دليل على الانفجار مقابل الأمان الجوهري: الاختلافات الرئيسية في المناطق الخطرة

لنفترض أنك تقوم بتحديد سخان غاطس كهربائي لخزان نفايات الزيوت في مصنع للبتروكيماويات. يقع الخزان في منطقة سرية، لذا يحتاج المدفأة وصندوق التوصيل الخاص بها وجهاز إرسال درجة الحرارة الخاص بها إلى طريقة حماية معتمدة. يقدم بائع الأجهزة جهاز إرسال آمنًا بشكل جوهري. توفر الشركة المصنعة لمعدات التدفئة سخانًا ذو شفة مقاوم للانفجار. كلا النهجين يمنعان الاشتعال، لكنهما يعملان وفقًا لمبادئ مختلفة تمامًا، ويؤدي هذا الاختلاف إلى تحديد القدرة على الطاقة، وتكلفة التركيب، وقواعد الصيانة.

الفرق الأساسي: الحد من الطاقة مقابل الاحتواء

تم تصميم جهاز آمن بشكل جوهري بحيث لا يمكنه إطلاق ما يكفي من الطاقة الكهربائية أو الحرارية لإشعال الغلاف الجوي المحيط. تم تصميم جهاز مقاوم للانفجار لاحتواء انفجار داخلي دون السماح لهب أو غازات ساخنة بالخروج. باختصار، السلامة الجوهرية هي استراتيجية وقائية، في حين أن الحماية ضد الانفجار هي استراتيجية احتواء.

ويفسر هذا التمييز لغزًا شائعًا في هذا المجال: يمكن أن يكون جهاز إرسال درجة الحرارة آمنًا بشكل جوهري، لكن المدفأة التي تستهلك عدة كيلووات لا يمكن أن تكون آمنة. ولا يمكن جعل المعدات عالية الطاقة آمنة بشكل جوهري، لأن التشغيل العادي وظروف الأعطال الجديرة بالثقة تنتج مستويات طاقة أعلى من عتبة الإشعال التي تتميز بها مخاليط الوقود والهواء النموذجية.

تختلف المصطلحات حسب المنطقة والمعايير. في ممارسة أمريكا الشمالية، يُستخدم مصطلح مقاوم للانفجار على نطاق واسع، في حين أن المعايير الدولية تسمي نفس التقنية مقاومة للاشتعال، المعينة Ex d. وبالمثل، تم تحديد السلامة الجوهرية على سبيل المثال i. تساعد معرفة كلا الاسمين عند مقارنة شهادتي ATEX وIECEx بالموافقات المحلية.

كيف تعمل المعدات الآمنة جوهريًا

السلامة الجوهرية تحد من الطاقة الكهربائية عند المصدر. في دائرة Ex i، يتم الاحتفاظ بالجهد والتيار والطاقة المخزنة تحت المستويات المطلوبة لإشعال الغاز أو البخار المحدد الموجود. حواجز الأمان المثبتة في المنطقة الآمنة تقيد الدائرة بمقاومات تحد من التيار ومكونات تثبيت الجهد. حتى في حالة حدوث ماس كهربائي أو سلك مكسور أو حادث أرضي، تظل الطاقة التي تصل إلى المنطقة الخطرة أقل من عتبة الإشعال.

الأجهزة النموذجية الآمنة جوهريًا هي أدوات منخفضة الطاقة: أجهزة إرسال درجة الحرارة، وأجهزة إرسال الضغط، ومفاتيح المستوى، وصمامات الملف اللولبي، وأجهزة الاتصال. مزاياها عملية وتقنية أيضًا:

• يمكن الموافقة عليها للمنطقة 0، حيث يوجد جو متفجر بشكل مستمر أو لفترات طويلة.
• العبوات مدمجة وخفيفة الوزن، لأنه لا حاجة إلى غلاف ثقيل مقاوم للاشتعال.
• مع سلامة الحواجز، يمكن للموظفين المدربين فتح الجهاز وصيانته دون إلغاء تنشيط الدائرة.
• يتم تطبيق طرق الأسلاك العادية على جانب المنطقة الآمنة من الحاجز، مما يقلل من تكلفة التركيب.

العامل المحدد هو القوة. عادةً ما توفر الدائرة الآمنة جوهريًا بضع مئات من المللي واط فقط، وهو ما يكفي للإشارة ولكن ليس للسخان أو مشغل المحرك أو جهاز الإضاءة.

