یکی از مهم ترین مسائل قابل توجه در واحدهای صنعتی و به خصوص مکان هایی که در آنها مواد قابل اشتعال مانند بنزین، گاز طبیعی، گازوئیل و… وجود دارد، تأمین ایمنی این اماکن است. به طور کلی برای ایجاد آتش، نیاز به سه عنصر اصلی هوا، مادۀ سوختنی و گرما میباشد. در صورتی که این سه عنصر باهم ترکیب شوند، موجب ایجاد آتش و یا انفجار در آن ناحیه میشوند. در این مقاله به بررسی استانداردهای تجهیزات ضد انفجار و محیط های زون خطر پرداخته خواهد شد.
استفاده از تجهیزات و ابزارهای غیر ایمن در محیط های صنعتی می‌تواند سبب ایجاد آتش و صدمات جبران ناپذیر جسمی و مالی بشود. جایگاه های سوخت مانند پمپ بنزین ها و جایگاه گازوئیل و CNG به علت آنکه با مواد بسیار آتش گیر سروکار دارند، از جمله اماکنی هستند که رعایت مسائل ایمنی جهت پیشگیری از بروز آتش در آنها بسیار ضروری است.
به منظور جلوگیری از حوادث احتمالی، لازم است تا تجهیزات و لوازمی که در مناطق مستعد انفجار نصب میشوند دارای یک سری قابلیت ها و استانداردهای ایمنی باشند. طراحی، تولید، نصب و بهره برداری از این تجهیزات باید به گونه ای باشد که محافظت لازم در برابر مواردی چون شوک الکتریکی، افزایش حرارت، اتصال کوتاه الکتریکی، جرقه و… را دارا باشند. به این گونه تجهیزات اصلاحاً تجهیزات ضد انفجار (Explosion Proof) گفته میشود و با نماد EX مشخص می‌گردند.
انفجار، اشتعال و عوامل ایجاد آنها
اشتعال در حقیقت واکنش اکسیداسیون یا ترکیب مواد با اکسیژن است که با آزاد کردن انرژی به صورت نور و گرما همراه است و دارای شعلۀ قابل رویت میباشد. چنانچه سرعت فرآیند اشتعال بالا باشد و طی آن مواد جامد، مایع و گازی تشکیل دهندۀ سوخت، در کسری از ثانیه از هم پاشیده شده و تبدیل به مواد گازی شوند، به این فرآیند انفجار می‌گویند.
محیط قابل انفجار اصطلاحاً محیطی است که در آن مواد قابل انفجار و اکسیژن وجود داشته باشد و تنها با ایجاد عامل محرک سوم در مثلث آتش به صورت مقداری گرما، احتمال وقوع انفجار بالا می رود. انواع عواملی که میتوانند سبب ایجاد انفجار در محیط های قابل انفجار شوند عبارتند از:
- عوامل خطای انسانی مانند انداختن ته سیگار و یا هرگونه آتش دیگر در محیط قابل انفجار
- حرارت بالای برخی تجهیزات که در اثر انتقال حرارت با جریان های گرم ایجاد شده و سبب ایجاد سطوح داغ و تأمین گرمای لازم برای انفجار میشوند.
- جرقه های مکانیکی ناشی از عواملی چون اصطکاک، سایش و ضربه توسط دستگاه هایی مانند سنگ فرز
- جرقه ها و قوس های الکتریکی ناشی از قطع بودن، آسیب دیدگی و شل بودن کابل ها و تجهیزات برقی و یا عوامل دیگری چون تخلیۀ بارهای الکترواستاتیک و برخورد صاعقه
- امواج و تشعشعات مانند امواج الکترومغناطیس، امواج مادون قرمز و امواج فراصوت
کمترین غلظت مورد نیاز عامل انفجار جهت ایجاد انفجار، حد پایین انفجار (Low Explosion Level (LEL و حداکثر غلظت مورد نیاز برای انفجار، حد بالای انفجار (High Explosion Level (HEL گفته میشود. شکل زیر مقادیر LEL و HEL چند مادۀ سوختنی متفاوت را نشان می‌دهد.
