المحركات الكهربائية المقاومة للانفجار: التقييمات السابقة واختيار المواقع الخطرة والمعايير

ما الذي يجعل المحرك الكهربائي مقاومًا للانفجار؟

لم يتم تصميم المحرك الكهربائي المقاوم للانفجار لاحتواء انفجار داخلي، بل تم تصميمه لمنع المحرك من إشعال الغازات القابلة للاشتعال أو الأبخرة أو الغبار الموجود في الغلاف الجوي المحيط. تم تصميم العلبة لتحمل أحداث الاشتعال الداخلي ولتبريد أي غازات متسربة إلى ما دون درجة حرارة الاشتعال قبل أن تصل إلى البيئة الخارجية.

تشمل ميزات البناء الأساسية التي تميز المحركات المقاومة للانفجار ما يلي:

• مفاصل مسار اللهب — تفاوتات الفجوة المُصنعة بدقة (عادةً 0.1–0.4 مم) بين الأسطح المتزاوجة التي تسمح بتخفيف الضغط أثناء إخماد أي واجهة لهب
• العبوات المقواة — أغلفة شديدة التحمل من الحديد الزهر أو الألومنيوم تم تصنيفها لتحمل ارتفاعات الضغط الداخلي دون تشوه
• مداخل القناة المختومة — محاور المواسير الملولبة مع الحد الأدنى من 5 خيوط لمنع دخول الغلاف الجوي الخارجي
• العزل الحراري — أنظمة عزل الملفات مصممة لمنع درجات حرارة السطح من الوصول إلى نقطة الاشتعال الذاتي لمجموعة الغاز المستهدفة

تخضع متطلبات التصميم هذه للمعايير الدولية بما في ذلك IEC 60079-0 (المتطلبات العامة) وIEC 60079-1 (مرفقات مقاومة للاشتعال)، بالإضافة إلى NEMA MG-1 وUL 674 في أسواق أمريكا الشمالية. يتم التحقق من الامتثال لهذه المعايير من خلال اختبار جهة خارجية بواسطة هيئات مثل الهيئات المعتمدة من ATEX في أوروبا أو FM/UL في الولايات المتحدة.

محركات السلامة ذات التصنيف السابق : فهم مفاهيم الحماية

تستخدم أطر اعتماد IECEx وATEX نظام ترميز منظم لوصف مفاهيم الحماية. محرك ملحوظ السابق ديسيبل IIC T4 جيجابايت على سبيل المثال، يحمل معنى محددًا في كل جزء من هذا التصنيف. يعد فهم هذا الترميز أمرًا ضروريًا عند تحديد أو شراء محركات أمان ذات تصنيف سابق لموقع خطير.

مفاهيم الحماية السابقة الشائعة للمحركات

يشير تصنيف مجموعة الغاز (IIA، IIB، IIC) إلى شدة الجو المتفجر الذي يمكن للمحرك أن يعمل فيه بأمان. يغطي IIC الغازات الأكثر خطورة مثل الهيدروجين والأسيتيلين، في حين يغطي اتفاق الاستثمار الدولي البروبان والغازات الصناعية المماثلة. المحرك المعتمد لـ IIC مناسب أيضًا لبيئات IIA وIIB، ولكن ليس العكس.

تحدد فئة درجة الحرارة (T1 إلى T6) الحد الأقصى لدرجة حرارة السطح المسموح بها للمحرك في ظل ظروف التشغيل الأسوأ. تحدد محركات T6 درجة حرارة السطح بـ 85 درجة مئوية، مما يجعلها مناسبة للبيئات التي تحتوي على ثاني كبريتيد الكربون (نقطة الاشتعال التلقائي: 95 درجة مئوية). يتم تصنيف معظم المحركات الصناعية العامة بـ T3 (200 درجة مئوية) أو T4 (135 درجة مئوية).

