آشنایی با ضد انفجار

مقاله آموزشی ضد انفجار و دانستنی‌های حفاظت الکتریکی

مقدمه:

شرایط ایجاد یک اشتعال:

تعریف انفجار:

محیط قابل انفجار:

محدوده قابل انفجار در یک ترکیب قابل اشتعال:

انواع عوامل اشتعال:

طبقه بندی فضاهای عملیاتی مستعد خطر براساس استانداردNEC500:

طبقه بندی فضاهای عملیاتی مستعد خطربر اساس استاندارد IEC:

مثال هایی از دسته بندی مناطق مستعد خطر:

درجه بندی حفاظت بدنه و محفظه مطابق استاندارد IEC 60529 :

چند اصطلاح معمول در مورد محفظه ها مطابق استاندارد IEC1241-1-1 :

رنج IP بر اساس استاندارد IEC:

حداقل انرژی که باعث اشتعال می شود:

درجه حرارت خود اشتعالی SELF LGNITION Temperature :

کلاسه بندی گروه های گازی بر اساس دمای خود اشتعالی و Maximum دمای سطح وسایل الکتریکی مطابق استاندارد IEC60079

گروه های انفجاری:

روش های حفاظتی در تجهیزات ضد انفجار در مناطق مستعد خطر:

مقدمه

با وجود گازها و غبارات قابل انفجار در برخی از مراکز صنعتی از قبیل صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، داروسازی، رنگ سازی، کارخانجات سیمان، صنایع شیمیایی، خودروسازی، جایگاه‌های سوخت، سیلوها و معادن و ….. استفاده از تجهیزات الکتریکی می‌تواند خطرات و صدمات جبران ناپذیری را ایجاد نماید. به منظور جلوگیری از این حوادث می‌بایست تاسیسات و دستگاه‌هایی که در مناطق مستعد انفجار نصب می‌گردند به گونه‌ای طراحی و تولید و نصب شوند که تمهیدات حفاظتی لازم در برابر شوک الکتریکی، جرقه، پدیده شکست القایی و ….. در شرایط کارکرد معمولی یا وجود عیب برای آن‌ها اندیشیده شده باشد. به این گونه از تجهیزات اصطلاحاً تجهیزات ضد انفجار گفته می‌شود.

عدم استفاده از تجهیزات ضد انفجار به علت بی توجهی به شرایط ایمنی بارها باعث اتفاقات جبران ناپذیری در صنایع گردیده است از جمله انفجار معادن و پالایشگاه‌ها و آتش‌سوزی در کارخانه‌های ریسندگی و بافندگی به علت وجود غبارهای قابل اشتعال.

شرایط ایجاد یک اشتعال

الف: اکسیژن هوا به قدر کافی موجود باشد.

ب: درجه حرارت لازم برای اشتعال ماده که می‌تواند توسط شعله، قوس، جرقه، سطوح داغ یا هر منبع انرژی دیگر تامین شود.

مثلث آتش

مثلث-آتش۴۴

تعریف انفجار

تبدیل سریع هر یک از حالت های ماده (جامد،مایع،گاز) به گاز با توجه به تامین دو شرط در کسر ثانیه را انفجار می نامند.

محیط قابل انفجار

محیط مستعد انفجار عبارت است از فضای مملو از ترکیب انفجاری که شامل مواد قابل انفجار ، اکسیژن باشد.

بدیهی است که با توجه به اثرات مخرب ناشی از یک انفجار باید تمهیدات خاصی را در نظر گرفت . به همین منظور ادوات و تجهیزات که در صنعت به کار میروند باید یه گونه ای انتخاب شوند که به فضای عملیاتی آن صنعت سازگار بوده و بتوانند به نحو مطلوب و بدون ایجاد خطر مورد بهره برداری قرار گیرند.

به همین دلیل علاوه بر دقت در انتخاب پارامتر های برقی دستگاه ها از قبیل ولتاژ، آمپرف توان و غیره که می با یستی به دقت برگزیده شوند بایستی بدنه ای که در آن قطعات برقی جاسازی شده اند نیز متناسب با ان منطقه عملیاتی انتخاب شوند.

محدوده قابل انفجار در یک ترکیب قابل اشتعال

برای تولید اشتعال یک ترکیب قابل اشتعال یا قابل احتراق،می بایست گاز مزبور به نسبت لازم با هوا یا اکسیژن آمیخته شود تا در یک محدوده ترکیب مناسب به وجود آید و این مخلوط به قدر کافی اطراف تاسیسات برقی را احاطه نماید.

حد پایین این محدوده یا زیر این محدوده حد پایین انفجارLOWER EXPLOSION LIMIT LEL

و فصل مشترک این محدوده یا بالاتر از آن حد بالای انفجارUPPER EXPLOSION LIMIT UEL نامیده میشود.

در زیر این محدوده، مقدار گاز قیاس با هوا ، به اندازه ای کافی نیست که ترکیب این دو قابلیت انفجار پیدا کند و بالای این محدوده،مقدار هوا در قیاس با حجم ماده ی آتشگیر به اندازه ای نیست که ترکیب آن دو قابلیت انفجار را داشته باشد البته در هر دو حالت اخیر نیز چنانچه نسبت هریک به میزان مناسب برسد ، می تواند ترکیب را به یک جو مستعد انفجار تبدیل کند.

عکس-1-جزوه44

عکس-جزوه-244

جدول1: محدوده قابل انفجار برخی از گازها

عکس-جزوه344

جدول2: محدوده قابل انفجار برخی از غبارها

انواع عوامل اشتعال

عوامل اشتعالی که ممکن است سبب یک انفجار شود عبارت است از:

الف- قوس های الکتریکی و جرقه های الکتریکی.