كيف تعمل المعدات المقاومة للانفجار

المعدات المقاومة للانفجار، والتي تسمى أيضًا مقاومة للاشتعال أو Ex d، تأخذ النهج المعاكس. وبدلاً من الحد من الطاقة، فإنه يستخدم غلافًا قويًا بما يكفي لتحمل أي انفجار داخلي. إذا دخل غاز قابل للاشتعال إلى المبيت واشتعل، فإن العلبة تحتوي على الضغط وتطفئ اللهب، وبالتالي لا يمكن أن ينتشر الانفجار إلى الغلاف الجوي الخارجي.

يعتمد الاحتواء على مسارات اللهب المصممة بدقة. تعمل الوصلات الآلية والفجوات الضيقة على تبريد الغازات المتسربة إلى ما دون درجة حرارة الاشتعال في الغلاف الجوي المحيط قبل أن تغادر العلبة. يجب أن يقاوم الغلاف أيضًا التشوه تحت ضغط الانفجار الأقصى. يعمل هذا الأسلوب بغض النظر عن الطاقة المخزنة في المعدات، ولهذا السبب فهو يناسب الأجهزة عالية الطاقة. لإلقاء نظرة فاحصة على كيفية تصميم هذه العبوات وصيانتها، تعد المقالة المتعلقة بهيكل وتركيب وتشغيل السخانات الكهربائية المقاومة للانفجار مرجعًا مفيدًا.

تشمل المنتجات الشائعة المقاومة للانفجار في التدفئة الصناعية ما يلي:

• سخانات غاطسة ذات شفة وسخانات ذات سدادات لولبية لصهاريج التخزين
• سخانات مجاري الهواء وسخانات العملية
• خزائن التحكم ومشغلات المحركات
• صناديق التوصيل، وتركيبات الإضاءة، ولوحات التحكم في التتبع الحراري

والمقايضات هي الوزن والتكلفة والوصول. تعتبر العلب المقاومة للانفجار ثقيلة الوزن ومبنية بتحمل شديد، مما يرفع تكاليف التصنيع والشحن. يجب عادةً إلغاء تنشيط النظام وفحص المنطقة بحثًا عن الغاز قبل فتح العلبة. بالنسبة للمعدات التي تحتاج إلى طاقة حقيقية في منطقة سرية، غالبًا ما يكون البناء المقاوم للانفجار هو الخيار الوحيد المعتمد.

نظرة سريعة على الأمان الجوهري مقابل مقاومة الانفجار

أسرع طريقة لمقارنة الطريقتين هي النظر إلى مبدأ الحماية وسعة الطاقة والعلبة. يلخص هذا الجدول النقاط الأكثر صلة بمراجعة المشتري للمواصفات.

الاختيار بين السلامة الجوهرية والبناء المقاوم للانفجار

ابدأ بمتطلبات الطاقة للجهاز. إذا كان الجهاز يستهلك مللي أمبير فقط وكانت وظيفته على مستوى الإشارة، فعادةً ما تكون السلامة الجوهرية هي الخيار الاقتصادي والعملي. إذا كان الجهاز يجب أن يوفر طاقة حرارية أو ميكانيكية، فستحتاج دائرة الطاقة إلى بناء مقاوم للانفجار أو طريقة أخرى عالية الطاقة مثل زيادة الأمان (Ex e) أو الضغط (Ex p).

تتواجد الطريقتان بشكل روتيني في نفس التثبيت. على سبيل المثال، قد يستخدم انزلاق العملية في المنطقة الخطرة جهاز إرسال درجة حرارة آمن جوهريًا للإشارة وسخان غاطس مقاوم للانفجار لحمل التسخين. يحمل كل جهاز علاماته الخاصة، لذلك يجب على المشتري التحقق من أن كل علامة تتوافق مع المنطقة الفعلية ومجموعة الغاز وفئة درجة الحرارة للموقع. ابحث عن ATEX أو IECEx أو الموافقات الوطنية مثل UL وCSA. يجب أن توضح العلامة نوع الحماية ومجموعة الغاز (IIA أو IIB أو IIC) وفئة درجة الحرارة (T1 إلى T6). قبل تقديم الطلب، يقوم العديد من المشترين بمراجعة شهادات الشركة المصنعة وأوسمة الشرف للتأكد من أن الموافقات تنطبق على النموذج المحدد المعروض.

