دليل اختيار معدات الحماية

عملية الاختيار

يتطلب اختيار معدات الحماية الإجابة على ستة أسئلة بالترتيب:

1. في أي منطقة توجد المعدات؟ → يحدد الفئة الدنيا (1، 2، أو 3)
2. ما هو الغاز أو الغبار الموجود؟ → يحدد مجموعة الغاز (IIA/IIB/IIC) أو مجموعة الغبار (IIIA/IIIB/IIIC)
3. ما هي درجة حرارة الاشتعال الذاتي؟ → يحدد فئة درجة الحرارة (T1–T6) أو أقصى درجة حرارة للسطح
4. ما وظيفة المعدات؟ → يحدد طرق الحماية المناسبة (Ex d، Ex i، إلخ)
5. في أي بيئة تعمل؟ → يحدد تصنيف IP، المواد، نطاق درجة الحرارة المحيطة (انظر متطلبات التركيب)
6. ما هي المعلمات الكهربائية؟ → الجهد، التيار، القدرة، التردد

كل إجابة تضيق الخيارات حتى تحصل على قائمة مختصرة من الخيارات المتوافقة. تحقق من الشهادات قبل الشراء. ثم اختر بناءً على التكلفة، التوفر، والملاءمة. تحقق من علامة المعدات لتأكيد الامتثال.

الخطوة 1: المنطقة → الفئة

طابق المنطقة مع فئة المعدات المطلوبة أو EPL:

مناطق الغاز/البخار

مناطق الغبار

القاعدة الأساسية: يمكن دائمًا استخدام المعدات ذات الفئة الأعلى في المناطق ذات المخاطر الأقل. الفئة 1 تعمل في كل مكان؛ الفئة 3 فقط في المنطقة 2/22.

الخطوة 2: الغاز/الغبار → المجموعة

للغاز/البخار

حدد الغاز وابحث عن مجموعته:

عند الشك، استخدم IIC. يعمل لجميع الغازات، يزيد التكلفة (~10–30% أكثر من IIA)، لكنه يلغي المخاطر إذا تغير تركيب الغاز.

للغبار

المعدات المعلمة بـ III (بدون حرف) تغطي جميع أنواع الغبار (IIIA، IIIB، IIIC). المعدات المعلمة بـ IIIC تغطي IIIC فقط.

الخطوة 3: درجة الحرارة → فئة T أو أقصى درجة حرارة للسطح

للغاز/البخار

ابحث عن درجة حرارة الاشتعال التلقائي للغاز (AIT) واختر معدات بفئة T أقل من تلك القيمة:

هامش الأمان: يجب أن تكون فئة T للمعدات أقل بفئة واحدة على الأقل من AIT للغاز. على سبيل المثال، إذا كانت AIT = 200°C، استخدم T3 (200°C) أو أقل، وليس T2 (300°C).

للغبار

الغبار يستخدم علامة درجة حرارة مباشرة (ليس فئات T). يجب أن تكون أقصى درجة حرارة سطح للمعدات:

• ⅔ من MIT لسحابة الغبار (درجة حرارة الاشتعال الدنيا لسحابة الغبار)
• 75°C أقل من درجة حرارة اشتعال الطبقة (LIT) لطبقة بسمك 5 مم

استخدم الأكثر تقييدًا بينهما.

مثال: دقيق القمح له MIT = 440°C، LIT (5 مم) = 220°C.

• حد السحابة: ⅔ × 440 = 293°C
• حد الطبقة: 220 - 75 = 145°C
• استخدم T145°C أو أقل (حد الطبقة هو المسيطر)

الخطوة 4: التطبيق → طريقة الحماية

اختر طريقة الحماية بناءً على وظيفة المعدات ومستوى الطاقة:

ترتيب التكلفة (منخفض إلى مرتفع): Ex nA (المنطقة 2 فقط) < Ex e < Ex ia/ib < Ex d < Ex m < Ex p

ترتيب الوزن (من خفيف إلى ثقيل): Ex ia < Ex e < Ex m < Ex d < Ex p

مخطط تدفق القرار

الاختيار بين Ex d و Ex i

هل القدرة < 20 واط؟
├─ نعم → النظر في Ex i (السلامة الجوهرية)
│  └─ هل هو حساس، مرسل، أو دائرة تحكم منخفضة الطاقة؟
│     ├─ نعم → Ex i هو المثالي
│     └─ لا → تحقق مما إذا كانت الحواجز/العوازل تناسب بنية النظام
│
└─ لا → استخدم Ex d أو Ex e
   └─ هل يحتوي على أجزاء تولد شرر/قوس كهربائي (الريليهات، المفاتيح، المحركات)؟
      ├─ نعم → Ex d (مضاد للهب)
      └─ لا → Ex e (السلامة المعززة) أرخص وأخف وزناً

