اساندارد تجهیزات ضد انفجار

 

 

1-     مقدمه

 

در بخش قبل نحوه انتخاب بدنه تجهیزات برقی از نقطه نظر محافظت در مقابل ورود اجسام  خارجی و همچنین محافظت در مقابل ورود آب به داخل آن، مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. ادوات و تجهیزات برقی که در تاسیسات هیدروکربنی بکار می روند با توجه به خطر انفجار و آتش سوزی می باید دارای خاصیت دیگری نیز باشند، بطوریکه سبب آتش سوزی و یا انفجار نشوند، و در صورت بروز انفجار در داخل آنها به دلیل وجود گاز، قادر باشند فشار حاصل از انفجار را تحمل کرده و از سرایت شعله به محیط اطراف ممانعت نمایند. جهت انتخاب صحیح تجهیزات برقی در صنایع هیدروکربنی، از نظر محافظت در مقابل آتش سوزی و انفجار، به دو مطلب باید توجه شود.

مطلب اول یا قدم اول شناسایی محوطه های صنعتی خطرناک و تشخیص میزان احتمال خطر در آنها است که بستگی خواهد داشت به وجود مواد قابل اشتعال، احتمال رها شدن و مقدار و نوع مواد مزبور در فضای عملیاتی. قدم دوم در این راستا عبارت است از انتخاب دستگاهها و تجهیزات موجود در بازار صنعتی از انواعی که بدنه آنها مناسب جهت نصب در فضاهای شناخته شده و طبقه بندی شده فوق باشند.

مطلب اول یعنی شناسایی و طبقه بندی فضاهای عملیاتی در صنایع و بالاخص صنایع هیدروکربنی موضوع گفتار این بخش است. این موضوع در استانداردهای مختلف جهانی تحت نام AREA CLASSIFICATION و یا   CLASSIFICATION OF LOCATIONSمطرح می باشد.

در کشور ما و در صنعت نفت استاندارد خاصی در این زمینه تهیه نشده، بلکه از استانداردهای شناخته شده در سطح جهانی استفاده گردیده که کاملاً منطقی و معقول بوده است.با توجه به تجربه صنعتی محدود کشور و با علم به اینکه تجهیزات برقی جهت کاربرد در نواحی مختلف صنعتی طبق استانداردهای جهانی ساخته می شوند، تهیه دستورالعملهای خاص برای صنعت نفت در این زمینه مورد نظر نمی باشد و ارجح است کماکان از استانداردهای مورد قبول در سطح جهانی در این مورد استفاده گردد.

در صورت استفاده از دستورالعملهای بین المللی، از کاربرد اصطلاحات شناخته شده جهانی نیز که بیشتر به زبان انگلیسی هستند نباید امتناع نمود. بر همین مبنی اصطلاحات فنی مربوطه در این بخش به همان صورتیکه در اصل استانداردها مطرح است عنوان شده، و متن کامل تعدادی از اختصارات در پایان این بخش درج گردیده است.

 

2-     استانداردهای جهانی

 

در مورد طبقه بندی فضاهای عملیاتی صنایع، از نقطه نظر آتش سوزی و انفجار، دو استاندارد در سطح جهان مطرح هستند.یکی آئین نامه ملی برق آمریکا NEC (1) که در آمریکای شمالی و کانادا و پاره ای کشورها مورد استفاده است و دیگری استاندارد بین المللی IEC (2) که در اروپا و اکثر کشورهای جهان بکار می رود.

استانداردهای فوق الذکر بطور اعم برای صنایع برق تهیه شده و طبیعتاً جهت کاربرد برق در صنایع هیدروکربنی نیز معتبر هستند، ولی استفاده از این استانداردها نیاز به تفسیر و ارائه دستورالعملهای اجرایی خاصی برای صنایع هیدروکربنی دارد.به عبارتی دیگر استانداردهای نامبرده فوق فضاهای مختلف را تعریف کرده اند ولی محدوده فیزیکی و ابعاد فضاهایی را که در آنها تجهیزات و تاسیسات حاوی هیدروکربن مستقر هستند بطور اخص مشخص ننموده اند. به همین دلیل استفاده از دستورالعملهای تهیه شده توسط انجمن ها یا سازمانهای نفتی در این زمینه بیشتر جوابگوی مسئله خواهد بود.

شناخته شده ترین دستورالعملها توسط سازمان API (3) در آمریکا و سازمان IP (4) در انگلستان تهیه شده است. دستورالعملهای تهیه شده توسط هر دو سازمان فوق الذکر بر مبنای استانداردهای ملی برق در کشورهای مربوطه تدوین گردیده اند. بدین معنی که سازمان API دستورالعملهای خود را بر مبنای آئین نامه ملی برق آمریکا NEC تهیه نموده و دستورالعملهای IP بر مبنای استانداردهای ملی انگلستان BS (5) تهیه شده است. قابل ذکر است که در سالهای اخیر، استانداردهای انگلیسی نیز مشابه استانداردهای اروپایی IEC شده اند، بدین معنی که BS5345 در این رابطه تبدیل به  BSEN 60079-10 شده که دقیقاً همان IEC 60079-10 می باشد. بنابراین دستورالعملهای IP عملاً بر مبنای IEC تهیه شده است.

در رابطه با AREA CLASSIFICATION استفاده از سیستم پیشنهادی IEC بطوری که بعداً توضیح داده خواهد شد در آمریکا نیز پذیرفته شده است. در برخی از کشورها که دستورالعملهای خاص خود را به عنوان استاندارد ملی تهیه نموده اند، این دستورالعملها نیز بر مبنای پیشنهادات IEC و یا NEC تدوین گردیده اند. لیست و شماره استانداردهایی که  در کشورهای مختلف در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرند در ضمیمه A نشریه IEC 79-10 چاپ 1986 مندرج است که به دلیل عدم مراجعه به آنها از تکرار آنها خودداری می شود.

(توجه شود که از سال 1997 به بعد استانداردهای IEC با شماره های پنج رقمی و با پیشوند 60 یا 600 منتشر می گردند.) در صنایع هیدروکربنی کشور ما در گذشته از دستورالعملهای IP 15 (6) جهت طبقه بندی فضاهای صنعتی قابل اشتعال استفاده می شده و اکنون استانداردهای امریکایی API بیشتر معمول هستند. با توجه به اینکه دستورالعملهای IP  و API بر مبنای پیشنهادات IEC  و NEC تهیه و تدوین گردیده اند، ذیلا" خلاصه ای از پیشنهادهای NEC و IEC و دستورالعملهای API جهت تقسیم بندی، و نامگذاری فضاهای مستعد آتش سوزی و انفجار مورد بررسی قرار می گیرد.

 

3-پیشنهادات NEC :

 

آئین نامه ملی برق در آمریکا یا NEC ، بخشی از انتشارات سازمان استاندارد ملی آمریکا ANSI (7) می باشد. در NEC فضاهای صنعتی بطور کلی بر حسب نوع مواد آتش زا ابتدا به سه رده بنام CLASS با تعاریف زیر تقسیم بندی شده است.

CLASS I  فضایی است که در آن گازهای قابل اشتعال موجود باشد، مانند تاسیسات نفتی.

CLASS II  فضایی است که در آن گازهای قابل اشتعال از قبیل غبار ذغال سنگ و غلات، غبار مگنزیوم و آلومینیوم و غبارهای مشابه دیگر موجود باشد.

CLASS III  فضایی است که در آن فیبرهای قابل  اشتعال موجود باشد مانند پنبه، کنف، براده های چوب در کارگاههای چوب بری و غیره.

NEC  هر کدام از CLASSهای فوق را بر حسب احتمال آتش سوزی به دو بخش تقسیم می کند و هر بخش را یک DIVISION می نامند. تعاریف هر DIVISION به اختصار به قرار زیر است. با توجه به اینکه فضاهای مورد مطالعه محتوی گازهای قابل اشتعال می باشند، بنابراین تعاریف زیر مربوط به فضاهای ازنوع CLASS I خواهد بود

 

.1-3 : CLASS I DIVISION 1 در صنایع  هیدروکربنی، منطقه یا فضایی است که در شرایط عادی بهره برداری از تجهیزات، گازها و یا بخارات قابل اشتعال در آن فضا پراکنده می شوند، و یا خرابی و از کار افتادن دستگاهها سبب رها شدن گازها و بخارات قابل اشتعال در محوطه می شود به گونه ای که همزمان سبب بروز خرابی در ادوات برقی می گردد.

 

2-3 :  CLASS I DIVISION 2منطقه یا فضایی است که گازها و بخارات قابل اشتعال در شرایط عادی درون سیستم بسته ای هستند که به محیط خارج راه ندارند، ولی در حالت غیر عادی و یا به علت از کار افتادن پاره ای تجهیزات، به فضای بیرون راه پیدا میکنند. یل فضایی که در آن بوسیله دستگاه هواساز از تجمع گازها جلوگیری می شود. همچنین فضای مجاور DIVISION 1 نیز تا فاصله معینی به دلیل انتشار احتمالی گازها، DIVISION 2  در نظر گرفته می شود.

بدین ترتیب ملاحظه می شود که NEC ابتدا هر فضایی را بر حسب نوع مواد آتش زا و مشتعل شونده به سه CLASS تقسیم می کند و سپس هر CLASS را بر حسب احتمال بروز آتش سوزی و انفجار به دو DIVISION طبقه بندی می نماید.

 

4-پیشنهادات IEC :

 

سازمان IEC در نشریه IEC 60079-10 موضوع تقسیم بندی فضاهای خطرناک را فقط برای فضاهایی که در آنها گازها و بخارات قابل اشتعال می تواند موجود باشد منتشر نموده که در صنایع شیمیایی و هیدروکربنی کاربرد خواهد داشت. این همان فضایی است که در NEC تحت عنوان CLASS I مطرح شده است.

سازمان IEC  فضاهای خطرناک فوق را بر حسب مقدار مواد قابل اشتعال و زمان تداوم آنها در محوطه های صنعتی به سه منطقه تقسیم کرده و آنها را ZONE نامیده است در حالیکه در استانداردهای آمریکایی دو منطقه بنام DIVISION مطرح می باشد.

تعاریف ZONE ها به اختصار زیر است.

 

1-4 : ZONE 0  منطقه یا فضایی است که مخلوط گاز و هوای قابل اشتعال در آن فضا دائماً موجود است و یا برای مدتهای طولانی وجود دارد. در استانداردهای آمریکایی این چنین فضایی جزو DIVISION 1 محسوب می شود.

 

2-4 : ZONE 1  منطقه یا فضایی است که مخلوط گاز و هوای به مقدار قابل اشتعال در شرایط عادی بهره برداری بطور متناوب در آن فضا وجود خواهد داشت. این منطقه نیز طبق استانداردهای آمریکایی        DIVISION 1 نامیده می شود.

 

3-4: ZONE 2  منطقه یا فضایی است که در شرایط عادی بهره برداری از تجهیزات،  مخلوط گاز و هوا به  مقدار قابل اشتعال در آن فضا وجود ندارد و اگر هم به دلیلی بوجود آید، برای مدت کوتاهی تداوم خواهد داشت. این منطقه همان فضایی است که استانداردهای آمریکایی آن را DIVISION 2 نامیده اند.

توضیح : سازمان IEC برای فضاهایی که محتوی غبارهای قابل اشتعال هستند از همین تعاریف و همین نحوه نامگذاری استفاده نموده و فقط به شماره ZONE ها رقم 2 را اضافه می کند. بنابراین فضاهایی که محتوی غبارهای قابل اشتعال هستند، ZONE 20،   ZONE 21 و ZONE 22 نامگذاری شده اند.