معدات التدفئة المقاومة للانفجار في الممارسة العملية

بالنسبة لتطبيقات التدفئة، نادرًا ما يكون السؤال العملي هو ما إذا كان المدفأة نفسها آمنة بشكل جوهري. يجب أن يوفر السخان طاقة حرارية مستمرة، وبالتالي فإن طريقة الحماية للسخان تكون مقاومة للانفجار. الأسئلة الحقيقية هي ما إذا كان السخان معتمدًا للمنطقة، وما إذا كان غلافه الطرفي مقاومًا للاشتعال، وما إذا كان جانب التحكم يطابق نفس معيار الحماية.

يتم تركيب السخان الغاطس ذو الحافة المقاومة للانفجار من خلال فوهة الخزان تمامًا مثل السخان ذو الحافة القياسية، ولكن صندوقه الطرفي المضاد للاشتعال والعناصر المعتمدة تؤهله للمواقع الخطرة. بالنسبة للخزانات الصغيرة والمتوسطة، يعد الطراز المعتمد من ATEX بقدرة 6 كيلووات خيارًا محددًا بشكل متكرر.

سخان غاطس ذو شفة مقاوم للانفجار بقدرة 380 فولت 6 كيلو وات معتمد من ATEX يناسب هذا السخان الغاطس ذو الحافة المعتمدة الخزانات الصغيرة والمتوسطة في المناطق الخطرة، مع صندوق طرفي مقاوم للاشتعال وموافقة ATEX/IECEx لمواقع المنطقة 1 و2. عرض المنتج →

معدات التحكم لا تقل أهمية عن المدفأة. تحتاج مكونات التبديل والحماية والتحكم في درجة الحرارة الموجودة في المنطقة المصنفة إلى الحماية الخاصة بها. إن خزانة التحكم المقاومة للاشتعال، والتي تم تصميمها وفقًا لنفس مبدأ الاحتواء، هي الحل التقليدي لإيواء هذه المكونات والحفاظ على توافق حلقة التسخين.

خزانة التحكم المقاومة للاشتعال لأنظمة تدفئة المناطق الخطرة يضم هذا الغلاف المقاوم للاشتعال بشكل آمن مكونات التبديل والحماية والتحكم في درجة الحرارة لحلقات التسخين، ويحتوي على انفجارات داخلية ويناسب المناطق المصنفة عبر الصناعات. عرض المنتج →

التحكم في تتبع الحرارة في المواقع الخطرة

بالنسبة لخطوط الأنابيب والسفن التي تحتاج إلى صيانة درجة الحرارة بدلاً من التسخين عالي الطاقة، يعد تتبع الحرارة الكهربائية حلاً شائعًا، كما أنه يخلق سؤال حماية. قد يستخدم كابل تتبع الحرارة نفسه تقنية القدرة الكهربائية الثابتة أو ذاتية التحديد، ولكن يجب أن تكون لوحة التحكم التي تغذيه مناسبة للمنطقة. تجمع خزانة التحكم في تتبع التسخين المصممة للمواقع الخطرة بين توزيع الطاقة والحماية والتحكم في درجة الحرارة في حاوية مقاومة للاشتعال، وبالتالي فإن حلقة التتبع بأكملها تلبي نفس المعايير مثل بقية التثبيت.

خزانة التحكم في تتبع الحرارة للمواقع الخطرة تدمج خزانة التحكم هذه التحكم في درجة الحرارة والكشف وإدارة الطاقة لتتبع الحرارة الكهربائية، وتدعم ما يصل إلى 72 دائرة ومناسبة للبيئات العامة أو الخطرة. عرض المنتج →

خلاصة القول: إن الأمان الجوهري والمقاوم للانفجار ليسا وصفين قابلين للتبديل لنفس الضمانة. تمنع السلامة الجوهرية الاشتعال عن طريق الحد من الطاقة، وهو ما يعمل بشكل جيد للأدوات ولكن ليس لمعدات الطاقة. يحتوي البناء المقاوم للانفجار على اشتعال داخل حاوية معتمدة، وهو ما يجعل السخانات عالية الطاقة، وخزائن التحكم، ولوحات التتبع ممكنة في المناطق الخطرة. قم بمطابقة طريقة الحماية مع وظيفة الجهاز، وتحقق من وضع العلامات وفقًا لتصنيف منطقتك، واشترِ من شركة مصنعة توثق كلاً من نظام الجودة الخاص بها وموافقاتها على المناطق الخطرة.