ex (تجهیزات ضد انفجار)

تجهیزات ضد انفجار در برخی از مناطق صنعتی مانند صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، شیمیایی، رنگ سازی، جایگاه های سوخت رسانی و معادن زغالسنگ دارای گاز ها و غبارات قابل انفجار هستند. استفاده از تجهیزات الکتریکی و مکانیکی به دلیل دارا بودن عواملی از قبیل جرقه، تولید حرارت سطحی و دیگر عوامل ایجاد کننده انرژی اولیه حرارتی می تواند باعث تحریک این گاز ها و در نهایت شروع یک انفجار گردد و خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری به آن صنعت وارد نماید. از این رو در صنایع مستعد خطر انفجار می بایست از تجهیزات الکتریکی و مکانیکی استفاده گردد که حفاظت های لازم به منظور جلوگیری از یک انفجار در آن استفاده شده باشد. به تجهیزات الکتریکی و مکانیکی که خود عامل شروع کننده انفجار نبوده را تجهیزات ضد انفجار می نامند.
تعاریف و نکات
ATEX: دستورالعملی به منظور طراحی، نصب، راه اندازی تجهیزات ضدانفجار الکتریکی و مکانیکیبوده که زیرمجموعه اداره استاندارد اتحادیه اروپا است.
دستورالعمل های ATEX از جمله استانداردهای مهم در زمینۀ ایمنی در قاره اروپا هستند. کلمۀ ATEX مخفف کلمۀ فرانسوی Atmosphere Explosive می‌­باشد. به منظور رسیدگی به امر حفاظت در برابر انفجار، اتحادیۀ اروپا دستورالعمل ATEX 94/9/EC را برای تولیدکنندگان و دستورالعمل 1999/92/EC را برای استفاده کنندگان ارائه کرد. این دستورالعمل ها به مرور زمان به قوانین رسمی در کشورهای مختلف بدل شدند.
شخص استفاده کنندۀ محصولات به منظور آن­که برای تأمین مقاصدش از تجهیز مناسبی استفاده کند، لازم است تا به مطالب و جداول استاندارد ATEX رجوع کند. به طور کلی در استاندارد ATEX تجهیزات به دو گروه 1 و 2 تقسیم می­‌شوند.
گروه I : تجهیزاتی که در معادن زیرزمینی مانند معدن زغال سنگ استفاده می­‌شوند و تأسیسات مرتبط کنندۀ آن­ها با سطح زمین که در معرض گازهایی مانند متان و گرد و غبارهای قابل احتراق هستند.
گروه II : دستگاه ها و تجهیزاتی که در سایر مناطق به جز معدن استفاده می­‌شوند و ممکن است در معرض گازها و مواد قابل اشتعال باشند. جدول زیر دسته بندی های استاندارد ATEX را مشخص می­‌کند.
notify body: به موسسه ای که دارای امکانات آزمایشگاهی ضد انفجار بوده و قادر به صدور گواهی نامه های ضد انفجار طبق دستور العمل ATEX به شرکت های تولید کننده تجهیزات ضد انفجار است.
چنانچه هر دو مقدار هوا و ماده قابل اشتعال به میزان مناسب برسد انفجار صورت میگیرد.
هر منطقه ای که شامل سه عامل انفجار به اندازه کافی باشد یا امکان ایجاد عوامل انفجار در آن وجود داشته باشد منطقه مستعد انفجار می نامند
اجزای الزامی انفجار
یک انفجار از سه عامل اصلی تشکیل می یابد که به آن مثلث انفجار نیز می نامند. لازم به ذکر بوده که انفجار هایی مد نظر هست که یک جز آن گاز اکسیژن باشد و انفجار هایی که از مواد شیمیایی دیگر حاصل می شود از حوزه استاندارد ATEX خارج است.

