فنی مهندسی

انتخاب مناسب بدنه تجهيزات الكتريكی

6 آذر 1398

كاربرد و انتخاب مناسب بدنه تجهیزات الكتریكی جهت فضاهای هیدروكربنی در صنایع نفت, گاز و پتروشیمی

رضا حاجیها – كارشناس ارشد برق دانشگاه صنعتی شریف

مقدمه

ادوات و تجهیزات برقی كه در تاسیسات صنعتی بكار میروند باید به گونه ایی انتخاب شوند كه با فضای عملیاتی صنعت سازگار باشند و بتواند به نحو مطلوب و بدون ایجاد خطر مورد بهره برداری قرار گیرند.

بدنه یا محفظه ادوات الكتریكی وظیفه محافظت از قطعات را به عهده دارد. اولین خاصیت بدنه اینست كه از تماس با قسمت های برقدار یا متحرك و همچنین از ورود اجسام یا ذرات خارجی به داخل دستگاه مورد نظر جلوگیری نماید.

دومین خاصیت بدنه این است كه از ورود آب با مقادیر مختلف به داخل دستگاه جلوگیری كند. خواص دیگر بدنه از آنجمله حفاظت در مقابل انفجار و آتش سوزی در صنایع هیدروكربنی است.

انتخاب مناسب برای صنایع هیدروكربنی كشور

آنچه كه استانداردهای مختلف توصیه میكنند و طریقی كه كشورهای مختلف در این رابطه عمل می نمایند براساس دو روش مطرح می گردد یكی روش آمریكائی كه طبق NEC‌ یا آئین نامه ملی برق آمریكا است و دیگری روش IEC كه استاندارد برق بین المللی و بیشتر اروپائی میباشد.

استفاده از پیشنهادات IEC در صنایع هیدروكربنی كشور، بخاطر جهانی بودنش پذیرفته شده است. ولی در مورد طبقه بندی فضاهای صنعتی، كاربرد پیشنهادات این سازمان با مشكلاتی روبرو بوده است، زیرا در نشریه IEC فضاهای مختلف تعریف و نام گذاری شده اند ولی دستورالعمل اجرایی و كاربردی برای تعیین محدوده دقیق هر منطقه وجود نداشته و یا اگر به عنوان مثال نمونه هایی ذكر شده،‌كافی نبوده است. در حالیكه نشریات سازمان API‌ با توجه به تجربیات طولانی در صنایع هیدروكربنی،‌نحوه تشخیص و تعیین هر منطقه را بطور دقیق مشخص نموده و راهكارهای كاربردی و عملی را در این زمینه ارائه داده است. به همین دلیل تا كنون در صنایع هیدروكربنی كشور تقسیم بندی فضاهای عملیاتی بر مبنای دستورالعملهای API كه در نشریه RP500 مندرج است صورت می پذیرفته و در نتیجه فضاها به دو DIVISION تقسیم می شده اند.

اكنون كه نشریه RP505 با تعاریف IEC منتشر گردیده و برای تعیین محدوده دقیق هر كدام از مناطق یا ZONE ها دستورالعمل های مشخص تعیین گردیده است پیشنهاد میشود از همین دستورالعملها كه بر مبنای پیشنهادات IEC تهیه شده و فضاها را به سه ZONE تقسیم میكند استفاده گردد. بنابراین در پرو‍ژه ها و طرحهای صنایع هیدروكربنی كشور توصیه میشود، نواحی صنعتی بر مبنای پیشنهادات IEC 60079-10 و طبق دستورالعملهای API مندرج در نشریه RP505 طبقه بندی گردند.

بدنه تجهیزات الكتریكی در صنایع هیدروكربنی

همانطور كه مطرح گردید سیستم پیشنهادی سازمان IEC انواع بدنه های تجهیزات الكتریكی را مشخص نموده است. انتخاب بدنه مناسب برای كاربردهای مختلف، وظیفه مهندس طراح خواهد بود كه با توجه به امكانات بازار صنعتی و فضای عملیاتی هر صنعت صورت می پذیرد.

