ابزار دقیق ضدانفجار: ایمنی در مناطق خطرناک
صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و حتی برخی واحدهای تولید مواد غذایی و دارویی، محیطهایی هستند که در آنها همواره خطر انفجار وجود دارد. وجود گازهای قابل اشتعال، بخارات سمی، گردوغبارهای آلی و مواد شیمیایی فرار، این محیطها را به مناطقی حساس تبدیل کرده که کوچکترین جرقه یا افزایش دمای ناگهانی میتواند فاجعهای بزرگ به بار آورد. در چنین شرایطی، تجهیزات معمولی قادر به تأمین ایمنی لازم نیستند و استفاده از ابزار دقیق ضدانفجار به یک الزام تبدیل میشود.
ابزار دقیق ضدانفجار مجموعهای از تجهیزات اندازهگیری و کنترل است که بهگونهای طراحی و ساخته شدهاند تا در محیطهای خطرناک بدون ایجاد جرقه یا حرارت اضافی کار کنند. این تجهیزات نهتنها از بروز حوادث جلوگیری میکنند، بلکه امکان پایش دقیق فرآیندها را در سختترین شرایط فراهم میسازند. در این مقاله، به بررسی جامع ابزار دقیق ضدانفجار، استانداردهای مربوطه، روشهای حفاظتی و نکات کلیدی در انتخاب و نصب این تجهیزات میپردازیم.
مفهوم مناطق خطرناک و طبقهبندی آنها
تعریف منطقه خطرناک
منطقه خطرناک به محلی گفته میشود که در آن احتمال وجود غلظت خطرناکی از گازها، بخارات یا گردوغبارهای قابل اشتعال وجود دارد. این مناطق در صنایع مختلف یافت میشوند: از چاههای نفت و پالایشگاهها گرفته تا کارخانههای تولید پلاستیک، رنگ، انبارهای مواد شیمیایی و حتی آسیابهای آرد.
برای اینکه انفجار رخ دهد، سه عامل باید همزمان وجود داشته باشند: ماده قابل اشتعال، اکسیژن و منبع اشتعال. این سه عامل را مثلث آتش مینامند. در محیطهای صنعتی، دو عامل اول معمولاً وجود دارند و تنها راه جلوگیری از انفجار، حذف یا کنترل منبع اشتعال است. اینجاست که ابزار دقیق ضدانفجار وارد میشود.
سیستمهای طبقهبندی
دو سیستم اصلی برای طبقهبندی مناطق خطرناک وجود دارد:
سیستم Zone (اروپایی): این سیستم که در استاندارد IEC و ATEX استفاده میشود، مناطق را بر اساس احتمال و مدت زمان وجود اتمسفر قابل انفجار طبقهبندی میکند:
- Zone 0: منطقهای که اتمسفر قابل انفجار بهصورت دائم یا برای مدت طولانی وجود دارد
- Zone 1: منطقهای که اتمسفر قابل انفجار گاهی در شرایط عادی ایجاد میشود
- Zone 2: منطقهای که اتمسفر قابل انفجار بهندرت و برای مدت کوتاه ایجاد میشود
برای گردوغبارهای قابل اشتعال نیز Zone 20، Zone 21 و Zone 22 تعریف شدهاند.
سیستم Division (آمریکایی): این سیستم که در استاندارد NEC استفاده میشود، مناطق را به دو دسته تقسیم میکند:
- Division 1: شرایط خطرناک در عملیات عادی وجود دارد
- Division 2: شرایط خطرناک فقط در شرایط غیرعادی ایجاد میشود
شناخت دقیق طبقهبندی منطقه، اولین قدم در انتخاب ابزار دقیق مناسب است.
روشهای حفاظتی در ابزار دقیق ضدانفجار
حفاظت ذاتی ایمن (Intrinsic Safety – Ex i)
این روش یکی از رایجترین و مؤثرترین روشهای حفاظتی است. در این روش، انرژی الکتریکی موجود در مدار به حدی محدود میشود که حتی در صورت بروز خطا، توانایی ایجاد جرقه یا حرارت کافی برای اشتعال را نداشته باشد.
تجهیزات ذاتی ایمن به دو دسته تقسیم میشوند:
- Ex ia: مناسب برای Zone 0، حتی با دو خطای همزمان ایمن است
- Ex ib: مناسب برای Zone 1، با یک خطا ایمن است
مزیت اصلی این روش، امکان انجام تعمیرات و نگهداری بدون نیاز به قطع برق یا تخلیه منطقه است. همچنین تجهیزات ذاتی ایمن معمولاً سبکتر و کمحجمتر هستند.