اجزای الزامی یک انفجار عبارتند از:

عامل انفجار مانند گاز متان، غبار زغال سنگ، غبار چوب، گاز هیدروژن، …
گاز اکسیژن کافی
انرژی اولیه انفجار مانند قوس الکتریکی، سطح داغ بدنه، امواج الکترومغناطیس
منابع انرژی اولیه انفجار
قوس الکتریکی
جرقه­ های ناشی از الکتریسیته
جرقه­ های ناشی از برشکاری و ضربات مکانیکی
جرقه براساس اصطکاک و تراکم مولکولی
جرقه بر اثر یونیزاسیون و انرژی صوتی سطح داغ بدنه

حد پایین انفجار(LEL): به کمترین غلظت مورد نیاز عامل انفجار برای ایجاد یک انفجار را حدپایین انفجار می نامند.
حد بالای انفجار(UEL): به حداکثر غلظت عامل انفجار که قابلیت ایجاد یک انفجار را داشته را حد بالای انفجار می نامند.
کلاس های تجهیزات ضدانفجار
به طور کلی مناطق مستعد خطر انفجار به دو کلاس اصلی تقسیم بندی می شوند که عبارتند از:
کلاسI: معادن زغالسنگ
کلاسII: دیگر مناطق مستعد خطر انفجار
زون (ZONE) های مناطق مستعد خطر انفجار
zone 0: مناطقی که به طور دائم و تحت شرایط عادی ترکیبات قابل انفجار وجود دارد (بیشتر از هزار ساعت در سال)
Zone 1: مناطقی که در حالت عادی امکان حضور ترکیبات قابل انفجار وجود دارد (بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ ساعت در سال)
Zone 2: مناطقی که در شرایط عادی ترکیبات قابل انفجار وجود ندارد ولی احتمال ایجاد آن به مدت کوتاه وجود دارد (۱ ساعت در سال)
انواع گروه های گازی
گاز ها را با توجه به دما و انرژی اشتعالشان به سه دسته کلی تقسیم بندی می شود:
IIC: این دسته شامل خطرناک ترین گاز ها است مانند گاز هیدروژن، استیلن، …
IIB: نسبت به دسته بالایی خطر کمتری دارد مانند گاز هایی مثل گاز شهری، اتیلن، …
IIA: گاز هایی مانند متان، آمونیاک، اتان، ….
دستورالعمل های ضد انفجار در ایالات متحده آمریکا و کانادا
در آمریکای شمالی یک سری دستورالعمل در راستای افزایش ایمنی و تجهیزات ضد انفجار تحت عنوان Hazloc ایجاد شده است. موسسات زیر نقش مهمی در جمع آوری این دستورالعمل ها داشته اند.
آزمایشگاه های کارفرمایان (Underwriters Laboratories Inc (UL
موسسه بین المللی CSA
تحقیقات سازندگان (Factory Mutual Research (FM)
انجمن مهندسان برق (Institute of Electrical & Electronics Engineers (IEEE
انجمن ابزاردقیق و اتوماسیون ISA – The Instrumentation, System and Automation Society
مدیریت ایمنی و سلامت معادن (Mine Safety and Health Administration (MSHA
اتحادیۀ بین المللی تولید کنندگان محصولات الکتریکیNEMA – National Electrical Manufacturers Association
اتحادیۀ بین المللی ضد حریق (National Fire Protection Association (NFPA
به طور کلی کدهای ضد انفجار در ایالات متحدۀ آمریکا NEC) National Electrical Code) و در کانادا CEC) Canadian Electrical Code) )نامیده می‌شوند. در قسمت زیر به تشریح استاندارد آمریکایی NEC500 پرداخته می شود.

دسته بندی تجهیزات و محیط در کد آمریکایی NEC500

در استاندارد آمریکایی NEC برای تعیین میزان خطر محیط های مختلف، بر اساس نوع مواد آتش گیر موجود در محیط ها سه کلاس تعریف شده است که عبارتند از :
کلاس 1 محیطی است که در آن گازهای دارای قابلیت اشتعال وجود دارد مانند تأسیسات نفتی و جایگاه های سوخت
کلاس 2 محیطی است که در آن گرد و غبارهای قابل اشتعال مانند غبار منیزیم، آلومینیوم و… موجود باشد.
کلاس 3 محیطی است که در آن فیبرهای قابل اشتعال مانند پنبه، براده های چوب، پارچه و… موجود باشد.
هرکدام از سه کلاس ذکر شده برحسب احتمال آتش سوزی به دو بخش (Division) تقسیم می­‌گردند که عبارتند از:
بخش 1 : در شرایط عادی و هنگام بهره برداری از تجهیزات، مواد آتش زا در فضا وجود دارد.
بخش 2 : در شرایط عادی و هنگام بهره برداری از تجهیزات، مواد آتش زا در فضا وجود ندارد، اما در حالت غیر عادی و به دلایل مختلف از جمله بروز مشکل در تجهیزات، این مواد به محیط وارد شده و منطقه پرخطر می‌­شود.

