مشغلات المحركات المقاومة للانفجار للمنطقة 1: دليل الاختيار

لقد قضيت أكثر من ثلاثة عقود في تحديد ومراجعة معدات الكهرباء المقاومة للانفجار لمشاريع عبر مصافي النفط، chemical المصانع، الأدوية المرافق، والمنصات البحرية. عندما يتعلق الأمر بـ محركات البدء للمناطق الخطرة من المنطقة 1، فإن النمط الذي أراه باستمرار هو نفسه: المهندسون يحددون حجم محرك التشغيل أولاً ويفحصون تصنيف المنطقة الخطرة لاحقًا. هذا التسلسل عكسي، ويتسبب في رفض العديد من الطلبات، وتأخير التسليم، وإعادة العمل المكلفة أكثر من أي خطأ فردي آخر. يجب أن يبدأ محرك التشغيل المقاوم للانفجار المصمم بشكل صحيح للمنطقة 1 بنوع الغاز وفئة درجة الحرارة الخاصة بالتركيب. تأتي التصنيفات الكهربائية بعد تأمين تلك المعايير.

ماذا يعني تصنيف المنطقة 1 لتصميم محرك التشغيل

تعرف المنطقة 1 وفقًا لـ IEC 60079-10-1 بأنها منطقة من المتوقع أن يحدث فيها جو غازي قابل للاشتعال أثناء التشغيل الطبيعي. هذه ليست حالة عرضية أو نادرة. إنها بيئة التشغيل المتوقعة. بالنسبة لمحرك تشغيل مركب في المنطقة 1، يجب أن يفترض مفهوم الحماية وجود غاز قابل للاشتعال حول العلبة أثناء تبديل القاطع، وأثناء حمل القاطع للتيار، وأثناء وجود الأحمال على الأطراف.

الطريقة الأكثر استخدامًا للحماية لمحركات التشغيل في المنطقة 1 هي Ex d، علبة مقاومة اللهب. تم تصميم العلبة بحيث إذا حدث انفجار داخلي، يجب أن تفرّغ الغازات الساخنة من خلال مسارات اللهب الدقيقة التي تبردها قبل أن تصل إلى درجة الاشتعال في الجو المحيط قبل أن تصل إلى الخارج. هذه ليست وظيفة إحكام، بل وظيفة تبريد مراقبة. يتم تحديد فجوات مسارات اللهب، الأطوال، والتشطيب السطحي في IEC 60079-1، وتختلف حسب مجموعة الغاز. مسار اللهب الذي يطفئ انفجار الهيدروجين بأمان أضيق بكثير من الذي يُصمم للبروبان. إذا قام مهندس بتحديد محرك Ex d دون ذكر مجموعة الغاز، لا يمكن للمصنع أن يصنع مسارات اللهب بشكل صحيح، ويكون التصريح الفني غير مكتمل تقنيًا.

بعض المشاريع تستخدم محركات حماية إضافية من نوع Ex e للمنطقة 1، لكن هذا أقل شيوعًا ويقتصر على الحالات التي يتضمن فيها دائرة المحرك أجهزة حماية إضافية تمنع القوس أو الشرر أثناء التشغيل الطبيعي. بالنسبة لمحرك التشغيل المباشر القياسي مع قاطع كهربائي ميكانيكي، يظل Ex d الخيار الافتراضي والأكثر أمانًا في المنطقة 1.

مطابقة محركات التشغيل مع مجموعات الغاز وفئات درجة الحرارة

هنا تبدأ معظم أخطاء المواصفات. كل غاز قابل للاشتعال له خاصيتان تحددان مباشرة تصميم محرك التشغيل: طاقته الاشتعالية، التي تحدد مجموعة الغاز، ودرجة حرارة الاشتعال التلقائي، التي تحدد فئة درجة الحرارة.

تقسم مجموعات الغاز وفقًا لـ IEC 60079-0 و IEC 60079-1 إلى IIA، IIB، و IIC. يوضح الجدول أدناه الغازات الشائعة في كل مجموعة وما تعنيه لتصميم علبة المحرك:

لقد رأيت مشاريع حيث حدد مهندس العمليات الهيدروجين كغاز محتمل للإطلاق لكن المواصفات الكهربائية أدرجت مفاتيح المحركات على أنها IIB. تم تصنيع المعدات وشحنها ثم تم رفضها في الموقع لأن مسارات اللهب لم تلبِ متطلبات IIC. الفرق في التسامح في التصنيع بين IIB و IIC يقاس بالمكرونات، لكن هامش الأمان مطلق.