• قوس های الکتریکی ناشی از تاثیرات کنتاکت ها

• جرقه های ناشی از شل بودن اتصالات الکتریکی

• تخلیه بار های الکترو استاتیک

• ایجاد جرقه در حالت آسیب دیدگی یا قطع شدن کابل ها

• جریان های اتصالات کوتاه

• صاعقه

ب- جرقه های مکانیکی ناشی از اصطکاک ، ضربه . یا سایش

• سنگ فرز

• جوشکاری

پ- سطوح داغ ناشی از عملکرد تجهیزات مکانیکی یا الکتریکی.

ت- بارهای الکترو استاتیکی ناشی از تاثیر یک پروسه جدا سازی و یا تزریق که حداقل با یک ماده قابل شارژ درگیر شده باشد.

• پر و خالی کردن مایعات پودری و …..

ث- منابع دیگر مانند:

• امواج الکترو مغناطیسی

• امواج مافوق صوت

• تشعشعات مادون قرمز

طبقه‌بندی فضاهای عملیاتی مستعد خطر بر اساس استانداردNEC 500

به طور کلی فضاهای مستعد خطر به دو گروه معادن زغال سنگ و غیر معادن تقسیم می‌شوند.

۱- گروه معادن: به علت شرایط خاص هر معدن، از استاداردهای جهانی در طبقه‌بندی و گروه بندی این مناطق استفاده نمی‌شود و هر کشور برای خود یک سری قوانین و دستور العمل‌ها را وضع نموده است.

معمولاً یک معدن دست نخورده ذغال سنگ جزو مناطق مستعد خطر محسوب می‌شود.

از جمله استانداردهای طبقه‌بندی این مناطق می‌توان به استاندارد شماره CAN/CSA-M421-93مؤسسه CSAکشور کانادا اشاره نمود. بر اساس این استاندارد تنها دستگاه‌های برقی ای که برای استفاده در معادن دارای گاز قابل انفجار یا اشتعال دارای تاییدیه معتبر باشند می‌توانند در معادن مورد بهره‌برداری قرار گیرند.

البته این قاعده شامل دستگاه‌هایی که در مسیرهای تهویه هوا برای رقیق کردن گاز متان مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند نمی‌باشد؛ و در کل مسیرهای تهویه هوا جزو مناطق مستعد خطر محسوب نمی‌شوند.

همچنین این استاندار مشخص می‌نماید که در محل‌هایی که گاز متان بیش از ۱٫۲۵ درصد حجم فضای موجود را اشغال کرده است استفاده از نیروی الکتریسیته به هیچ وجه مجاز نیست تنها استسنا در این مورد استفاده از درپوش لامپ‌های مورد استفاده در معادن و دستگاه‌های ایمن ذاتی هستند که در فصل‌های بعد راجع به آن توضیح خواهیم داد.

در مورد درپوش لامپ‌های مورد استفاده در معادن توسط سازمان CENELECاستاندارد شماره BS EN5003را تدوین شده است که معادل IEC آن استاندارد شماره IEC62013 می‌باشد.

۲- گروه غیر معادن: فضاهای مستعد خطر، مطابق ماده شماره ۵۰۰ آیین نامه ملی برق کشور آمریکا N.E.C به سه CLass طبقه‌بندی می‌شوند.

Class I: مکان‌هایی هستند که در آنها گازها یا بخارهای قابل اشتعال به طور معمول وجود دارند و یا ممکن است به وجود بیایند.

Class II: مکان‌هایی هستند که در ان‌ها غبارهای قابل اشتعال مانند غبارهای برخی از فلزات، غلات، ذغال و نظایر آن‌ها به طور طبیعی وجود دارند یا ممکن است به وجود بیایند.

Class III: مکان‌هایی هستند که در آن‌ها فیبرها و تارهای اشتعال وجود دارند و یا ممکن است به وجود بیاید.

شرایط عملیاتی تاسیسات صنعتی غیر از معادن ذغال سنگ ویا سیلوها معمولاً درI CLass قرار می‌گیرند.

آیین نامه N.E.C هر کلاس را به DIVISON تقسیم کرده است.

درI Division I CLass احتمال وجود گازها و غبارهای قابل اشتعال در شرایط عادی وجود دارد.

در Division II Class I فقط در شرایط غیر عادی ممکن است گازها یا غبارهای قابل اشتعال به وجود بیاید.

طبقه‌بندی فضاهای عملیاتی مستعد خطر بر اساس استانداردIEC

طبقه بندی مناطق مستعد خطر حاوی گازها:

مطابق استاندارد IEC 60079-10 مناطق مستعد خطر به سه ZONE تقسیم بندی میشوند:

ZONE 0 :محیطی است که در آن آمیزه ای از گاز و یا جو قابل انفجار یا به صورت دائمی ویا برای مدت طولانی حضور داشته باشد.

که این مدت را بیش تر از 1000 ساعت در سال را تخمین زده اند.

ZONE 1 : محیطی است که در آن تحت شرایط عادی، امکان دارد که در آن آمیزه ای از گاز و جو قابل انفجار پدید آید.

که این مدت را در حدود 10-1000 ساعت در سال تخمین زده اند.

ZONE 2 : محیطی است که در ان در شرایط عادی ، مخلوطی از گاز یا هوای قابل انفجار در ان وجود ندارد ویا اگر احتمالاً پدید آمد مدت آن کوتاه خواهد بود.