دستورالعمل های ضد انفجار اروپا (استاندارد ATEX)
دستورالعمل های ATEX از جمله استانداردهای تجهیزات ضد انفجار مهم در زمینه ایمنی و حفاظت در قاره اروپا هستند. کلمه ATEX مخفف کلمه 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.
| گروه تجهیزات | دسته بندی | درجه حفاظت | تضمین محافظت | شرایط عملکرد |
|---|---|---|---|---|
| I | M1 | درجه ایمنی خیلی بالا | دو اقدام جداگانه حفاظتی صورت می گیرد که در صورت خطا در عملکرد یک از آن ها، دیگری وظیفه خود را انجام دهد. | در صورتیی که شرایط محیط آماده برای انفجار باشد هم به دلیل ایمنی بسیار بالا می تواند به کار خود ادامه دهد. |
| II | M2 | درجه ایمنی بالا | در شرایط عملکرد عادی تجهیزات، اقدامات حفاظتی حتی برای شرایط محیطی خطرناک هم جوابگو است. | در زمان بروز احتمال بالای انفجار در محیط باید این تجهیزات را خاموش کرده و عملکرد آن ها را متوقف کرد. |
| II | 1 | خیلی بالا | دو اقدام حفاظتی جداگانه صورت می گیردکه در صورت خطا در عملکرد یکی از آن ها، دیگری وظیفه خود را انجام دهد. | تجهیزات می توانند در ناحیه های Zone 0، 1، 2 G D 20, 21, 22 به کار خود ادامه می دهند. |
| II | 2 | بالا | در شرایط معمولی عملکردی سیستم، این تجهیزات ایمنی هستند. اما در صورت بروز شرایط بحرانی ممکن است به خوبی ایمن نباشند. | تجهیزات می توانند در ناحیه های zone 1 ، 2 G و 21, 22 D به کار خود ادامه دهند. |
| II | 3 | معمولی | فقط در شرایط معمولی عملکردی سیستم دارای ایمنی هستند. | تجهیزات می توانند در ناحیه های zone 2 G و 22 D به کار خود ادامه دهند. |
دستورالعمل های ضد انفجار در ایالات متحده آمریکا و کانادا
در آمریکای شمالی یک سری دستورالعمل در راستای افزایش ایمنی و استانداردهای 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 بپرداخته 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.
اگر محیطی جزو کلاس های 1 و 2 قرار بگیرد، لازم است تا نوع گاز و گرد و غبار قابل اشتعال موجود در محیط مشخص گردد که در استاندارد NEC500 این تقسیم بندی به صورت زیر ارائه شده است:
| کلاس بندی منطقه | زیر گروه کاری |
|---|---|
| کلاس 1 | گروه A: محیطی که در آن گاز استیلن وجود دارد. گروه B: محیطی که در آن گاز هیدروژن وجود دارد. گروه C: محیطی که در آن گاز اتیلن وجود دارد. گروه D: محیطی که در آن گاز پروپان وجود دارد. |
| کلاس 2 | گروه E: محیطی که در آن غبار فلز وجود دارد. گروه F: محیطی که در آن گرد و غبار و خاکستر زغال سنگ وجود دارد. گروه G: محیطی که در آن گرد و غبار ناشی از غلات وجود دارد. |
دسته بندی ناحیه ها (Zone Classification)
محیط ها برحسب میزان گازها و غبارهای قابل اشتعال به سه دسته (Zone) تقسیم میشوند. جدول زیر نشاندهندۀ این تقسیم بندی میباشد:
| گازها (Zone) | گرد و غبار (Zone) | توضیحات |
|---|---|---|
| 0 | 20 | محیطی که در آن مواد قابل اشتعال برای مدت طولانی و بیش از 1000 ساعت در سال وجود دارد. معمولا در Zone0 تجهیزات برقی نصب نمی شود. |
| 1 | 21 | محیطی که در آن به طور متناوب و گاه گاه مواد قابل اشتعال وجود دارد و زمان وجود این مواد بین 10 تا 1000 ساعت در سال متغیر است. |
| 2 | 22 | محیطی که در آن در شرایط عادی قابل اشتعال وجود ندارد و یا اینکه مدت وجود آن ها در محیط بسیار کم و زیر 10 ساعت است. |
قوانین ناحیه های گازی در استاندارد EN 60079-10 و ناحیه های گرد و غبار در استاندارد EN 61241-10 توضیح داده شده اند. در شکل زیر به عنوان مثال یک تانکر که در حال تخلیۀ سوخت در جایگاه است با تقسیم بندی ناحیه ها (Zone) مشخص گردیده است.
