لوحات HMI مقاومة للانفجار: اختيار التحكم في عمليات البتروكيماويات

اختيار لوحة HMI مقاومة للانفجار للتحكم في العمليات البتروليةchemical يتطلب التحكم في العمليات مطابقة طريقة حماية اللوحة، وفئة درجة الحرارة، وتصنيف مقاومة الدخول مع تصنيف المنطقة المحددة وظروف البيئة المحيطة في موقع التركيب. غالبًا ما تركز فرق الشراء على علامات الشهادات والسعر، لكن المواصفة التي تحدد ما إذا كانت اللوحة ستصمد خمس سنوات أو خمس عشرة سنة في بيئة مصفاة هي تصميم إدارة الحرارة للغلاف تحت الحمل المستمر. لقد رأيت لوحات معتمدة لنفس معيار IECEx تفشل خلال عامين لأن مسار الحرارة من الشاشة إلى جدار الغلاف كان صغيرًا جدًا بالنسبة للتبديد الفعلي للحرارة المطلوب عند درجة حرارة محيطية 55°C. اللوحات التي تدوم هي تلك التي قام المصنع فيها بالتحقق من الأداء الحراري عند الحد الأعلى لنطاق درجة الحرارة المصنفة، وليس فقط عند ظروف المختبر 40°C.

لماذا تحتاج منشآت البتروكيماويات إلى لوحات HMI مقاومة للانفجار

تحتوي مناطق العمليات البتروكيماوية بشكل روتيني على غازات وأبخرة قابلة للاشتعال مصنفة كـ IIC (الهيدروجين، الأسيتيلين) أو IIB (الإيثيلين، البروبيلين) وفقًا لمعيار IEC 60079-10-1. يجب أن تمنع لوحة HMI المثبتة في منطقة Zone 1 أو Zone 2 أي عطل كهربائي داخلي من إشعال الجو المحيط. لوحات HMI الصناعية القياسية، حتى تلك المصنفة IP65، تفتقر إلى البناء المقاوم للهب أو البناء ذو الأمان المعزز المطلوب لاحتواء القوس الداخلي أو منع درجات حرارة السطح من تجاوز حد الاشتعال الذاتي للغاز المحيط.

تمتد عواقب تركيب معدات غير معتمدة إلى ما هو أبعد من عدم الامتثال التنظيمي. يمكن أن يؤدي فشل اللوحة في منطقة Zone 1 إلى حدوث انفجار قادر على تدمير وحدة معالجة كاملة. يطلب شركات التأمين بشكل متزايد التحقق من شهادات الطرف الثالث قبل إصدار التغطية للتركيبات الجديدة. المشاريع التي دعمتها في مصر أصبحت الآن تشمل بشكل روتيني التحقق من الشهادات كنقطة تفتيش قبل الشحن.

تحديد معدات مصنفة IIC لجميع التركيبات يوفر هامشًا ضد تغييرات العمليات المستقبلية، رغم أن التكلفة الإضافية مقارنة بمعدات IIB تتراوح تقريبًا بين 15 إلى 25 بالمائة حسب حجم الغلاف.

كيف تؤثر طرق الحماية على اختيار اللوحة

تستخدم لوحات HMI المقاومة للانفجار واحدة من ثلاث طرق حماية رئيسية: مقاومة للهب (Ex d)، أمان معزز (Ex e)، أو مزيج من الاثنين (Ex de). كل طريقة تعالج خطر الاشتعال بشكل مختلف، والاختيار يؤثر على متطلبات التركيب وإجراءات الصيانة والموثوقية طويلة الأمد.

مقاوم اللهب (Ex d) تحتوي الحاويات على أي انفجار داخلي وتبرد الغازات الهاربة تحت درجة حرارة الاشتعال من خلال مسارات اللهب المصممة بدقة. تعرض واجهة المستخدم، والمعالج، ومصدر الطاقة جميعها داخل غرفة مقاومة اللهب. يسمح هذا البناء باستخدام مكونات صناعية قياسية داخل الحاوية، لكن الحاوية نفسها تصبح ثقيلة ومكلفة. عادةً ما تزن الألواح المقاومة للهب من 25 إلى 60 كجم حسب حجم الشاشة.