بدنه تجهیزاتی كه در صنایع هیدروكربنی بكار میروند، با اینكه از نظر مقاوم بودن در مقابل خطرات انفجار و آتش سوزی می باید دارای ویژگیهای خاصی باشند ولی از نقطه نظر درجه حفاظت در مقابل ورود اجسام خارجی و یا آب، تفاوتی با سایر صنایع نخواهند داشت و در نتیجه بر حسب محل استقرار تجهیزات، ‌دستگاه مورد نظر مناسب محیط عملیاتی هر كارخانه برگزیده میشود.

به منظور یكنواخت كردن تجهیزات از نقطه نظر عملیات،‌ تعمیرات و نگهداری، قطعات یدكی، جابجائی و غیره ضروری است در مورد درجه حفاظت ادوات الكتریكی تصمیم یكنواخت برای پروژه ها و یا تاسیسات مختلف اتخاذ گردد. در این راستا پیشنهادات زیر برای ادوات مختلف مورد بررسی قرار میگیرد.

موتورها

درجه حفاظت موتورهای الكتریكی كه در فضای باز نصب میشوند باید به گونه ایی باشد كه از ورود گرد و خاك به حد نامطلوب و همچنین از ورود آب به داخل موتور هنگام بارندگی و یا شستشوی محوطه جلوگیری كند.

بنابراین درجه حفاظت IP 54‌ برای موتورهای نصب شده در فضای باز انتخاب مطلوبی است. اینگونه موتورها وقتی در فضای باز ولی در میان تاسیسات صنعتی به گونه ای نصب می شوند كه مستقیما”‌در معرض آفتاب و برف و باران نیستند درجه حفاظت IP 54 كفایت میكند. در صورتیكه موتور در معرض تابش مستقیم آفتاب یا بارش باران قرار دارد، ارجح است پوششی مانند سایه بان در بالای موتور منظور میگردد.

سازمان IEC‌ حفاظتی را WEATHER PROTECTED نامیده كه با حرف W مشخص میشود. بنابراین درجه حفاظت موتورهائیكه در فضای باز و در معرض آفتاب و باران هستند IP 54W خواهد بود.

برای فضاهای بسته كه تا حدی از ورود گرد و خاك جلوگیری میشود، در صورتیكه فضا از نظر وجود هیدروكربن ایمن باشد میتوان موتورهای با درجه حفاظت IP44 خواهد بود.

موتورهاییكه در تاسیسات دریایی مثلا” سكوهای نفتی نصب میشوند باید در مقابل ورود آب به داخل بدنه مقاومت بیشتری داشته باشند. به همین لحاظ درجه حفاظت موتورهای تاسیسات دریایی حداقل IP 55 و ترجیحا” IP 56 توصیه میشود.

درجه حفاظت جعبه اتصال كابلها به موتور در مقابل نفوذ آب معمولا” یك درجه بیشتر از درجه حفاظت موتور انتخاب میشود. بنابراین برای موتورهای با بدنه IP 54 جعبه اتصال كابلها IP 55‌ و برای موتورهای بابدنه IP 55‌ جعبه اتصال كابلها IP 56‌ پیشنهاد میگردد.

تابلوهای برق

تابلوهای برق، در صنایع هیدروكربنی بطور اعم در داخل پست های برق نصب میشوند. در نتیجه از نقطه نظر ورود اجسام خارجی و آب به داخل آنها نیاز به درجه حفاظت بالا نخواهد بود.

بنابراین درجه حفاظت تابلوهای برق جهت نصب در داخل پست های برق یا اتاقهای كنترل حداقل IP 31 و ترجیحا” IP 41 توصیه میشود. برای تابلوهای فرعی از قبیل تابلوهای روشنائی كه در داخل ساختمانها نصب میشوند درجه حفاظت IP 21 كافی میباشد. در صورتیكه تابلوهای برق در فضای باز صنعتی و در معرض باد و باران نصب میگردند، درجه حفاظت بدنه آنها میبایست از نوع IP 56‌ انتخاب شود.