 

5- دستورالعملهای API :

 

همانطور که در مقدمه این بخش اشاره شد، استفاده از تعاریف و نام گذاریهای سازمانهای فوق الذکر یعنی NEC و IEC نیاز به دستور العملهای اجرایی دارد که بهترین آنها برای صنایع هیدروکربنی دستورالعملهایی است که توسط سازمانهای نفتی تهیه شده اند.

سازمان API در آمریکا استانداردها و یا مشخصات فنی لازم برای هر آنچه که مربوط به صنایع

هیدروکربنی است تهیه می نماید که در سرتاسر جهان نیز بکار می روند. در مورد تقسیم بندی فضاهای صنعتی در تاسیسات هیدروکربنی از نقطه نظر خطرات آتش سوزی و انفجار، نشریه ای به شماره API RP500(8) از طرف سازمان مزبور منتشر و بارها با همین شماره و یا با شماره های RP 500 A و RP 500 B و RP 500 C مورد تجدید نظر قرار گرفته است.

این نشریه بر مبنای پیشنهادات NEC تهیه شده و در نتیجه از همان سیستم تقسیم بندی و نام گذاری استفاده گردیده است. در سیستم پیشنهادی NEC فضاها ابتدا بر حسب نوع مواد مشتعل شونده در آنها، به سه CLASS تقسیم می شوند و فضاهایی که CLASS I نامیده شده اند فضاهایی هستند که در آنها گازها و بخارات قابل اشتعال وجود دارد.در تاسیسات هیدروکربنی فقط همین CLASS مورد توجه است. به همین دلیل سازمان API که محدوده فعالیتش در مورد تاسیسات نفتی است، دستورالعمل فوق الذکر را جهت شناسایی فضاهایی که تحت عنوان CLASS I شناخته می شوند تهیه نموده  و بر حسب مقدار مواد آتش زا و احتمال بروز آتش سوزی، چنین فضاهایی را به دو منطقه به نامهای CLASS I DIVISION 1 و CLASS I DIVISION 2 تقسیم بندی نموده است.

در سال 1996 در چاپ تجدید نظر شده NEC برای اولین بار از پیشنهادات IEC برای تقسیم بندی فضاهای مستعد آتش سوزی در صنایع استفاده گردید و طبقه بندی فضاهای صنعتی با نامهای CLASS I ZONE 0 ، CLASS I ZONE 1 و CLASS I ZONE 2 پذیرفته شد.ملاحظه می شود که سیستم پیشنهاد شده از طرف IEC که در کلیه کشورها به استثنای آمریکای شمالی و کانادا شناخته شده بود، اکنون در آمریکای شمالی نیز مورد پذیرش قرار گرفته است.

در نوامبر 1997 سازمان API نشریه ای به شماره API RP505(9) منتشر می نماید که بر مبنای چاپ تجدید نظر شده NEC و یا به عبارتی دیگر بر مبنای IEC تهیه گردیده است. نشریه فوق الذکر اولین نشریه سازمان API می باشد که در این رابطه طبق پیشنهادات IEC تهیه و تدوین گردیده است. بنابر این، در حال حاضر سازمان API دارای دو نشریه در مورد طبقه بندی فضاهای مستعد آتش سوزی می باشد که هر دو معتبر و قابل استفاده هستند، یکی RP500 که فضاهای هیدروکربنی را به دو DIVISION تقسیم می کند و دیگری RP505 که همان فضاها را به سه ZONE تقسیم می نماید.

 

6- انتخاب مناسب برای صنایع هیدروکربنی کشور :

 

آنچه که استانداردهای مختلف توصیه می کنند و طریقی که کشورهای مختلف در این رابطه عمل می نمایند مورد  بررسی قرار گرفت. حال باید دید که در صنایع  نفت  کشور خودمان چه باید کرد و کدام جهت را باید برگزید. در قسمت های قبل عملاً دو روش مختلف مورد بررسی قرار گرفت. یکی روش آمریکایی که طبق NEC یا آئین نامه ملی برق آمریکا است و دیگری روش IEC که استاندارد برق بین المللی و بیشتر اروپایی می باشد.استفاده از پیشنهادات IEC در صنایع هیدروکربنی کشور، بخاطر جهانی بودنش پذیرفته شده است. ولی در مورد طبقه بندی فضاهای صنعتی، کاربرد پیشنهادات این سازمان با مشکلاتی روبرو بوده است، زیرا در نشریه IEC فضاهای مختلف تعریف و نام گذاری شده اند ولی دستورالعمل اجرایی و کاربردی برای تعیین محدوده دقیق هر منطقه وجود نداشته و یا اگر به عنوان مثال نمونه هایی ذکر شده، کافی نبوده است. در حالیکه نشریات سازمان IEC با توجه به تجربیات طولانی در صنایع هیدروکربنی، نحوه تشخیص و تعیین  هر منطقه را بطور دقیق مشخص نموده و راهکارهای کاربردی و عملی را در این زمینه ارائه داده است.

به همین دلیل تا کنون در صنایع هیدروکربنی کشور تقسیم بندی فضاهای عملیاتی بر مبنای دستورالعملهای API که در نشریه RP500 مندرج است صورت می پذیرفته و در نتیجه فضاها به دو DIVISION تقسیم می شده اند. اکنون که نشریه RP505 با تعاریف IEC منتشر گردیده و برای تعیین محدوده دقیق هر کدام از مناطق یا ZONE ها دستورالعملهای مشخص پیشنهاد نموده است، شایسته است از همین دستورالعملها که بر مبنای پیشنهادات IEC تهیه شده و فضاها را به سه ZONE تقسیم می کند استفاده گردد.

بنابراین در پروژه ها و طرحهای صنایع هیدروکربنی  کشور توصیه می گردد، نواحی صنعتی بر مبنای پیشنهادات IEC 60079-10 و طبق دستورالعملهای API مندرج در نشریه RP505 طبقه بندی گردند.

 

7- تشخیص فضاهای  قابل اشتعال

 

با توضیحاتی که ارائه شد، مقرر گردید جهت طبقه بندی فضاهای  خطرناک در صنایع هیدروکربنی کشور، پیشنهادات IEC و روش اجرایی API مورد استفاده قرار گیرد. در این راستا بررسی بیشتری از ZONE های مختلف طبق تفسیرهای API به عمل می آوریم.

1-7 : ZONE 0 فضایی است که در آن فضا همیشه و یا برای مدت طولانی، گاز به مقدار قابل اشتعال وجود داشته باشد. تجربیات صنعتی، مدت طولانی را زمان بیش از یک هزار ساعت در سال تعیین نموده است.

 

2-7 : ZONE 1  فضایی است که در آن فضا،  ، گاز به مقدار قابل اشتعال در شرایط عادی بهره برداری بطور متناوب  وجود داشته باشد. تجربیات صنعتی فضایی را که در آن فضا وجود مخلوط گاز و هوا در طول سال بین ده ساعت تا هزار ساعت  پیش بینی می شود ZONE 1 در نظر می گیرد. بنابراین، ZONE 1 عبارتست از :

  • فضایی که گازهای قابل اشتعال غالباً بعلت کارهای تعمیرات و بعلت نشت طبیعی مواد در آن فضا وجود داشته باشند.
  • یا فضایی که تجهیزات موجود در آن به گونه ایست که خرابی تجهیزات مکانیکی سبب رها شدن گاز و مواد مشتعل شونده در فضا می شود و این حادثه همزمان سبب بروز خرابی در ادوات یرقی خواهد شد به گونه ای که ادوات برقی عامل بروز جرقه یا حرارت می گردند.
  • و یا فضایی که در مجاورت ZONE 0 قرار گرفته و انتشار گازها به آن فضا امکان پذیر می باشد، مگر اینکه توسط دستگاه هواساز و ایجاد فشار مثبت از ورود گازها جلوگیری شود.

 

3 -7 : ZONE 2  فضایی است که در آن فضا گاز به مقدار قابل اشتعال در شرایط عادی بهره برداری وجود نخواهد داشت و اگر هم بوجود آید برای مدت کوتاهی ادامه می یابد. در صنعت، فضایی که در آن فضا احتمال وجود مخلوط گاز و هوا بین یک ساعت تا ده ساعت در سال پیش بینی گردد، ZONE 2  در نظر گرفته می شود. بنابراین ZONE 2 عبارتست از:

  • فضایی که در آن فضا گازهای قابل اشتعال درون سیستم بسته ای هستند و در حالت عادی به خارج از سیستم راه ندارند و فقط بعلت بروز اشکال در تجهیزات و یا عملیات غیر عادی به فضای بیرون راه می یابند.
  • یا فضایی که توسط دستگاه هواساز فشار داخل آن افزایش یافته و در وضعیت عادی؛ گازهای قابل اشتعال از بیرون به داخل آن وارد نخواهند شد و فقط در صورت از کار افتادن دستگاه هواساز ورود گاز به آن فضا محتمل می گردد.
  • و یا فضایی که در مجاورت ZONE 1 قرار گرفته و انتشار گازها به آن فضا امکان پذیر می باشد، مگر اینکه توسط دستگاه هواساز و ایجاد فشار مثبت از ورود گازها جلوگیری گردد.
  •  

7-4    :  فضای ایمن، با توجه به تعاریف فوق الذکر، فضایی که احتمال وجود مخلوط گاز و هوا به مقدار قابل اشتعال در آن فضا، کمتر از یک ساعت در سال پیش بینی می شود، فضای طبقه بندی نشده و یا فضای ایمن تلقی می گردد.

 

       8-  تعیین حدود فضاهای قابل اشتعال     

 

اولین قدم در جهت تشخیص فضاها و طبقه بندی آنها به ZONE های مختلف، شناسایی نقاطی است که از آن نقاط امکان رها شدن هیدروکربن به محیط اطراف وجود دارد. پس از شناسایی و ارزیابی نقاط  انتشار هیدروکربن، تعیین محدوده ZONE  های مختلف طبق دستورالعملهای API مندرج در RP505 امکان پذیر خواهد بود. سازمان IEC و سپس سازمان API این نقاط را که محل نشست و یا انتشار هیدروکربن به فضای اطراف هستند SOURCE OF RELEASE نامیده و به سه درجه با نامهای زیر تقسیم بندی کرده اند.

 

1- 8 : CONTINUOUS GRADE OF RELEASE نقطه یا محلی است که از آن نقطه انتشار مواد هیدروکربن به فضای اطراف به صورت دائم یعنی بیش از هزار ساعت در سال پیش بینی گردد. فضای اطراف چنین محل یا نقطه ای طبق تعریف ZONE 0 خواهد بود.

 

2- 8 : PRIMARY GRADE OF RELEASE  نقطه یا محلی است که از آن نقطه، نشت و یا انتشار هیدروکربن به فضای اطراف در شرایط عادی عملیات و به دلایل مختلف بین ده ساعت تا هزار ساعت در سال پیش بینی گردد. فضای اطراف چنین محلی طبق تعریف ZONE 1  خواهد بود.

 

3- 8 : SECONDARY GRADE OF RELEASE  نقطه یا محلی است که در شرایط عادی عملیات، نشت هیدروکربن به فضای خارج امکان پذیر نیست ولی در شرایط غیر عادی و برای مدتهای کوتاه بین یک ساعت تا ده ساعت در سال به دلایل مختلف احتمال نشت مواد به فضای خارج وجود دارد. فضای اطراف چنین محلی ZONE 2 طبقه بندی می شود.

