المعدات الكهربائية في المناطق الخطرة
في هندسة الكهرباء والسلامة ، تُعرف المواقع الخطرة ( HAZLOC أو HazLoc أو hazloc ) بأنها أماكن قد تتواجد فيها مخاطر الحريق أو الانفجار . تشمل مصادر هذه المخاطر الغازات والأبخرة والغبار والألياف والجسيمات المتطايرة، وهي مواد قابلة للاشتعال . يمكن أن تُشكل المعدات الكهربائية المُثبتة في هذه المواقع مصدرًا للاشتعال، نتيجةً للتقوس الكهربائي أو درجات الحرارة المرتفعة. توجد معايير ولوائح لتحديد هذه المواقع، وتصنيف المخاطر، وتصميم المعدات للاستخدام الآمن فيها.
ملخص
قد يتسبب مفتاح الإضاءة في شرارة صغيرة غير ضارة عند تشغيله أو إطفائه. في المنزل العادي، لا يُشكل هذا الأمر أي خطر، ولكن في حال وجود جو قابل للاشتعال، قد تُؤدي هذه الشرارة إلى انفجار. في العديد من البيئات الصناعية والتجارية والعلمية، يُعد وجود مثل هذا الجو أمرًا شائعًا، أو على الأقل مُحتملًا. لذا، تُعد الحماية من الحرائق والانفجارات ضرورية لسلامة الأفراد ولضمان موثوقية الأنظمة.
توجد عدة استراتيجيات للحماية. أبسطها هو تقليل كمية المعدات الكهربائية المثبتة في موقع خطر، إما عن طريق إبقاء المعدات خارج المنطقة تمامًا، أو عن طريق جعل المنطقة أقل خطورة (على سبيل المثال، عن طريق تغييرات في العمليات ، أو التهوية بالهواء النظيف).
عندما يتعين وضع المعدات في موقع خطر، يمكن تصميمها لتقليل مخاطر الحريق أو الانفجار. تعتمد السلامة الذاتية على تصميم المعدات بحيث تعمل بأقل قدر من الطاقة، غير كافية لإحداث اشتعال. أما مقاومة الانفجار فتعتمد على تصميم المعدات بحيث تحصر مخاطر الاشتعال، وتمنع دخول المواد الخطرة، وتحصر أي حريق أو انفجار محتمل.
تختلف الدول في نهجها لتوحيد واختبار المعدات المستخدمة في المناطق الخطرة. وتتباين المصطلحات المستخدمة لوصف المخاطر وإجراءات الحماية، وكذلك متطلبات التوثيق. ومع ازدياد عولمة التجارة العالمية، تتقارب المعايير الدولية تدريجياً ، مما يتيح اعتماد نطاق أوسع من التقنيات المقبولة من قبل الهيئات التنظيمية الوطنية.
تُسمى عملية تحديد نوع وحجم المواقع الخطرة بالتصنيف . وتشرف الهيئات الحكومية عادةً على تصنيف المواقع، واختبار المعدات وإدراجها، وفحص المنشآت. على سبيل المثال، في الولايات المتحدة، تتولى إدارة السلامة والصحة المهنية هذه المهمة .
المعايير
أمريكا الشمالية
في الولايات المتحدة، تنشر الرابطة الوطنية المستقلة للحماية من الحرائق (NFPA) العديد من المعايير ذات الصلة، والتي غالبًا ما تعتمدها الوكالات الحكومية. وتُقدَّم إرشادات حول تقييم المخاطر في معيارَي NFPA 497 (الغازات المتفجرة) وNFPA 499 (الغبار). وينشر المعهد الأمريكي للبترول معايير مماثلة في معيارَي RP 500 و RP 505.
يُحدد معيار NFPA 70، وهو قانون الكهرباء الوطني (NEC)، تصنيف المناطق ومبادئ التركيب. [ 1 ] يصف البند 500 من قانون الكهرباء الوطني نظام تصنيف الأقسام، بينما يصف البندان 505 و506 نظام تصنيف المناطق. وقد صُمم نظام المناطق ليتوافق مع نظام تصنيف اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)، وبالتالي يُبسط عملية الإدارة.
يوجد في كندا نظام مشابه يتمثل في معيار C22.1 الصادر عن مجموعة CSA ، وهو قانون الكهرباء الكندي ، الذي يحدد تصنيف المناطق ومبادئ التركيب. ويصف القسم 18 (المناطق) والملحق J (الأقسام) تصنيفين محتملين.