محفظه ضدانفجار (Flameproof – Ex d)
در این روش، تجهیز داخل یک محفظه فلزی مستحکم قرار میگیرد. اگر انفجاری در داخل محفظه رخ دهد، محفظه آن را مهار میکند و اجازه نمیدهد شعله به محیط بیرون سرایت کند. درزهای محفظه بهگونهای طراحی شدهاند که گازهای داغ قبل از خروج خنک شوند.
این روش برای تجهیزاتی که توان الکتریکی بالایی دارند، مانند موتورها و روشناییها، کاربرد دارد. البته محفظههای ضدانفجار سنگین و حجیم هستند و باز کردن آنها در منطقه خطرناک نیاز به مجوز خاص دارد.
افزایش ایمنی (Increased Safety – Ex e)
این روش بر پیشگیری از ایجاد جرقه تمرکز دارد. تجهیزات Ex e طوری طراحی میشوند که احتمال بروز جرقه، قوس الکتریکی یا دمای بالا در شرایط عادی و غیرعادی به حداقل برسد. این روش برای تجهیزاتی مانند جعبههای تقسیم، ترمینالها و برخی موتورها استفاده میشود.
تحت فشار (Pressurization – Ex p)
در این روش، داخل محفظه تجهیز با یک گاز خنثی (معمولاً هوای تمیز یا نیتروژن) تحت فشار قرار میگیرد. این فشار مثبت مانع از ورود گازهای قابل اشتعال به داخل محفظه میشود. این روش برای تجهیزات بزرگ مانند تابلوهای کنترل و آنالایزرها کاربرد دارد.
پر شده با روغن یا ماسه (Ex o و Ex q)
در برخی تجهیزات، قطعات الکتریکی در روغن یا ماسه غوطهور میشوند. این مواد مانع از تماس جرقه با اتمسفر قابل انفجار میشوند. این روشها امروزه کمتر استفاده میشوند اما هنوز در برخی کاربردهای خاص دیده میشوند.
استانداردها و گواهینامههای بینالمللی
استاندارد ATEX
ATEX مخفف عبارت فرانسوی “Atmosphères Explosibles” است و به دو دستورالعمل اتحادیه اروپا اشاره دارد که الزامات تجهیزات و محیطهای کاری در مناطق خطرناک را تعیین میکنند. هر تجهیزی که در اتحادیه اروپا در مناطق خطرناک استفاده شود، باید دارای گواهینامه ATEX باشد.
علامتگذاری ATEX شامل اطلاعاتی مانند گروه تجهیز، دستهبندی، نوع حفاظت و کلاس دمایی است. برای مثال، علامت “Ex II 1G Ex ia IIC T4” نشان میدهد که تجهیز برای استفاده در صنایع سطحی (گروه II)، در Zone 0 (دسته 1G)، با حفاظت ذاتی ایمن (Ex ia)، برای گازهای گروه IIC و با کلاس دمایی T4 مناسب است.
استاندارد IECEx
IECEx یک سیستم گواهیدهی بینالمللی است که توسط کمیسیون بینالمللی الکتروتکنیک (IEC) مدیریت میشود. این استاندارد در بسیاری از کشورهای جهان پذیرفته شده و هدف آن یکسانسازی الزامات ایمنی در سطح جهانی است.
مزیت IECEx این است که یک گواهینامه میتواند در چندین کشور معتبر باشد و نیاز به آزمایشهای مجدد را کاهش میدهد. بسیاری از تولیدکنندگان بزرگ، محصولات خود را همزمان با هر دو استاندارد ATEX و IECEx گواهی میکنند.
کلاس دمایی
کلاس دمایی نشان میدهد که حداکثر دمای سطحی تجهیز در بدترین شرایط چقدر است. این پارامتر مهم است زیرا هر گاز قابل اشتعال، دمای اشتعال خاصی دارد. تجهیز باید طوری انتخاب شود که دمای سطحی آن همیشه کمتر از دمای اشتعال گاز موجود در محیط باشد.
کلاسهای دمایی از T1 (حداکثر ۴۵۰ درجه) تا T6 (حداکثر ۸۵ درجه) متغیر است. هرچه عدد بالاتر باشد، تجهیز برای گازهای حساستر مناسب است.