السلامة المعززة (Ex e) يمنع البناء حدوث الأقواس والشرارات في المقام الأول من خلال تحسين العزل، وزيادة مسافات الزحف، وقيود درجات حرارة التشغيل. تستخدم الألواح Ex e مكونات مصممة خصيصًا للقضاء على مصادر الاشتعال بدلاً من احتوائها. الحاويات أخف وزنًا وأقل تكلفة، لكن يجب أن تكون المكونات الداخلية معتمدة من Ex e، مما يحد من خيارات الأجهزة المتاحة لواجهة المستخدم.

تركيب (Ex de) تضع الألواح عرض واجهة المستخدم ومكوناتها في غرفة Ex e بينما تستضيف مصدر الطاقة وأي مكونات تبديل في غرفة Ex d. يوازن هذا النهج بين الوزن والتكلفة وتوافر المكونات. معظم تركيبات واجهة المستخدم في صناعة البتروكيماويات التي حددتها في السنوات الخمس الماضية تستخدم بناء Ex de.

اختيار فئة درجة الحرارة لمراقبة العمليات المستمرة

تحدد فئة درجة الحرارة الحد الأقصى لدرجة حرارة السطح التي يمكن أن تصل إليها لوحة واجهة المستخدم أثناء التشغيل. يجب أن تكون الفئة المختارة أقل من درجة حرارة الاشتعال الذاتي لأي غاز موجود في منطقة التركيب. تحتاج المنشآت البتروكيماوية التي تعالج منتجات متعددة إلى ألواح مصنفة لأدنى درجة حرارة للاشتعال الذاتي في تيار العملية.

معظم تطبيقات المصافي والبتروكيماويات تتطلب معدات مصنفة T4 أو T3. تظهر التحديات عندما تتجاوز درجات الحرارة المحيطة 40 درجة مئوية. قد تحقق اللوحة المصنفة T4 عند درجة حرارة محيطة 40 درجة مئوية فقط تصنيف T3 عند 55 درجة مئوية لأن ارتفاع الحرارة الداخلي يبقى ثابتًا بينما تزداد درجة الحرارة الابتدائية. يجب على المصنعين تخفيض تصنيف الفئة الحرارية للتركيبات في درجات الحرارة المحيطة العالية، وغالبًا ما تكون معلومات التخفيض هذه مدفونة في ملاحق الشهادات بدلاً من عرضها على لوحة الاسم.

عند تقييم اللوحات للتركيبات في المناخات الحارة، اطلب تصنيف الفئة الحرارية عند أقصى درجة حرارة محيطة فعلية لديك. إذا لم يستطع المصنع توفير هذه البيانات، فهذا يعني أن التصميم الحراري للوحة لم يتم التحقق منه لظروفك.

متطلبات المواصفات للوحات HMI البتروكيماوية

يجب أن تتناول مواصفة لوحة HMI كاملة لخدمة البتروكيماويات الشهادة، وتصنيفات البيئة، والخصائص الكهربائية، وبروتوكولات الاتصال. غياب أي من هذه العناصر يؤدي إلى تأخير في الشراء واحتمالية رفض الموقع.

