يجب أن تتجاوز المعدات المقاومة للانفجار لأنظمة الشعلة مجرد تلبية مجموعة الغاز وفئة درجة الحرارة على الورق. يجب أن تستمر في العمل بينما تشع كومة الشعلة حرارة ليلاً ونهارًا، وغالبًا بدون نافذة إيقاف للصيانة. في ثلاثة عقود من تحديد المعدات الكهربائية لهذه التركيبات، تعلمت أن المعدات القياسية المعتمدة، والمناسبة تمامًا لمعظم المناطق الخطرة، يمكن أن تتدهور في غضون أشهر عند تركيبها ضمن نطاق الإشعاع الحراري لشعلة تعمل باستمرار. تحدد هذه المقالة منطق تصنيف المنطقة، وحقائق الإدارة الحرارية، ومتطلبات المعدات التي تشكل قرارات المواصفات الواقعية لتركيبات الشعلة ورؤوس التهوية.
ما هو تصنيف المنطقة الذي ينطبق على أنظمة الشعلة ورؤوس التهوية؟
تصنيف المنطقة حول كومة الشعلة ليس رقمًا واحدًا تستخرجه من جدول. يشمل نطاق نظام الشعلة عادةً ثلاث مناطق متميزة، ويختلف اختيار المعدات لكل منها.
المنطقة المحيطة مباشرة بطرف الشعلة - حيث قد توجد هيدروكربونات غير محترقة أثناء أحداث الاشتعال أو انطفاء اللهب - تُصنف عمومًا على أنها المنطقة 1. ويمتد هذا للخارج في دائرة نصف قطرها تحددها ارتفاع كومة الشعلة، وتكوين الغاز، ونمذجة التشتت المتوقعة في ظل أسوأ ظروف الرياح. بالنسبة للشعلات عالية الضغط التي تتعامل مع هيدروكربونات أثقل، يمكن أن يصل نطاق المنطقة 1 إلى أبعد مما يقدره العديد من مهندسي المشاريع في البداية.
أسفل وقاعدة كومة الشعلة، حيث توجد أسطوانة الفصل، وأسطوانة الختم، والأنابيب المرتبطة بها، ينخفض التصنيف عادةً إلى المنطقة 2. هذا هو المكان الذي تقع فيه معظم البنية التحتية الكهربائية: صناديق التوصيل للأجهزة، وتوزيع الطاقة لأنظمة الاشتعال، والإضاءة لمنصات الوصول. الغاز غائب عادة هنا، ولكن حدوث تسرب من شفة أو صنبور جهاز أمر معقول.
تمثل رؤوس التهوية تحديًا مختلفًا. على عكس الغاز المشتعل، قد يتم إطلاق الغاز المُنفّس باردًا وكثيفًا، ويتجمع في المناطق المنخفضة قبل أن يتشتت. هذا يخلق جيوبًا ثانوية للمنطقة 2 يسهل تجاهلها أثناء تخطيط تخطيط المعدات. في عملنا بالمشروع، قمنا برسم خرائط لهذه الجيوب بدراسات تشتت الغاز قبل الانتهاء من مواضع غدد الكابلات وارتفاعات صناديق التوصيل.
نقطة الاختيار الرئيسية: يجب أن تحمل المعدات الموجودة ضمن نطاق المنطقة 1 مفاهيم حماية مقاومة للهب Ex d أو مفاهيم حماية مناسبة لمجموعة الغاز IIC. يمكن للمعدات في المنطقة 2 استخدام الأمان المتزايد Ex e أو Ex n لغير الشرارة، ولكن فقط إذا تمت إدارة التعرض الحراري بشكل منفصل - فتقييم المنطقة وحده لا يعالج الحرارة.
كيف يؤثر الإشعاع الحراري على المعدات الكهربائية بالقرب من أكوام الشعلة
هنا أرى معظم أعطال المعدات في الميدان، ولها علاقة قليلة بالحماية من الانفجار. المشكلة هي الحرارة.
تشع شعلة الهيدروكربون النموذجية طاقة حرارية كبيرة. في مرحلة التصميم، سيمنحك تحليل إشعاع الشعلة مخططات تدفق الحرارة بوحدات كيلوواط/م². المعدات ضمن نطاق 1.5-3.0 كيلوواط/م² تتعرض لدرجات حرارة سطحية أعلى بكثير من درجة الحرارة المحيطة، وهذا يسرع من تدهور البوليمر في غدد الكابلات، ويقلل من عمر مواد التشحيم في مفاتيح الفصل، ويدفع المكونات الإلكترونية نحو حدود التشغيل العليا الخاصة بها.