که این مدت زمان بین 1-10 ساعت در سال می باشد.

طبقه بندی مناطق مستعد خطر حاوی غبارات و فیبرهای آتشگیر:

در مورد غبارات و بنا به استانداردIEC61241-3 باز هم به مانند گازها،سه منطقه ی مستعد خطر به نام های ZONE 20 ZONE 21, ZONE 22, تعریف شده است که در واقع به ترتیب ZONE های 0 و1و2 در طبقه بندی گازها هستند.

Zone20: منطقه ای است که در آن شرایط عملیاتی نرمال، غبارات قابل انفجار ، به صورت توده ای ابری یا به کرات وجود دارد و مقدار و غلظت ان ها به نحوی است که غابلیت انفجار و اشتعال در هنگام ترکیب با هوا را دارد.

ممکن است این غبارات به صورت توده ی ابری ف از لایه های غیر قابل کنترل و ضخیمی که بر روی وسایل و تجهیزات ف انباشته شده اند تشکیل شده باشند که بازهم همین خاصیت قابل انفجار بودن را دارا هستند.

این لایه ها و یا توده های ابر مانند میتوانند در داخل فضاهای محدود عملیاتی تشکیل شوندو محیط را مستعد خطر سازند این منطقه نظیر zone0 در محیط های گاز یا بخارات قابل اشتعال می باشند.

Zone21: منطقه ای است که در آن شرایط نرمال عملیاتی ممکن است توده ی غبار ابر مانند قابل انفجار به مقدار کافی برای ترکیب با هوا و ایجاد یک ترکیب غبار هوای قابل انفجار بوجود اید .این منطقه نظیر zone1در محیط های مستعد خطر گاز یا بخارات قابل اشتعال است.

Zone22: منطقه ای است که در شرایط نرمال عملیاتی ممکن است به ندرت توده های ابری غبارات قابل انفجار بوجود آید و به مدت کوتاهی ادامه داشته باشند ویا در شرایط غیر نرمال عملیاتی تجمعی از لایه های غبارات غبارات قابل انفجار بوجود آیند که در صورت ترکیب با هوا تبدیل به غبار مستعد انفجار شود این منطقهر میتواند اطراف دستگاه هایی که در اثر عملیات به دور خود غبار مواد عملیات را در فضای وسیعی پراکنده می کند و بوجود آید این منطقه نظیر zone2 در محیط های گازهای قابل انفجار است.

مثال های از دسته بندی مناطق مستعد خطر

عکس--جزوه--544عکس-جزوه-444

6-عکس--جزوه44

مثال شماره 1:

شکل زیر نشان دهنده ی یک پمپ صنعتی است که در سطح زمین و فضای باز نصب شده است:

عکس---جزوه-ex-744

در صورتی که فرض کنیم فشار این پمپ 50 متر مکعب در ساعت باشد و در فشار پایین کار کند پارامتر ها به شرح ذیل در نظر گرفته می شود:

Aبه فاصله ی 3 متر در طول افق از منبع مواد قابل اشتعال (پمپ) .

B به فاصله ی 1 متر از سطح زمین وتا 1 متر بالاتر از منبع مواد قابل اشتعال (پمپ).

توجه: در صورتی که دائماً جریان هوای نسبتاً زیادی داشته باشیم zone1 قابل اغماض است.

مثال شماره2:

شکل زیر موقعیت همان پمپ بالاست که به جای فضای باز در فضای سر پوشیده نصب شده است:

عکس-جزوه-ex-844

a به فاصله ی 1 متر در طول افق از منبع مواد قابل اشتعال(پمپ).

b به فاصله یک متر از سطح زمین وتا یک متر بالاتر از منبع مواد قابل اشتعال (پمپ).

C به فاصله ی 3 متر در طول افق از منبع مواد قابل اشتعال (پمپ).

مثال شماره 3:

شکل زیر موقعیت یک مخزن ثابت حاوی مایع قابل اشتعال، نصب در فضای باز بدون سقف متحرک داخلی را نشان می دهد.

عکس--جزوه-ex--944

a به فاصله 3 متری از قسمت تخلیه به فضا

b به فاصله 3 متر بالاتر از سقف مخزن.

c به فاصله 3 متر افقی از مخزن.

نکته:باید توجه داشت در زمان وقوع انفجار درجه حرارت تا 2000 درجه سانتیگراد افزایش میابد و فشار (1-1000bar) ایجاد می شود.

درجه بندی حفاظت بدنه و محفظه مطابق استانداردIEC 60529

این نوع درجه بندی حفاظت بدنه ی دستگاه های برقی را در برابر تماس انسان یا حیوان و نیز برخورد اجسام سخت خارجی و نفوذ اب یا مایعات دیگر به داخل آنها معین میکند.درجه ی حفاظت بدنه ها و محفظه ها با دو حرف I و P که به صورت ip نوشته میشود و با استفاده از دو عدد یک رقمی که بعد از آنها می آسد مشخص میشود.عدد اول بعد از حروف که اصطلاخا عدد مشخصه اول نامیده میشود نشان دهنده درجه حفاظت دستگاه در برابر تماس انسان با حیوانات و یا برخورد اجسام و ضرات جامد و سخت خارجی است.این عدد میتواند بن صفر تا 6 باشد.عدد دوم بعد از IP اصطلاحا عدد مشخصه دوم نامیده میشود.نشان دهنده درجه حفاظت دستگاه در برابر نفوذ ماسعات و مخصوصا آب میباشد.و بین 0 تا 8 انتخاب میشود.