انواع ابزار دقیق ضدانفجار
ترانسمیترهای فشار و دما
ترانسمیترها رایجترین تجهیزات ابزار دقیق در صنایع فرآیندی هستند. نسخههای ضدانفجار این تجهیزات با حفاظتهای مختلف مانند Ex ia یا Ex d عرضه میشوند. انتخاب نوع حفاظت بستگی به شرایط نصب، طبقهبندی منطقه و نیازهای عملیاتی دارد.
سوئیچها و سنسورها
سوئیچهای فشار، دما و سطح نیز در نسخههای ضدانفجار موجودند. این تجهیزات معمولاً در حلقههای ایمنی استفاده میشوند و باید از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشند.
شیرهای کنترلی و پوزیشنرها
شیرهای کنترلی در فرآیندهای صنعتی نقش حیاتی دارند. پوزیشنرهای ضدانفجار امکان کنترل دقیق این شیرها را در مناطق خطرناک فراهم میکنند. بسیاری از پوزیشنرهای مدرن از پروتکلهای هوشمند مانند HART پشتیبانی میکنند.
آنالایزرهای گاز
آنالایزرهای گاز برای پایش ترکیب گازها و تشخیص نشتی استفاده میشوند. این تجهیزات در مناطق خطرناک باید دارای حفاظت مناسب باشند. بسیاری از آنها از روش تحت فشار (Ex p) استفاده میکنند.
نکات کلیدی در انتخاب و نصب
تطابق با طبقهبندی منطقه
اولین و مهمترین نکته، اطمینان از تطابق تجهیز با طبقهبندی منطقه است. تجهیزی که برای Zone 2 گواهی شده، نباید در Zone 1 استفاده شود. همچنین گروه گاز و کلاس دمایی باید با شرایط واقعی محیط مطابقت داشته باشد.
کیفیت نصب و سیمکشی
بهترین تجهیز ضدانفجار هم اگر درست نصب نشود، ایمنی لازم را فراهم نمیکند. سیمکشی باید طبق استانداردها انجام شود، اتصالات باید محکم باشند و از کابلها و گلندهای مناسب استفاده شود. در سیستمهای ذاتی ایمن، استفاده از باریرهای مناسب الزامی است.
نگهداری و بازرسی دورهای
تجهیزات ضدانفجار نیاز به بازرسی دورهای دارند. واشرها، درزگیرها و اتصالات باید بررسی شوند. هرگونه آسیب فیزیکی باید فوراً گزارش و رفع شود. تعمیرات باید توسط افراد مجاز و با قطعات اصلی انجام شود.
آموزش پرسنل
پرسنلی که با تجهیزات ضدانفجار کار میکنند، باید آموزشهای لازم را دیده باشند. آنها باید بدانند که چرا این تجهیزات متفاوت هستند و چه کارهایی مجاز است و چه کارهایی خطرناک. باز کردن یک محفظه ضدانفجار در منطقه خطرناک بدون مجوز، میتواند عواقب جبرانناپذیری داشته باشد.
آینده ابزار دقیق ضدانفجار
با پیشرفت فناوری، ابزار دقیق ضدانفجار نیز در حال تحول است. ترانسمیترهای هوشمند با قابلیت تشخیص عیب، سنسورهای بیسیم با حفاظت ذاتی ایمن، و سیستمهای پایش از راه دور، همگی در حال گسترش هستند.
اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) نیز به این حوزه وارد شده است. امکان جمعآوری دادهها از تجهیزات ضدانفجار و تحلیل آنها در سیستمهای ابری، پیشبینی خرابی و بهینهسازی نگهداری را ممکن میسازد. البته این فناوریهای جدید نیز باید الزامات ایمنی را رعایت کنند.
سخن پایانی
ابزار دقیق ضدانفجار، خط مقدم دفاع در برابر حوادث ناگوار در صنایع پرخطر است. انتخاب درست این تجهیزات نیازمند شناخت دقیق شرایط محیطی، طبقهبندی مناطق خطرناک، استانداردهای بینالمللی و روشهای حفاظتی مختلف است.
سرمایهگذاری روی تجهیزات باکیفیت و دارای گواهینامههای معتبر، نهتنها جان کارکنان را حفظ میکند، بلکه از خسارات مالی سنگین و توقف تولید جلوگیری میکند. در نهایت، ایمنی یک انتخاب نیست؛ یک الزام است. و ابزار دقیق ضدانفجار، ابزار تحقق این الزام در سختترین شرایط صنعتی است.