لقد قمت بفحص تركيبات حيث أصبحت حشوات صناديق التوصيل، المصنفة حتى 90 درجة مئوية، متصلبة ومتشققة بعد ثمانية عشر شهرًا لأن درجة حرارة سطح الغلاف كانت تعمل عند 85 درجة مئوية باستمرار - ليس بسبب الحرارة الداخلية، ولكن بسبب الإشعاع الممتص. كانت الصناديق معتمدة بشكل صحيح. كانت الحشوات صحيحة في ورقة البيانات. لكن لم يأخذ أحد في الاعتبار ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 20 درجة مئوية من الوقوف في مجال إشعاع الشعلة.
بالنسبة للمعدات القريبة من رؤوس التهوية، يكون الحمل الحراري أقل ولكن دورات درجة الحرارة يمكن أن تكون أسوأ. يمكن أن يؤدي إطلاق تهوية باردة متبوعًا بدورة تنظيف بالبخار إلى تقلب درجة حرارة الغلاف بمقدار 40 درجة مئوية في أقل من ساعة. هذه الدورات تضغط على كل ختم وكل وصلة طرفية.
تشمل الإجراءات العملية التي نحددها الآن دروع الإشعاع - صفائح بسيطة من الفولاذ المقاوم للصدأ مثبتة بين الشعلة ورف المعدات - واختيار معدات بفئة درجة حرارة T5 أو T6 حتى عندما يكون T4 كافياً لمجموعة الغاز. الهامش الحراري الإضافي يمنحك هامش تشغيل. بالنسبة لـ موصلات الكابل في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة، نحدد غدد DQM-III من النحاس المطلي بالنيكل المصنفة حتى +90 درجة مئوية محيطة، وليس النطاق القياسي -60 إلى +60 درجة مئوية.
ما هي أنواع المعدات المقاومة للانفجار المطلوبة لأنظمة الشعلة؟
تتضمن حزمة كهربائية كاملة لنظام الشعلة عادةً فئات المعدات التالية، ولكل منها متطلبات خاصة بالتطبيق.
طاقة ونظام تحكم الاشتعال: لوحة إشعال اللهب نفسها غالبًا ما تقع في غرفة تحكم غير خطرة، لكن موقد الإشعال عالي الطاقة عند طرف اللهب، وأجهزة استشعار اكتشاف اللهب، وصمامات الغاز التجريبية كلها تقع ضمن المنطقة الخطرة. يتطلب ذلك علب توصيل مقاومة للانفجار صناديق الطرفيات وصناديق توصيل مقاومة للانفجار من نوع BHD91 مع شهادة IIC تتعامل مع هذا بشكل جيد، بشرط أن يتم تحديد مدخلات الكابل بشكل صحيح لنوع الكابل المسلح المستخدم في الموقع.
الإضاءة لمنصات الوصول ومناطق العمل على مستوى الأرض: تتطلب أعمدة اللهب فحوصات دورية، وتحتاج منصات الوصول إلى إضاءة تتحمل التعرض المستمر للبيئة الخارجية بالإضافة إلى الإشعاع الحراري المتقطع. تغطي التركيبات المصباحية المخصصة BAT86 بحماية IP66 وتصنيف درجة حرارة -60°C إلى +60°C معظم التركيبات. للمناطق الأقرب إلى طرف اللهب، حيث قد تتجاوز درجات الحرارة السطحية 55°C عند نقطة التركيب، ننتقل إلى التركيبات ذات التصنيف الأعلى للتحمل الحراري الموثق.
إدارة وتوزيع الكابلات: يمر شبكة الكابلات من المحطة الفرعية الرئيسية إلى معدات منطقة اللهب عبر حدود مصنفة متعددة. على طول المسار، تنهي صناديق التوزيع المقاومة للانفجار الكابلات الواردة وتتفرع إلى الأحمال الفردية. وتقوم صناديق توزيع الإضاءة BXM(D)8050، التي تجمع بين بناء Ex d وEx e، بهذه الوظيفة. عند كل نقطة انتقال — من الخندق الرئيسي إلى رف المعدات فوق الأرض، على سبيل المثال — يجب أن يحافظ مدخل الكابل على سلامة حماية الانفجار، ويجب أن يتطابق اختيار الغدة مع بناء الكابل ومعيار دخول الحاوية.