تصنيف درجة الحرارة مهم بنفس القدر. يجب أن يظل درجة حرارة سطح حاوية مفتاح المحرك، بما في ذلك أي بقع ساخنة بالقرب من ملفات الكونتاكتور أو ريلاي التحميل الزائد، أقل من درجة اشتعال الغاز ذاتيًا. التصنيفات القياسية لدرجة الحرارة هي T1 إلى T6، مع T6 كأكثرها تقييدًا. قد يولد غطاء مفتاح محرك يحتوي على كونتاكتور كبير والتيار المستمر للملف حرارة داخلية كافية ليصل السطح الخارجي إلى 80 درجة مئوية أو أكثر. إذا كان الغاز الموجود هو ثاني كبريتيد الكربون، الذي يشتعل تلقائيًا عند حوالي 100 درجة مئوية، فإن تصنيف T6 إلزامي ويجب التحقق من تصميم تبريد الحاوية.

التعيينات الشائعة لتصنيف درجة الحرارة:

• T4 (135°C كحد أقصى لسطح): مناسب لمعظم الهيدروكربونات بما في ذلك أبخرة البنزين
• T5 (100°C): مطلوب لبعض أبخرة المذيبات وبعض الغازات العملية
• T6 (85°C): مطلوب لثاني كبريتيد الكربون وبعض المركبات الأخرى ذات درجة الاشتعال المنخفضة

أنصح المهندسين بتأكيد مجموعة الغاز وتصنيف درجة الحرارة مع فريق سلامة العمليات قبل كتابة مواصفات مفتاح المحرك. إذا كانت بيانات العملية لا تزال أولية، فحدد أسوأ حالة. من الأرخص بكثير شراء مفاتيح T6 من نوع IIC في البداية من استبدال وحدات T4 من نوع IIB بعد الانتهاء من تحليل المخاطر.

بدء التشغيل المباشر مقابل طرق البدء البديلة في المناطق الخطرة

البدء المباشر هو الطريقة الأكثر شيوعًا لمفاتيح المحركات المقاومة للانفجار ولسبب وجيه. يحتوي مفتاح التشغيل المباشر على كونتاكتور وريل التحميل الزائد داخل حاوية مقاومة للهب واحدة. الدائرة بسيطة، وعدد المكونات منخفض، والحرارة الناتجة داخل الحاوية يمكن التنبؤ بها. قلة المكونات تعني مصادر إشعال داخلية أقل لإدارتها، وهو ما يتوافق جيدًا مع فلسفة حماية Ex d.

بالنسبة للمحركات الأكبر، عادة فوق 37 كيلووات، يستهلك بدء التشغيل المباشر تيار اندفاع عالي قد يسبب انخفاضات في الجهد على نظام توزيع المنشأة. في هذه الحالات، يفكر المهندسون في مفاتيح النجمة-مثلث، أو المفاتيح الناعمة، أو محركات التردد المتغير. كل من هذه البدائل يضيف تعقيدًا إلى تصميم المنطقة الخطرة. تتطلب مفاتيح النجمة-مثلث كونتاكتورين وعداد مؤقت، مما يزيد من الحمل الحراري الداخلي وحجم الحاوية المقاومة للهب. تحتوي المفاتيح الناعمة و VFD على إلكترونيات طاقة تولد حرارة كبيرة وقد لا تتوفر في حاوية مقاومة للهب واحدة على الإطلاق. الحل الشائع هو تركيب VFD في حاوية مضغوطة مضغوطة بالهواء أو وضعها خارج المنطقة الخطرة وتشغيل كابل المحرك من خلال غدة مقاومة للهب إلى المنطقة Zone 1.