تصنيف المواقع الخطرة: المناطق مقابل الأقسام

يبدأ تحديد محرك الموقع الخطير الصحيح بتصنيف منطقة التثبيت بشكل صحيح. يوجد نظامان للتصنيف في الاستخدام العالمي المتوازي، ويجب على مهندسي التحديد مطابقة شهادة المحرك مع طريقة تصنيف الموقع.

نظام منطقة IEC (أوروبا وآسيا والدولية)

يقوم نظام المنطقة بتقسيم المواقع الخطرة حسب احتمالية وجود جو متفجر:

• المنطقة 0 — الجو الغازي المتفجر موجود بشكل مستمر أو لفترات طويلة (على سبيل المثال، داخل خزان الوقود)
• المنطقة 1 - من المحتمل أن يحدث بشكل دوري أثناء التشغيل العادي (على سبيل المثال، غرف المضخات في مصانع البتروكيماويات)
• المنطقة 2 — ليس من المحتمل في ظل التشغيل العادي ولكنه ممكن في ظل ظروف غير طبيعية
• المنطقة 20 / 21 / 22 — مناطق مكافئة للأجواء الغبارية القابلة للاحتراق

نظام تقسيم NEC (أمريكا الشمالية)

يستخدم نظام القسم، المحدد في المادة 500 من NEC وNFPA 70، قسمين لكل فئة:

• القسم 1 — توجد تركيزات خطرة في الظروف العادية (تعادل على نطاق واسع المنطقة 0 المنطقة 1 مجتمعة)
• القسم 2 - التركيزات الخطرة موجودة فقط في الظروف غير الطبيعية (أي ما يعادل المنطقة 2 على نطاق واسع)

لا يتم قبول المحركات المعتمدة بموجب ATEX/IECEx تلقائيًا للمواقع المصنفة ضمن قسم NEC دون الحصول على شهادة FM أو UL إضافية، والعكس صحيح. تتوفر الشهادات المشتركة من معظم شركات تصنيع المحركات الكبرى للمحركات المخصصة للمشاريع الدولية، ولكن يجب تأكيدها صراحةً على لوحة الاسم ووثائق الشهادة.

الصناعات الرئيسية والتطبيقات النموذجية

يتم نشر المحركات المقاومة للانفجار والمصنفة سابقًا في أي مكان تشكل فيه سوائل المعالجة أو الغازات أو الغبار خطر اشتعال مستمر. تمثل القطاعات التالية الحصة الأكبر من الطلب العالمي:

النفط والغاز والبتروكيماويات

ويظل هذا هو السوق النهائي المهيمن. تتطلب محركات المضخات، ومحركات الضاغط، ومحركات المروحة لمبردات السحب القسري، ومحركات الناقلات في المصافي والمنصات البحرية، شهادة Ex db أو Ex eb. مقاوم للاشتعال (ديسيبل سابق) IIC T4 هو التصنيف الأكثر تحديدًا في هذا القطاع. عادةً ما تكون مقاومة رذاذ الملح، وأنظمة العزل من الدرجة الاستوائية، والتصنيفات الحرارية من الفئة F أو الفئة H مطلوبة جنبًا إلى جنب مع تصنيف الحماية من الانفجار.

التصنيع الكيميائي والصيدلاني

تتطلب عمليات التعامل مع المذيبات، ومحركات المفاعلات، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في الغرف النظيفة التي تستخدم فيها المذيبات القابلة للاشتعال، محركات مصنفة من المنطقة 1 أو المنطقة 2. تتطلب العديد من المنشآت الصيدلانية أيضًا مواد متوافقة مع إدارة الغذاء والدواء (FDA) وأسطح خارجية ناعمة وصديقة للغسل إلى جانب شهادة Ex - وهي مجموعة يتم تناولها بواسطة محركات Ex المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو أنواع مختلفة من الحديد الزهر المطلي بالإيبوكسي.