در اینجا ذکر این نکته ضروری است که پس از تشخیص نقاط انتشار هیدروکربن، طبقه بندی فضای اطراف آن نقاط به ZONE های مختلف تابع عوامل دیگری نیز خواهد بود. از قبیل نوع مواد از نظر سبک و یا سنگین تر بودن از هوا، مقدار احتمالی نشت مواد، سرعت رها شدن مواد، و همچنین وجود تهویه چه به صورت مصنوعی و چه به صورت طبیعی، مانند باد در فضای آزاد که عامل بسیار موثری در این مورد می باشد. اثرات عوامل فوق در طبقه بندی فضاهای مورد مطالعه بطور اعم طبق تجربه و نظر مهندس طراح ملحوظ می گردد. دستورالعملهای خاصی نیز در اینگونه موارد وجود دارند که در صورت نیاز می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

در نشریه IEC 60079-10 جهت محاسبه اثر تهویه بر طبقه بندی فضاهای مورد مطالعه، راهکارهایی ارائه شده که طبق آن تهویه به سه نوع به نامهای تهویه کم، تهویه متوسط، و تهویه کافی تقسیم بندی گردیده است. در این نشریه طریقه ارزیابی تهویه با فرمولهای خاصی پیشنهاد شده و تاثیر انواع تهویه ها در طبقه بندی فضاها ارائه گردیده است که از تفصیل آن در این گفتار خودداری می شود.

به عنوان مثال، طبق تعاریف ارائه شده برای تعیین نقاط انتشار هیدروکربن، فلنج در سیستمهای لوله کشی و واحدهای فرآیندی، نقطه انتشار از نوع SECONDARY است و لذا فضای اطراف آن بطور اعم ZONE2 طبقه بندی می شود. ولی در صورتیکه طبق محاسبات پیشنهاد شده در نشریه IEC، سیستم تهویه در اطراف فلنج مورد نظر"کافی" ارزیابی گردد، اطراف چنین فلنجی می تواند فضای ایمن طبقه بندی شود.

طراحی واحدهای فرآیندی بطور کلی بر این مبنا صورت می پذیرد که در شرایط عادی، مواد قابل اشتعال درون سیستم، به هیچ ,وجه به فضای بیرون راه نیابد مگر به علت خرابی و از کار افتادگی بعضی تجهیزات. در نتیجه می توان گفت که در واحدهای فرآیندی نقاط انتشار هیدروکربن بیشتر از نوع SECONDARY و در نتیجه قسمت اعظم فضاهای عملیاتی ZONE 2 خواهند بود.

سطح مقطع و ارتفاع فضاهای مختلف که طبق دستورالعملهای API طبقه بندی می گردند باید در نقشه های جانمایی تجهیزات مکانیکی نشان داده شوند. شکلهای ضمیمه، تعدادی از دستورالعملهای API برای تعیین محدوده فضاهای مختلف را نشان می دهند. در RP505 شکلهای مشابه برای تعیین محدوده فضاهای مختلف در صنایع تولید، پالایش و حمل و نقل مواد هیدروکربنی به تفصیل آمده است.

ZONE های شناسایی شده، در نقشه هایی بنام AREA CLASSIFICATION DRAWING علامت گذاری می شوند. علامت گذاری IEC و همچنین API بدین طریق است که ZONE 0 با دایره های کوچک کنار هم نشان داده می شود، ZONE 1 با خطوط ضربدری با زاویه 45 درجه مشخص می گردد و ZONE 2 با خطوطی که به صورت موازی و با زاویه 45 درجه کشیده می شوند نشان داده می شود.

 

9- نمونه هایی از تعیین حدود فضا

 

به منظور روشن شدن مطلب فوق و در جهت تعیین محدوده فضاهای مختلف به مثال زیر توجه شود.

تلمبه ای که مواد هیدروکربن تلمبه می کند، در وضعیت عادی عملیاتی، مایع داخل آن به خارج راه ندارد ولی در صورت خرابی آب بندی تلمبه امکان انتشار هیدروکربن به خارج وجود دارد. بنابراین احتمال انتشار هیدروکربن در محل استقرار این تلمبه از نوع SECONDARY و در نتیجه محیط اطراف آن ZONE 2 خواهد بود. سطح مقطع و ارتفاع این ZONE طبق RP505 همان طور که در شکلهای ضمیمه نشان داده شده، بدین طریق تعیین می شود. به مرکز تلمبه و شعاع 15 متر دایره ای رسم می گردد. سطح این دایره تا ارتفاع 5/7 متر ZONE 2 نامیده می شود. در صورتیکه همین تلمبه در ارتفاع قرار گرفته باشد، بعلاوه فضای تعریف شده فوق در سطح زمین فضای دیگری با سطح مقطعی به شعاع 5/7 متر و ارتفاع 5/7 متر در بالای تلمبه نیز ZONE 2  می باشد که تا سطح زمین نیز ادامه خواهد داشت.

طبق پیشنهاد RP505 در اطراف چنین فضایی بر حسب تشخیص مهندس طراح، فضای اضافی دیگری به طول 15 متر و ارتفاع 60 سانتی متر را نیز می توان ZONE 2 قلمداد نمود. در مثال فوق الذکر اگر در سطح زمین فرورفتگی و یا کانالی وجود داشته باشد که امکان تجمع و ماندن گازها در آن بیشتر از 10 ساعت در سال پیش بینی شود، فضای اینگونه کانالها و فرورفتگیها ZONE 1 طبقه بندی خواهد شد. آب بندی های تلمبه ها و فلانج های نصب شده در سیستم های لوله کشی و واحدهای فرآیندی بطور عادی نقطه نشت هیدروکربن نیستند ولی در حالت غیر عادی انتشار هیدروکربن به محیط اطراف محتمل است. به همین دلیل فضای اطراف آنها ZONE 2 طبقه بندی می شود.

از بحث فوق به آسانی نتیجه گیری می شود که فضای اطراف سیستمها و لوله کشی های تمام جوش شده و بدون فلنج یا اتصالاتی که دارای نقاط انتشار هیدروکربن نیستند فضای ایمن تلقی می گردند.

مقالهای زیر نمونه هایی است از درجات مختلف انتشار هیدروکربن به محیط اطراف.

 

1-9 :   نمونه نقاطی که از نظر انتشار هیدروکربن به عنوان CONTINUOUS تلقی می گردند، عبارتند از:

·         فضای خالی بالای مواد هیدروکربن در داخل مخازن سقف ثابت که دارای دریچه هواکش هستند.

·         سطح مایعات قابل اشتعال که با فضای آزاد در تماس هستند، مانند سطح بالای نفت در جداکننده های نفت از آب (OIL / WATER SEPARATOR)

 

9-2:  نمونه نقاطی که از نظر انتشار هیدروکربن، درجه PRIMARY هستند، عبارتند از:

·         آب بندی برخی از تلمبه ها   که مواد داخل تلمبه به عنوان روان کننده دائماً به بیرون ریخته می شود.

·         نقاط تخلیه آب از ظروف فرآیندی که هنگام تخلیه آب در عملکرد عادی، مواد قابل اشتعال در محیط اطراف پراکنده می شوند.

·         شیرهای اطمینان و یا سوراخهایی که گازها می توانند در حالت عملکرد عادی از سیستم بسته فرآیندی خارج شوند.

 

3-9 : نمونه نقاطی که از نظر انتشار هیدروکربن، درجه SECONDARY  هستند، عبارتند از :

·         آب بندی تلمبه ها، کمپرسور ها و شیرها بطور اعم.

·         فلنج ها و اتصالات در لوله ها  و تاسیسات فرآیندی.

·         نقاط نمونه گیری در صورتیکه در حالت عادی نمونه گیری، مواد به فضای بیرون راه نیابد.

·         شیرهای اطمینان و سوراخها، در صورتیکه طراحی به صورتی باشد که در عملکرد عادی مواد هیدروکربن به فضای بیرون راه نداشته باشد.

 

10- تقسیم بندی هر منطقه بر حسب نوع گازها

 

طبقه بندی فضای عملیاتی یک واحد فرآیندی به ZONE های مختلف، نشان دهنده مقدار و مدت وجود گازهای قابل اشتعال در هر فضا می باشد.نوع گاز موجود در هر ZONE و در نتیجه انرژی لازم جهت مشتعل شدن آن، متفاوت است و بنابراین، در انتخاب صحیح تجهیزات برقی و ادوات کنترل موثر خواهد بود.به همین دلیل برای هر ZONE یک تقسیم بندی مجدد بر حسب نوع گاز در آن منطقه نیاز می باشد. این تقسیم بندی مجدد GAS GROUP CLASSIFICATION نامیده شده  و برای هر ZONE در نقشه های مربوطه منعکس می گردد.

دستورالعملهای مبتنی بر آئین نامه های آمریکایی که فضاها را به دو DIVISION طبقه بندی می کنند، گازها را به چهار گروه به نا مهای A و B  و C و D تقسیم بندی می نمایند که چون مورد استفاده نخواهند بود از توضیح آنها خودداری می شود.سازمان IEC گازهای موجود در هر ZONE از فضاهای صنعتی را به سه گروه با نامهای GROUP II A ، GROUP II B،  GROUP II C تقسیم بندی می کند.بعلاوه این سه گروه، گازهای موجود در فضاهای معادن زیرزمینی را که معمولاً گاز متان هستند GROUP I می نامد. پیشوند I برای گازهایی که در فضاهای زیرزمینی وجود دارند مخصوصاً معادن ذغال سنگ بکار می رود و پیشوند II برای مشخص کردن سایر فضاهای صنعتی که تاسیسات رو زمینی هستند استفاده می شود. این تقسیم بندیها بر حسب  انرژی مورد نیاز برای مشتعل شدن گازهای هر گروه انجام پذیرفته که ذیلا" مورد بررسی قرار می گیرند.

 

1-10 : GROUP II A گازهای این گروه شامل اکثر گازهای موجود در تاسیسات نفتی می باشند، عبارتند از گازهایی که برای مشتعل شدن آنها حداقل به 180 میکروژول انرژی نیاز خواهد بود و یا بنا به تعریف IEC جهت مشتعل شدن آنها توسط جرقه حاصل از جریان برق، بیش از 80 درصد جریانی که در شرایط یکسان گاز متان را مشتعل می کند نیاز می باشد. این جریان MINIMUM IGNITION CURRENT یا MIC نامیده می شود.

اکثر ترکیبات و موادی که در پالایشگاههای نفت موجود می باشند، جزو این گروه از گازها هستند. لیست کامل گازهای این گروه و سایر گروهها که ذیلا" مورد بررسی قرار می گیرند در ضمیمه A نشریه IEC 60079-10 مندرج است.گازهای این گروه به اختصار زیر می باشند :

·         اکثر هیدروکربن های اشباع شده زنجیره ای و حلقوی (الکانها و سایکلو الکانها )

·         پروپیلن

·         هیدروکربن های معطر یا آروماتیک مانند بنزن، تالوئن، زایلین و اتیل بنزن

·         هیدروکربن های مخلوط که به عنوان سوخت مصرف می شوند مانند گاز طبیعی ( متان ) بنزین اتوموبیل، نفت سفید، گازوئیل و حلالها

·         الکل ها مانند متانول، اتانول تانونانول و فنول ها

·         الدئید ها مانند اسید آلدئید

·         ستن ها مانند استن و متیل کتن (MEK) که در کارخانجات روغن سازی استفاده می شود.