متطلبات الشهادة:
– شهادة IECEx أو ATEX لتجميع اللوحة بالكامل، وليس فقط الغلاف
– تصنيف مجموعة الغازات مطابق لتصنيف المنطقة (IIB كحد أدنى لمعظم البتروكيماويات، IIC لخدمة الهيدروجين)
– فئة الحرارة تم التحقق منها عند أقصى درجة حرارة محيطة للمشروع
– شهادة مطابقة من جهة إشعار معتمدة

تصنيفات البيئة:
– IP66 كحد أدنى للتركيبات الخارجية؛ ويفضل IP67 لمناطق الغسيل
– نطاق درجة الحرارة المحيطة يغطي أقصى درجات الموقع (عادة من ناقص 40 درجة مئوية إلى زائد 55 أو 60 درجة مئوية)
– مقاومة للأشعة فوق البنفسجية للتعرض المباشر للشمس
– مقاومة لرذاذ الملح للتركيبات الساحلية أو البحرية

الخصائص الكهربائية:
– نطاق جهد إدخال واسع (100 إلى 277 فولت تيار متردد) لاستيعاب اختلافات الطاقة في الموقع
– حماية من الارتفاعات الكهربائية مصنفة للبيئات الصناعية (بحد أدنى 2 كيلوفولت خط إلى خط)
– بيانات استهلاك الطاقة لحسابات الحرارة

بروتوكولات الاتصال:
– مودباس TCP/IP أو بروفي نت لتكامل نظام التحكم الموزع (DCS)
– دعم OPC UA لأنظمة سكادا الحديثة
– إدخال/إخراج منفصل سلكي للتشابكات الأمنية

أخطاء المواصفات الشائعة التي تسبب تأخيرات في المشروع

ثلاثة أخطاء في المواصفات تتسبب في معظم مشاكل شراء لوحات HMI في مشاريع البتروكيماويات. تجنب هذه الأخطاء يتطلب الانتباه خلال مرحلة الهندسة الأمامية، وليس أثناء الشراء.

الخطأ 1: تحديد شهادة الحاوية بدلاً من شهادة التجميع. شهادة الحاوية Ex d لا تغطي لوحة HMI المثبتة بداخلها. يجب أن يتم اعتماد التجميع الكامل، بما في ذلك الشاشة والمعالج ومصدر الطاقة والأسلاك كوحدة واحدة. اللوحات المجمعة من مكونات معتمدة بشكل منفصل تتطلب شهادة نظام من جهة إشعار معتمدة، مما يضيف من 8 إلى 12 أسبوعًا إلى جدول التسليم.

الخطأ 2: تجاهل توافق كبل الغدة. يجب أن تتطابق طريقة إدخال الكابل مع مفهوم حماية اللوحة. تتطلب لوحات Ex d استخدام Ex d موصلات الكابل مع تداخل الخيوط المناسب. استخدام غدد Ex e على حاوية Ex d يلغي الشهادة. حدد نوع وحجم وكمية غدة الكابل في مواصفات اللوحة لتجنب التعديلات الميدانية.

الخطأ 3: التقليل من متطلبات وضوح الشاشة. غرف التحكم ومحطات الحقل في البتروكيماويات لديها ظروف إضاءة متغيرة. قد تبدو الشاشة مناسبة في عرض المبيعات لكنها قد تكون غير مقروءة تحت أشعة الشمس المباشرة أو تحت إضاءة الطوارئ الشديدة. حدد الحد الأدنى لإضاءة الشاشة (1000 شمعة/م² للاستخدام الخارجي) ومتطلبات زاوية الرؤية بناءً على مواقع المشغلين الفعلية.

تقييم الشركات المصنعة قبل الطلب

يشمل سوق معدات مقاومة الانفجار شركات مصنعة لديها خبرة طويلة في مجال البتروكيماويات إلى جانب موردين قاموا بتكييف منتجات صناعية عامة للمناطق الخطرة. التمييز بينهم يتطلب فحص قدرة التصنيع، تاريخ الشهادات، ومراجع المشاريع.