اللجنة الكهروتقنية الدولية
تنشر اللجنة الكهروتقنية الدولية سلسلة معايير 60079 [ 2 ] التي تحدد نظامًا لتصنيف المواقع، بالإضافة إلى تصنيف واختبار المعدات المصممة للاستخدام في المواقع الخطرة، والمعروفة باسم "معدات Ex". يغطي معيار IEC 60079-10-1 تصنيف الأجواء الغازية القابلة للاشتعال، بينما يغطي معيار IEC 60079-10-2 تصنيف الغبار القابل للاشتعال. تُصنف المعدات ضمن فئات مستويات الحماية وفقًا لطريقة التصنيع ومدى ملاءمتها لمختلف الظروف. على عكس معيار ATEX الذي يستخدم الأرقام لتحديد "فئة" السلامة للمعدات (وهي 1 و2 و3)، استمرت اللجنة الكهروتقنية الدولية في استخدام الطريقة المستخدمة لتحديد مستويات السلامة الذاتية، وهي "أ" للمنطقة 0، و"ب" للمنطقة 1، و"ج" للمنطقة 2، وتطبق مستوى حماية المعدات هذا على جميع المعدات المستخدمة في المناطق الخطرة منذ عام 2009. [ 3 ]
تم تكييف مجموعة معايير IEC 60079 للاستخدام في أستراليا ونيوزيلندا ونشرها باسم مجموعة معايير AS/NZS 60079.
المخاطر
في المنشآت الصناعية، كالمصافي أو مصانع الكيماويات ، يُشكل التعامل مع كميات كبيرة من السوائل والغازات القابلة للاشتعال خطرًا للتعرض لها. كما تُشكل مناجم الفحم ومطاحن الحبوب والمصاعد وغيرها من المنشآت المماثلة خطرًا مماثلًا يتمثل في انبعاث سحب من الغبار. في بعض الحالات، يكون الجو الخطر موجودًا باستمرار أو لفترات طويلة. وفي حالات أخرى، يكون الجو عادةً غير خطر، ولكن يُمكن توقع تركيز خطير فيه، نتيجةً لخطأ بشري أو عطل في المعدات. وبناءً على ذلك ، تُصنف المواقع حسب نوع خطر انبعاث الغاز أو البخار أو الغبار. وتستخدم اللوائح المختلفة مصطلحات مثل الفئة والتقسيم والمنطقة والمجموعة لتمييز المخاطر المختلفة.
غالبًا ما تُقدَّم خطة تصنيف المناطق لتحديد تصنيفات المعدات وتقنيات التركيب المُستخدمة في كل منطقة مُصنَّفة. قد تتضمن الخطة قائمة بالمواد الكيميائية مع تصنيفها حسب المجموعة ودرجة الحرارة. تتطلب عملية التصنيف مشاركة متخصصين في العمليات والصيانة والسلامة والكهرباء والأجهزة ، بالإضافة إلى استخدام مخططات العمليات وتدفقات المواد وبيانات السلامة وغيرها من الوثائق ذات الصلة. تُراجع وثائق تصنيف المناطق وتُحدَّث لتعكس أي تغييرات في العمليات .
غاز متفجر
تتمثل مخاطر الغازات النموذجية في مركبات الهيدروكربون ، ولكن الهيدروجين والأمونيا هما أيضاً من الغازات الصناعية الشائعة القابلة للاشتعال.
- المواقع المصنفة من الفئة الأولى، القسم الأول
- منطقة يمكن أن تتواجد فيها تراكيز قابلة للاشتعال من الغازات أو الأبخرة أو السوائل بشكل دائم أو جزئي في ظل ظروف التشغيل العادية. تشمل منطقة الفئة الأولى، القسم الأول، مزيجًا من منطقتي المنطقة صفر والمنطقة الأولى.
- المواقع المصنفة في المنطقة 0
- منطقة تتواجد فيها تراكيز قابلة للاشتعال من الغازات أو الأبخرة أو السوائل بشكل مستمر أو لفترات طويلة في ظل ظروف التشغيل العادية. ومن أمثلة ذلك حيز البخار فوق السائل في أعلى الخزان أو البرميل. يصنف نظام ANSI/NEC هذه البيئة ضمن الفئة الأولى، القسم الأول. وكدليل للمنطقة صفر، يمكن تعريفها بأنها منطقة تتواجد فيها الأبخرة أو الأبخرة لأكثر من 1000 ساعة في السنة أو لأكثر من 10% من الوقت. [ 4 ]
- موقع مصنف ضمن المنطقة 1
- منطقة يُحتمل وجود تراكيز قابلة للاشتعال من الغازات أو الأبخرة أو السوائل في ظل ظروف التشغيل العادية. كدليل إرشادي للمنطقة 1، يمكن تعريف ذلك على أنه من 10 إلى 1000 ساعة في السنة أو من 0.1 إلى 10% من الوقت. [ 4 ]
- المواقع المصنفة من الفئة الأولى، أو القسم الثاني، أو المنطقة الثانية
- منطقة لا يُحتمل وجود تراكيز قابلة للاشتعال من الغازات أو الأبخرة أو السوائل في ظل ظروف التشغيل العادية. في هذه المنطقة، لا تتواجد الغازات أو الأبخرة أو السوائل إلا في ظروف غير طبيعية (غالباً ما تكون تسريبات في ظروف غير طبيعية). وكدليل عام للمنطقة 2، يجب ألا تتواجد المواد غير المرغوب فيها لأكثر من 10 ساعات في السنة أو بنسبة 0-0.1% من الوقت. [ 4 ]
- مواقع غير مصنفة
- تُعرف هذه المواقع أيضًا بالمواقع غير الخطرة أو العادية، وهي مواقع لا تُصنّف ضمن الفئة الأولى، أو القسم الأول، أو القسم الثاني؛ أو المنطقة صفر، أو المنطقة الأولى، أو المنطقة الثانية؛ أو أي مزيج منها. تشمل هذه المناطق المساكن أو المكاتب حيث يكون الخطر الوحيد لتسرب غاز متفجر أو قابل للاشتعال هو وجود مواد مثل دافعة في بخاخات الرذاذ . السوائل الوحيدة القابلة للاشتعال أو المتفجرة هي الدهانات ومنظفات الفرش. تُصنّف هذه المواد على أنها ذات خطر منخفض جدًا للتسبب في انفجار، وتُمثّل خطرًا أكبر للحرائق (مع العلم أن انفجارات الغاز تحدث في المباني السكنية). توجد مواقع غير مصنفة في المصانع الكيميائية وغيرها من المصانع حيث يكون من المؤكد تمامًا أن تركيز الغاز الخطير أقل من 25% من حدّ قابليته للاشتعال الأدنى (أو حدّ الانفجار الأدنى).