·         استر ها بطور اعم

·         پاره ای اسیدها مانند اسید استیک

·         ترکیبات هالوژنه از قبیل کلرومتان، کلرواتان، بروموبوتان و غیره

·         ترکیبات هالوژنه اکسیژن دار از قبیل کلرواتانول

·         ترکیبات گوگرددار مانند پروپیل مرکاپتان

·         ترکیبات ازت دار مانند آمونیاک و اکثر آمین ها

·          

2-10 : GROUP II B

 

گازهای این گروه که بیشتر در کارخانجات پتروشیمی وجود دارند عبارتند از گازهایی که برای مشتعل شدن آنها فقط 60 میکروژول انرژی لازم است و یا برای مشتعل شدن آنها توسط جرقه حاصل از جریان برق، جریانی بین 45 درصد تا 80 درصد جریانی که گاز متان را در شرایط یکسان مشتعل نیاز خواهد بود.

پاره ای از گازهای این گروه عبارتند از :

·         هیدروکربن های اشباع نشده از قبیل اتیلن، پروپین و بوتادین

·         ترکیبات ازت دار مانند نیترواتان

·         ترکیبات اکسیژن دار از قبیل منواکسید کربن، اترها و اکسید اتیلن

·         ترکیبات هالوژنه با پیوند دوگانه مانند تترافلوئوراتیلن ( C2 F4 )

·         مرکاپتانها، مانند متیل مرکاپتان و اتیل مرکاپتان (اتیل مر کاپتان می تواند جزو گروه گازی GROUP II A نیز منظور گردد.)

 

3-10 : GROUP II C

 

گازهای این گروه گازهایی هستند که توسط 20 میکروژول انرژی یا حرارت مشتعل می شوند و یا برای مشتعل شدن آنها توسط جرقه حاصل از جریان برق، جریانی کمتر از 45 درصد جریانی که گاز متان را در شرایط یکسان مشتعل می کند کافی خواهد بود. گازهای این گروه عبارتند از : هیدروژن، استیلن و دی سولفید کربن. با توجه به توضیحات فوق نقشه های AREA CLASSIFICATION نه تنها فضاهای هر واحد فرآیندی را به ZONE های مختلف طبقه بندی می نمایند بلکه هر ZONE را نیز به سه گروه تقسیم می کنند.به عنوان مثال فضایی که با علامت ZONE 2 GROUP II A  نشان داده می شود، منطقه ای است که در شرایط غیر عادی، احتمال انتشار گاز برای مدت کوتاه بین یک ساعت تا ده ساعت در سال وجود دارد ( ZONE 2 ) و نوع گازهای قابل انتشار در آن فضا از انواع مواد نفتی مثلاً بنزین اتوموبیل می باشد ( GROUP II A ).

.در محوطه ای که ZONE 2 GROUP II C طبقه بندی شده احتمال گازهای قابل اشتعال تر، مانند گاز هیدروژن در شرایط فوق وجود خواهد داشت.طبق دستورات IEC مناسب بودن تجهیزات برقی و ادوات کنترل برای انواع گازهای موجود در هر منطقه می باید در روی دستگاهها به صورت II A  و II B و یا II C  همراه با حداکثر درجه حرارت دستگاه به طریقی نوشته و یا حک گردد. پیشنهادات و توصیه های مربوط به انتخاب تجهیزات مناسب برای هر ZONE و هر نوع گاز و نحوه علامت گذاری و همچنین نحوه نشان دادن حداکثر درجه حرارت آنها در بخش بعد مورد بررسی قرار می گیرد.

 

11- نتیجه گیری و توصیه

 

با توجه به توضیحات ارائه شده، توصیه می گردد که فضاهای صنعتی در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، طبق پیشنهادات IEC 60079-10 و دستورالعملهای API RP505 به سه منطقه به نامهای ZONE 0، ZONE 1  و ZONE 2 طبقه بندی شوند. هر ZONE نیز بر حسب نوع گاز موجود در آن، می باید به سه گروه به نامهای GROUP II A ، GROUP II B و GROUP II C تقسیم گردند. طبقه بندی و تقسیم بندیهای فوق بایستی در نقشه های خاصی به نام نقشه های AREA CLASSIFICATION درج و نگهداری شوند.انتخاب، جایگزینی و جابجایی دستگاههای برقی و ادوات کنترل می باید با توجه به نقشه های مزبور صورت پذیرد.

 

1-     مقدمه :

پس از طبقه یندی فضاها به ZONE های مختلف و تقسیم بندی هر ZONE بر مبنای گازهای موجود در آنها، تجهیزات برقی و ادوات کنترل از میان انواع تجهیزات و ادوات موجود در بازار صنعتی انتخاب می گردند. بنابراین ابتدا می باید آنچه که در بازار صنعتی وجود دارد شناسایی نمود و کاربرد هر کدام را برای فضاهای مختلف تشخیص داد.

در بخش قبل طبقه بندی فضاهای صنعتی به تفصیل مورد بررسی قرار گرفت. نقشه هایی که در این مورد تهیه می شوند عملاً نشان دهنده دو خاصیت برای فضاهای مورد مطالعه می باشند. اول اینکه ZONE بندی فضاها را نشان می دهند و دوم اینکه نوع گازهای قابل اشتعال در هر ZONE را معین می کنند. مثلاً ZONE 2 GROUP IIA که نشان می دهد در منطقه مورد نظر در شرایط غیر عادی، 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 هیدروکربن های اشباع شده و یا موارد مشابه خواهد بود (GROUP II A ) .

تجهیزات مورد استفاده در هر فضا نیز باید دارای دو مشخصه باشند. اول اینکه بدنه آنها می باید مناسب برای استفاده در ZONE مربوطه انتخاب شوند و دوم اینکه درجه حرارت بدنه دستگاه انتخاب شده هنگام بهره برداری می باید مناسب برای گازهای موجود در فضای مورد نظر باشد.

انتخاب مطلوب این دو مشخصه برای بدنه تجهیزات برقی و ادوات کنترل، موضوع گفتار این بخش است.

 

2-     استانداردهای IEC

 

استانداردها و دستورالعملهای مختلف هر کدام روش خاص خود را جهت انتخاب تجهیزات، پیشنهاد می نمایند. با توجه به جهانی شدن پیشنهادات سازمان IEC ، در نظر است در صنایع هیدروکربنی کشور از انواع تجهیزات تعریف شده توسط این سازمان جهت نصب در فضاهای طبقه بندی شده استفاده گردد. اینگونه تجهیزات توسط سازندگان دستگاهها و ادوات برقی و کنترل در کلیه کشورهای صنعتی ساخته می شوند. بنابراین، در این بخش پیشنهادات سازمان IEC مورد بررسی قرار گرفته و انتخاب تجهیزات مطلوب برای استفاده در صنایع هیدروکربنی کشور توصیه خواهد شد.

نشریات مختلف سازمان IEC در این رابطه با شماره 79  تدوین گردیده اند و در آنها تجهیزات و ادواتی که به گونه ای مناسب استفاده در فضاهای طبقه بندی شده می باشند 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 می شود منتشر می نماید و لذا چاپ جدید نشریات گروه 79 با شماره 60079 منتشر می شوند.

سازمان IEC هر یک از تجهیزات را که مناسب برای نصب در فضاهای طبقه بندی شده می باشند در جزوه جداگانه ای معرفی نموده و آنها را با علامت خاصی که با Ex شروع می شود مشخص می نماید. علامت Ex یعنی بدنه دستگاه مورد نظر مناسب استفاده در فضاهای طبقه بندی شده می باشد. با توجه به اینکه فضاهای طبقه بندی شده به ZONE های مختلف تقسیم می شوند، تجهیزات از نوع Ex نیز دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام مناسب استفاده در ZONE خاصی می باشند.

جهت علامت گذاری اینگونه تجهیزات، 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. نوجه شود که علامت Ex به تنهایی به معنی بدنه ضد اشتعال یا ضد انفجار که استانداردهای آمریکایی آن را ( EXPLOSION PROOF ) نامیده اند نمی باشد.

 

3-     درجات حفاظت معرفی شده توسط IEC

 سازمان IEC سیستمهای حفاظتی مختلفی را برای بدنه تجهیزات برقی و ادوات کنترل جهت استفاده در فضاهای طبقه بندی شده معرفی نموده است. هر کدام از سیستمهای حفاظتی با حرف خاصی که همراه با Ex بکار می روند علامت گذاری شده اند.

در جدول پیوست انواع درجات حفاظت، شماره نشریه IEC که مشخصات دقیق درجه حفاظت را تعریف می نماید، نام درجه حفاظت و علامت مشخصه آن طبق استانداردهای IEC نشان داده شده است. همچنین جهت مزید اطلاع شماره استانداردهای اروپایی و آمریکایی و تعدادی از کشورهای صنعتی که معادل استانداردهای IEC هستند در جدول دیگری نشان داده شده است.

انواع درجات حفاظت تعریف شده توسط سازمان IEC عبارتند از :

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

با توجه به جدول پیوست، در صورتی که دستگاهی با بدنه از نوع FLAMEPROOF که در استانداردهای آمریکایی (EXPLISION PROOF ) نامیده می شود، از آمریکا خریداری گردد، دستگاه مزبور مطابق با ANSI C33-30 ساخته شده و اگر همین دستگاه از ایتالیا خریداری گردد، مطابق با CEI 31-1 خواهد بود.

استانداردهای کشورهای مختلف به استثناء آمریکا که در جدول زیر جهت اطلاع به آنها اشاره شده کلا" بر مبنای IEC تهیه گردیده اند و بجز پاره ای از جزئیات، 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.

تعریف و مشخصات فنی انواع بدنه ها با درجات مختلف در مقابل آتش سوزی و انفجار که در جدول فوق الذکر نشان داده شده اند به اختصار به قرار زیر می باشند. تعاریف زیر طبق نشریات IEC ارائه گردیده اند و در کشور ما با توجه به اینکه استانداردهای ملی در این زمینه هنوز تهیه نشده است، ضروری است که فقط از همین نشریات استفاده گردد.

 

4-     بدنه ضد انفجار (Exd )

درجه حفاظت این نوع بدنه ها در 1-79    IEC  تعریف شده و علامت مشخصه آن Exd می باشد. حرف  d از کلمه آلمانی DRUCKFEST GEKAPSELT برداشته شده و به معنی محفظه محکم یا ضد انفجار است که IEC آن را FLAMEPROOF نامیده است. این نوع بدنه ها در استانداردهای آمریکایی EXPLOSION PROOF نامگذاری شده اند. بدنه چنین دستگاهی معمولاً از فلزهایی مانند چدن، آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژ مس و نیکل و غیره ساخته می شوند.بدنه ضد انفجار دارای خواص زیر می باشد. (در فضاهای محتوی استیلن از کاربرد بدنه مسی به دلیل میل ترکیبی آن با استیلن خودداری می شود. اتصالات کابلهای مسی نیز می باید با لعاب مخصوص یا وارنیش پوشانده شوند.)

 

الف-  قدرت تحمل انفجار گاز درون بدنه دستگاه را دارد، بدون اینکه بدنه دستگاه تغییر شکل دهد.

ب- قطعات بدنه به طریقی به یکدیگر متصل شده اند که نقاط اتصال دارای طول کافی و به هم پیوستگی کافی هستند به 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 نمی کند.

ج- درجه حرارت سطوح خارجی بدنه دستگاه هنگام بهره برداری کمتر از درجه حرارتی است که بتواند گازهای موجود در فضای اطراف را مشتعل نماید.

د- اتصال قطعات مختلف بدنه به یکدیگر توسط پیچ های مخصوصی صورت گرفته به طریقی که باز کردن آنها توسط افراد غیر مسئول امکان پذیر نخواهد بود.