معدات المنطقة 0

تتطلب المنطقة 0 EPL Ga. الخيارات:
├─ Ex ia (السلامة الجوهرية، تحمل خطأين)
├─ Ex ma (التغليف، حماية من خطأين)
└─ تصاميم خاصة Ex d أو Ex px (نادرة، مكلفة جداً)

→ 95% من التركيبات في المنطقة 0 تستخدم Ex ia.

معدات المنطقة 2

متطلبات المنطقة 2 مخففة. الخيارات:
├─ Ex nA (غير شراري، الأرخص)
├─ Ex nC (مغلق، يسمح بالشرر لكن مغلق)
├─ Ex nR (تنفس مقيد)
├─ أي معدات ذات تصنيف أعلى (Ex d، Ex e، Ex i)

→ استخدم Ex nA للمحركات/الإضاءة عندما يكون ذلك ممكنًا (توفير في التكلفة).
→ استخدم Ex e لصناديق التوصيل (ممارسة جيدة رغم أن Ex nA يكفي).

المعدات حسب الصناعة

النفط والغاز (منصة بحرية)

• المحركات الرئيسية (المضخات، الضواغط): Ex d IIC T3، الفئة 2 G
• الإضاءة: تجهيزات LED Ex d IIC T4، IP66
• صناديق التوصيل: Ex e IIC T6، فولاذ مقاوم للصدأ (بيئة بحرية)
• المرسلات: Ex ia IIC T4، حلقات 4–20 مللي أمبير مع حواجز في المنطقة الآمنة
• لوحات التحكم: Ex px IIB T4 (حاويات مضغوطة في وحدات المنطقة 1)

المعالجة الكيميائية

• محركات الخلاطات: Ex de IIB T3 (محرك مضاد للهب مع صندوق طرفي للسلامة المعززة)
• حساسات العملية: Ex ia IIC T4–T6 حسب نوع المذيب
• المحللات: حاويات Ex d IIB T4 أو خزائن Ex p معزولة
• أجهزة الحقل: Ex ib IIC T5 للمنطقة 1، Ex ia للحلقات الحرجة

الصناعات الدوائية (معالجة المذيبات)

• أوعية تغليف الأقراص: محركات Ex d IIA T3 (بخار الكحول = IIA)
• معدات الاستخلاص: Ex d IIB T4 (الإيثانول/IPA = IIA، لكن استخدم IIB لهامش أمان)
• الأجهزة: Ex ia IIC T4 (بعض المذيبات تصنف IIB)
• الإضاءة: Ex d IIA T4 LED، IP66 (بيئة غسيل)

مناولة الحبوب (الغبار)

• محركات المصاعد الدلوية: Ex tb IIIB T135°C Db، IP6X
• حساسات مستوى الصوامع: Ex ia IIIB (بعض الحساسات معتمدة للغبار)
• الإضاءة: Ex tb IIIB T135°C Db، IP6X، LED
• محركات الناقلات: Ex tb IIIB T120°C Db

كابينة رش الطلاء

• محرك مروحة العادم: Ex d IIA T3 (بخار المذيب)
• الإضاءة: Ex d IIA T4 LED (داخل الكابينة = المنطقة 1)
• لوحات التحكم: محطات أزرار Ex e IIA T6
• أجهزة القفل: دوائر أمان Ex ia IIA

الخطوة 5: البيئة → تصنيف IP والمواد

اختيار تصنيف IP

اختيار المواد

• الألمنيوم (AlSi10Mg، LM6): خفيف، جيد لمعظم البيئات. تجنب في المناطق شديدة التآكل.
• الفولاذ المقاوم للصدأ (316L): بيئات بحرية، بحرية، تعرض كيميائي. أثقل وأكثر تكلفة من الألمنيوم.
• النحاس الأصفر: مكونات صغيرة (مفاصل الكابلات، الموصلات). مقاومة جيدة للتآكل.
• البلاستيك/GRP: حاويات Ex e، Ex tb. خفيف الوزن، مقاوم للتآكل. غير مناسب لـ Ex d (لا يتحمل الانفجار الداخلي).
• الطلاءات: طلاء بودرة، إيبوكسي، أو طلاء من الدرجة البحرية للألمنيوم. تجنب طلاء الوصلات المضادة للهب.