الحبوب وتجهيز الأغذية والكتلة الحيوية

يعد الغبار القابل للاحتراق (المنطقة 21 / المنطقة 22) بدلاً من الغاز القابل للاشتعال هو الخطر الرئيسي في مصاعد الحبوب ومطاحن الدقيق ومصانع كريات الكتلة الحيوية ومصافي السكر. محركات مقاومة للاشتعال ضد الغبار (Ex tb IIIC) مطلوبة، مع مطابقة درجات حرارة السطح القصوى لأدنى درجة حرارة اشتعال ذاتي للغبار الموجود. يسمح غبار الحبوب (درجة حرارة اشتعال الطبقة 430 درجة مئوية) بتصنيفات فئة T أعلى من، على سبيل المثال، غبار الألومنيوم (يتطلب T6).

محطات معالجة مياه الصرف الصحي والغاز الحيوي

يؤدي تراكم غاز الميثان في الآبار الرطبة المغلقة وغرف الهضم ومناطق تخزين الغاز الحيوي إلى خلق ظروف المنطقة 1. عادةً ما يتم تحديد محركات المضخات ومحركات الخلاطات ومحركات المنفاخ في هذه التركيبات على أنها Ex db أو Ex eb IIB T4، مما يعكس مستوى الخطر المعتدل للميثان (المجموعة IIB) بدلاً من الحد الأقصى لتصنيف IIC.

المواصفات واعتبارات المشتريات

إن شراء محرك خاطئ مقاوم للانفجار - سواء كان محددًا بشكل مبالغ فيه أو غير معتمد - له آثار كبيرة من حيث التكلفة والسلامة. يجب تأكيد المعلمات التالية قبل تقديم الطلب:

1. تقرير تصنيف المنطقة - تأكيد المنطقة/القسم، ومجموعة الغاز، وفئة درجة الحرارة من وثيقة تصنيف المناطق الخطرة الرسمية للمنشأة، وليس من المعرفة غير الرسمية بالموقع
2. هيئة التصديق والسوق — ATEX للاتحاد الأوروبي، وIECEx للاعتراف الدولي المتبادل، وFM/UL للولايات المتحدة وكندا؛ تحقق من أن رمز الشهادة الدقيق الموجود على لوحة اسم المحرك يطابق تصنيف الموقع
3. نطاق درجة الحرارة المحيطة — تم تصنيف معظم المحركات Ex لدرجات حرارة محيطة قياسية تتراوح بين –20 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية؛ تتطلب التطبيقات خارج هذا النطاق متغيرات ذات درجة حرارة منخفضة أو محيطة عالية مع تأكيد شهادة منفصل
4. دورة العمل وعامل الخدمة — تولد المحركات Ex ذات التحميل الزائد حرارة زائدة يمكن أن تنتهك فئة درجة الحرارة المقدرة؛ تأكد من أن تصنيف الخدمة المستمرة للمحرك (S1) كافٍ دون الاعتماد على عامل الخدمة في المواقع الخطرة
5. التوافق مع محرك الأقراص — تتطلب المحركات التي يتم تغذيتها بواسطة محركات متغيرة التردد (VFDs) في المواقع الخطرة محركات ذات عزل مقوى للملفات (عزل مقاوم للارتفاع وفقًا للمواصفة IEC 60034-17) وقد تتطلب موانع تسرب إضافية للعمود معتمدة من Ex؛ ليست كل محركات Ex القياسية مصنفة بـ VFD
6. تصنيف IP مقابل التصنيف السابق — IP55 أو IP65 هو معيار قياسي في معظم محركات Ex ولكن يجب التحقق منه بشكل مستقل؛ لا تعني شهادة Ex تلقائيًا مستوى محددًا لحماية الدخول

وثائق الصيانة أمر بالغ الأهمية بنفس القدر. يجب إصلاح المحركات السابقة فقط من خلال المنشآت التي تحمل شهادة إصلاح Ex مناسبة (على سبيل المثال، شهادة مرفق خدمة IECEx)، باستخدام مكونات معتمدة من قبل OEM. يمكن للإصلاحات غير المصرح بها - حتى تلك التي تبدو بسيطة مثل استبدال حشية الصندوق الطرفي بمادة غير معتمدة - أن تبطل شهادة Ex وتخلق مسؤولية قانونية في حالة وقوع حادث.