طبق دستورالعملهای IEC بدنه اینگونه تجهیزات تحت آزمایشات مختلف قرار می گیرند، از آن جمله آزمایش انفجار گاز در داخل آنها که عملاً مقاومت دستگاه در مقابل انفجار را اثبات می کند. نحوه آزمایش بدین طریق است که داخل دستگاه مورد نظر مثلاً یک موتور نوع Exd از مخلوط گاز و هوا پر می شود. موتور مورد آزمایش در داخل یک محفظه بسیار محکم از همان مخلوط گاز و هوا پر شده و به آن EXPLOSION CHAMBER می گویند، قرار می گیرد. سپس توسط جرقه ای که درون موتور ایجاد می گردد،گاز داخل موتور مشتعل می شود. در این آزمایش شعله و یا گازهای داغ حاصل از اشتعال، هنگام خروج از اتصالات موتور، سرد و کم انرژی می شوند و در نتیجه محیط اطراف موتور که حاوی مخلوط گاز و هوا می باشد مشتعل نخواهد شد.

در داخل EXPLOSION CHAMBER دوربین مخصوصی تعبیه گردیده است که اتفاقات داخل محفظه را ثبت می نماید. در صورتیکه اشتعال گاز در داخل موتور باعث اشتعال گاز در محفظه فوق گردد، موتور مورد آزمایش نمی تواند از نوع Exd طبقه بندی شود. گازهای استفاده شده در این آزمایش متفاوت هستند. به همین دلیل بر حسب نوع گاز استفاده شده در آزمایش، مناسب بودن تجهیزات Exd برای گروههای گازی مختلف که در نقشه های AREA CLASSIFICATION منعکس است تعیین، و در روی دستگاه مربوطه، همراه با سایر مشخصات حک می گردد.

برای آزمایش تجهیزاتی که در معادن بکار می روند و تحت عنوان فضای ZONE 1 GROUP I طبقه بندی شده اند از مخلوط گاز متان و هوا استفاده می شود و چنین دستگاهی Exd I علامت گذاری می شود. برای آزمایش تجهیزاتی که در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIA بکار می روند، از مخلوط هوا و گازهای پروپان، بوتان و یا پنتان با درصدهای مختلف استفاده می شود و چنین دستگاهی Exd IIA علامت گذاری می شود.

برای آزمایش تجهیزاتی که در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIB بکار می روند از مخلوط هوا و گازهای اتیلن، مخلوط 85 درصد هیدروژن و 15 درصد متان و یا اتیل اتر با درصدهای مختلف استفاده می شود و چنین دستگاهی Exd IIB علامت گذاری می شود.

 

برای آزمایش تجهیزاتی که در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIC بکار می روند از مخلوط هوا و هیدروژن استفاده می شود و چنین دستگاهی Exd IIC علامت گذاری می شود.

مقدار گازهای نامبرده فوق و هوا دقیقا" در IEC 79-1 معین شده است و برای اثبات ضد انفجار بودن دستگاهها، آزمایش های فوق می باید پنج بار تکرار گردند. با توجه به توضیحات فوق الذکر، دستگاهی که Exd IIA علامت گذاری شده است.مناسب نصب در فضای ZONE 1 GROUP IIA خواهد بود. به همین ترتیب تجهیزات Exd IIB و Exd IIC مناسب برای استفاده در فضاهای طبقه بندی شده ZONE 1 GROUP IIB و ZONE 1 GROUP IIC می باشند.

ترکیبات یا موادی که تحت عنوان GROUP IIA یا سایر گروههای گازی دسته بندی شده اند متفاوت هستند و هر کدام در درجات حرارت مختلفی مشتعل می شوند. بنابراین درجه حرارت بدنه هر دستگاه نباید تحت هیچ شرایطی از درجه حرارتی که گاز موجود در فضای اطراف را مشتعل می کند بیشتر شود. به همین دلیل سازمان IEC مقرر نموده است که به علاوه علامت گذاری فوق الذکر مثلا" Exd IIA ، بیشترین درجه حرارت مجاز بدنه تجهیزات برقی نیز بایستی به طریقی در روی هر دستگاه حک گردند. برای نشان دادن این خاصیت در روی بدنه دستگاههای برقی، سازمان IEC روش زیر را پیشنهاد نموده است .

 

1-     4  تقسیم بندی درجه حرارت بدنه

سازمان IEC در نشریه IEC 79-8 بیشترین درجه حرارت مجاز بدنه تجهیزات برقی را به شش گروه تقسیم بندی کرده و با حروف T1 تا T6  علامت گذاری نموده است.حروف مزبور که TEMPERATURE CLASS یا رده حرارتی، نامیده می شوند بایستی همراه با علامت گذاری دستگاهها که فوقا" اشاره شد در روی تجهیزات برقی و ادوات کنترل حک گردند.

T1 یعنی هیچ قسمت از بدنه یک دستگاه برقی تحت هر شرایطی اعم از جریان راه اندازی، اضافه جریان های محتمل و یا بوز معایبی از قبیل اتصال کوتاه، از 450 درجه سانتیگراد گرمتر نخواهد شد و یا به عبارتی دیگر حداکثرتا 450 درجه گرم می شود 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.

 

T6

T5

T4

T3

T2

T1

TEMPERATURE CLASS

85C

100C

135C

300C

300C

450C

حداکثر درجه حرارت دستگاه

 

 

 

 

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

درجه حرارت اشتعال گازها که IEC آن را IGNITION TEMPERATURE نامیده است، برای اکثر هیدروکربن های 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.

درواحدهایی که به جز هیدروکربن مواد دیگری مورد استفاده قرار می گیرند، همانطوری که در مثالهای زیر ملاحظه می شود، TEMPERATURE CLASS یا رده حرارتی تجهیزات می باید مطابق با درجه حرارت اشتعال مواد مورد نظر انتخاب شوند. درجه حرارت اشتعال تعدادی از مواد آتش زا در نشریه IEC 79-4 مندرج است. (نماینده کشور ایران در تهیه این نشریه حضور داشته است.) جدول پیوست درجه حرارت اشتعال تعدادی از مواد مشتعل شونده را که برخی از آنها در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی موجود هستند نشان می دهد. این اطلاعات از منابع مختلف از آن جمله IEC 79-4A و NFPA 497 استخراج گردیده است.

درجه حرارت اشتعال تعیین شده توسط (NATIONAL FIRE PRITECTION ASSOCIATION) NFPA عموما" اندکی کمتر از درجه حرارتی است که سازمان IEC تعیین نموده و لذا با توجه به اینکه نشریه IEC فقط تعداد قلیلی از مواد آتش زا را مورد آزمایش قرار داده است مراجعه به اطلاعات NFPA توصیه می گردد.

 

توضیح : توجه شود که اگر مواد قابل اشتعال تا حد (IGNITION TEMPERATURE ) یا درجه حرارت اشتعال خود که در جدول پیوست ارائه گردیده گرم شوند، بدون وجود شعله و یا جرقه خودبخود مشتعل می گردند. در صورت وجود شعله یا جرقه مسئله متفاوت خواهد بود، زیرا گازها به آسانی مشتعل می شوند و مایعات نیز در درجه حرارتی که اندکی بیش از FLASH POINT یا نقطه اشتعال آنها باشد مشتعل می گردند.

به عنوان مثال درجه حرارت اشتعال بنزین با اکتان 60 حدود 280 درجه سانتیگراد می باشد، در حالی که  نقطه اشتعال آن -43 درجه سانتیگراد است. بنابراین بنزین در حرارت 280 درجه خودبخود مشتعل می شود در حالی که توسط جرقه یا شعله در -43 درجه نیز مشتعل خواهد شد.

 

مثال 1 : اگر در فضایی که ZONE 1 تشخیص داده شده گاز بوتان وجود داشته، با توجه به اینکه گاز بوتان جزو گروه گازی GROUP IIA می باشد، دستگاه برقی مورد استفاده در این فضا از نوع Exd IIA انتخاب شود. گاز بوتان در درجه حرارت 287 درجه سانتیگراد مشتعل می شود 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 می باید از نوع Exd IA T3 انتخاب گردد. (T3 = 200C)

 

مثال 2 : در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE  1 GROUP IIA که در آن اسید الدئید وجود دارد تجهیزات برقی باید از نوع Exd IIA T4 انتخاب شوند. انتخاب به این دلیل است که اسید الدئید در درجه حرارت 175 درجه خودبخود مشتعل می شود. ( T4 = 135C )

 

مثال 3 : در فضایی که ZONE 1 GROUP 11A طبقه بندی شده آمین از نوع تری متیل آمین استفاده می شود. این ماده در درجه حرارت 190 درجه سانتیگراد مشتعل می گردد، بنابراین تجهیزات برقی قابل استفاده در چنین فضایی می باید از نوع Exd IIA T4 انتخاب شوند. (T4= 135C )

 

مثال 4 : در صورتی که در فضای طبقه بندی شده از نوع ZONE 1 GROUP IIC که در آن دی سولفید کربن وجود دارد دستگاه برقی نصب می گردد، دستگاه مزبور بایستی از نوع Exd IIC T6 انتخاب شود، زیرا دی سولفید کربن در 90 درجه سانتیگراد مشتعل می شود و دستگاه انتخاب شده نباید تحت هیچ شرایطی تا 90 درجه گرم شود. (T6 = 85C )

 

4-2 سازمانهای تایید کننده تجهیزات

بمنظور اطمینان از کیفیت تجهیزات نوع Ex برای استفاده در فضاهای طبقه بندی شده، ضروری است از شرکت های سازنده تجهیزات گواهی های لازم دریافت گردد. این گواهی ها توسط شرکت های سازنده صادر نمی شود بلکه از طرف سازمانهای خاصی که مسئولیت آزمایش و بازرسی و صدور گواهی دارند صادر می گردند.IEC ایتگونه سازمانها را Ex Certification Bodies نامیده است. تعدادی از این سازمانها که در اروپا چنین گواهی هایی صادر می نمایند عبارتند از : CESI در ایتالیا ، PTB و BVS در آلمان CERCHAR و LCIE در فرانسه و BASEEFA در انگلستان .

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

CESI            = Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano

PTB              = Physikalisch Technische Bundesanstalt

BVS             = Berggewerrkschaftliche Versuchsstrecke

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

          LCIE            =  Laboratoire Central des Industries Electriques

          BASEEFAS = British Approvals Service for Elactrical Equipment in Flammable Atmospheres

 

در آمریکا صدور گواهی هایی از این قبیل توسط سازمان UL و FM صادر می شود. سازمان UL تجهیزات مناسب فضاهای طبقه بندی شده را تایید می نماید و FM تجهیزات صنعتی به طور اغم را تایید نموده و گواهی صادر می نمایند.

UL   = Underwriters  Laboratories Inc .

FM  = Factory Mutual Research Corporation

 

گواهی های صادر شده از طرف سازمانهای  اروپایی نوع دستگاه را با علامت های مقرر شده توسط IEC تعیین و تایید می نمایند. به عنوان مثال دستگاهی را پس از انجام آزمایشات لازم Exd IIA T3 مشخص می کنند که پس از آن سازنده دستگاه مجاز خواهد بود چنین علامتی را در روی دستگاه حک نماید. در صورتی که دستگاه مورد نظر با استانداردهای اروپایی که توسط سازمان CENELEC منتشر می شوند مطابقت داشته باشد در جلوی غلائم معین شده توسط IEC حرف E نیز اضافه می شود. مثلا" دستگاه  فوق الاشاره در صورت مطابقت با استانداردهای CENELEC با علامت EExd IIA T3 مشخص می گردد. گواهی های صادر شده از طرف سازمانهای فوق و یا سازمانهای مشابه تحت نام صادر کننده گواهی ارائه می گردد. مثلا" گواهی CESI و یا گواهی BASEEFA .