استاندارد بین المللی مربوط به اسن مقوله IEC 60529 و استاندارد اروپایی آن EN 60529 میباشد.

بعد از IP و دو شماره ای که پس از آن میاید ممکن است از یکی از حروف A,b,c,d به صورت اختیاری استفاده شده باشد که در واقع مربوط به حقفاظت انسان ها و حیوانات در برابر تماس با دستگاه مورد نظر میباشد.در این صورت استفاده از حرف A نشان دهنده این است که در صورت دسترسی پهنای عقبی دست به دستگاه هیچگونه آسیب به شخص وارد نمیشود.واستفاده از حرف B نشان دهنده آن است که در صورتی که انگشت انسان به داخل قسمت های فرو رفته دستگااه وارد شود به نقاط برقدار نمیرسد و آسیبی به شخص وارد نمیشود.چنانچه از حرف C استفاده میشود نشان دهنده آن است که حفاظت انسان در مقابل ورود ابزارش به دستگاه در صورتی که قطر آن مسائی با بیش از 2.5 میلی متر باشد وجود دارد.چنانچه از حرف D استفاده شود نمایانگر آن است که در صورت ورود سیم با قطر 1 میلی متر و یا بیشتر به داخل دستگاه حفاظت وجود دارد.

ممکن است به صورت اختیاری از یکی از حروف W,M,S,H نیز پس از D,C,B,A استفاده نشده باشد.پس از دو شماره مذکور استفاده میشود.در این صورت استفاده از حرف H نمایشگر آن است که دستگاه با ولتاژ بالا تست شده و با ولتاژ بالا کار میکند.چنانچه از حرف S استفاده شده باشد منظور این است که دستگاه در برابر ورود زیان بخش آب در شرایط ایستایی (خاموش بدون آنکه در حال کار کردن باشد) آزمایش شده است.و چنانچه از حرف M استفاده شده باشد به معت=نای آن است دستگاه در حال کارکرد و گردش قسمت های گردنده آن در برابر ورود زیان بار آب مورد آزمایش قرار گرفته است.در صورتی که از حرف W استفاده شود به معنای آن است که به دلیل وسایل حفاظت اضافی کارکرد دستگاه در شرایط وزش باد نیز مناسب میباشد و هیچگونه خطری ندارد.چنانچه ذکر هریک از اعداد مشخثه اول یا دوم نیارز نباشد.به جای آن از حرف X استفاده میکنیم.مثلاً IP X5 یا IP X2 ممکن است ذکر هر دو عدد لازم نباشد.در این صورت آن را به صورت IP XX مینویسند.

دستگاه هایی که برای zone1 طراحی و ساخته میشوند باید دارای IP 6x و دستگاه هایی که برای zone2 طراحی میشوند باید دارای IP 5x باشند.

نکته 1: چنانچه در IP تعریف شده برای یک دستگاه از عدد 8 استفاده شود به معنای آن است که دستگاه کاملا آب بندی شده میباشد.البته ممکن است عملا مقداری آب وارد دستگاه شود ولی این مقدار در حدی نیست که در عملکر د دستگاه تاثیر سوء داشته باشد.

نکته 2: چنانچه محل مورد استفاده برای استقرار دستگاه در درجه حفاظت تاثیر گذارد این موصوع بایستی از طرف کارخانه سارنده ر دستورالعمل های نحوه استقرار ذکر شود.

نکته 3: زمانی که بیش از یک حرف مکمل استفاده شود در این صورت آن ها را به ترتیب حروف الفبا مینویسند.

نکته 4: اگر درجه حفاظت دستگاهی خارج از حد استاندارد باشد و به صورت سفارشی ساخته شده باشد بایستی حتما شرایط آن از طرف شرکت سازنده به صورت دستور العمل به مصرف کننده ارائه شود.

نکته 5: اگر برای یک محفظه دو نوع IP استفاده شده باشد.مثلا نوشته شود IP X5/IP X7 نشان دهنده این است که محفظه حائز هر دو شرط IP X5 و IP X7 میباشد.

جدول 3 نشان دهنده درجه حفاظت درقم اول IP و جدول 4 نشان دهنده درجه حفاظت رقم دوم IP میباشد.

جدول (3) درجه حفاظت در برابر تماس اشخاص ویا برخورد اجسام خارجی

(مربوط به عدد مشخصه ی اول) بدون محافظت مخصوص (دستگاه هیچگونه حفاظتی در برابر تماس اجسام سخت خارجی ندارد.) 0 حفاظت در برابر ورود اجسام سخت خارجی با قطر بیش از 50mm و پهنای عقبی دست انسان. 1 حفاظت در برابر نفوذ اجسام سخت خارجی با قطر بیش از 12.5mm و طول 80mm ونیز انگشتان دست. 2 حفاظت در برابر اجسام سخت خارجی با قطر بیش از 1mm. 3 حفاظت در برابر نفوذ اجسام سخت خارجی با قطر بیش از1mm و ورود سیم با قطر 1mm و بیشتر. 4 حفاظت در برابر ورود غبار ها. در این نوع حفاظت نمیتوان به طور کامل از ورود غبارها جلوگیری کرد اما ورود غبار به اندازه ای نیست که مزاحم کار مداوم و رضایت بخش دستگاه شود. 5 کاملا در برابر ورود بخار ها آب بندی است و هیچگونه غباری نمی تواند به دستگاه وارد شده و یا نفوذ کند. 6

