هر تجهیزی الکتریکی عبارت EX را مشاهده کردید، خیالتان از قابلیت‌های ضد انفجار آن راحت است. اما کلاس‌های متفاوتی برای این منظور طراحی شده است. عبارت EX در کنار مشخصه‌های دیگر معرفی می‌شود. نوع حفاظت در قیمت تجهیزات ضد انفجار موثر هستند. برای استفاده بهینه و خرید تجهیزات ضد انفجار الکتریکی باید اطلاعات دقیق از انواع حفاظت EX داشته باشید.
- تجهیزات ضد انفجار EXD : این تجهیزات بدون شعله شعله‌ور شدن و یا آسیب رساندن به محیط اطراف خود می‌توانند انفجار داخل گازها و یا بخارهای قابل اشتعال را تحمل کنند.
- تجهیزات ضد انفجار EXP : تجهیزات ضد انفجاری هستند که هوای محفظه داخل بدنه آنها تخلیه شده است و یا از گازهای خنثی پر شده باشد. به این ترتیب هر نوع جرقه و اتصال الکتریکی راهی به بیرون محفظه ندارد.
- تجهیزات ضد انفجار EXe : از درجه ایمنی مضاعف نظیر پایداری حرارتی و ممانعت از گسترش جرقه برخوردار هستند. این درجه حفاظت برای جلوگیری نشت جریان بالای قوس الکتریکی طراحی شده است. محفظه این تجهیزات ضد انفجار اغلب از استنلس استیل و یا GRP می‌سازند.
- تجهیزات ضد انفجار EXDE : تجهیزاتی هستند که در آنها بخش‌های جرقه زا و غیرجرقه زا را تفکیک کرده باشند. بخش‌های جرقه زا در محفظه ضد انفجار کلاس dو تجهیزات غیر جرقه زا را در محفظه‌ی کلاس e قرار می‌دهند. کل مجموعه یک واحد الکتریکی ضد انفجار کلاس EXDE را تشکیل می‌دهد.
انواع تجهیزات ضد انفجار کدامند؟
تا این‌جای مطلب مفصل از اصول طراحی تجهیزات ضد انفجار صحبت کرده‌ایم. حالا می‌دانیم که این تجهیزات برای تقابل با نشت جریان الکتریکی و یا نفوذ گازهای اشتعال پذیر طراحی شده اند. در ادامه به دسته بندی تجهیزات ضد انفجار در فضایی صنعتی کارگاهی و ساختمانی می‌پردازیم. انواع تجهیزات ضد انفجار به قرار زیر هستند:
- محفظه‌های ضد انفجار
- اتصالات ضد انفجار
- روشنایی‌های ضد انفجار
- انواع کلیدهای ضد انفجار
- تهویه ضد انفجار
- انواع تجهیزات هشدار ضد انفجار
در نظر داشته باشید که تمامی این تجهیزات یا دارای بخش‌های الکتریکی هستند و یا قرار است از بخش‌های الکتریکی دیگر تجهیزات در مقابل گازهای اشتعال پذیر محافظت کنند.
محفظه ضد انفجار
محفظه‌های ضد انفجار از جمله کاربردی‌ترین تجهیزات در طراحی فضاهای خطرناک صنعتی هستند. این محفظه ها را از جنس استنلس استیل، آلومینیوم و یا GRP می‌سازند. عموماً سبک وزن هستند و در اشکال گوناگون طراحی می‌شوند. محفظه‌های ضد انفجار دارای بخش‌های الکتریکی نیستند. بلکه قرار است از یک یا مجموعه تجهیزات الکتریکی در مقابل فضایی مستعد گازها محافظت کنند. این محفظه‌ها در لیست تجهیزات ضد انفجار عموم فضاهای پالایشگاهی، نفت و گاز، جایگاه‌های سوخت و معادن و… حضور دارند.
تابلوی ضد انفجار
تابلوهای برق مخصوص نصب در مکان‌های پرخطر هستند. این تابلوها در ابعاد گوناگون طراحی می‌شوند و می‌توان انواع تجهیزات الکتریکی عادی را در داخل آنها نصب نمود. تابلوهای ضد انفجار طراحی مقاومی دارند. این تابلوها با درز‌های ضد انفجار طراحی شده است. همچنین هر نوع شستی و یا چراغ سیگنال نصب شده روی آنها ضد انفجار است.
در داخل این تابلوها به راحتی می‌توانید هر نوع تجهیز الکتریکی اعم از کنتاکتور، رله، بیمتال، تایمر و یا PLC را نصب کنید. البته هر نوع توزیع کابل از این تابلوها از طریق گلندهای مخصوص انجام می‌شود. تابلوهای ضد انفجار از جمله موارد پرفروش تجهیزات ضد انفجار هستند که تقریباً در هر صنعتی کارایی دارند.
جعبه تقسیم ضد انفجار
این جعبه‌ها برای تقسیم مدارات الکتریکی در فضاهای صنعتی طراحی شده‌اند. جریان برق وارد این جعبه‌ها شده و برای توزیع در دیگر بخش‌های سیستم تقسیم می‌شود. این جعبه شامل قطعات ریل و ترمینال‌ها است. اما کل مجموعه از حفاظت کامل ضد جرقه برخوردار است.
ترمینال باکس ضد انفجار
ترمینال باکس از جمله ملزومات متداول فضاهای صنعتی است. این قطعات وظیفه توزیع منظم جریان‌های الکتریکی را برعهده دارند. در طراحی و نصب انواع ملزومات برق صنعتی باید از ترمینال باکس استفاده شود. البته ترمینال باکس ضد انفجار را از متریال‌های استیل، آلومینیوم و یا GRP طراحی می‌کنند.