 

توضیح اول : بمنظور یکسان سازی شرایط ساخت و آزمایش تجهیزات مناسب فضاهای طبقه بندی شده در اروپا، پارلمان اتحادیه اروپا دستورالعملی به نام 94/9/EC Directive تصویب نموده که ATEX نام گذاری شده است. این نام از حروف اول عبارت Atmosphere Explosible در زبان فرانسه مشتق گردیده است.

دستورالعمل فوق الذکر که در راستای خط و مشی های CENELEC تهیه گردیده مقرر داشته است که از اول جولای سال 2003 تجهیزات از نوع Ex  می باید طیق مشخصات مندرج در این دستورالعمل ساخته و آزمایش شوند و گواهی تطابق با این دستورالعمل را داشته باشند. بعد از تاریخ مزبور تجهیزاتی که گواهی از نوع ATEX را نداشته باشند مجاز به استفاده از علامت اتحادیه اروپا (CE ) نخواهند بود و در نتیجه قابل عرضه در بازار صنعتی اروپا نمی باشند.

طیق دستورالعمل ATEX برای تجهیزات Zone 0 و Zone 1 سازمانهای تائید کننده موظفند نه تنها تجهیزات مربوطه را مورد بررسی و آزمایش قرار دهند بلکه می باید نحوه تولید تجهیزات را نیز تحت نظر داشته باشند. چنین نظارتی برای تجهیزات Zone 2 اجباری نمی باشد.

علامت گذاری تجهیزاتی که طبق دستورالعمل ATEX ساخته و آزمایش می شوند همان علامت های تعیین شده توسط CENELEC بعلاوه پیشوندهایی می باشند که Zone و نوع مواد قابل اشتعال را نیز نشان می دهند. Zone ها با اعداد 1 ، 2 و 3 و مواد قابل اشتعال با حرف G برای گازها و حرف D برای غبارهای قابل اشتعال نشان داده می شوند.

مثلا" دستگاهی که بر حسب استانداردهای CENELEC با علامت EExd IIA T3 علامت گذاری شده در صورت مطابقت با دستورالعمل ATEX بصورت II 2 G EExd IIA T3 علامت گذاری می شود.علامت II به معنای فضاهای صنعتی روزمینی است که در علامت گذاری CENELEC منعکس است (علامت I به معنی فضاهای زیرزمینی یا معادن می باشد).

عدد 2 به معنی Zone 1 می باشد( Zone 2=3 Zone 1=2 Zone 0=1 )

حرف G به معنی وجود گازهای قابل اشتعال است (گازهای قابل اشتعال = G و غبارهای قابل اشتعال = D )

با توجه به توضیحات فوق الذکر از اول جولای 2003 (11 تیر ماه 1382 ) بمنظور اطمینان از کیفیت تجهیزات مناسب برای فضاهای طبقه بندی شده می توان از سازنده تجهیزات گواهی ATEX درخواست نمود. این گواهی می تواند توسط سازمانهای فوق الذکر در اتحادیه اروپا و یا هر یک از سازمانهای تائید کننده تجهیزات که طبق دستورالعمل ATEX با عنوانBodies Notified   نامگذاری شده اند، صادر گردد. توجه شود که درخواست گواهی ATEX بدین معنی است که تجهیزات می باید مطابق با استانداردهای اتحادیه اروپا ساخته شوند.

 

توضیح دوم : CENELEC  یا کمیته برق سازمان استاندارد اروپا استانداردهای برق در سطح اروپا منتشر می نماید. این کمیته زیر مجموعه سازمان استاندارد اروپا ( CEN ) می باشد.

CEN               = Comite Europen de Normalization

CENELEC     = Comite Europen de Normalization d’Electrotechnique

 

توجه شود که سازمان IEC زیر مجموعه سازمان بین المللی ISO می باشد و تهیه استانداردهایی در سطح بین المللی را به عهده دارد. در صورتی که سازمان CENELEC زیر مجموعه CEN می باشد و مسئولیت هماهنگ کردن استانداردهای ملی کشورهای اروپایی با استاندارهای IEC را به عهده دارد. سازمان CENELEC خود استانداردهای جدید تهیه نمی کند بلکه استانداردهای اروپایی را در راستای استانداردهای IEC تنظیم نموده و تحت نام ( EUROPEN NORMES ) EN یا استانداردهای اروپایی منتشر می کند.

اکثر استانداردهای اروپایی بطور کلی همان استانداردهای IEC هستند که در پاره ای موارد به جز تغییرات جزئی تفاوتی با استانداردهای IEC ندارند. این استانداردها عملا" جانشین استانداردهای رایج در کشورهای مختلف اتحادیه اروپا خواهند شد. در کشور ما مراجعه به استانداردهای IEC توصیه می شود. بدیهی است ادوات ساخته شده طبق استانداردهای CENELEC نیز با توجه به توضیحات فوق مورد قبول خواهند بود.

 

5-     بدنه با ایمنی افزوده ( Exe )

درجه حفاظت این نوع بدنه ها در IEC 79-7 تعریف شده و علامت مشخصه آن Exe  می باشد . مشخصه e  حرف اول کلمه آلمانی ERHOHTE SICHERHEIT  است که به معنی ایمنی افزوده شده است و در آن INCREASED SAFETY می گویند . 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 آمریکا وجود ندارد و در استانداردهای آمریکایی شناخته شده نیست . بدنه تجهیزات   Exe یا فلزی هستند و یا از انواع پلی مرها مانند پلی استر و فایبر گلاس ساخته می شوند . به منظور بالا بردن درجه ایمنی اینگونه تجهیزات و در جهت در جهت جلوگیری از ازدیاد درجه حرارت و ایجاد جرقه که مسبب اصلی آتش سوزی هستند، نکات خاصی در ساخت تجهیزات Exe طبق دستورالعملهای IEC رعایت می شود. پاره ای از این نکات به قرار زیرند :

 

الف ) ورود کابل به این نوع تجهیزات به گونه ای طراحی می شود 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.

 

ب ) 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.

ج ) فاصله قطعات برق دار تا بدنه با حداقل تعریف شده در IEC مطابقت دارد. حداقل این فاصله برای تجهیزات 230 ولتی و 400 ولتی 6 میلیمتر ، برای تجهیزات 6 کیلو ولتی 60 میلیمتر و برای تجهیزات 10 کیلو ولتی 100 میلیمتر تعریف شده است . همچنین فاصله ای که جریان برق می تواند از روی سطح عایق ها به بدنه برسد و به آن CREEPAGE DISTANCE  می گویند با حداقلی که در IEC تعریف شده مطابقت دارد.

 

د ) 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 نمی بیند. مقاومت حرارتی مواد عایقی بکار رفته نباید به هیچ وجه کمتر از 80 درجه سانتیگراد باشد.

 

ه ) قطر سیم های استفاده شده در سیم پیچها نباید از 25/. میلیمتر کمتر باشد.

و ) عایق بندی سیم پیچها شامل دو لایه است و قطعات سیم پیچی شده بایستی بعد از خشک شدن بطور کامل به صمغ های خاص آغشته گردد.

 

ز ) درجه حرارت هیچ قسمتی از دستگاه، تحت هیچ شرایطی اعم از زمان راه اندازی و یا وضعیت اضافه جریانهای محتمل، از TEMPERATURE CLASS معین شده بیشتر نخواهد شد. درجه حرارت علامت گذاری شده T1 تا T6 نشان دهنده حداکثر درجه حرارت گرم ترین نقطه دستگاه می باشد، نه فقط درجه حرارت بدنه آن . توجه شود که درجه حرارت تجهیزات روشنایی مطابقت با اصل فوق را نخواهد داشت. فقط بیشترین درجه حرارت سطح خارجی منبع نور، مثلا"لامپ، بایستی 50 درجه سانتیگراد کمتر از درجه حرارتی باشد که گازهای موجود در محل نصب آن مشتعل می شوند.

 

ح ) بدنه دستگاههای Exe بایستی دارای حفاظت مناسب در برابر ورود اجسام خارجی و آب نیز باشند. بدنه دستگاههایی که درون آنها سیمهای روکش دار بکار رفته باید حداقل IP44 و در صورت وجود سیمهای بدون روکش می باید حداقل IP54 انتخاب شوند. در مورد ماشینهای دوار با توجه به محل نصب آنها از بدنه های با IP پایین تر نیز تحت شرایطی می توان استفاده نمود.با توجه به تعاریف فوق، دستگاه نوع Exe دستگاهی است با کیفیت بالا که به علت رعایت نکات معین شده در IEC 79-7 ایجاد جرقه نمی کند و درجه حرارت هیچ قسمتی از آن از مقدار تعریف شده T1  تا T6 بیشتر نمی شود و در نتیجه نمی تواند سبب اشتعال گازهای اطراف خود شود. به همین دلیل در علامت گذاری اینگونه تجهیزات نوع گازهای موجود در محل نصب،ذکر نمی گردد. به عنوان مثال Exe II T3 کفایت می کند و درج گروههای گازی IIA و IIB و یا IIC در روی دستگاه ضرورتی ندارد.

تجهیزات نوعExe  بطور کلی قطعه یا اجزا جرقه زا در خود ندارند، بنابراین در صورتی که در یک دستگاه برقی از نوع Exe قطعه ای بکار رفته باشد که جرقه ایجاد نماید مانند کلید قطع و وصل یا رله ، قطعه مزبور بایستی از نوع Exd انتخاب شود. این چنین دستگاهی با علامت Exde مشخص می گردد و با توجه به نوع گاز موجود در محل نصب، گروه گازی آن نیز در روی دستگاه علامت گذاری می شود، مثلا" Exde IIA T3  .

 

6-     بدنه ذاتا" ایمن (Exi )

ادواتی که هنگام بهره برداری به علت پایین بودن مقدار انرژی تولید شده، ذخیره و یا مصرف شده در آنها به هیچ وجه ایجاد اشتعال نمی کنند، ادوات ذاتا" ایمن نامگذاری شده اند. مشخصات فنی اینگونه تجهیزات با نام INTRINSIC SAFE  در نشریه IEC 79-11 تعریف و Exi علامت گذاری شده اند. بدنه Exi بدنه ای است که محتویات آن شامل اجزا و مداراتی باشد که در هنگام بهره برداری عادی و در شرایط بروز خرابی در آنها، جرقه و یا حرارت ایجاد شده، قادر به اشتعال گازهای محیط اطراف خود نباشد. تحهیزاتE xi دارای توان بسیارپایین می باشند و لذا در سیستمهای برق و کنترل ادوات برقی کاربرد چندانی ندارند و بیشتر در سیستمهای ابزار دقیق و سیستمهای کنترل کننده فرآیند مورد استفاده قرار می گیرند. استاندارد IEC این نوع بدنه ها را به دو دسته تقسیم نموده و آنها را Exia و Exib نامگذاری کرده است. 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 می کنند، بدین معنا که در چنین  شرایطی گرما و یا جرقه ایجاد شده، نمی تواند گازهای اطراف خود را مشتعل کند.

بدنه های Exib ادواتی هستند که در بهره برداری عادی و یا در صورت بروز فقط یک عیب یا خرابی درجه ایمنی خود را حفظ می کنند. ملاحظه می شود که بدنه Exia از ایمنی بیشتری برخوردار است و به همین دلیل جهت استفاده در فضاهای طبقه بندی شده از نوع ZONE 0 توصیه شده است.