غبار متفجر
يمكن أن ينفجر الغبار أو الجزيئات الصغيرة الأخرى العالقة في الهواء .
NEC
| فصل | قسم | وصف |
|---|---|---|
| الفئة الثانية | القسم 1 | يمكن أن توجد تراكيز قابلة للاشتعال من الغبار القابل للاحتراق، في ظل الظروف العادية |
| القسم الثاني | من غير المرجح أن توجد تراكيز قابلة للاشتعال من الغبار القابل للاحتراق بشكل طبيعي | |
| الفئة الثالثة | القسم 1 | يتم التعامل مع الألياف القابلة للاشتعال، أو المواد التي تنتج دخاناً قابلاً للاحتراق، أو تصنيعها أو استخدامها |
| القسم الثاني | يتم تخزين أو التعامل مع الألياف سريعة الاشتعال | |
| غير مصنف | مواقع غير خطرة أو عادية. تم تحديد أنها ليست من بين ما سبق. | |
المملكة المتحدة
كان المعيار البريطاني القديم يستخدم الأحرف لتحديد المناطق. وقد تم استبدال هذا النظام بنظام رقمي أوروبي، كما هو منصوص عليه في التوجيه 1999/92/EU الذي تم تنفيذه في المملكة المتحدة كلوائح المواد الخطرة والأجواء المتفجرة لعام 2002. [ 4 ]
| منطقة | وصف |
|---|---|
| المنطقة 20 | تتواجد تراكيز قابلة للاشتعال من الغبار أو الألياف أو الجسيمات المتطايرة لفترات طويلة من الزمن |
| المنطقة 21 | من المرجح أن توجد تراكيز قابلة للاشتعال من الغبار أو الألياف أو الجسيمات المتطايرة في ظل الظروف العادية |
| المنطقة 22 | تركيزات قابلة للاشتعال من الغبار أو الألياف أو الجسيمات المتطايرة من غير المرجح وجودها في الظروف العادية |
مجموعات الغاز والغبار
تختلف الخصائص الكيميائية للأجواء القابلة للانفجار باختلاف المواد، مما يؤثر على احتمالية حدوث الانفجار وشدته. تشمل هذه الخصائص درجة حرارة اللهب ، والحد الأدنى لطاقة الاشتعال، وحدود الانفجار العليا والدنيا ، والوزن الجزيئي . تُجرى اختبارات تجريبية لتحديد معايير مثل أقصى فجوة أمان تجريبية (MESG)، ونسبة الحد الأدنى لتيار الاشتعال (MIC)، وضغط الانفجار، والزمن اللازم لبلوغ ذروة الضغط، ودرجة حرارة الاشتعال التلقائي، وأقصى معدل لارتفاع الضغط. لكل مادة مجموعة خصائص مختلفة، ولكن يمكن تصنيفها ضمن نطاقات متشابهة، مما يُسهّل اختيار المعدات للمناطق الخطرة. [ 5 ]
تُحدد قابلية اشتعال السوائل القابلة للاحتراق بنقطة وميضها. نقطة الوميض هي درجة الحرارة التي تُنتج عندها المادة كمية كافية من البخار لتكوين خليط قابل للاشتعال. تُحدد نقطة الوميض ما إذا كانت منطقة ما بحاجة إلى تصنيف. قد تكون للمادة درجة حرارة اشتعال ذاتي منخفضة نسبيًا، ولكن إذا كانت نقطة وميضها أعلى من درجة الحرارة المحيطة، فقد لا تكون المنطقة بحاجة إلى تصنيف. في المقابل، إذا تم تسخين المادة نفسها والتعامل معها فوق نقطة وميضها، فيجب تصنيف المنطقة لتصميم نظام كهربائي سليم، لأنها ستُكوّن حينها خليطًا قابلًا للاشتعال. [ 6 ]
يتم تصنيف كل غاز أو بخار كيميائي يستخدم في الصناعة ضمن مجموعة غازية.
