عند اختيار مشغلات الصمامات الكهربائية المقاومة للانفجار، ينظر المتخصصون في هذا المجال إلى خمسة معايير رئيسية: الاعتماد، والغطاء، ودرجة الحرارة، ونظام الأمان عند التعطل، والصيانة. يجب أن يتمتع المشغل الكهربائي المقاوم للانفجار بـ ATEX أو IECEx شهادة اعتماد، غلاف NEMA 7، تحكم في درجة الحرارة لمنع الاشتعال، دعم لـ التفريغ الكهروستاتيكي, والصيانة الدورية.
تُستخدم مشغلات الصمامات الكهربائية المقاومة للانفجار في قطاعات النفط والغاز والبتروكيماويات، و الصناعات الكيميائية, من بين أمور أخرى، حيث توجد غازات أو أبخرة قابلة للاشتعال. ونظرًا لخطورة الشرر، يُعد اختيار المشغل الكهربائي المقاوم للانفجار المناسب أمرًا بالغ الأهمية.
لماذا تُعدّ المعدات المقاومة للانفجار مهمة في المناطق الخطرة؟
تنتشر الأتربة والأبخرة والغازات القابلة للاشتعال بكثرة في المناطق الخطرة. ويمكن أن تنجم هذه المواد عن المعدات الكهربائية التي تسخن أو تُصدر شرارات. وبفضل تصميمها المقاوم للانفجار الذي يحصر أي شرارة داخل أغلفة متينة، تتجنب المشغلات المقاومة للانفجار نشوب الحرائق.
تُعدّ هذه المخاطر شائعة في مجال معالجة المواد الكيميائية أو الهيدروكربونات. فغالباً ما تكون الأنابيب والخزانات والمفاعلات متصلة بالصمامات، حتى أن تسرباً واحداً قد يُسبب مشاكل. ويمكن أن تتحول المشغلات بسرعة إلى مصدر خطر إذا لم تكن محمية بشكل صحيح، ولذلك تعتمد المنشآت عادةً على مشغلات مصممة خصيصاً للمناطق الخطرة والبيئات القابلة للانفجار.
تُستخدم مشغلات المناطق الخطرة في الصناعات التالية:
| صناعة | المخاطر النموذجية | مثال على خطر الاشتعال |
| النفط والغاز | غازات الميثان والهيدروكربونات | شرارة كهربائية أثناء تشغيل الصمام |
| البتروكيماويات | الهيدروكربونات المتطايرة | اشتعال بالقرب من خزانات التخزين |
| المعالجة الكيميائية | أبخرة المذيبات | القوس الكهربائي الذي يشعل سحب البخار |
| معالجة الحبوب والمساحيق | الغبار القابل للاشتعال | اشتعال سحابة الغبار الناتج عن حرارة المعدات |
يؤثر هذا الشرط المتعلق بالحماية من الانفجار على اختيار المعدات في المنشآت الموجودة في المناطق الخطرة، حيث تختار المنشآت على وجه التحديد المعدات المصممة لضمان احتواء أي اشتعال داخلي محتمل بشكل آمن.
العامل الأول: التعامل مع التصنيفات العالمية (ATEX مقابل IECEx)
إذا سألت معظم المهندسين، فسيخبرونك أن نقطة البداية لاختيار مشغل صمام كهربائي مقاوم للانفجار هي الحصول على شهادة اعتماد. لا مفر من ذلك، فمعايير السلامة في المواقع الخطرة صارمة للغاية، ولا أحد مستعد للمخاطرة هنا. في الميدان، تُعدّ شهادتا ATEX وIECEx الأكثر شيوعًا.
| شهادة | منطقة | غاية |
| أتكس | الاتحاد الأوروبي | الموافقة على المعدات للأجواء القابلة للانفجار |
| IECEx | دولي | إطار اعتماد المعدات الخطرة |
صُمم مشغل صمام ATEX ليتوافق مع لوائح السلامة الخاصة بالاتحاد الأوروبي للبيئات القابلة للانفجار. إذا بحثت عن علامة ATEX على أي منتج، فاعلم أنه قد خضع لاختبارات صارمة ويلتزم بمعايير تصنيع دقيقة للغاية.
شهادة IECEx هي إطار اعتماد دولي آخر للمعدات المستخدمة في البيئات القابلة للانفجار. وهي تحظى بشعبية كبيرة بين المهندسين، وخاصة أولئك الذين يعملون في مشاريع دولية، نظرًا لاعتراف العديد من دول العالم بها.
إذا كانت أعمالك تمتد عبر الحدود الدولية، فإن استخدام المحركات الحاصلة على شهادات دولية سيوفر عليك الكثير من المتاعب، ويجعل عملية الشراء والاستخدام أسهل بكثير.
العامل الثاني: سلامة الغلاف وتصنيفات الحماية من دخول الماء والغبار
يحمي الغلاف المحركات من الغبار والرطوبة والمواد الكيميائية. في حال تلف الغلاف، تتعرض المكونات الكهربائية للعوامل الجوية، وهذا أمر غير مقبول في المناطق الخطرة.