بدنه از نوع Exib را می توان در سایر فضاهای طبقه بندی شده مثلا" ZONE 1  و  ZONE 2 بکار برد.نکته بسیار مهم در مورد تجهیزات Exi که آن را متفاوت از سایر درجات حفاظت می کند این است که در صورت استفاده از چنین دستگاهی همراه با سایر ادوات الکتریکی، درجه ایمنی مورد نظر بدون کاربرد ادوات حفاظتی خاص تامین نمی گردد. به عبارتی دیگر بدنه Exi موقعی ذاتا" ایمن تلقی می گردد 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 فرآیند مورد استفاده قرار می گیرند و طبیعتا" با مراکز کنترل مرتیط هستند. تغذیه آنها از مراکز کنترل فرآیند تامین می گردد و خروجی آنها به مراکز کنترل فرآیند متصل می شود. در نتیجه ضروری است که در جهت محدود کردن مقدار انرژی الکتریکی به اینگونه تجهیزات با منظور نمودن معایب محتمل مانند اتصال کوتاه، اتصال به زمین، باز شدن اتصالات، بریدن سیم های داخلی و غیره حفاظت های خاص پیش بینی گردد. با توجه به اینکه کاربرد ادوات حفاظتی فوق الذکر به منظور محدود کردن ورود و خروج انرژی به تجهیزات Exi می باشد، بدیهی است که انرژی ذخیره شده در سیم های ارتباطی نیز می باید در محاسبات منظور گردد.

اگر ظرفیت خازنی یا کاپاسیتانس سیم های رابط C فرض شود به اندازه ½ CV2  انرژی  در سیم ها وجود دارد که این انرژی در جرقه های حاصل از بسته شدن کلیدها یا اتصال کوتاه سیم ها تخلیه می شود. همچنین در صورتیکه اندوکتانس سیم های رابط را L فرض نماییم، به اندازه ½ LI2 انرژی در سیم های رابط ذخیره است. این انرژی در جرقه حاصل از باز شدن کلیدها و یا پاره شدن سیم ها و یا جدا شدن اتصالات، تخلیه می گردد.

بنابراین حفاظت کننده ادوات Exi می باید با در نظر گرفتن کاپاسیتانس و اندوکتانس سیم های متصل به دستگاه مزبور انتخاب شود. تعریف و مشخصات دقیق سیم های ارتباطی در IEC 79-14 آمده است.

ادوات حفاظت کننده که با تجهیزات Exi مورد استفاده قرار می گیرند، دارای انواع مختلفی هستند که با نام های SAFETY BARRIER و CONTROL BARRIER در مقوله ابزار دقیق مورد بررسی قرار می گیرند و در اینجا فقط به آن اشاره می شود. ساده ترین نوع BARRIER شامل مداری است که از انتقال ولتاژ نامطلوب  و یا ارسال جریان ناخواسته به ادوات Exi جلوگیری می کند. این دستگاه شامل یک فیوز و یک مقاومت است که به صورت سری با دستگاه مورد نظر قرار می گیرند و یک یا چند دیودزینر که به صورت موازی با دستگاه به صورتیکه نشان داده شده بسته می شوند. در صورتیکه ولتاژ تغذیه از نوع AC باشد، طبیعتاً از دو دیویدزینر بدین منظور استفاده می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

در این مدار ساده، در صورت بالا رفتن ولتاژ تغذیه که ازاتاق کنترل تامین می شود، دیودهای زینر مدار تغذیه را اتصال کوتاه کرده و از اعمال ولتاژ نامطلوب به دستگاه ممانعت می کنند. بدیهی است 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 می نماید و در صورت تداوم جریان زیاد، فیوز همه مدار را قطع می کند. با توجه به توضیحات فوق تعریف کامل دستگاههای با بدنه Exi به قرار زیر می باشد :

 

الف) دستگاه می باید توسط ادوات خاصی محافظت شود بطوریکه ورود و خروج انرژی الکتریکی به آن محدود گردد.

ب) 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 نمی باشد.

ج) جرقه ایجاد شده در شرایط فوق نیز، گازهای اطراف دستگاه را مشتعل نخواهد کرد.

علامت گذاری ادوات Exi به همان طریقی است که در بند 4 مورد بررسی قرار گرفت. مثلا" دستگاهی که در فضای طبقه بندی شده ZONE 0 که در آن گاز هیدروژن وجود دارد نصب می گردد از نوع Exia IIC T6 انتخاب می شود.در صورتیکه دستگاه مزبور با استانداردهای اروپایی CENELEC نیز مطابقت داشته باشد با علامت EExia IIC T6 علامت گذاری می شود. در گواهی تایید برخی از اینگونه ادوات شرایط خاصی تعریف می شود، بدین معنی که درجه ایمنی ادوات مزبور تحت آن شرایط مورد آزمایشقرار گرفته و لذا تحت همان شرایط بایستی مورد استفاده قرار گیرند. در اینگونه موارد به آخر علامت فوق، حرف X نیز اضافه می گردد.

توجه شود که درجه حرارت اشتعال هیدروژن 500 درجه سانتیگراد است و لذا می توان از ادوات با TEMPERATURE CLASS بالاتر استفاده نمود ولی با توجه به اینکه این دستگاه در ZONE 0 نصب می شود انتخاب کمترین درجه حرارت که همان T6 می باشد توصیه می گردد. انتخاب اینگونه ادوات با TEMPERATURE CLASS پایین تر همیشه ارجح هستند.

 

7-     بدنه غیر آتش زا ( Exn )

عبارت غیر آتش زا ترجمه اصطلاح انگلیسی NON - INCENDIARY یا  NON – INCENDIVE می باشد. مواد یا تجهیزاتی که کاربرد آنها آتش سوزی بوجود می آورند آتش زا یا INCENDIARY نامیده می شوند و بنابراین تجهیزاتی که به گونه ای طرحی شده اند که کاربرد آنها نمی تواند سبب آتش سوزی شود NON – INCENDIARY تلقی خواهند شد. مشخصات فنی تجهیزات Exn دقیقا" مطابقت با تعریف فوق دارد، بدین معنی که نمی تواند در بهره برداری عادی سبب آتش سوزی شود. این نوع بدنه برای تجهیزات برقی ابتدا در صنایع انگلستان مورد استفاده قرار گرفت و آن را با علامت Exn مشخص نمودند. انتخاب N بزرگ به عنوان مشخصه چنین بدنه ای 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 علامت گذاری شود. مشخصات فنی بدنه مزبور پس از آنکه مورد قبول سازمان IEC قرار گرفت در نشریه IEC 79-15 منتشر و علامت مشخصه Exn جهت نشان دادن این نوع بدنه مقرر گردید.مشخصه n نشان دهنده NON – INCENDIARY می باشد. در بعضی مدارک فنی به عنوان NON – SPARKING تلقی گردیده که تفسیر مطلوبی نیست زیرا در برخی تجهیزات Exn قطعات جرقه زا نیز وجود دارد.

کمیته برق سازمان استاندارد اروپا CENELEC نیز در سال 1998 این نوع بدنه را جهت استفاده در اتحائیه اروپا پذیرفته است. تجهیزات Exn، دستگاههایی هستند که در بهره برداری عادی قادر به مشتعل کردن گازهای اطراف خود نیستند و به گونه ای طراحی شده اند که بروز معایبی در آنها که منتهی به اشتعال محیط اطراف شود غیر محتمل است. (توجه شود که احتمال بروز اشتعال در شرایط غیر عادی بطور کامل منتفی نگردیده است )

با توجه به اینکه اشتعال به وسیله جرقه و یا لزدیاد درجه حرارت به وقوع می پیوندد، بنابرابن بدنه های Exn جرقه ای که بتواند گازهای اطراف را مشتعل کند، ندارند و درجه حرارت از TEMPERATURE CLASS معین شده بیشتر نمی شود. به عبارتی دیگر اینگونه تجهیزات یا در خود قطعات قطع و وصل کننده که ایجاد جرقه می کنند، ندارند و یا اگر داشته باشند، قطعات مزبور به گونه ای حفاظت می شوند که مسبب آتش سوزی نباشند.

طریقه حفاظت قطعات جرقه زا به دو طریق صورت می پذیرد. اول اینکه اینگونه قطعات در محفظه های کاملاً مسدود بدون امکان تماس با گازهای اطراف دستگاه، جاسازی می شوند که در این صورت چنین دستگاهی با Exn C مشخص می گردد. (قطعاتی که در محفظه های کانلاً مسدود قرار دارند می توانند با حفاظت های Exq یا Exm که در بخش های 10 و 11 معرفی شده اند انتخاب گردند )

طریقه دوم حفاظت قطعات جرقه زا به این گونه است که محفظه مربوطه به طریقی ساخته می شود که ورود و خروج گاز به آن در اثر تغییرات درجه حرارت که اصطلاحاً به آن نفس کشیدن دستگاه یا BREATHING می گویند بسیار محدود گردد، تا حدی که گازهای جمع شده در درون دستگاه به لندازه ای نخواهد بود که جرقه بتواند سبب اشتعال شود. IEC اینگونه نجهیزات را ExnR (RESTRICTED BREATHING )  نامیده است.

تجهیزات از نوع Exn در صورتیکه در درون خود قطعات جرقه زا نداشته باشند با علامت Exn A مشخص می گردند. بدنه دستگاههای Exn از نظر حفاظت در مقابل ورود ذرات جامد و آب به داخل آنها، در صورتیکه دارای سیم های روکش دار باشند باید حداقل   IP44و در صورت وجود سیم های بدون روکش می باید IP54 انتخاب شوند. اتصالات در داخل اینگونه تجهیزات همانند تجهیزات Exe می باید به طریقی صورت پذیرد که در هنگام بهره برداری به هیچ وجه شل نشوند. همچنین فاصله قطعات برق دار از بدنه و فاصله ای که جریان برق می تواند از روی سطح عایق ها به بدنه برسد که به آن CREEPAGE DISTANCE می گویند می باید با حداقلی که در IEC تعریف شده مطابقت داشته باشد. بررسی دقیق مشخصات فنی بدنه های Exn نشان می دهد که تجهیزات مزبور کیفیت هم تراز تجهیزات Exe را ندارند و لذا می توان آنها را پایین تر از تجهیزات Exe طبقه بندی نمود.

نشریه IEC بدنه Exn را ملزم به مناسب بودن برای استفاده در مناطق صنعتی معمولی یا NORMAL INDUSTRIAL USE می نماید در حالیکه جهت استفاده اینگونه تجهیزات در ZONE 2 از عبارت “MAY BE USED HN ZONE 2 “ استفاده می کند.

در مورد موتورهای القایی که قطعات جرقه زا ندارند پایین تر بودن این نوع تجهیزات نسبت به تجهیزات Exe بیشتر مربوط به ظرفیت اسمی آنها است، بدین معنی که تجهیزات Exe بخاطر رعایت مقررات خاص مربوط به درجه حرارت مجاز بدنه نسبت به تجهیزات Exn هم ظرفیت خود بزرگتر هستند. یا به عبارتی دیگر برای دو موتور هم اندازه و مشابه، ظرفیت اسمی موتور Exe کمتر از ظرفیت اسمی Exn تعیین می شود. بنابراین یک موتور صنعتی با بدنه IP 54 به ظرفیت اسمی 100 کیلووات که دارای گواهی Exn می باشد، می تواند تحت شرایطی به عنوان یک موتور 75 کیلوواتی Exe از سازمانهای مربوطه گواهی تایید دریافت نماید.

پاره ای از دستورالعملهای طراحی،موتورهای Exn را در فضاهای طبقه بندی شده ZONE 2 بکار می برند ولی در صنایع هیدروکربنی کشور ما کمتر از این نوع بدنه در ZONE 2 استفاده می شود. در صورت استفاده از این نوع موتورها باید توجه شود که قیمت آنها نسبت به تجهیزات Exe می باید حدود بیست درصد ارزانتر در نظر گرفته شود.