8050 حاويات التوزيع للإضاءة مانعة الانفجار)
اتصالات الأدوات القياسية: تتطلب رؤوس التهوية وأوعية إطفاء اللهب قياسات مستوى، ونواقل ضغط، وأجهزة استشعار درجة حرارة. عادةً ما يمر الاتصال بين أداة الميدان والكابل الرئيسي عبر صندوق طرفي. توفر صناديق التوصيل BXJ8050 ذات السلامة المعززة نقاط اتصال مركزية وتبسط الوصول للصيانة. بالنسبة لتركيبات اللهب البحرية أو الساحلية، حيث يضيف رش الملح تآكلًا إلى الحمل الحراري، تصبح الحاويات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ضرورية عمليًا — وتلبي صناديق التوصيل BXJ-S المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 هذا المطلب.
اختيار غدة الكابل: يستحق هذا اهتمامًا منفصلًا لأنه المكون الأكثر غالبًا ما يكون غير محدد بشكل كافٍ. بالنسبة لتركيبات نظام اللهب حيث تتعرض مسارات الكابلات لدرجات حرارة أعلى من درجة الحرارة المحيطة، أوصي باستخدام غدد DQM-III المصنوعة من النحاس الأصفر المطلي بالنيكل المقاومة للانفجار لجميع مداخل المنطقة 1. مقاومة الطلاء بالنيكل للتآكل، وبناء الحاجز المقاوم للانفجار يتعامل مع اختلافات التمدد الحراري بين جسم النحاس الأصفر وسلك الحماية الفولاذي دون التأثير على مسار اللهب.
ما هي معايير الشهادة التي تحكم معدات الكهرباء لنظام اللهب؟
بالنسبة للمشاريع الدولية، أصبحت معايير الشهادة موحدة حول ثلاثة أطر: IECEx، ATEX، ونظام NEC مع تصنيف UL، معتمدين على تأثير مصر.
توفر شهادة IECEx بموجب سلسلة IEC 60079 أساسًا معترفًا به عالميًا. تحمل المعدات شهادة مطابقة IECEx تصدرها جهة اعتماد مقبولة. بالنسبة لمعدات نظام اللهب، تشمل الأجزاء ذات الصلة من IEC 60079 الجزء 0 (المتطلبات العامة)، الجزء 1 (مقاومة اللهب Ex d)، الجزء 7 (السلامة المعززة Ex e)، والجزء 31 (حماية من اشتعال الغبار، ذات صلة بالجسيمات الصلبة بالقرب من اللهب إذا تراكم الكوك أو غبار الكربون).
شهادة ATEX بموجب التوجيه الأوروبي 2014/34/EU إلزامية للمعدات المعروضة في السوق في مصر. تشير علامة ATEX على صندوق توصيل أو غدة الكابل إلى مجموعة المعدات (II للقطاعات الصناعية السطحية)، والفئة (2G للاستخدام في المنطقة 1)، ومفهوم الحماية. عادةً ما تكون علامة ATEX لمعدات منطقة اللهب مكتوبة كـ “II 2 G Ex db IIC T4 Gb.”، مما يدل على أنها مناسبة للمنطقة 1، مقاومة اللهب، مجموعة غازات IIC، فئة درجة الحرارة T4، مع مستوى حماية عالي.
بالنسبة للمشاريع في مصر، تنطبق شهادة CNEX، وفقًا لمعايير GB/T 3836 التي تتوافق بشكل وثيق مع IEC 60079. تتطلب عملية الشهادة تقديم مستندات التصميم، واختبار النموذج في مختبر معتمد، وتفتيش المصنع.
نقطة أؤكد عليها لفرق المشروع: لا تقبل شهادة بدون التحقق من رقم الشهادة مقابل قاعدة بيانات الجهة المصدرة عبر الإنترنت. لقد رأينا حالات تكون فيها الشهادات أصلية ولكنها معلقة، أو يختلف موقع التصنيع المدرج على الشهادة عن الموقع الفعلي للتصنيع. فحص قاعدة البيانات لمدة خمس دقائق يمنع تأخير المشروع بعد اثني عشر شهرًا أثناء التشغيل التجريبي.
كيفية تقييم الموردين لمعدات نظام اللهب المقاومة للانفجار
عندما يتضمن مشروعك معدات نظام اللهب، فإن القدرة الفنية للمورد تهم أكثر من تنوع كتالوجه. إليك ما نبحث عنه عند تأهيل مصدر جديد.