| مجموعات الغاز والغبار لنظام تقسيم NEC | ||
|---|---|---|
| منطقة | مجموعة | مواد تمثيلية |
| الفئة الأولى، القسمان 1 و 2 | أ | الأسيتيلين |
| ب | هيدروجين | |
| ج | الإيثيلين | |
| د | البروبان، الميثان | |
| الفئة الثانية، القسمان 1 و2 | هـ (للقسم الأول فقط) | غبار المعادن، مثل المغنيسيوم (للقسم 1 فقط) |
| F | الغبار الكربوني، مثل الكربون والفحم | |
| جي | الغبار غير الموصل للكهرباء، مثل الدقيق والحبوب والخشب والبلاستيك | |
| الفئة الثالثة، القسمان 1 و 2 | لا أحد | الألياف/الشوائب القابلة للاشتعال، مثل وبر القطن والكتان والرايون |
| منطقة | مجموعة | مواد تمثيلية |
|---|---|---|
| المناطق 0 و1 و2 | IIC | الأسيتيلين والهيدروجين (ما يعادل الفئة الأولى من NEC، المجموعتين A وB) |
| IIB+H2 | الهيدروجين (ما يعادل الفئة الأولى، المجموعة ب من معايير NEC) | |
| IIB | الإيثيلين (ما يعادل الفئة الأولى، المجموعة ج من معايير NEC) | |
| IIA | البروبان (ما يعادل الفئة الأولى، المجموعة د من معايير السلامة الكهربائية الوطنية) | |
| المناطق 20 و21 و22 | IIIC | الغبار الموصل، مثل المغنيسيوم (ما يعادل الفئة الثانية، المجموعة E من NEC) |
| IIIب | الغبار غير الموصل للكهرباء، مثل الدقيق والحبوب والخشب والبلاستيك (ما يعادل الفئة الثانية من معايير NEC، المجموعتين F و G) | |
| IIIA | الألياف أو المواد القابلة للاشتعال، مثل وبر القطن والكتان والرايون (ما يعادل الفئة الثالثة من معايير NEC) | |
| المناجم المعرضة لغاز الميثان | أنا (خاص بـ IEC فقط) | الميثان |
تُعدّ المجموعة IIC أخطر مجموعات الغازات في أنظمة المناطق الخطرة. ويمكن أن تشتعل الغازات الموجودة في هذه المجموعة بسهولة بالغة. المعدات المصنفة على أنها مناسبة للمجموعة IIC مناسبة أيضًا للمجموعتين IIB وIIA. والمعدات المصنفة على أنها مناسبة للمجموعة IIB مناسبة أيضًا للمجموعة IIA، ولكنها غير مناسبة للمجموعة IIC. أما إذا كانت المعدات مصنفة، على سبيل المثال، Ex e II T4، فهي مناسبة لجميع المجموعات الفرعية IIA وIIB وIIC.
يجب إعداد قائمة بجميع المواد المتفجرة الموجودة في المصفاة أو المجمع الكيميائي والمدرجة في مخطط الموقع للمناطق المصنفة. تُصنَّف المواد المذكورة أعلاه حسب درجة اشتعالها، حيث تمثل المجموعة IIC المجموعة الأكثر اشتعالًا، بينما تمثل المجموعة IIA المجموعة الأقل اشتعالًا. كما تُشير هذه المجموعات إلى مقدار الطاقة اللازمة لإشعال المادة، سواءً من خلال التأثيرات الحرارية أو الطاقة الحرارية، حيث تتطلب المجموعة IIA أكبر قدر من الطاقة، بينما تتطلب المجموعة IIC أقل قدر منها.
درجة حرارة
ينبغي اختبار المعدات للتأكد من أنها لا تتجاوز 80% من درجة حرارة الاشتعال الذاتي للجو الخطير. ويُؤخذ في الاعتبار كل من درجات الحرارة الخارجية والداخلية. درجة حرارة الاشتعال الذاتي هي أدنى درجة حرارة تشتعل عندها المادة دون حرارة إضافية أو مصدر اشتعال (عند الضغط الجوي). تُستخدم هذه الدرجة لتصنيف المواد في التطبيقات الصناعية والتكنولوجية. [ 7 ]
سيكون تصنيف درجة الحرارة على ملصق المعدات الكهربائية أحد التصنيفات التالية (بالدرجة المئوية ):
| الولايات المتحدة الأمريكية °م | الدرجة المئوية الدولية (IEC) | ألمانيا °م مستمر - وقت قصير | |
|---|---|---|---|
| T1 - 450 | T3A - 180 | T1 - 450 | G1: 360 - 400 |
| T2 - 300 | T3B - 165 | T2 - 300 | G2: 240 - 270 |
| T2A - 280 | T3C - 160 | T3 - 200 | G3: 160 - 180 |
| T2B - 260 | T4 - 135 | T4 - 135 | G4: 110 - 125 |
| T2C - 230 | T4A - 120 | T5 - 100 | G5: 80 - 90 |
| داء السكري من النوع الثاني - 215 | T5 - 100 | T6 - 85 | |
| T3 - 200 | T6 - 85 | ||
يوضح الجدول أعلاه أن درجة حرارة سطح قطعة من المعدات الكهربائية المصنفة بدرجة حرارة T3 لن تتجاوز 200 درجة مئوية. وقد تتجاوز درجة حرارة سطح أنبوب بخار عالي الضغط درجة حرارة الاشتعال الذاتي لبعض مخاليط الوقود والهواء.
