تعیین مكانهای طبقه بندی شده قابل اشتعال جهت مناطق خطر در صنایع نفت,گاز و پتروشیمی
رضا حاجیها؛ كارشناس ارشد برق – دانشگاه صنعتی شریف
با توجه به تجهیزات و كاربرد سیستمهای مورد نیاز در صنایع نفت – گاز و پتروشیمی و به لحاظ جلوگیری از خطر انفجار و آتش سوزی سعی شده است حداكثر تمهیدات و امكانات مورد نیاز در نظر گرفته شود تا از خطر مواد قابل اشتعال و آتش سوزی جلوگیری بعمل آید. بطوریكه تجهیزات و ادوات كاربردی در صورت بروز انفجار در داخل آنها به دلیل وجود گاز قادر باشند فشار حاصل از انفجار را تحمل نمایند و از سرایت خطرات آتش سوزی و حریق به محیط اطراف جلوگیری شود.
برای انتخاب مكان و فضای مناسب جهت تجهیزات برقی در صنایع نفت ؛ گاز و پتروشیمی و علی الخصوص صنایع هیدروكربنی به چند نكته ضروری بایستی توجه شود.
- گام اول: شناسائی محوطه های صنعتی خطرناك و تشخیص میزان احتمال خطر و پراكندگی مواد قابل اشتعال می باشد و این مورد به مقدار نوع مواد تعیین شده در پروژه بستگی دارد.
- گام دوم: انتخاب دستگاهها و تجهیزات موجود در بازار و انتخاب صحیح نوع بدنه آنها و جزئیات آن میباشد. موارد مشروحه در استانداردهای معتبر و متنوع جهانی تحت نام Area Classification مطرح گردیده است. و بایستی توجه شود در نظر گرفتن رعایت دستورالعملهای مهندسی و نظارت در مراحل مختلف پروژه در این زمینه از اهمیت بالایی برخوردار است كه می بایست در صنایع نفت ؛ گاز و پتروشیمی بكار گرفته شود.
استانداردهای معتبر
در مورد طبقه بندی فضاهای عملیاتی صنایع؛ از نقطه نظر آتش سوزی و انفجار ؛ دو استاندارد در سطح جهان مطرح هستند. در این راستا میتوان به آئین نامه ملی برق آمریكا [1]NEC كه در كشور آمریكای شمالی و كانادا و پاره ای كشورها که مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین استاندارد بین المللی IEC [2] كه در اروپا و اكثر كشورهای جهان بكار میرود اشاره داشت.
استانداردهای فوق الذكر جهت استفاده از تجهیزات صنایع برق در نظر گرفته شده است و برای كاربرد در صنایع هیدروكربنی معتبر و قابل استفاده میباشد. بنابراین استفاده از دستورالعملهای تهیه شده توسط انجمن ها یا سازمانهای نفتی در این زمینه بیشتر جوابگوی مساله خواهد بود.
دستورالعملهای معتبر كه نسبت به دیگر دستورالعملها در سطح جهانی مطرح و شناخته شده اند توسط سازمان API[3] و سازمان IP[4] در انگلستان تهیه شده است. بطوریكه دستورالعملهای تهیه شده توسط هر دو سازمان مزبور بر مبنای استانداردهای ملی برق در كشورهای مربوطه تدوین گردیده اند.
ذكر این نكته ضروری است كه دستور العملها ی موسسه API بر مبنای آئین نامه ملی برق آمریكا NEC میباشد و دستور العملهای IP بر مبنای استانداردهای ملی انگلستان5 BS تهیه گردیده است. همچنین در سالهای اخیر استانداردهای انگلیسی نیز مشابه استانداردهای اروپائی IEC شده اند بدین معنی كه BS 5345 در این رابطه تبدیل به 60079-10 شده كه دقیقا” همان IEC 60079-10 میباشد. بنابراین دستورالعملهای IP عملا” بر مبنای IEC تهیه شده است.
استاندارد NEC
آئین نامه ملی برق در آمریكا یا NEC ؛ بخشی از انتشارات سازمان استاندارد ملی آمریكا ANSI میباشد. در استاندارد NEC فضاهای صنعتی بطور كلی بر اساس نوع مواد آتش زا ابتدا به سه رده بنام Class با تعاریف زیر تقسیم بندی شده است.
CLASS I: فضائی است كه در آن گازهای قابل اشتعال موجود میباشد مانند تاسیسات نفتی.
CLASS II: فضائی است كه در آن غبارهای قابل اشتعال از قبیل غبار ذغال سنگ و غلات ؛ غبار مگنزیوم و آلومینیوم و غبارهای مشابه دیگر موجود باشد.
CLASS III: فضائی است كه در آن فیبرهای قابل اشتعال موجود باشد مانند پنبه ؛ كنف ؛ براده های چوب در كارگاههای چوب بری و غیره.