أولاً، تحقق من أن الشركة المصنعة تحمل شهادات سارية وموثوقة من قِبل جهتين معتمدتين على الأقل. بالنسبة للمشاريع العالمية، توفر شهادة IECEx من جهة مثل TÜV، LCIE، أو SGS مع شهادة ATEX من جهة معتمدة في مصر اعترافًا متبادلًا في معظم الاختصاصات.
ثانيًا، فحص مجموعة المنتجات من حيث الاكتمال. يتطلب نظام اللهب معدات متعددة الأنواع—صناديق التوصيل، صناديق الطرف، لوحات التوزيع، غدد الكابلات، الإضاءة، وربما محطات التحكم. إذا كان المورد يصنع جميع هذه المعدات داخليًا، فإن توافقية الصناديق ومدخلات الكابلات تكون قد تم التحقق منها بالفعل. عند خلط علامة الصندوق التجارية A مع غدة العلامة التجارية B، تتحمل مسؤولية التحقق من أن التجميع المشترك يحافظ على حماية الانفجار.
ثالثًا، اطلب وثائق اختبار القبول في المصنع لمشاريع مماثلة. يجب أن تظهر تقارير FAT اختبارات روتينية—التحقق من أبعاد مسار اللهب، اختبار ضغط الصندوق، اختبار مقاومة العزل، وقياس استمرارية التأريض—بالإضافة إلى بيانات اختبار نوعية محددة للشهادة. بالنسبة لمشروع تيلينغا في أوغندا، غطت وثائق FAT لدينا كل صندوق تم شحنه، مع إمكانية تتبع الرقم التسلسلي إلى رقم حرارة المادة الخام.
تستحق أوقات التسليم توقعات واقعية. عادةً ما تتطلب خزائن التوزيع المخصصة المصممة وفقًا لمخطط خط واحد وجدول الكابلات المعتمد من اثني عشر إلى ستة عشر أسبوعًا من الرسومات المعتمدة إلى الشحن. يمكن أن يتم شحن المنتجات من الكتالوج القياسي من المخزون خلال أسبوعين إلى أربعة أسابيع، اعتمادًا على التكوين. خطط لجدول الشراء الخاص بك بحيث يتم طلب العناصر ذات المهلة الطويلة—وهي لوحات التوزيع الرئيسية—أولاً، تليها صناديق التوصيل القياسية وغدد الكابلات.
بالنسبة للمشاريع في المناطق ذات الظروف البيئية القصوى، أكد أن الشركة المصنعة قد اختبرت المعدات بما يتجاوز نطاق درجة الحرارة القياسي. تغطي المعدات المصنفة لدرجة حرارة -40°C إلى +60°C معظم التركيبات، ولكن إذا كان نظام اللهب الخاص بك في منطقة صحراوية حيث يضيف الإشعاع الشمسي 15°C إلى درجة حرارة سطح الصندوق قبل إشعال اللهب، فستحتاج إلى مناقشة ذلك مع فريق الهندسة الخاص بالمورد، وليس مع قسم المبيعات.
أسئلة شائعة حول معدات حماية الانفجار لنظام اللهب
ما فئة درجة الحرارة التي أحتاجها للمعدات بالقرب من عمود اللهب؟
ابدأ بإجابة مباشرة: T4 (درجة حرارة سطح قصوى 135°C) هو الحد الأدنى الذي أوصي به، حتى عندما يسمح الغاز الموجود بـ T3 (200°C). فئة درجة الحرارة تتعلق بدرجة حرارة سطح المعدات تحت ظروف التصنيف، وعندما يكون الهواء المحيط بالفعل أكثر دفئًا من إشعاع اللهب، يتقلص الهامش بين درجة حرارة التشغيل وحدود فئة T. إذا كان غاز اللهب الخاص بك يحتوي على ثاني كبريتيد الكربون أو مركبات ذات درجة اشتعال منخفضة، قد تحتاج إلى T5 أو T6 بغض النظر. عند الشك، قم بإجراء دراسة حرارية تأخذ في الاعتبار كل من الإشعاع الشمسي المحيط وإشعاع اللهب في موقع تركيب المعدات قبل تحديد المواصفات.