معدات
الأنواع والأساليب العامة
يمكن تصميم المعدات أو تعديلها لضمان التشغيل الآمن في المواقع الخطرة. والنهجان العامان هما:
- السلامة الجوهرية
- يُحدّ الأمان الذاتي ، أو ما يُسمى أيضًا بالأمان غير القابل للاشتعال، من الطاقة الموجودة في النظام بحيث لا تكفي لإشعال جوٍّ خطر تحت أي ظرف من الظروف. ويشمل ذلك مستويات الطاقة المنخفضة، والطاقة المخزنة المنخفضة. وهو أمر شائع في أجهزة القياس.
- مقاوم للانفجار
- المعدات المقاومة للانفجار أو اللهب محكمة الإغلاق ومتينة، بحيث لا تتسبب في اشتعال جو خطير، على الرغم من أي شرارات أو انفجارات داخلية. [ 8 ] [ 9 ]
توجد عدة تقنيات لمقاومة اللهب، وغالباً ما تُستخدم مجتمعة:
- قد يكون غلاف المعدات محكم الإغلاق لمنع دخول الغازات أو الغبار القابل للاشتعال إلى الداخل.
- قد يكون الغلاف قويًا بما يكفي لاحتواء وتبريد أي غازات احتراق تنتج داخليًا.
- يمكن ضغط الحاويات بالهواء النظيف أو الغاز الخامل، مما يؤدي إلى إزاحة أي مادة خطرة.
- يمكن عزل العناصر المنتجة للقوس الكهربائي عن الغلاف الجوي، عن طريق التغليف بالراتنج ، أو الغمر في الزيت، أو ما شابه ذلك.
- يمكن تصميم العناصر المنتجة للحرارة بحيث تحد من درجة حرارتها القصوى لتكون أقل من درجة حرارة الاشتعال الذاتي للمادة المعنية.
- يمكن تركيب أجهزة تحكم للكشف عن التركيزات الخطيرة للغازات الخطرة، أو فشل التدابير المضادة. عند الكشف عن ذلك، يتم اتخاذ الإجراء المناسب تلقائيًا، مثل فصل التيار الكهربائي، أو إرسال إشعار.
IEC 60079
أنواع الحماية
| فِهرِس | رمز الخطأ | وصف | المعيار (IEC/CN) | موقع | يستخدم |
|---|---|---|---|---|---|
| مقاوم للهب | د | صُممت المعدات بحيث تتحمل الانفجارات الداخلية وتوفر تخفيفًا للضغط الخارجي عبر فجوات اللهب، مثل المتاهة التي تُشكلها الوصلات الملولبة أو الحواف المصنعة. يجب أن تبرد الغازات المتسربة (الساخنة) بشكل كافٍ على طول مسار التسرب حتى لا تُشكل مصدرًا للاشتعال في البيئة الخارجية القابلة للاشتعال عند وصولها إلى خارج الحاوية. تحتوي المعدات على فجوات مقاومة للهب (بحد أقصى 0.006 بوصة (150 ميكرومتر) للبروبان / الإيثيلين ، 0.004 بوصة (100 ميكرومتر) للأسيتيلين / الهيدروجين ) | 60079-1 | المنطقة 1 إذا كانت مجموعة الغاز وفئة درجة الحرارة صحيحة | المحركات، والإضاءة، وصناديق التوصيل، والإلكترونيات |
| زيادة الأمان | هـ | المعدات متينة للغاية ومكوناتها مصنوعة بجودة عالية | 60079-7 | المنطقة 2 أو المنطقة 1 | المحركات، والإضاءة، وصناديق التوصيل |
| زيت مملوء | o | مكونات المعدات مغمورة بالكامل في الزيت | 60079-6 | المنطقة 2 أو المنطقة 1 | مفاتيح التبديل |
| مملوء بالرمل أو المسحوق أو الكوارتز | q | تُغطى مكونات المعدات بالكامل بطبقة من الرمل أو المسحوق أو الكوارتز | 60079-5 | المنطقة 2 أو المنطقة 1 | الأجهزة الإلكترونية، والهواتف، وأجهزة الخنق |
| مغلف | م | عادةً ما تكون مكونات المعدات مغلفة بمادة من نوع الراتنج. | 60079-18 | المنطقة 1 (مثال: mb) أو المنطقة 0 (مثال: ma) | الأجهزة الإلكترونية (بدون حرارة) |
| مضغوط/مفرغ | ص | يتم ضغط المعدات بضغط موجب بالنسبة للضغط الجوي المحيط باستخدام الهواء أو غاز خامل، وبالتالي لا يمكن للجو المحيط القابل للاشتعال أن يلامس الأجزاء المكهربة من الجهاز. ويتم رصد الضغط الزائد والحفاظ عليه والتحكم فيه. | 60079-2 | المنطقة 1 (px أو py)، أو المنطقة 2 (pz) | أجهزة التحليل، والمحركات، وصناديق التحكم، وأجهزة الكمبيوتر |