جدول(4) حفاظت در برابر پاشش آب (مربوط به عدد مشخصه دوم) فاقد حفاظت ویژه 0 حفاظت در برابر چکه ی آب به صورت عمودی . در صورت ریزش قطرات آب به صورت عمودی، هیچگونه اثر زیانبخشی به وجود نمی آید. 1 در حالتیکه دستگاه یا بدنه ی آن حداکثر تا 15 درجه از حالت عادی خود منحرف شود و قطرات آب به صورت عمودی بر روی آن بچکد هیچگونه اثر زیانبخشی به وجود نمی آید. 2 در حالتیکه بدنه ی دستگاه حداکثر تا 60 درجه نسبت به حالت عادی انحراف پیدا کند، ترشح و پاشش آب بر روی آن هیچگونه اثر زیانبخشی ندارد. 3 ترشح و پاشش آب در هر جهتی بر روی بدنه، هیچگونه اثر زیانبخشی ندارد. 4 پاشش آب با فشار زیاد و حتی توسط آب پخش کن هیچگونه اثر زیانبخشی ندارد. 5 حفاظت در برابر پاشش آب با فشار خیلی زیاد توسط آب پخش کن. در صورت وجود این حالت آب به مقدار زیان بخش وارد دستگاه نمیشود. 6 اگر دستگاه به صورت موقت در آب غوطه ور باشد آب وارد آن نمیشود. 7 تحت شرایطی که در کارخانه ی سازنده معین مشود دستگاه می تواند بدون آنکه آب در داخل آن نفوذ کند به طور دائم در آب غوطه ور باشد و اگر هم نفوذ کند به مقداری است که به دستگاه آسیب نمی رسد. 8

عکس-جزوه-EX10445

عکس-جزوه-ex11446

چند اصطلاح معمول در مورد محفظه ها مطابق استاندارد IEC 1241-1-1

Dust – tight Enclosure :

به معنای آن است که محفظه مذکور قادر است از ورود کلیه ذرات گرد و غبارات قابل مشاهده غبارات به داخل خود جلوگیری نماید.

Dust – protected Enclosure :

به معنای آن است که محفظه مذکور قادر نیست از ورود کلیه ذرات گرد و غبار به داخل خود جلوگیری کند اما مقداری که به آن وارد میشود در حدی نیست که لایه های غبار آتش زا تشکیل دهد و در نتیجه بع عملیات ایمن مدار آسیب برساند.

Dust – Ignition Protection :

DIP قید این سمبل بر روی دستگاه نشان دهنده این است که آن دستگاه برای کار در محیط غبار آلود مستعد خطر طراحی و ساخته شده است.

معمولا بعد از DIP یکی از حروف A یا B و سپس یکی از اعداد 20,21,22 استفاده میشود.

اگر بعد از DIP حرف A باشد نشان میدهد که محفظه بدون وجود لایه های غبار در داخل آن آزمایش شده است و اگر از حرف B استفاده شود نشان میدهد که محفظه همراه با لایه ای ژله ای مانند به ضخامت 12.5mm که 45% آن غبار و 55% آن آب مییباشد آزمایش شده است.اعداد 20,21,22 نیز نشان دهنده منطقه ای است که دستگاه میتواند در آن منطقه کار کند.

رنج IP بر اساس استاندارد IEC

ترتیب نوشتن درجه حفاظت بر حسب IP با ذکر مثال:

درمثال فوق IP23CM نمایانگر این است که دستگاه در برابر نفوذ اجسام سخت با قطر داخلی بیش از 12.5mm وطول تا 80mm ونیز ورود آب در حالتیکه بدنه دستگاه حداکثرتا 60 درجه نسبت به حالت عادی انحراف پیدا کند و همچنین در برابر ورود ابزار با قطر مساوی یا بیش از 2.5mm حفاظت شده است. همچنین دستگاه مزبور در حالتیکه دستگاه روشن و قسمت های گرداننده آن در حال چرخش بوده اند مورد آزمایش واقع شده و حفاظت آن در برابر ورود زیانبار آب مورد تایید واقع شده است.

گاهی اوقات ممکن است بعد از دو عدد IP عدد سومی نیز ذکر گردد این عدد مربوط به تست مکانیکی محفظه و دستگاه در مقابل ضربه می باشد که نشان میدهد دستگاه برای آن حالت به خصوص مورد آزمایش ضربه پذیری نیز قرار گرفته و مورد تایید می باشد.

حداقل انرژی که باعث اشتعال می شود

حداقل مقدار انرژی لازمه در یک فضای قابل انفجارکه سبب اشتعال شود. مقدار این انرژی می تواند از ده ها میکروژول برای گازها و بخارات قابل انفجار و تا صدها میلی ژول برای غبارهای قابل انفجار باشد.

برای مثال:

هیدروژن: μJ 20

پروپان: μJ 180

نقطه اشتعال (FLASH POINT)

نقطه اشتعال حداقل درجه حرارتی است که بخارهای قابل اشتعال با رسیدن به آن و در صورت تماس با انرژی می توانند مشتعل شوند.

درجه حرارت خود اشتعالی Self Ignition Temperature

حداقل درجه حرارتی که در یک فضای قابل انفجار بدون نیاز به جرقه می تواند باعث ایجاد یک اشتعال به خودی خود شود را،درجه حرارت خود اشتعالی می نامند.

دمای خود اشتعالی برای گازها مطابق جدول 5 . برای غبارها مطابق جدول 6 می باشد.

تجهیزات الکتریکی ضد انفجار بر حسب دمای احتراق و جو قابل اشتعال طبقه بندی می شوند.