هل يمكنني استخدام نفس غدد الكابلات لمناطق اللهب من المنطقة 1 والمنطقة 2؟
ضمن نفس مجموعة الغاز ونوع الكابل، نعم، ولكن مع ملاحظة. غدة اللهب المعتمدة DQM-III المصنفة لـ IIC تغطي كل من المنطقة 1 والمنطقة 2. الاختلاف يكمن في طريقة التركيب: المنطقة 1 تتطلب مدخلات مقاومة للهب مع مسار لهب موثوق، بينما تسمح المنطقة 2 بمدخلات أكثر أمانًا تحت ظروف معينة. ومع ذلك، في مناطق اللهب، أفضل استخدام غدد مقاومة للهب طوال الوقت لأن الدورة الحرارية يمكن أن تضعف ختم غدة الأمان المعزز مع مرور الوقت، ونتيجة الختم الضعيف بالقرب من مصدر إشعال مستمر ليست شيئًا تريد اكتشافه أثناء التدقيق. إذا كانت منطقة مخرج التهوية لديك أبرد ومستقرة حراريًا، فإن غدد Ex e مع حلقة إحكام مناسبة تؤدي بشكل موثوق.
ما الوثائق التي يجب أن أطلبها من المورد قبل الشحن؟
على الأقل، اطلب: (1) شهادة IECEx أو ATEX سارية لكل نوع من المنتجات، مع ذكر رقم الشهادة بوضوح على تأكيد الطلب، (2) إعلان المطابقة موقع من قبل ممثل مخول، (3) تقرير اختبار القبول في المصنع بما في ذلك نتائج اختبار العزل، استمرارية التأريض، واختبار ضغط الصندوق لكل عنصر، و(4) تعليمات التركيب والصيانة بلغة المشروع. إذا كانت المعدات مخصصة لمشروع يتطلب موافقة جهة التصنيف—وهو أمر شائع لتركيبات اللهب البحرية—اطلب وثيقة تقييم التصميم أو شهادة الموافقة على النوع من الجهة المعنية. لأي مورد يتردد في تقديم هذه الوثائق قبل الشحن، أوصيك بالبحث عن مورد آخر قبل توقيع أمر الشراء.
هل تصنيف IP66 يعني أن الصندوق مناسب للاستخدام في المناطق الخارجية ذات اللهب؟
تصنيف IP66 يؤكد الحماية ضد رش المياه القوية ودخول الغبار، وهو متطلب أساسي لمعدات المناطق الخطرة الخارجية. ما لا يغطيه هو درجة الحرارة على أسطح الختم، مقاومة الأشعة فوق البنفسجية لمادة الحشوة، أو مقاومة التآكل لمثبتات الصندوق بعد سنوات من التعرض. للاستخدام الخارجي في منطقة اللهب، تعتبر مادة الصندوق، المعالجة السطحية، وتصنيف درجة الحرارة المحيطة من المعايير الحرجة بجانب تصنيف IP. الصناديق المصنوعة من الألمنيوم المطلية بمسحوق والمثبتات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ تدوم جيدًا؛ الصناديق المصنوعة من الصلب المطلي العادي لا تدوم. شارك ظروف البيئة الخاصة بك—وليس فقط المنطقة ومجموعة الغاز—عند طلب عرض سعر، واطلب من المورد تأكيد مادة الصندوق والمعالجة السطحية كتابيًا.
إذا كنت مهتمًا، اطلع على هذه المقالات ذات الصلة:
حب واحترام الأكبر سنًا، غروب دفء أحمر
WAROM “INNOVATION” تكشف عن عصر جديد من الطب الدقيق
واروم في معرض SMM هامبورغ
WAROM في IEW 2025
مع أكثر من عقد من الخبرة، هو مهندس كهربائي مقاوم للانفجار متمرس متخصص في تصميم وتصنيع منتجات السلامة ومقاومة الانفجار. يمتلك خبرة عميقة في مجالات رئيسية بما في ذلك أنظمة مقاومة الانفجار، إضاءة الطاقة النووية، السلامة البحرية، حماية من الحرائق، وأنظمة التحكم الذكية. في شركة Warom Technology Incorporated، يشغل مناصب قيادية مزدوجة كمهندس نائب رئيس أول internationales للأعمال ورئيس قسم البحث والتطوير الدولي، حيث يشرف على مبادرات البحث والتطوير ويضمن تقديم وثائق التصميم بدقة للمشروعات الدولية. ملتزم بتعزيز السلامة الصناعية العالمية، يركز على ترجمة التقنيات المعقدة إلى حلول عملية، لمساعدة العملاء في تطبيق أنظمة تحكم أكثر أماناً وذكاءً وموثوقية حول العالم.
Qi Lingyi