| آمن جوهريًا | أنا | لا تحتوي أي شرارات أو أقواس كهربائية في هذا الجهاز على طاقة كافية (حرارة) لإشعال البخار. يمكن تركيب الجهاز في أي غلاف مطابق لمعيار IP54. يمكن استخدام حاجز زينر أو عازل ضوئي أو وحدة جلفانية للمساعدة في الحصول على الشهادة. المعيار الخاص بالأجهزة هو IEC/EN 60079-27، الذي يصف متطلبات مفهوم الأمان الجوهري لشبكة المجال (FISCO) (المنطقة 0 أو 1 أو 2) (تم سحب هذا المعيار الخاص، وتم استبداله جزئيًا بما يلي: IEC/EN60079-11:2011 و IEC/EN60079-25:2010). | 60079-25 60079-11 60079-27 | 'ia': المنطقة 0 و 'ib': المنطقة 1 و 'ic': المنطقة 2 | الأجهزة، القياس، التحكم |
| غير قابل للاشتعال | ن | المعدات غير قابلة للاشتعال أو الشرر. يُعدّ معيار IEC/EN 60079-27 معيارًا خاصًا بالأجهزة، يصف متطلبات مفهوم ناقل البيانات الميداني غير القابل للاشتعال (FNICO) (المنطقة 2). (تم سحب هذا المعيار الخاص، واستُبدل جزئيًا بالمعيارين: IEC/EN60079-11:2011 وIEC/EN60079-25:2010). [ 10 ] | 60079-15 60079-27 | المنطقة 2 | المحركات، والإضاءة، وصناديق التوصيل، والمعدات الإلكترونية |
| حماية خاصة | s | هذه الطريقة، بحكم تعريفها، خاصة ولا تخضع لقواعد محددة. فهي في الواقع أي طريقة يمكن إثبات أنها توفر درجة الأمان المطلوبة أثناء الاستخدام. صُممت العديد من المعدات القديمة المزودة بحماية Ex s مع تغليف، وقد أُدرج هذا الآن في معيار IEC 60079-18 [Ex m]. Ex s هو رمز مُشار إليه في معيار IEC 60079-0. يُعد استخدام EPL وفئة ATEX مباشرةً بديلاً لعلامة "s". تم نشر معيار IEC EN 60079-33 ومن المتوقع أن يدخل حيز التنفيذ قريبًا، بحيث يصبح الحصول على شهادة Ex العادية ممكنًا أيضًا لـ Ex-s | 60079-33 | المنطقة تعتمد على شهادة الشركة المصنعة | كما تنص شهادتها |
تنقسم أنواع الحماية إلى عدة فئات فرعية، مرتبطة بـ EPL: ma وmb وpx وpy وpz وia وib وic. وتخضع الفئات الفرعية a لأكثر متطلبات السلامة صرامة، حيث تأخذ في الاعتبار أعطال أكثر من مكون مستقل في وقت واحد.
تستخدم العديد من المعدات المصنفة EEx أكثر من طريقة حماية في مكوناتها المختلفة، ويتم وضع ملصقات توضح كل طريقة حماية على حدة. على سبيل المثال، قد يكون لمقبس كهربائي يحمل علامة EEx'de' غلاف مصمم لتحمل EEx 'e' ومفاتيح مصممة لتحمل EEx 'd'.
مستوى حماية المعدات (EPL)
في السنوات الأخيرة، تم تحديد مستوى الحماية البيئية (EPL) لأنواع عديدة من الحماية. ويرتبط مستوى الحماية المطلوب بالاستخدام المقصود في المناطق الموضحة أدناه:
| مجموعة | مخاطرة خارجية | منطقة | الدوري الإنجليزي الممتاز | الحد الأدنى من أنواع الحماية |
|---|---|---|---|---|
| أنا (الألغام) | مُنشّط | ما | ||
| II (غاز) | جو قابل للانفجار > 1000 ساعة/سنة | 0 | جا | ia, ma |
| II (غاز) | جو قابل للانفجار بين 10 و 1000 ساعة/سنة | 1 | جي بي | ib, mb, px, py, d, e, o, q, s |
| II (غاز) | جو قابل للانفجار لمدة تتراوح بين ساعة واحدة و 10 ساعات في السنة | 2 | جي سي | ن، إي سي، بي زد |
| III (غبار) | سطح قابل للانفجار > 1000 ساعة/سنة | 20 | دا | ia |
| III (غبار) | سطح قابل للانفجار بين 10 و 1000 ساعة/سنة | 21 | قاعدة البيانات | ib |
| III (غبار) | سطح قابل للانفجار لمدة تتراوح بين ساعة واحدة و 10 ساعات في السنة | 22 | تيار مستمر | ic |
فئة المعدات
يشير تصنيف المعدات إلى مستوى الحماية التي توفرها المعدات.