کلاسه بندی گروه های گازی بر اساس دمای خود اشتعالی و Maximum دمای سطح وسایل الکتریکی مطابق استاندارد IEC60079

جدول 7 زیر بیانگر کلاسه بندی ماکزیمم درجه حرارت روی سطح دستگاه های الکتریکی در بدترین شرایط دمایی با توجه به دمای خود اشتعالی گازها می باشد.

با توجه به جدول فوق همواره باید دقت نمود که دستگاه های الکتریکی دارای رنج حرارتی کمتری نسبت به دمای خود اشتعالی گازهای قابل انفجار باشند تا از بروز انفجار جلوگیری به عمل آید با توجه به جدول فوق با حرکت از T1 به سمت T6 حالت ایمن تری ایجاد می شود.بنابر این برای مثال برای زمانی که در محیط مستعد انفجاری احتمال نشت گازی از نوع T3 باشد نمیتوان از تجهیزاتی از نوع T1,T2 استفاده نمود بدیهی است که استفاده از دستگاه های نوع T4,T5,T6 حالت های ایمن تری را ایجاد مینماید.

گروه‌های انفجاری

پیش تر از این اشاره کردیم که تجهیزات الکتریکی حفاظت ضد انفجاری به دو گروه کلی تقسیم می‌شوند:

گروه I: تجهیزات الکتریکی برای معادن

تجهیزات الکتریکی گروهII: تجهیزات الکتریکی برای سایر مناطق خطر ناک.

تجهیزات الکتریکی گروه II خود به گروه‌های IIC ,IIB ,IIA تقسیم می‌شوند. این تقسیم بندی به سطح خطرناکی گازها و غبارها بستگی دارد. تجهیزات گروه IIC برای استفاده در اغلب جوهای انفجاری خطرناک مناسب است و می‌تواند گروه‌های گازی IIA ,IIB را پوشش دهد. همچنین تجهیزات گروه IIB قابلیت پوشش دهی گروه IIA را دارند ولی عکس این قضیه امکان‌پذیر نیست.

در حالت کلی دسته‌بندی این گازها بر اساس دما و ماکسیمم فاصله دو سطح بر اساس جدول ۸ می‌باشد.

روش های حفاظتی در تجهیزات ضد انفجار درمناطق مستعد خطر

محافطت نوع D یا ضد شعله Flameproof_Enclosure

در این نوع محافظت، محفظه ها به گونه ای طراحی شده اند که بدون آنکه محیط اطراف خود را شعله‌ور ساخته ویا به آن آسیب برسانند، برای تحمل انفجار داخلی گازها و بخار های قابل اشتعالی که ممکن است به آن ها وارد شوند مقاوم باشند.

لذا نه تنها این محفطه ها باید مقاوم باشند بلکه ضروری است که کلیه قطعات متصل شده به آن ها نظیر لولای در پوش و ورودی کابل ها به قدری محکم، مقاوم و بدون نفوذ وصل شده باشند که آن ها همان مشخصات فوق الذکر را داشته باشند (این محفظه ها در کارخانه های سازنده تا 4 برابر فشار انفجار آزمایش می شود.)

ضمناً این محفظه ها به گونه ای طراحی شده اند که در هنگام انفجار در داخل آن ها حرارت بوجود آمده بر روی کلیه سطوح خارجی بطور یکنواخت پخش شود تا از اشتعال ویا انفجار گازهای موجود در محیط مستعد خطر اطراف محفظه جلوگیری شود وجود یکنواختی امواج و عدم وجود سطح تیز ومثلثی شکل و روی این محفظه ها از اهمیت بالایی برخوردار است .

یک محفظه ضد انفجار ایده‌آل نباید هیچ گونه اتصالی غیر از محل های ورود کابل یا سیم یا کاندوییت به آن داشته باشد چنانچه امکان داشت درپوش محفظه به آن جوش شود، نصب آن بسیار ساده انجام می شد و محودیت های طراحی برای سازندگان بوجود نمی آورد. اما این کار عملی نیست زیرا بسیاری از دستگاه های برقی داخل محفظه ها نیاز به تعمیر پیدا می کنند و لذا برای دسترسی به آنها باید محفظه قابل باز شدن باشند. در ابتدا این نوع محفظه ها را به صورت پیچی می ساختند اما این امر مستلزم آن بود که محفظه ها به شکل گرد یا استوانه ای ساخته شوند و همیشه امکان پذیر نبود. زیرا بسیاری از مذاکرات داخلی این دستگاه ها به صورت چهارگوش میباشد. برای تضمین استحکام در پوشش محفظه های چهار گوش می بایست با تعداد زیادی از پیچ ها به بدنه متصل شود ، به نحوی که در پوش در مقابل انفجار داخلی تاب بر ندارد و ترک نخورد و اتصالات ان به بیرون پرتاب نگردد.

تعداد پیچ های نگهدارنده با توجه به حجم محفظه ها تغییر پیدا میکند که بتواند تحمل لازم در برابر فشار های احتمالی را داشته باشند به همین دلیل این محفظه ها بسیار حجیم و سنگین هستند. پیچ های نگهدارنده میبایست از استحکام کششی بالایی برخوردار باشند و سر آنها به صورت مثلثی برجسته یا شش گوش فرو رفته باشند.که برای باز کردن نیازمند ابزار خاصی باشند.

این محفظه ها علاوه بر آزمایش های الکتریکی برای گرفتن تاییدیه باید حداقل 7 آزمایش زیر را با موفقیت طی کند:

مقاومت در برابر ضربه.

مقاومت در برابر ایجاد الکتریسیته ساکن معمولا پوشش بدنه به صورت Powder Coated میباشد.