مؤشرات قدرة التصنيع:
– التصنيع الداخلي لأغلفة مقاومة للانفجار (التصنيع الخارجي يؤدي إلى تفاوت الجودة)
– إجراءات فحص مسار اللهب موثقة مع سجلات القياس
– مرافق اختبار حراري قادرة على التحقق من فئة درجة الحرارة في ظروف بيئة مرتفعة الحرارة
– غرفة تجميع نظيفة أو بيئة محكمة للتحكم في مكونات السلامة المتقدمة

تاريخ الشهادات:
– شهادات صادرة من جهات معترف بها (PTB، LCIE، Nemko، DNV، BV)
– استمرارية الشهادة دون انقطاع أو سحب
– نطاق الشهادة يغطي التكوين المحدد الذي تحتاجه

مراجع المشاريع:
– التركيبات في منشآت البتروكيماويات العاملة، وليس فقط في استكشاف النفط والغاز
– مراجع من مقاولي EPC الذين أكملوا التشغيل التجريبي
– متوسط الوقت بين الأعطال الموثق للقاعدة المركبة

خلال مشروع حديث لدعم إنشاء CM/CDMO لشركة فوشيلاي للأدوية، قمنا بتحديد صناديق توزيع وأجهزة تحكم مقاومة للانفجار عبر 15 خط إنتاج تتعامل مع المواد الفعالة والمواد الوسيطة. تطلبت عملية اختيار الشركة المصنعة تنسيقاً بين معهد التصميم ومالك المشروع ومورد المعدات للتحقق من أن كل تكوين لوحة يتوافق مع تصنيف المنطقة ومتطلبات العملية. ساهم التسليم المرحلي المتوافق مع تقدم البناء في منع تلف التخزين وتقليل مناولة الموقع.

اعتبارات التركيب والتكامل

تعتمد موثوقية لوحة HMI المقاومة للانفجار على المدى الطويل على جودة التركيب بقدر ما تعتمد على جودة التصنيع. يمكن أن تؤدي أخطاء التركيب الميداني إلى إلغاء الشهادات وخلق مخاطر سلامة تظل مخفية حتى حدوث عطل.

متطلبات التثبيت:
– دعم هيكلي قادر على تحمل وزن اللوحة بالإضافة إلى حمل الكابلات
– عزل الاهتزاز للتركيبات القريبة من المعدات الدوارة
– اتجاه يتوافق مع افتراضات التصميم الحراري (تفترض معظم اللوحات التثبيت العمودي)

ممارسات التوصيل:
– فصل الكابلات بين دوائر الطاقة والإشارة والاتصالات
– عزم شد مناسب على وصلات الأطراف حسب مواصفات الشركة المصنعة
– نوى الفريت أو التدريع على كابلات الاتصالات في البيئات ذات التداخل الكهرومغناطيسي العالي

التحقق أثناء التشغيل التجريبي:
– التصوير الحراري بعد 24 ساعة من التشغيل المستمر لتحديد النقاط الساخنة
– اختبار زمن استجابة الاتصالات تحت أقصى حمل بيانات
– التحقق من وضوح العرض من مواقع المشغلين الفعليين

يتطلب التكامل مع أنظمة DCS أو SCADA الحالية مطابقة البروتوكول وتكوين العناوين. معظم التأخيرات أثناء التشغيل التجريبي تنجم عن أخطاء في تكوين الاتصال وليس عن مشاكل في الأجهزة. اطلب دليل التكامل من الشركة المصنعة وتحقق من توافق البروتوكول مع مورد نظام التحكم لديك قبل الطلب.

تضمنت اللوحات التي قمنا بتوريدها لمشروع تيلينغا في أوغندا إعدادات اتصال مهيأة مسبقًا ومطابقة لنظام DCS في الموقع، مما قلل من وقت التشغيل التجريبي وألغى أخطاء البرمجة الميدانية. يتطلب هذا النهج تنسيقًا مبكرًا بين الشركة المصنعة للوحة ومتكامل نظام التحكم، لكن الفائدة الزمنية تبرر الجهد الهندسي.