تستخدم معظم مشغلات المناطق الخطرة غلافًا من نوع NEMA 7 للحماية في البيئات القابلة للانفجار. فهي قادرة على تحمل الانفجارات الداخلية، ويتم احتواء الانفجار داخل الغلاف، حتى في حالة وجود غازات أو أبخرة قابلة للاشتعال.
| تصنيف IP | مستوى الحماية |
| IP65 | مانع للغبار، ومحمي من نفاثات الماء |
| IP66 | مقاوم للغبار، ومحمي من تيارات المياه القوية |
| IP67 | مانع للغبار، ومحمي من الغمر المؤقت |
| IP68 | مانع للغبار، ومحمي من الغمر المستمر |
بالنسبة للمنصات البحرية ومصانع الكيماويات، قد تتعرض المشغلات للأمطار والرطوبة والمواد الكيميائية. وتوفر تصنيفات الحماية العالية (IP) ضمانًا في مثل هذه الظروف.
العامل 3: درجة حرارة السطح وتصنيفات درجة الحرارة
تُعدّ درجة حرارة السطح عاملاً مهماً آخر في اختيار المشغل للمواقع الخطرة. فبينما لا تُشكّل الشرارات مشكلة، إلا أنه إذا ارتفعت درجة حرارة الجهاز الكهربائي بدرجة كافية، فقد يُشعل الغاز بمجرد ملامسته للسطح.
تحتوي المشغلات المقاومة للانفجار على تصنيف لدرجة الحرارة، أو تصنيف T، والذي يشير إلى أقصى درجة حرارة للسطح من أجل التشغيل الآمن.
| فئة درجة الحرارة | أقصى درجة حرارة للسطح |
| T1 | 450 درجة مئوية |
| T2 | 300 درجة مئوية |
| T3 | 200 درجة مئوية |
| T4 | 135 درجة مئوية |
| T5 | 100 درجة مئوية |
| T6 | 85 درجة مئوية |
توجد غازات أخرى، مثل الهيدروجين والأسيتيلين، يمكن أن تشتعل عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا. ومع اختيار المشغل المناسب، ستبقى درجة حرارة السطح أقل من هذا النطاق الحرج، مما يوفر الأمان.
العامل الرابع: آليات الأمان ضد الأعطال والإغلاق الطارئ (ESD)
تُعد ميزات ESD ضرورية للسلامة الصناعية، حيث تعمل على تحريك الصمامات على الفور إلى وضع آمن عند الحاجة.
تستخدم المشغلات المقاومة للانفجار أنظمة أمان مرتبطة بأنظمة السلامة في المصنع. وبحسب العملية، قد تقوم المشغلات بتحريك الصمامات إلى الفشل في الفتح أو الفشل في الإغلاق المواقف في الحالات التالية:
- نظام كشف الحرائق
- إجراءات إيقاف تشغيل النظام
- رحلات السلامة في العمليات
يتيح هذا الإعداد للمشغلين عزل المعدات بسرعة أو إيقاف العمليات في حالة حدوث أعطال، لذلك ترتبط أنظمة المشغلات دائمًا تقريبًا بضوابط السلامة في المصنع.
العامل الخامس: الصيانة دون فتح الغلاف المقاوم للانفجار
ينبغي صيانة المشغلات المقاومة للانفجار دون كسر الأختام، والتي تعتبر بالغة الأهمية للسلامة والتحكم في عدد مصادر الاشتعال.
يتم تصميم المشغلات باستخدام أجهزة غير تدخلية، بما في ذلك تقنية البلوتوث والأشعة تحت الحمراء. وبالتالي، يمكن إجراء الصيانة دون فتح الغلاف.
تشمل اعتبارات التصميم الخاصة بالصيانة ما يلي:
- أدوات خدمة غير تدخلية
- التصميم المعياري للمشغل
- تعليمات سهلة للتركيب والصيانة
- أختام متينة
تشكل المشغلات مخاطر أقل في المواقع الخطرة إذا أمكن صيانتها دون كسر أختام الغلاف.
الخلاصة: الاعتبارات الرئيسية لأتمتة صمامات المناطق الخطرة
لا يقتصر اختيار مشغل كهربائي للبيئات المتقلبة، حيث تُعدّ السلامة والاحتواء من أهم الأولويات، على مجرد مطابقة عزم الدوران أو الحجم. تُعدّ لوائح السلامة الصارمة ضرورية في قطاعات تشمل البتروكيماويات والكيماويات، و النفط والغاز.
عادةً ما يُفضّل استخدام مشغلات مزودة بعلب NEMA 7، وخيارات إيقاف تشغيل طارئة فعّالة، ومتوافقة مع معايير ATEX أو IECEx. ويمكن للمهندسين وفرق المشتريات اختيار أفضل مشغل للحالات الخطرة بالتركيز على خمس خصائص رئيسية.