مقاومت در برابر تابش اشعه ماورا بنفش ( این آزمایش مخصوص قطعات پلاستیکی میباشد زیرا این اشعه قطعات پلاستیکی را از بین میبرد.

آزمایش فشار آب یا هوا با 1.5 برابر فشار مرجع حداقل 3.5 BAR به مدت 10 ثانیه فشار مرجع و برای به بالا 4 برابر فشار مرجع.

آزمایش برای مشخص شدن حداکثر دمای سطح.

آزمایش فشار مرجع (در این روش گاز های حامل فشار به نسبت معینی با هوا مخلوط و با ایجاد جرقه منفجر میشود.فشار ایجاد شده به وسیله انفجار را اندازه گیری کرده و با فشار مرجع میسنجند) این آزمایش برای تعیین مقاومت داخلی مورد استفاده قرار میگیرد.

آزمایش عدم انتقال اجزای داخلی محفظه ها به بیرون بر اثر انفجار (این آزمایش برای تعیین مقاومت کلیه قطعات مورد استفاده قرار میگیرد.)

علاوه بر همه این ها داشتن گواهینامه ISO9001 نیز الزامی است.

همچنین برای جلوگیری از بالا رفتن احتمالی درجه حرارت قطعات و دستگاه های برقی داخل این نوع محفظه ها (در شرایط عملیات عادی) و تعیین ماکزیموم درجه حرارت بر روی آنها تست ولتاژ انجام میشود که با توجه به قطعه یا نوع دستگاه تغییر میکند.جزئیات آن در استاندارد 50014 قید شده است.

دریچه های بازدید و بازرسی در دستگاه های نوع d:

گاهی اوقات لازم میشود یک محفظه نوع d دارای قسمتی شیشه ای یا دریچه بازدید باشد.در این صورت جنس آن میبایست از پیرکس باشد یا چنانچه از فرآورده های پتروشیمی استفاده میشود باید در مقابل ماکزیموم درجه حرارت سطح مقاومت داشته باشد و تغییر جنس،شکل یا شفافیت ندهد و در تقلیل درجه حفاظت اثری نداشته باشد.نحوه نصب آن میبایست به یکی ار طرق زیر صورت پذیرد:

1- جنس شفاف مورد استفاده شیشه یا مواد پتروشیمی به طور آب بندی شده در محفظه کار گذاشته شود به نحوی که به آن یکپارچه شده و جزئی از آن محصوب شود.

2- جنس شفاف مورد نظر با واشر به وسیله گیره به طور مستقیم از داخل به محفظه متصل شده باشد.

جنس شفاف مورد نظر ممکن است با چسب یا ماده دیگری به داخل چهارچوب محفظه وصل شده باشد.و در مواقع نیاز بدون آنکه به درجه حفاظت دستگاه آسیب بند قابل تعویض است.چسب مورد نظر نباید به مرور زمان تغییر شکل دهد و ضمنا بی اثر باشد و در مقابل آب ، روغن و دیگر حلال ها و بالا رفتن درجه حرارت تا ماکزیموم درجه حرارت سطح مجاز دستگاه از خود مقاومت نشان دهد.

در زمانیکه از این روش برای دریچه بازدید استفاده می شود بایستی در طراحی دقت شود که مقاومت مکانیکی دستگاه ربطی به چسب یا ماده آب بندی نداشته باشد.

در این نوع محفظه ها مجبوریم برای اب بندی از واشر های مخصوص استفاده کنیم که مشخصات پهنا وشکاف این واشرها در استاندارد CENELEC EN 50018 ذکر شده است.

به مثال زیر توجه نمایید:

برای محفظه های کمتر از L=12.4mm _ 1000 CM3 و مقدار D با توجه به گروه بندی گازهای محیط های مستعد خطر فرق میکند:

برای معادن D<0.4mm

برای گروه های گازی IIA D<0.3mm

برای گروه های گازی IIB D<0.2mm

برای گروه های گازی IIC D<0.15mm

حفاظت نوع e یا ایمنی مضاعف :Increase_safety

دراین نوع حفاظت با انتخاب مواد اولیه با کیفیت برتر، مخصوصاً از نظر پایداری حرارتی ، در ساخت دستگاه ها دقت بیشتری صورت می گیرد تا از بروز حرارت اضافی یا جرقه یا قوس الکتریکی در موقع عملیات عادی دستگاه پیشگیری شود.

در واقع تلاش میشود دستگاه به منبع جرقه تبدیل نشود بنابر این قسمت های جرقه زا به این روش نمیتوانند محافظت شوند.اما بسیاری از قطعات و وسایل دیگر موجودند که اصولا جرقه زا نیستند لذا کاندیداهای مناسبی برای این روش محسوب می شوند، این نوع محافظت ضعیفتر از نوع d محسوب می شوند. بنابر این ممکن است در یک دستگاه قسمت های جرقه زا به روش d و بقیه قسمت ها را به روش e محافظت نمود که اقتصادی تر باشد.

اصول اساسی این انتخاب به شرح ذیل است:

استفاده از عایق های با کیفیت بالا و مطلوب.

طراحی مخصوص راه های عبور هوا و فاصله خزش قسمت های گردنده برای راندمان بیشتر دستگاه مخصوصاً الکترو موتورها.

اتصالات الکتریکی بسیار محکم که به راحتی شل یا از هم جدا نمی شوند.