من المشاريع التي دعمتها، الغالبية العظمى من مفاتيح المحركات في المنطقة 1 هي وحدات DOL مصنفة حتى 55 كيلووات. بعد ذلك، تبدأ تحديات حجم الحاوية وتبديد الحرارة في التفوق على ميزة البساطة. لمحرك بقوة 90 كيلووات في تطبيق مضخة بترولية في المنطقة 1، أوصي بإجراء تحليل حراري مفصل لحاوية المفتاح قبل الالتزام بتصميم DOL. يمكن لملف الكونتاكتور أن يرفع درجة الحرارة الداخلية بمقدار 20 درجة مئوية فوق الظروف الخارجية، وإضافة كونتاكتور ثاني لتبديل النجمة-مثلث يزيد المشكلة تعقيدًا.

إذا كان برنامجك يتضمن محركات فوق 55 كيلووات في المنطقة 1، فمن المفيد تأكيد الأداء الحراري لحاوية المفتاح مع الشركة المصنعة قبل إتمام قائمة المواد الخاصة بك. تواصل مع gm*@***om.com مع بيانات محركك ويمكننا إجراء تحقق حراري.

ما هي وثائق الشهادة التي تحتاجها فعليًا

يجب أن يحمل مفتاح المحرك للمنطقة 1 شهادة من جهة خارجية. لا يُقبل الالتزام المعلن ذاتيًا بموجب IEC 60079 أو معظم اللوائح الوطنية المستمدة منه. الحد الأدنى من حزمة الوثائق التي أوصي بطلبها قبل الشحن تشمل:

أولاً، شهادة المطابقة الصادرة عن مختبر اختبار معتمد. بالنسبة لـ ATEX، فهي شهادة فحص نوعية من الاتحاد الأوروبي من جهة إشعار مثل PTB، LCIE، أو Nemko. بالنسبة لـ IECEx، فهي شهادة مطابقة IECEx من جهة اعتماد مقبولة. يجب أن تتضمن الشهادة نوع المنتج المحدد، مفهوم الحماية (Ex d)، مجموعة الغازات، فئة درجة الحرارة، ونطاق درجة الحرارة المحيطة التي يتم اعتماد المعدات لها.

ثانياً، إعلان المصنع عن المطابقة، الذي يربط وحدات الإنتاج بالتصميم المعتمد. ثالثاً، تقرير اختبار القبول في المصنع الذي يتضمن فحوصات أبعاد مسار اللهب، اختبارات ضغط العلبة حيثما ينطبق، والاختبار الوظيفي للموصل ومرحلة التحميل الزائد.

بالنسبة للمشاريع التي تتجاوز الحدود التنظيمية، فإن الشهادة المزدوجة أصبحت أكثر شيوعاً. يمكن قبول محرك بدء معتمد من كلا من ATEX و IECEx في معظم الأسواق العالمية. بعض الدول تتطلب أيضاً شهادة محلية مثل CNEX للصين أو INMETRO للبرازيل. إذا كان مشروعك في ولاية تتطلب شهادة محلية، فقم بتأكيد تأثير مدة الانتظار مبكراً. يمكن أن تضيف الشهادة المحلية من ستة إلى اثني عشر أسبوعاً اعتماداً على قائمة الاختبار وتعقيد المنتج.

تجنب أخطاء المواصفات التي تؤخر مشروعك

استناداً إلى ملاحظاتي عبر العديد من المشاريع، هناك خمسة أخطاء متكررة في المواصفات تتسبب في تأخير شراء محرك البدء. كل واحد منها يمكن تجنبه.

الخطأ الأول هو تحديد محرك البدء فقط بواسطة قدرة المحرك بالحصان، بدون تحديد مجموعة الغازات أو فئة درجة الحرارة. لا يمكن للمصنع اختيار تصنيع مسار اللهب الصحيح أو تصميم العزل الحراري للعلبة بدون هذه البيانات. ستعود استجابة طلب السعر بأسئلة، وسيتم إعادة ضبط ساعة الشراء.

الخطأ الثاني هو عدم مطابقة نوع مدخل الكابل مع ممارسة التثبيت في الموقع. تحتوي علبة محرك البدء المقاومة للهب على فتحات مدخل ملولبة. إذا كان الموقع يستخدم كابل مقوى مع غدد كابل Ex d، يجب أن تتطابق خيوط المدخل مع نوع خيط الغدة: خيوط M المترية لأسواق IEC، وخيوط NPT لأسواق أمريكا الشمالية. تحديد واحد وتركيب الآخر يؤدي إلى تعديل في الموقع للمعدات المعتمدة، مما يبطل الشهادة. لقد تناولت هذا بالتفصيل في مقالتنا حول اختيار غدد الكابل للكابل المقوى، المرتبطة أدناه.