.
انواع چراغ ضد انفجار
انواع چراغ ضد انفجار در دسته بندی گوناگون طراحی شده اند. این چراغ‌ها برای تأمین روشنایی فضاهای خطرناک ساخته شده‌اند. مادامی که جریان الکتریکی در این چراغ‌ها حضور دارد اما هرگونه احتمال تولید جرقه و اشتعال توسط آنها حتی در خطرناک‌ترین فضاها نیز بسیار اندک است. انواع چراغ ضد انفجار شامل موارد زیر می‌شود:
- مهتابی ضد انفجار
- پروژکتور ضد انفجار
- چراغ آویز ضد انفجار
- چراغ قوه ضد انفجار
- چراغ دستی ضد انفجار
- چراغ تونلی ضد انفجار
- چراغ سیگنال ضد انفجار
- و…
انواع اتصالات ضد انفجار
اتصالات از جمله مهم‌ترین تجهیزات ضد انفجار هستند که برای عایق بندی و یا آب‌بندی کامل محفظه‌های تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شوند. هر نوع کابل برق وارد شده به محفظه تجهیزات الکتریکی و یا خارج شده از محفظه‌ها را با استفاده از این اتصالات مهر و موم می‌کنند. اتصالات ضد انفجار به شکلی طراحی شده اند که می‌توانند بدون آسیب زدن به روکش کابل های برق فضای اطراف آنها را کاملاً بسته و از نفوذ گازها به داخل محفظه جلوگیری کنند. انواع اتصالات ضد انفجار به قرار زیر هستند:
- گلندهای ضد انفجار: این گلندها را با درجه حفاظت های IP68 ، IP67 ، IP66 برای مهر و موم کردن اتصال کابل‌ها در ورودی محفظه های ضد انفجار طراحی می‌کنند.
- درپوش های ضد انفجار
- تبدیل‌های ضد انفجار
- فلکسیبل های ضد انفجار
انواع کلیدهای ضد انفجار
کلیدهای ضد انفجار بخش پررنگی در طراحی سیستم‌های ضد انفجار هستند. هر تابلو برق صنعتی و برای راه‌اندازی هر دستگاه صنعتی نیاز به انواع کلید داریم. این در حالی است که این کلیدها باید با قابلیت‌های تخصصی تجهیزات ضد انفجار طراحی شوند.
کلید ضد انفجار در مدل‌های تک‌فاز و سه‌فاز با ابعاد صنعتی طراحی شده و در مدل‌های 16 ، 25 و 32 آمپر و حتی بالاتر موجود هستند. این کلیدها حین قطع و وصل جریان مانع از نشت جرقه در محیط‌های گازی و پرخطر می‌شوند.
سوکت‌های ضد انفجار
سوکت باکس‌های ضد انفجار را با استفاده از محفظه‌های آلومینیومی و یا باکس ضد انفجار می‌سازند. این سوکت باکس‌ها دارای ترمینال، ریل و حتی فضای قرارگیری فیوز هستند. در برخی موارد نیز با استفاده از درب‌های شیشه‌ای طراحی می‌شوند.
تجهیزات هشدار ضد انفجار
تجهیزات هشدار شامل انواع آلارم‌ها، آژیرها و… می‌شوند. این تجهیزات با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی کار می‌کنند اما جریان الکتریکی آنها نباید مستعد تولید جرقه در محیط‌های خطرناک باشد. در طراحی عموم فضاهای خطرناک از تجهیزات هشدار ضد انفجار استفاده می‌کنند. این تجهیزات شامل موارد زیر هستند:
- آژیر ضد انفجار
- فلاشر ضد انفجار
- چراغ‌های هشدار ضد انفجار
سیستم‌های تهویه ضد انفجار
نصب سیستم‌های تهویه در محیط‌های خطرناک مستعد نشت گازها الزامی است. چرا که باید به نحوی بتوانیم گاز نشت پیدا کرده در محیط را خارج کنیم. البته هر دو سیستم تهویه نصب شده در چنین فضاهایی باید از استانداردهای طراحی تجهیزات ضد انفجار برخوردار باشند. این تجهیزات به قرار زیر هستند:
- فن های ضد انفجار
- کولرهای ضد انفجار
استانداردها در ساخت تجهیزات ضد انفجار
تمامی تجهیزات ضد انفجار (Electrical equipment in hazardous areas) باید مطابق با استاندارد درجه EX طراحی شوند. خرید تجهیزات ضد انفجار در سطح استفاده فضاهای خطرناک و مستعد نشت گاز متداول است و باید این تجهیزات قابلیت‌های اطمینان بخشی را داشته باشند. برای استانداردسازی طراحی تجهیزات ضد انفجار برخی آزمایش‌ها طراحی شده است. از قبیل:
- آزمایش‌های محفظه انفجار
- آزمایش‌های مقاومت در مقابل ضربه
- آزمایش حفاظت در مقابل نفوذ اجسام و ذرات و مایعات (IP)
- آزمایش‌های پایداری حرارتی و رطوبتی
- آزمایش پایداری در مقابل سرما.
- آزمایش پایداری تابش اشعه فرابنفش
این آزمایش‌ها برای آن طراحی شده اند که بتوانیم از قابلیت‌های ضد انفجار هر نوع تجهیز کاربردی فضای صنعتی اطمینان داشته باشیم. تجهیزات ضد انفجار تنوع گسترده ای دارند.