- يمكن استخدام معدات الفئة 1 في المناطق 0 أو 1 أو 2.
- يمكن استخدام معدات الفئة 2 في المناطق من الفئة 1 أو المنطقة 2.
- لا يجوز استخدام معدات الفئة 3 إلا في المناطق المصنفة ضمن المنطقة 2.
أنواع حاويات NEMA
في الولايات المتحدة، تحدد الرابطة الوطنية لمصنعي المعدات الكهربائية (NEMA) معايير لأنواع العلب الكهربائية لمجموعة متنوعة من التطبيقات. [ 11 ] [ 12 ] بعض هذه المعايير مخصصة تحديدًا للمواقع الخطرة:
| نوع NEMA | تعريف |
|---|---|
| 7 | معتمد ومُصنَّف للاستخدام في الأماكن الداخلية المصنفة ضمن الفئة الأولى من معايير NEC، المجموعات A وB وC وD |
| 8 | معتمد ومُصنّف للاستخدام في المواقع المصنفة ضمن الفئة الأولى من معايير NEC، المجموعات A وB وC وD؛ سواء في الأماكن المغلقة أو المفتوحة. |
| 9 | معتمد ومُصنَّف للاستخدام في المواقع المصنفة ضمن الفئة الثانية من معايير NEC، المجموعات E أو F أو G |
| 10 | يفي بمتطلبات إدارة السلامة والصحة في المناجم (MSHA)، 30 CFR الجزء 18 (1978) |
وضع العلامات
يجب وضع ملصقات على جميع المعدات المعتمدة للاستخدام في المناطق الخطرة لتوضيح نوع ومستوى الحماية المطبقة.
أوروبا
في أوروبا، يجب أن تحمل المعدات المعتمدة للاستخدام في الأجواء القابلة للانفجار علامة CE ورقم تعريف الجهة المُخوّلة، حيثما يقتضي ذلك توجيه ATEX. كما تُعلّم المعدات المحمية من الانفجار برمز Ex وعلامة حماية تُحدد مجموعة المعدات، وفئتها، ومفهوم الحماية، ومجموعة الغاز أو الغبار، وفئة درجة الحرارة، ومستوى حماية المعدات (EPL). وقد تتضمن العلامات الكاملة تسميات مثل II 2G Ex ia IIC T4 Gb. [ 13 ]
| علامة | معنى |
|---|---|
| II 2G Ex ia IIC T4 Gb | معدات المجموعة الثانية للصناعات السطحية، حماية غازية من الفئة 2، نوع الحماية الآمنة جوهريًا "ia"، مناسبة لغازات IIC بما في ذلك الهيدروجين والأسيتيلين، فئة درجة الحرارة: T4، مستوى حماية المعدات: Gb |
يجب أن تتوافق المعدات الكهربائية الصناعية المستخدمة في المناطق الخطرة مع الأجزاء المناسبة من المعيار: IEC-60079 لمخاطر الغاز، وIEC-61241 لمخاطر الغبار. في بعض الحالات، يجب أن تكون معتمدةً وفقًا لهذا المعيار. توجد هيئات اختبار مستقلة - هيئات معتمدة - في معظم الدول الأوروبية، وتُقبل الشهادات الصادرة عنها في جميع أنحاء الاتحاد الأوروبي. في المملكة المتحدة، تُعدّ كلٌّ من Sira و Baseefa من أشهر هذه الهيئات.
تستخدم أستراليا ونيوزيلندا نفس معايير IEC-60079 (المعتمدة كمعيار AS/NZS 60079)، ومع ذلك فإن علامة CE غير مطلوبة.
أمريكا الشمالية
في أمريكا الشمالية، يجب اختبار مدى ملاءمة المعدات للمنطقة الخطرة المحددة بواسطة مختبر اختبار معترف به وطنياً ، مثل UL أو FM Global أو CSA Group أو Intertek (ETL).
ستتضمن الملصقة دائمًا الفئة والقسم، وقد تتضمن أيضًا رمز المجموعة ودرجة الحرارة. وبجوار الملصقة مباشرةً ستجد علامة الجهة المُصدرة.
يدعي بعض المصنعين "الملاءمة" أو "التصميم" للمناطق الخطرة في منشوراتهم الفنية، لكنهم في الواقع يفتقرون إلى شهادة وكالة الاختبار، وبالتالي فهم غير مقبولين من قبل السلطة المختصة للسماح بتشغيل التركيبات/الأنظمة الكهربائية.