الخطأ الثالث هو تجاهل تصنيف درجة الحرارة المحيطة. محرك البدء المعتمد لدرجة حرارة محيط قصوى 40°C لن يعمل بأمان في تركيب في الشرق الأوسط أو شمال أفريقيا حيث تتجاوز درجات الحرارة الظلية بشكل روتيني 50°C. يجب إضافة ارتفاع درجة حرارة سطح العلبة فوق درجة الحرارة المحيطة إلى درجة حرارة الموقع، ويجب أن يبقى المجموع ضمن حد فئة درجة الحرارة. في مشروع Tilenga في أوغندا، حيث تعرضت المعدات الخارجية للشمس المباشرة ودرجات حرارة عالية، قمنا بالتحقق من الملف الحراري الكامل لكل علبة قبل الشحن. الوقت الإضافي للهندسة في البداية منع التعديلات الميدانية لاحقاً.

الخطأ الرابع هو طلب نموذج معين لمحرك البدء دون التأكد من أنه معتمد لمجموعة الغازات المطلوبة. عادةً، يقوم المصنعون باعتماد علبة معينة عبر عدة مجموعات غازات، لكن الشهادة محددة. محرك البدء المعتمد لمجموعة IIB ليس معتمدًا تلقائيًا لمجموعة IIC حتى لو تم استخدام نفس قالب العلبة. تختلف أبعاد مسار اللهب.

الخطأ الخامس هو مراجعة غير كافية للوثائق قبل الشحن. إذا كان المشروع في ولاية تتطلب شهادة محلية، أو إذا كان المستخدم النهائي لديه متطلبات فحص محددة، يجب التحقق من دقة الشهادات قبل مغادرة المعدات المصنع. أوصي بطلب نسخ ممسوحة ضوئياً من جميع الشهادات في مرحلة اختبار القبول في المصنع، وليس بعد وصول المعدات إلى الموقع.

لماذا الخبرة مهمة في شراء محرك البدء

محرك البدء ليس سلعة عندما يكون في المنطقة 1. العلبة عبارة عن جهاز أمان مصقول بدقة. يجب التحقق من مسارات اللهب بالقياس. يجب أن تكون وثائق الشهادة كاملة وصحيحة. عندما يخسر مشروع في مصنع كيميائي أو مصفاة نفط وقتاً بسبب رفض محرك البدء عند التفتيش، فإن التكلفة نادراً ما تقتصر على المحرك نفسه. إنها تأخير الجدول الزمني، وإعادة الشراء، والتأثيرات المتتالية على التشغيل التي تؤذي.

في Warom، نقوم بتصنيع محركات بدء مقاومة للهب مع شهادات IECEx و ATEX، تغطي مجموعات الغازات من IIA إلى IIC وفئات درجة الحرارة T4 إلى T6. يتم تزويد محركاتنا بحزم وثائق كاملة، وندعم اختبار القبول في المصنع في منشأتنا أو عبر فحص عن بعد. يتم التحقق من تسامح التصنيع على أسطح مسار اللهب في كل وحدة، وليس عينة، لأننا تعلمنا من خبرة مشاريع تمتد لعقود أن مسار اللهب الخارج عن التسامح هو مسؤولية أمان لا يمكن إصلاحها بأي أوراق رسمية.

إذا كنت تعد مواصفات لمحركات المنطقة 1 وترغب في مراجعة فنية لمعلماتك قبل التقديم للمناقصة، أرسل بيانات محركك، مجموعة الغازات، وفئة درجة الحرارة إلى gm*@***om.com أو اتصل بنا على +86 21 39977076. سنؤكد الاختيار الصحيح للعلبة، حزمة الشهادة، ومدة الانتظار لمشروعك.

أسئلة شائعة حول مواصفات محرك المنطقة 1

هل يمكنني استخدام علبة محرك واحد لمحركات ذات قدرات مختلفة؟

العلبة وشهادتها محددة للمكونات الكهربائية المثبتة بداخلها. إذا قمت بتغيير الموصل أو مرحل التحميل الزائد لاستيعاب محرك بقوة مختلفة، فقد غيرت التجميع المعتمد. قد يتطلب الأمر شهادة جديدة أو شهادة مكملة. بشكل عام، من الأسهل تحديد محركات منفصلة لمحركات منفصلة. حجم العلبة وخصائص تبديد الحرارة تتطابق مع المكونات الداخلية أثناء عملية الشهادة. استبدال المكونات بعد الشهادة يبطل فرضيات الحرارة لمسار اللهب.