انواع حفاظت های ضدانفجار
در بخش های قبلی در مورد انواع مناطق مستعد خطر انفجار مواردی را بیان نمودیم. از این قسمت به بعد در مورد روش ها و ویژگی هایی که یک تجهیز ضد انفجار می بایست در آن وجود داشته باشد تا بتوان از آن در مناطق مستعد خطر انفجار استفاده نمود را بررسی می کنیم. ما در این قسمت سه نوع از پر کاربردترین حفاظت های معمول را معرفی می کنیم. اولین مفهومی که به آن می پردازیم EPL هست.
EPL یا درجه حفاظتی دستگاه
در این دسته بندی مشخص می گردد که تجهیز ضد انفجار در کدام زون های انفجاری می توان از آن استفاده نمود
برای کلاس II یا صنایع غیر معدن زغالسنگ سه نوع درجه حفاظتی به صورت زیر تعریف می شود:
درجه حفاظتی Ga: برای استفاده در zone 0,1,2
درجه حفاظتی Gb: برای استفاده در zone 1,2
درجه حفاظتی Gc: برای استفاده در zone 2
برای کلاس I یا معادن زغالسنگ دو نوع درجه حفاظتی به صورت زیر تعریف می شود:
درجه حفاظتی Ma: برای استفاده در زون های پر ریسک مانند کارگاه استخراج زغال و zone 20,21,22
درجه حفاظتی Mb: برای استفاده در زون هایی با ریسک انفجار کمتر و zone 21,22
انواع حفاظت های الکتریکی
حفاظت ضد حریق (flame-proof)
حفاظت ایمنی افزایش یافته (increased safety)
حفاظت ایمن ذاتی (intrinsically safe)
حفاظت ضد حریق
از ویژگی های اصلی این نوع حفاظت ساختار مستحکم محفظه ضد انفجار بوده که قابلیت تحمل انفجار های داخلی دارد ولی انفجار داخلی را به بیرون از محفظه انتقال نمی دهد. درپوش های آن ها عمدتا از نوع فلنج بوده و تنها نوع از حفاظت دستگاه های ضدانفجار است که احتمال وجود انفجار درون محفظه را دارد.
نکته: این نوع حفاظت دارای درجه حفاظتی Gb هستند بنابراین فقط در zone 1 می توان استفاده نمود.
حفاظت ایمنی افزایش یافته
در این نوع حفاظت تجهیزات داخل محفظه ضد انفجار به گونه ای طراحی می گردند که تولید جرقه و قوس الکتریکی نمی کند. این کار را با استفاده از
افزایش فاصله بین نقاط ولتاژ دار
افزایش آب بندی محفظه
کاهش تلفات حرارتی درون محفظه
انجام می دهند.
نکته: این نوع حفاظت معمولا دارای درجه حفاظتی Gb بوده و در zone 1,2 استفاده می شود.
حفاظت ایمن ذاتی
در این گونه حفاظت از تجهیزاتی داخل محفظه ضدافنجار به کار برده می شودکه حتی در شرایط خطا دارای انرژی کمی هستن و انرژی اولیه انفجار را تامین نمی نماید.
نکته: تجهیزاتی که دارای این نوع حفاظت هستند معمولا دارای درجه حفاظتی Ga باشد که در این صورت می توان از آن ها در zone 0 استفاده نمود. در صورتی که دارای درجه حفاظتی Gb باشد آن گاه فقط در zone 1,2 می توان از آن ها استفاده نمود.
کلاس های دمایی
یکی از تامین کننده های انرژی انفجار سطوح داغ تجهیزات است. به همین منظور تجهیزات ضدانفجار را با توجه به دمای سطح بدنه آن ها به ۶ دسته تقسیم بندی می کنند. تجهیزی که دارای اندیس بزرگتری از کلاس دمایی داشته باشد دمای بدنه آن کمتر است. جدول زیر دسته بندی دمایی تجهیزات و محدوده دمایی مربوطه را نشان می دهد.