1 از 4

ادوات روشنایی

ادوات روشنایی بر حسب كاربرد آنها در فضای آزاد و یا در محیط های بسته متفاوت میباشد. درجه حفاظت ادوات روشنائی كه در فضاهای باز عملیاتی بكار میروند حداقل باید IP 54 انتخاب شوند. ادواتی كه در فضاهای بسته مانند اتاق كنترل و دفاتر كار استفاده می شوند با توجه به اینكه در معرض گرد و خاك و یا بارش آب نیستند نیاز به درجه حفاظت بالا نخواهند داشت و بعضا” IP 20‌ كفایت میكند.

جعبه تقسیم ها و مفصل ها

جعبه تقسیم ها بطور اعم جعبه هایی هستند كه در آنها اتصالات برقی انجام می پذیرد و در نتیجه در مقابل ورود گرد و غبار و آب باید كاملا” حفاظت شده باشند. بنابراین درجه حفاظت جعبه تقسیم ها در صورتیكه در فضاهای باز نصب می شوند باید IP 65‌ انتخاب شوند. در فضاهای بسته میتوان از جعبه تقسیم های IP 44 استفاده نمود.

1 از 3

جعبه تقسیم هایی كه در تاسیسات دریایی بكار میروند، از نوع بالاترین درجه حفاظت یعنی IP 68‌توصیه میشوند. مفصل كابلهای زیرزمینی نیز بایستی از نوع بالاترین درجه حفاظت یعنی IP 68‌ انتخاب گردند.

آتش سوزی و انفجار

آتش سوزی و انفجار زمانی رخ میدهد كه سه عامل هوا، ماده قابل اشتعال و انرژی لازم جهت اشتعال موجود باشند.

در صنایع هیدروكربنی دو عامل هوا و مواد قابل اشتعال به درجات مختلف و از نوع مختلف موجود هستند. بنابراین برای وقوع آتش سوزی و یا انفجار فقط عامل سوم یعنی انرژی لازم جهت مشتعل كردن مواد موجود در فضا نیاز خواهد بود.

نیروی برق كه بازوی به حركت در آورنده كلیه صنایع میباشد این عامل سوم را بصورت حرارت و یا جرقه همیشه به همراه دارد.

بنابراین در انتخاب ادوات و تجهیزات برقی كه در تاسیسات هیدروكربنی بكار میروند با توجه به وجود هیدرو كربن در محل استقرار دستگاهها و خطر انفجار و آتش سوزی ، به علاوه مشخص نمودن آنچه كه فوقا” به عنوان IP‌ تعریف شده ، ضروری است مشخصات دیگری نیز برای بدنه دستگاههای الكتریكی تعریف شود. زیرا كه IP یك دستگاه فقط درجه حفاظت دستگاه را در مقابل ورود اجسام خارجی و آب مشخص میكند.

نتیجه گیری

با توجه به موارد مشروحه اولین قدم برای مهندس طراح سیستم برق واحدهای هیدروكربنی، شناسائی محوطه یا فضای عملیاتی یك واحد است. فضاهای عملیاتی یك واحد هیدروكربنی از نقطه نظر احتمال آتش سوزی و انفجار به درجات مختلفی تقسیم میشوند. در نتیجه نمیتوان فضائی را خطرناك و فضای دیگری را ایمن تشخیص داد بلكه ضروری است طبق ضوابط و مقررات بر اساس استانداردهای مطرح شده در صنعت نفت – گاز و پتروشیمی، فضاها را به درجات مختلف طبقه بندی و نامگذاری نمود. بنابراین ذكر این نكته ضروری است كه نحوه و روش این طبقه بندی در كشورهای مختلف جهان طبق استاندارد ها و دستورالعملهای مختلف صورت می پذیرد.