يجب أن تحمل جميع المعدات في مناطق القسم 1 ملصق اعتماد، إلا أن بعض المواد، مثل الأنابيب المعدنية الصلبة، لا تحمل ملصقًا محددًا يشير إلى ملاءمتها للقسم 1، ويكفي إدراجها كطريقة تركيب معتمدة في الكود الوطني للكهرباء (NEC) كإذن بذلك. ولا تتطلب بعض المعدات في مناطق القسم 2 ملصقًا محددًا، مثل محركات الحث ثلاثية الطور القياسية التي لا تحتوي على مكونات تُحدث شرارة كهربائية عادةً.
تتضمن العلامة أيضًا اسم الشركة المصنعة أو علامتها التجارية وعنوانها، ونوع الجهاز واسمه ورقمه التسلسلي، وسنة الصنع، وأي شروط استخدام خاصة. وقد يُشار أيضًا إلى تصنيف غلاف NEMA أو رمز IP ، ولكنه عادةً ما يكون مستقلاً عن مدى ملاءمة الجهاز للمناطق المصنفة.
تاريخ
مع ظهور الطاقة الكهربائية ، تم إدخال الكهرباء إلى مناجم الفحم لأغراض الإشارة والإضاءة وتشغيل المحركات . وقد رافق ذلك انفجارات كهربائية للغازات القابلة للاشتعال مثل غاز الميثان وغبار الفحم العالق.
نُسب انفجاران على الأقل في مناجم بريطانية إلى نظام إشارات جرس كهربائي. في هذا النظام، كان يُمدد سلكان مكشوفان على طول نفق المنجم، وكان أي عامل منجم يرغب في إرسال إشارة إلى السطح يلامس السلكين ببعضهما البعض للحظات أو يربطهما بأداة معدنية. أدى الحث الكهرومغناطيسي لملفات جرس الإشارة، بالإضافة إلى انقطاع التلامس بفعل الأسطح المعدنية المكشوفة، إلى شرارات تسببت في الانفجار. [ 14 ]
انظر أيضاً
مراجع
- "محركات المواقع الخطرة" . شركة ديتز إلكتريك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أبريل 2018 .
- ↑ "NFPA 70، قانون الكهرباء الوطني" . الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يوليو 2020 .
- ↑ IEC 60079:2020 سلسلة SER - الأجواء المتفجرة - جميع الأجزاء ، اللجنة الكهروتقنية الدولية، 26-06-2020 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 31-07-2020
- ↑ IEC 60079-14: الأجواء القابلة للانفجار - الجزء 14: تصميم واختيار وتركيب التركيبات الكهربائية
- 1 2 3 4 "تصنيف المناطق الخطرة والتحكم في مصادر الاشتعال" . الهيئة التنفيذية للصحة والسلامة في المملكة المتحدة. 22 سبتمبر 2004. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 أغسطس 2020 .
- ↑ بوسرت، جون؛ هيرست، راندولف (1986). المواقع الخطرة: دليل لتصميم وبناء وتركيب المعدات الكهربائية . تورنتو: جمعية المعايير الكندية. الفصل 9. ISBN 0-9690124-5-4.
- ↑ كيث لوفلاند (10 نوفمبر 2014)، "المواقع الخطرة (المصنفة) - المواد من 500 إلى 517 من قانون الكهرباء الوطني" ، مجلة الرابطة الدولية لمفتشي الكهرباء، مؤرشفة من الأصل في 5 يوليو 2017 ، تم الاطلاع عليها في 4 أبريل 2018
- ↑ "فئات درجات الحرارة من T1 إلى T6: شرح لأقصى درجات حرارة السطح" . ExKnowledge . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 مايو 2026 .
- ↑ مقاومة للانفجار ومقاومة للهب ، مجموعة إنترتك ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يوليو 2020
- ↑ "المعدات المقاومة للانفجار" ، قانون الكهرباء الوطني ( إصدار 2020)، الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق، الفصل 1، المادة 100، الجزء الثالث، الصفحات 70-43، 2019-08-05 ، تاريخ الاطلاع 2020-07-31
- ↑ "IEC 60079-27:2008 | متجر IEC الإلكتروني" .
- ↑ أنواع حاويات NEMA (ملف PDF) ، الرابطة الوطنية لمصنعي المعدات الكهربائية، نوفمبر 2005 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 يوليو 2020
- ↑ تصنيفات NEMA/IEC للحاويات ، كول-بارمر، 15-10-2018 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 31-07-2020
- ↑ "فك رموز ملصقات ATEX على الهواتف الآمنة جوهريًا" . Xshielder . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12-05-2026 .
- ↑ بوسرت 86 صفحة 17
للمزيد من القراءة
- آلان ماكميلان، التركيبات الكهربائية في المناطق الخطرة ، باتروورث-هاينمان 1998، رقم ISBN 0-7506-3768-4
- بيتر شرام، التركيبات الكهربائية في المواقع الخطرة ، جونز وبارتليت، 1997، رقم ISBN 0-87765-423-9
- EEMUA، دليل عملي للأجواء القابلة للانفجار ، جمعية مستخدمي المعدات والمواد الهندسية، 2017، رقم ISBN 978-0-85931-222-6
- السلامة الكهربائية
- الحماية من الانفجار
- سلامة الغاز الطبيعي