حداقل درجه حفاظت IP54

ویژگی های روش ایمنی مضاعف به شرح زیر می باشد:

به دلیل استفاده از عایق های با کیفیت بسیار مرغوب و حفاظت فوق العاده در مقابل با اضافی پدیده ی شکست الکتریکی کمتر اتفاق می افتد. این موضوع به ویژه در موتورهای الکتریکی کاملا صادق است.

دستگاه در برابر خوردگی های ناشی از محیط آب هوا و رطوبت و…. حفاظت شده است. استفاده از روش ایمنی مضاعف به ما امکان می دهد که جنس بعضی از محفظه ها را از مشتقات پلاستیک انتخاب کنیم که طبعاً در تاسیسات دریایی و ساحلی ، در مقابل خوردگی بسیار مقاومند و حتی قطعات الکتریکی داخل محفظه را محافظت می کنند.

نصب و تعمیر دستگاه های ایمن مضاعف در مقایسه با دستگاه های ضد شعله بسیار ساده تر است.این امر به علت آن است که محفظه های ایمن مضاعف بسیار سبکترند و تعداد پیچ و مهره های اتصال آن ها در مقایسه با دستگاه های ضد شعله بسیار کمتر است.

با توجه به اینکه محفظه های دستگاه ها ضد انفجار نیستند ، آب بندی آن ها در محل نصب الزامی نیست.

به دلیل سبکتر بودن محفظه های ان ها نسبت به دستگاه های ضد شعله هزینه های اولیه ی نصب ارزان تری دارند.

در چراغ های روشنایی ایمن مضاعف به دلیل استفاده از کلید قطع خودکار برق به عنوان یک قطعه ی ضد انفجار که در زیر در پوش نصب میشود می توان بدون قطع برق نسبت به تعویض لامپ های سوخته اقدام نمود.

به دلیل اینکه موتورهای ایمن مضاعف برای مقاومت در برابر انفجار به محفظه های خود وابسته نیستند می توانند با قدرت بالاتری ساخته شوند.

دستگاه ایمن مضاعف را میتوان برای همه گروه های گازی A,B.C ساخت.

این محفظه ها علاوه بر آز مایشات الکتریکی برای گرفتن تاییدیه باید حداقل 4 آزمایش زیر را با موفقیت طی کنند:

مقاومت در برابر ضربه

مقاومت در برابر ایجاد الکتریسیته ساکن معمولا پوشش بدنه به صورت Powder Coated می باشد.

مقاومت در برابر تابش اشعه ماورابنفش این آزمایش مخصوص قطعات پلاستیکی می باشد.زیرا این اشعه قطعات پلاستیکی را از بین می برد.

آزمایش تعیین حد اکثر دمای سطح.

علاوه بر همه اینها داشتن گواهینامه ISO9001 نیز الزامی است.

در این نوع حفاظت شرایط زیر برای ترمینال ها الزامی است.:

ترمینال ها نباید به هیچ وجه به خودی خود شل شوند.

باید ساختمانش طوری باشد که به هیچ وجه امکان لغزش و در رفتن هادی از زیر پیچ ها نباشد.

لبه های تیز نداشته باشد که به هادی ها صدمه بزند.

در هنگام سفت کردن پیچ ها نباید از جای خود چرخش داشته باشند یا تاب بردارند یا دفورمه شوند.

ترمینال هایی که برای سیم های با سطح مقطع حداکثر 4mm2 استفاده میشوند باید همان خواص را برای محکم گرفتن هادی های با سطح مقطع کوچکتر را داشته باشد.

در مقابل ارتعاش دستگاه و شوک مکانیکی مقاوم باشد.

حفاظت نوع de :

بعضی از وسایل برقی نظیر سوییچ ها، رله های مکانیکی ، نرومادگی های اتصالات برقی،کنتاکتور ها و …. طبق طراحی اولیه ایجاد جرقه می کند.اما وسایل دیگری نظیر ترمینال ها باعث ایجاد جرقه نمیشود.اگر قرار باشد همه ی این وسایل که مشترکاً برای مصرف خاصی کنار هم هستند در محیط های مستعد خطر در محفظه d کنار هم قرار بگیرند، باعث افزایش حجم محفظه و در نتیجه گرانی بیش از حد سیستم خواهد شد ، لذا در اینگونه موارد مدارات و دستگاه ها را به دو قسمت جرقه زا و غیر جرقه زا تقسیم میکنند، تجهیزات برقی جرقه زا در داخل محفظه ی d و تجهیزات برقی غیر جرقه زا را در محفظه ی نوع e جا داده و سپس با وسایل مناسب و آب بندی های لازم به همدیگر متصل می کنند، که در واقع یک مجموعه یکپارچه را تشکیل می دهند.این ترکیب de معروف است.

حفاظت نوع ed:

در این نوع حفاظت محفظه به صورت e حفاظت شده است و قسمت های جرقه زا به صورت d نمونه آن چراغ های فلوئورسنت ضد انفجار است که در این چراغ های میکروسوییچ قسمت قطع و وصل برق سیستم که در زیر در پوش چراغ،به وسیله ی زائده ای که جزئی از درپوش حساب می شود تحت فشار قرار دارد.و به محض برداشتن در پوش فشار روی میکروسوئیچ برداشته می شود و برق قطع می گردد تا تعویض لامپ به سهولت و ایمن صورت پذیرد.حفاظت میکرو سوئیچ زیر درب از نوع d و محفظه مجموعه ی چراغ و پایه های لامپ و ترمینال ها از نوع e می باشد. بالاست چراغ بر حسب طراحی میتواند با هر یک از انواع حفاظت d,e,q ویا m مورد استفاده قرار گیرد.

منابع

وبسایت shopsanat.com