أخطاء شائعة في الاختيار

1. استخدام معدات المنطقة 2 في المنطقة 1

الفئة 3 (Gc) مناسبة فقط للمنطقة 2. تركيبها في المنطقة 1 ينتهك متطلبات ATEX/IECEx ويخلق خطر اشتعال حقيقي.

2. عدم تطابق مجموعة الغاز

تركيب معدات مصنفة IIA في جو الهيدروجين (IIC). الفجوات المضادة للهب واسعة جداً، وحدود طاقة الاشتعال مرتفعة جداً. سينتشر الانفجار.

3. خطأ في فئة درجة الحرارة

استخدام معدات T3 (200°C كحد أقصى) مع بخار البنزين (AIT ~230°C). قد تصل درجة حرارة سطح المعدات إلى 200°C، وهو قريب جداً من عتبة الاشتعال. استخدم T4 (135°C) أو أقل.

4. تحديد تصنيف IP أقل من المطلوب

تحديد IP54 لتركيبات خارجية ساحلية. تسرب الماء وتآكل الملح سيتلف المعدات خلال أشهر. استخدم IP66/67 كحد أدنى للبيئات البحرية.

5. أخطاء في تصميم نظام Ex i

تجاوز حدود سعة الكابل. يسمح الحاجز/العازل بـ 100 نانو فاراد، الجهاز الميداني لديه سعة داخلية 50 نانو فاراد، والكابل 50 نانو فاراد/100م. تركيب 150م من الكابل (75 نانو فاراد) يتجاوز الميزانية الإجمالية (100 نانو فاراد). خطر انفجار إذا حدث خطأ.

6. تجاهل حدود درجة الحرارة المحيطة

المعدات القياسية مصنفة من -20°C إلى +40°C. تركيبها في صحراء (55°C) أو موقع قطبي (-40°C) دون التحقق من تصنيف درجة الحرارة الموسع. يتم حساب فئة T عند أقصى درجة حرارة محيطة. تجاوز ذلك يغير درجة حرارة السطح.

قائمة التحقق للاختيار

1. ☐ تأكيد تصنيف المنطقة من رسم تصنيف المنطقة
2. ☐ تحديد جميع الغازات/الغبار التي قد تكون موجودة (تحقق من بيانات العملية، صحائف بيانات السلامة)
3. ☐ تحديد مجموعة الغاز: IIA، IIB، أو IIC
4. ☐ العثور على درجة حرارة الاشتعال التلقائي (AIT) للغاز أو MIT/LIT للغبار
5. ☐ اختيار فئة درجة الحرارة أو أقصى درجة حرارة للسطح
6. ☐ مطابقة الفئة/EPL مع المنطقة (الفئة 1 للمنطقة 0، الفئة 2 للمنطقة 1، الفئة 3 للمنطقة 2)
7. ☐ اختيار طريقة الحماية بناءً على التطبيق (Ex d للمحركات، Ex i للمستشعرات، إلخ)
8. ☐ تحديد تصنيف IP للبيئة (IP66 للخارج/البحر)
9. ☐ التحقق من نطاق درجة الحرارة المحيطة (-20 إلى +40 درجة مئوية قياسي؛ ممتد إذا لزم الأمر)
10. ☐ بالنسبة لـ Ex i: حساب معلمات الكيان (Ui/Ii مقابل Uo/Io، Ci/Li مقابل Co/Lo + الكابل)
11. ☐ التحقق من المعلمات الكهربائية (الجهد، التيار، التردد) لتتطابق مع الإمداد
12. ☐ الحصول على شهادة المعدات والتحقق من تطابقها مع جميع المتطلبات

المواضيع ذات الصلة

• تصنيف المناطق. فهم المناطق 0/1/2 و 20/21/22
• مجموعات الغازات. شرح IIA، IIB، IIC
• فئات درجات الحرارة. جداول T1–T6 و AIT
• طرق الحماية. جميع أنواع Ex بالتفصيل
• مقاومة الانفجار مقابل السلامة الذاتية. الاختيار بين Ex d و Ex i
• مستويات حماية المعدات. شرح Ga/Gb/Gc و Da/Db/Dc
• وصلات الكابلات. اختيار الوصلات المناسبة لمعداتك