برای اطلاعات بیشتر در خصوص استاندارد چراغ های ضد انفجار می توانید به مقاله لینک شده مراجعه کنید.
جداول استانداردهای تجهیزات ضد انفجار
جدول زیر مربوط به استانداردهای ایمنی تجهیزات الکتریکی ای است که در کلاس 1 یعنی فضای دارای گازهای قابل اشتعال، کار می‌کنند.
| نوع حفاظت | اقدام حفاظتی | استاندارد EN و IEC | استاندارد (FM (USA | استاندارد UL(USA),div |
|---|---|---|---|---|
| مقرران کلی General Regulations |
مبانی پایه ای انواع مختلف حفاظت | EN 60079-0 | FM 3600 (ISA 12.00.01) | |
| ایمنی طبیعی Intrinsic sacfety |
محدودیت انرژی | En 60079-11 | FM 3610 | UL 913 |
| ایمنی افزایش یافته Increased safety |
اقدامات ساختاری در فضا و ابعاد | En 60079-7 | FM 3600 (ISA 12.16.01) | UL 2279 pt.11 |
| غیر محرک – Non incendive | اقدامات ساختاری در فضا | FM 3611 | ISA 12.12.01 | |
| ضد انفجار Explosion proof |
اقدامات ساهتاری داخل محفظه | FM 3615 | E.g housing UL 1203 | |
| محفظه ضدشعله Flameproof enclosure |
اقدامات ساهتاری داخل محفظه | En 60079-1 | FM 3600 (ISA 12.22.01) | UL 2279 Pt.1 |
| مدول های کپسولی Molded encapsulation |
انفجار محیط مستعد برای انفجار | En 60079-18 | FM 3600 (ISA 12.23.01) | UL 2279 pt.18 |
| نگه داری روغن و نفت Oil encapsulation |
انفجار محیط مستعد برای انفجار | En 60079-6 | FM 3600 (ISA 12.16.01) | UL 2279 pt.6 |
| نگه داری شن Sand encapsulation |
انفجار محیط مستعد برای انفجار | En 60079-5 | FM 3622 And FM 3600 (ISA 12.00.01) | UL 2279 pt.5 |
| تحت فشار Pressurization |
انفجار محیط مستعد برای انفجار | En 60079-2 | FM 3620 | NFPA 496 |
| نوع n Protection type n |
افزایش کیفیت صنعتی | En 60079-15 | FM 3600 (ISA 12.12.02) | UL 2279 pt.15 |
جدول زیر مربوط به استانداردهای ایمنی تجهیزات الکتریکی ای است که در کلاس 2 یعنی فضای دارای گرد و غبار قابل اشتعال، کار می‌کنند.
| نوع حافظت | اقدام حفاظتی | استادرادهای IEC , EN | استادرد FM (USA) | استاندارد UL(USA),div |
|---|---|---|---|---|
| مقرران کلی General Regulations |
مبانی پایه ای انواع مختلف حفاظت | EN 60079-0 | FM 3600 | |
| محافظت توسط غلاف Protection provided by housing |
محافظت توسط غلاف | EN 60079-31 | FM 3616 FM 3611 |
UL 1203 |
| ایمنی طبیعی Intrinsic sacfety |
محدودیت انرژی | EN 61241-11 | FM 3610 | UL 913 |
| تحت فشار Pressurization |
انفجار محیط مستعد برای انفجار | EN 61241-4 | FM 3620 | NFPA 496 |
| مدول های کپسولی Molded encapsulation |
انفجار محیط مستعد برای انفجار | EN 60079-18 |
سلام خسته نباشید بخاطر تمام مقالات و محصولات عالی سایت.قوانین ناحیه های گازی در استاندارد EN 60079-10 و ناحیه های گرد و غبار در استاندارد EN 61241-10 چه چیزهایی میباشد؟سپاس از راهنمایی سایت
درسته.استفاده از تجهیزات و ابزارهای غیر ایمن در محیط های صنعتی می‌تونه سبب ایجاد آتش و صدمات جبران ناپذیر جسمی و مالی بشه