ما هو المدة النموذجية لوقت الانتظار لمحركات مقاومة للانفجار؟

بالنسبة لمشغلات DOL القياسية حتى 55 كيلووات مع تصنيفات مجموعة الغاز وفئة درجة الحرارة الشائعة، عادةً ما تكون أوقات التسليم من ثمانية إلى اثني عشر أسبوعًا من تأكيد الطلب، على افتراض أن حزمة الشهادة موجودة بالفعل. يمكن أن تؤدي التكوينات المخصصة، ومتطلبات الشهادة المزدوجة، أو الإضافات المحلية للشهادة إلى تمديد ذلك إلى ستة عشر إلى عشرين أسبوعًا. إذا كان مشروعك يتطلب مشغلات T6 من نوع IIC لمحركات كبيرة، أوصي بشدة بتقديم الطلب مبكرًا في دورة الشراء. هذه ليست عناصر جاهزة من أي مصنع. يمكن أن تستغرق عملية الصب والمعالجة للغلاف الخاص بـ IIC وحده عدة أسابيع قبل بدء التجميع.

كيف يؤثر إعداد مرحل التحميل الزائد على الامتثال لفئة درجة الحرارة؟

يحدد إعداد مرحل التحميل الزائد التيار الذي يتوقف عنده المرحل، لكنه لا يؤثر مباشرة على التيار المستمر الذي يتدفق عبر القاطع خلال التشغيل العادي. ما يهم لفئة درجة الحرارة هو أقصى تيار مستمر يحمله المشغل تحت الحمل العادي، والذي يتم تحديده بواسطة تيار الحمل الكامل للمحرك. يتم التحقق من تصميم الحرارة للغلاف عند أقصى تيار مصرح به للتجميع، وليس عند إعداد المرحل. ومع ذلك، إذا تم ضبط المرحل بشكل كبير فوق تيار لوحة اسم المحرك، فسيحمل المشغل تيارًا أعلى قبل التوقف خلال الحمل الزائد، وسيزداد درجة الحرارة الداخلية وفقًا لذلك. يجب ضبط المرحل على تيار الحمل الكامل للمحرك كما هو مذكور على لوحة الاسم.

هل مقبول مشغل محرك من نوع Ex e للأمان المعزز في المنطقة 1؟

في معظم الحالات، لا. تعتمد حماية Ex e على غياب الأقواس، الشرارات، أو النقاط الساخنة خلال التشغيل العادي. ينتج مشغل المحرك الذي يحتوي على قاطع كهربائي ميكانيكي بشكل جوهري قوسًا عند التبديل. تعتبر مشغلات المحرك من نوع Ex e مناسبة فقط للمنطقة 1 إذا كان جهاز التبديل يقع خارج المنطقة الخطرة أو إذا كانت الدائرة محمية بوسائل إضافية تمنع تكون الأقواس في المشغل نفسه. بالنسبة لمشغل DOL التقليدي حيث يقوم القاطع بتبديل تيار المحرك داخل الغلاف، فإن حماية Ex d هي الطريقة المناسبة للمنطقة 1. عادةً ما تُستخدم مشغلات Ex e في المنطقة 2، حيث يكون احتمال وجود جو قابل للاشتعال أقل. إذا كانت مواصفات مشروعك تتطلب Ex e في المنطقة 1، تحقق من ترتيب التبديل والحماية مع الشركة المصنعة قبل قبول التصميم. شارك معنا مخطط الخط الواحد الخاص بك على gm*@***om.com وسنؤكد ما إذا كانت فكرة الحماية متوافقة.

إذا كنت مهتمًا، اطلع على هذه المقالات ذات الصلة:

انفجار-مضاد لِـ ووروم يسرّع التوسع العالمي ويعمّق الخدمات المحلية في السوق الشرق أوسطية
تقييم موردي الكهرباء المقاومة للماء في الصين من أجل السلامة الصناعية

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