تجهیزات روشنایی از نوع Exn نیز برای چراغهای رشته ای و فلارسنت در بازار صنعتی موجود هستند ولی برای چراغهای با گاز سدیم کم فشار ساخنه نمی شوند ( احتمال ترکیدن چراغهای با گاز سدیم همیشه وجود دارد و لذا کاربرد اینگونه چراغها در فضاهای طبقه بندی شده توصیه نمی گردد ) تجهیزات روشنایی از نوع Exn A و یا Exn C را می توان در ZONE 2 بکار برد.

برای علامت گذاری تجهیزات Exn به علاوه مشخصه های تعریف شده A Exn، Exn C و Exn R سایر پارامترهای مربوط به تجهیزات مناسب برای فضاهای طبقه بندی شده نیز می باید در روی دستگاه حک گردد، مثلاً Exn A IIA T4 و در اکثر موارد، درج گروههای گازی ضرورتی نخاهد داشت و در نتیجه Exn A II T4 کفایت می کند.

در پاره ای موارد، سازنده اینگونه تجهیزات دستورالعملهای خاصی را جهت نصب  و یا بهره برداری اعلام می نماید و در نتیجه درجه ایمنی دستگاه تحت شرایط تعریف شده توسط سازمان تضمین می گردد. در این صورت به آخر علامت مشخصه دستگاه، حرف X نیز اضافه می شود مثلاً Exn II T4X.

 

توضیح : نکته قابل ذکر در اینجا این است که سی سال پیش، تجهیزات مورد استفاده در فضاهایی که امروزه ZONE 2 طبقه بندی می شوند فقط از نوع FLAMEPROOF که اکنون Exd نامیده می شوند انتخاب می شد در حالیکه امروزه در این فضاها از بدنه های Exe و یا حتی Exn نیز استفاده می شود.

لین تغییرات که در جهت ملایم تر شدن مقرررات ایمنی می باشد نشان می دهد که سیستمهای 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.

 

8-     بدنه با فشار داخلی ( Exp )

درجه حفاظت اینگونه تجهیزات در نشریه IEC 79-2 تعریف شده و علامت مشخصه آن Exp می باشد.حرف P از کلمه PRESSURIZED برداشته شده. در استانداردهای آمریکایی بدنه این نوع تجهیزات را PURGED ENCLOSURE می نامند.

در اینگونه بدنه ها، از ورود گازهای قابل اشتعال به داخل بدنه تجهیزات برقی توسط بالا بردن فشار داخلی جلوگیری می شود. فضای داخل اینگونه بدنه ها، توسط هوا و یا یک گاز خنثی مانند نیتروژن تحت فشار نگهداشته می شود. فشار داخلی اینگونه تجهیزات طبق پیشنهاد سازمان IEC می باید به اندازه 5/0 میلی بار ( 5 میلیمتر آب ) بیشتر از فشار بیرون دستگاه باشد که در نتیجه گازهای اطراف به داخل آن راه نیابد. ایجاد فشار داخلی می تواند توسط برقراری یک جریان دائمی از هوا و یا گاز خنثی انجام پذبرد. مثلاً می توان بدین منظور یک سیستم هواساز در نظر گرفت که هوای تامین شده از یک فضای ایمن را به درون دستگاه یا فضای مورد نظر بدمد که در این صورت خروج هوا از درزها بایستی به اندازه ای باشد که فشار داخلی را در حداقل مورد نظر نگهدارد.

از این سیستم می توان برای ایمن کردن تابلوهای برق و حتی برای ایمن کردن فضای پست های برق یا اتاق های کنترل استفاده نمود. نشریه NFPA 496 ایمن کردن فضاهای مختلف را با این روش مورد بررسی قرار داده و راهکارهایی ارائه نموده است.

بدنه تابلوها و یا سایر تجهیزات برقی که به این طریق ایمن می شوند، از نظر حفاظت در مقابل ورود ذرات جامد و آب به داخل می باید حداقل IP 40 انتخاب گردند. در نقشه های طبقه بندی فضاها، طبق دستورالعملهای API در اطراف فضاهای طبقه بندی شده ZONE 2 منطقه ای به طول 15 متر و ارتفاع 60 سانتیمتر طبق نظر مهندس طراح می تواند ZONE 2 تلقی گردد.در تاسیسات پالایشگاهی در صورتیکه محل استقرار پست های برق در این محدوده 60 سانتیمتر قرار گیرند، پست مزبور نه تنها حداقل 60 سانتی متر بالاتر از سطح نهایی تاسیسات فرآیندی احداث می گردد، بلکه توسط یک دستگاه هواساز که در بالای پست نصب می شود، فشار داخلی پست افزایش می باید که در نتیجه از ورود احتمالی گازهای قابل اشتعال به داخل پست ممانعت می شود. بدین ترتیب،عملاً یک محفظه تحت فشار ایجاد می گردد که فشار داخلی آن می باید بطور دائم بیشتر از فشار هوای اطراف نگهداشته شود. به این منظور ضروری است ادوات هشدار دهنده لازم تعبیه گردند که در صورت افت فشار داخلی، تجهیزات برقی را قطع برقی را قطع نمایند و یا بهره بردار از وضعیت امر آگاه سازد.

 

9-     بدنه محتوی محتوی روغن ( Exo )

بدنه های محتوی روغن در IEC 79-6 تعریف شده و علامت مشخصه آن Exo می باشد. حرف O از کلمه OIL – IMMERSED برداشته شده است. در اینگونه تجهیزات کلیه ادوات الکتریکی و یا قسمتی از آنها در داخل محفظه ای پر از روغن قرار می گیرند 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.

طبق پیشنهاد IEC درجه حرارت روغن در اینگونه تجهیزات تحت هیچ شرایطی نباید از 115 درجه سانتیگراد تجاوز نماید و درجه حرارت سطح روغن و یا قسمت هایی از دستگاه که در تماس با گازهای قابل اشتعال هستند نباید از TEMPERATURE CLASS معین شده بیشتر شود.

کلیه ادوات جرقه زا می باید درون روغن مستقر گردند به طریقی که حداقل 25 میلیمتر پایین تر از سطح روغن قرار گیرند. ترانسفورماتورهایی که کاملاً مسدود هستند و SEALED نامیده می شوند نمونه ای از بدنه های محتوی روغن هستند که در صورت رعایت شرایط مندرج در IEC 79-6 می توانند 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 ترانسفورماتورهای SEALED به دو طریق کنترل می شود. رادیاتورهای یک نوع از این ترانسفورماتورها به گونه ای ساخته می شوند که در اثر انبساط روغن ازدیاد حجم پیدا می کنند. نوع دیگری از ترانسفورماتورهای SEALED وجود دارد که در آنها فضای بالای سطح روغن از گاز ازت پر شده و این گاز در اثر انبساط روغن فشرده می شود و فضای لازم جهت ازدیاد حجم روغن را به وجود می آورد. کاربرد این نوع ترانسفورماتورها  درفضاهای طبقه بندی شده ZONE 2 ارجح خواهد بود. (در صورتیکه کلیه قطعات بدنه این نوع ترانسفورماتورها توسط جوشکاری به یکدیگر متصل شده باشند به آنها HERMETICALLY SEALED می گویند .)

نشریه IEC ترانسفورماتورهای دارای مخزن انبساط را نیز تحت شرایطی به عنوان دستگاه Exo می پذیرد که در این صورت به علاوه شرایط فوق الذکر در مورد درجه حرارت روغن، مخزن ترانسفورمر نیز می باید مجهز به رله بوخهلتز باشد که در صورت بروز اتصال کوتاه در داخل آن، مدار تغذیه ترانسفورمر قطع گردد.

طبق IEC 79-6 کلیدهای مدارشکن و یا راه اندازهای موتور که از روغن پر شده و عمل قطع و وصل جریان برق در درون روغن صورت می پذیرد، در صورت رعایت شرایط مندرج در IEC می توانند Exo طبقه بندی شوند ولی با توجه به اینکه اینگونه تجهیزات معمولاً دارای میکروسوئیچ های کمکی هستند که ممکن است در درون روغن قرار نگیرند، بنابراین کاربرد اینگونه ادوات در فضاهای طبقه بندی شده   ZONE 2 بدون دریافت گواهی از سازمانهای تایید کننده به عنوان بدنه Exo توصیه نمی گردد.

 

10- 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، ولی هر پودری که همانند ماسه بتواند جرقه ایجاد شده در قطعات نصب شده در اینگونه بدنه ها را به طریقی احاطه کند که سبب اشتعال گازهای اطراف نشود قابل استفاده خواهد بود.

پودری که در نشریه IEC به آن اشاره شده پودر کوارتز است با مشخصات و دانه بندی معین ( قطر بین 250 میکرون تا6/1 میلیمتر ). به همین دلیل علامت مشخصه اینگونه تجهیزات حرف q از کلمه QUARTZ برداشته شده است.

در بازار صنعتی،ادوات موجود از این قبیل معمولاً از همانودر کوارتز پر می شوند، پاره ای مدارک فنی این نوع بدنه ها را POWDER FHLLED می نامند. بدنه اینگونه ادوات از نظر حفاظت در مقابل ورود ذرات جامد و آب به داخل آنها می باید حداقل IP 54 انتخاب گردند و فاصله قطعات برق دار از یکدیگر و از بدنه دستگاه نباید از آنچه که IEC معین کرده است کمتر باشد. بعنوان مثال برای ولتاژ سه فاز 400 ولت فاصله بین غازها 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 سیمهای گرمکن، قطعات الکترونیکی مانند خازن ها و راه انداز لامپ های گازی ( BALLAST )  و فیوزهای حفاظتی که فضای داخل آنها از پودر کوارتز پر می شود و در نتیجه فضای خالی بین ذرات کوارتز که احتمالاً 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 نمی گردد. واضح است که اینگونه بدنه ها برای تجهیزاتی که قطعات متحرک دارند مانند کلیدهای قطع و وصل قابل استفاده نخواهند بود.

 

11- بدنه کاملاً مسدود ( Exm )

بدنه این نوع ادوات در نشریه IEC 79-18 تعریف شده و علامت مشخصه آن Exm می باشد. حرف m از کلمه MOULDING برداشته شده است. در این روش، قطعاتی که جرقه و یا حرارت حاصل ازعملکرد آنها 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 شده و کاملاً مسدود می گردد. مشخصات فنی صمغ های قابل استفاده در نشریه IEC مندرج استو (چسب دوقلوهای موجود، دو نوع صمغ هستند که از ترکیب آنها ماده سخت و غیر قابل نفوذی بوجود می آید)

با این روش ورود گاز به داخل ایتگونه بدنه ها 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 مشتعل نخواهد کرد. این سیستم ایمن سازی، در پاره ای مدارک فنی تحت عنوان ENCAPSULATION نیز مطرح گردیده است. روش مزبور بیشتر برای ایمن کردن قطعات الکترونیکی مانند مقاومت ها، خازن ها، سلف ها، فیوزها، مدارهای چاپی و همچنین میکروسوئیچ ها، رله ها و سایر ادوات کنترل و اندازه گیری بکار می رود.

 

12- بدنه مخصوص  ( Exs )

ادواتی با مشخصه Exs یا SPECIAL ENCLOSURE در بازار صنعتی موجود نیست و تاکنون نشریه ای از طرف IEC در این مورد منتشر نشده است.

به منظور بازگذاشتن مسیر تحقیق 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 سازمانهای تایید کننده  اینگونه تجهیزات که اسامی برخی از آنها در فصل 4-2 مندرج است برای استفاده در منطقه خاصی تایید گردند، با مشخصه Exs علامت گذاری می شوند. گواهی های دریافتی از سازمانهای مربوطه معمولاً شرایط استفاده از چنین تجهیزاتی را معین می نمایند.