ما الذي تسأل عنه فرق المشتريات حول لوحات HMI المقاومة للانفجار

ما هو الوقت المتوقع لتسليم لوحة HMI مقاومة للانفجار مصممة حسب الطلب؟

التكوينات القياسية ذات أحجام الشاشات الشائعة والشهادات المعتمدة يتم شحنها خلال 8 إلى 12 أسبوعًا. التكوينات المخصصة التي تتطلب ملاحق شهادات جديدة أو أحجام صناديق غير قياسية قد تمتد إلى 16 إلى 20 أسبوعًا. عادة ما تحدد عملية تعديل الشهادة الجدول الزمني للطلبات المخصصة وليس التصنيع. إذا كان جدول مشروعك ضيقًا، تحقق مما إذا كان التكوين المطلوب مشمولاً بالفعل بشهادة قائمة قبل اعتماد المواصفات النهائية.

هل يمكننا استخدام HMI صناعي قياسي مع صندوق مقاوم للانفجار؟

من الناحية التقنية ممكن، لكن التجميع يتطلب شهادة كوحدة كاملة. تركيب HMI غير معتمد داخل صندوق معتمد لا ينتج عنه تجميع معتمد. يجب أن تقوم الجهة المخولة بتقييم الخصائص الحرارية وطرق التوصيل وتقييم مكونات التجميع الكامل. يضيف هذا التقييم تكلفة ووقتًا مقارنة بشراء لوحة معتمدة مسبقًا. بالنسبة للوحدات الفردية، غالبًا ما تتجاوز تكلفة الشهادة تكلفة الأجهزة.

كيف نتحقق من أن الشهادة أصلية؟

يتم إدراج شهادات IECEx الشرعية في قاعدة بيانات IECEx على الإنترنت على iecex.com. يمكن التحقق من شهادات ATEX من خلال الجهة المانحة للشهادة. اطلب رقم الشهادة والجهة المانحة من المورد ثم تحقق مباشرة. توجد شهادات مزيفة في السوق، خاصة للمعدات التي يتم الحصول عليها من خلال شركات تجارية بدلاً من الشراء المباشر من الشركات المصنعة.

ما هي الصيانة المطلوبة للوحة HMI مقاومة للانفجار؟

تشمل الصيانة الدورية تنظيف سطح الشاشة، وفحص أختام كبلات التوصيل، والتحقق من عزم تثبيت مسامير الصندوق. تتطلب الصناديق المقاومة للهب فحصًا دوريًا لأسطح مسار اللهب للكشف عن التآكل أو التلف. يجب أن يتم أي إصلاح يفتح حجرة مقاومة اللهب بواسطة فنيين مدربين ووفقًا لإجراءات الشركة المصنعة. قد يؤدي إعادة التجميع غير السليم إلى وجود فجوات في مسار اللهب مما يلغي الحماية.

هل معدات المنطقة 2 مقبولة للتركيب في المنطقة 1؟

لا. تتطلب المنطقة 1 معدات معتمدة للمنطقة 1 أو المنطقة 0. معدات المنطقة 2 لديها متطلبات تصنيع مخفضة لا توفر الحماية الكافية لظروف المنطقة 1. يظهر هذا الخطأ كثيرًا في المواصفات التي يكتبها مهندسون غير مطلعين على تصنيف المناطق الخطرة. يجب دائمًا مطابقة شهادة المعدات مع تصنيف المنطقة الفعلي، وليس مع المناطق المجاورة أو التصنيف العام للموقع. إذا كان لدى منشأتك تصنيفات مناطق متعددة، شارك معنا رسم تصنيف المناطق الخاص بك على gm*@***om.com أو اتصل على +86 21 39977076، ويمكننا تأكيد أي تكوينات لوحات تتناسب مع كل موقع.

إذا كنت مهتمًا، اطلع على هذه المقالات ذات الصلة:

واروم في مؤتمر ومعرض منتجي الطاقة في مصر
قمة مورام للموردين المضاد للانفجار 2024
الدليل النهائي للإضاءة المحمولة المقاومة للانفجار
المصنع الجديد لـ WAROM MENA
واروم في معرض SMM هامبورغ

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