آئین نامه NEC با توجه به احتمال آتش سوزی؛ CLASS را به دو دسته تقسیم میكند و هر بخش را یك DIVISION مینامند كه به اختصار به شرح هر كدام می پردازیم:
CLASS 1 DIVISION 1: مربوط به فضا و منطقه ایی است كه در صنایع هیدروكربنی در شرایط عادی بهره برداری از تجهیزات گازها و یا بخارات قابل اشتعال در آن فضا پراكنده میشوند و یا خرابی و از كار افتادن دستگاهها سبب رها شدن گازها و بخارات قابل اشتعال در محوطه میشود بگونه ایی كه همزمان سبب بروز خرابی در ادوات برقی میگردد.
CLASS 1 DIVISION 2: منطقه یا فضائی است كه گازها و بخارات قابل اشتعال در شرایط عادی؛ درون سیستم بسته ای هستند كه به محیط یا فضای خارج آن راه ندارند ولی در حالت غیر عادی و یا به علت از كار افتادن پاره ای تجهیزات به فضای بیرون راه پیدا میكنند همچنین فضای مجاور DIVISION 1 نیز تا فاصله معینی به دلیل انتشار احتمالی گازها DIVISION 2 در نظر گرفته میشود.
استاندارد IEC
استاندارد IEC مناطق خطر را با توجه به مواد قابل اشتعال و زمان انتشار آنها در محیط های مختلف صنعتی به سه دسته تقسیم نموده است و آنها را ZONE نامیده است.
توجه : در استاندارد آمریكائی همانطور كه قبلا” مطرح گردید تقسیم بندی بر اساس DIVISION نامگذاری شده است.
ZONE 0 : منطقه یا فضائیست كه كه مخلوط گاز و هوای قابل اشتعال در آن منطقه بطور دائم (Continuous)موجود است و برای مدت زمان طولانی وجود دارد. این چنین منطقه ای در استاندارد آمریكائی جزو DIVISION 1 محسوب میگردد.
ZONE 1 : منطقه یا فضائیست كه مخلوط گاز و هوا به مقدار قابل اشتعال در شرایط عادی بهره برداری بطور متناوب در آن فضا وجود خواهد داشت. این منطقه نیز طبق استانداردهای آمریكائی DIVISION 1 نامیده میشود.
ZONE 2 : منطقه یا فضائیست كه در شرایط عادی بهره برداری از تجهیزات ؛ مخلوط گاز و هوا به مقدار قابل اشتعال در آن فضا وجود ندارد.
توجه به این مورد ضروری است كه در استاندارد IEC برای فضاهایی كه دارای غبارهای قابل اشتعال میباشند نامگذاری جهت مناطق خطر با اضافه شدن عدد 2 نشان داده میشود بنابراین برای فضاهایی كه محتوی غبارهای قابل اشتعال هستند ZONE 20 ؛ ZONE 21 ؛ ZONE 22 نامگذاری شده اند.
شناسائی فضاهای قابل اشتعال
با توجه به توصیه های استاندارد IEC توضیحات بیشتری در خصوص شناسائی فضاهای قابل اشتعال را مطرح می نمائیم.
ZONE 0 : فضائی است كه در آن فضا همیشه و یا برای مدت طولانی ؛ گاز به مقدار قابل اشتعال وجود داشته باشد.
ZONE 1 : فضائی است كه در آن فضا؛ گاز به مقدار قابل اشتعال در شرایط عادی بهره برداری بطور متناوب وجود داشته باشد.
ZONE 2 : فضائی است كه در آن فضا گاز به مقدار قابل اشتعال در شرایط عادی بهره برداری وجود نخواهد داشت و اگر هم بوجود بیاید برای مدت زمان كوتاهی ادامه می یابد.
تقسیم بندی مناطق بر اساس نوع گازها
تقسیم بندی فضای عملیاتی یك واحد فرآیندی بر اساس مناطق مختلف انجام میگردد و نشان دهنده مقدار و مدت وجود گازهای قابل اشتعال در هر فضا میباشد.
نوع گاز موجود در هر منطقه و انرژی لازم جهت مشتعل شدن آن؛ متفاوت است و بنابراین در انتخاب صحیح تجهیزات برقی و ادوات كنترل موثر خواهد بود. بر این اساس دستورالعملهای موجود با توجه به آئین نامه های آمریكائی؛ فضاها را به دو DIVISION طبقه بندی میكنند و گازها را به چهار گروه به نامهای A, B, C, D تقسیم بندی می نمایند.
سازمان IEC گازهای موجود در هر فضا را با توجه به فضاها و مناطق صنعتی به سه گروه با نامهای GROUP IIA ؛ GROUP IIB و GROUP IIC تقسیم بندی مینماید. با توجه به گروههای گازی مزبور گازهای موجود در فضاهای زیر زمینی (معادن) را معمولا” گاز متان تشكیل میدهد كه GROUP 1 می نامند.
ذكر این مورد ضروری است كه پیشوند I برای گازهائیكه در فضای زیرزمینی وجود دارند مخصوصا” معادن ذغال سنگ بكار میرود و پیشوند II برای مشخص نمودن سایر فضاهای صنعتی كه تاسیسات روی زمینی هستند استفاده میشود.
طبق دستورالعملهای سازمان IEC مناسب بودن تجهیزات برقی و ادوات كنترل برای انواع گازهای موجود در هر منطقه می بایست در روی دستگاهها به صورت IIA ؛ IIB و یا IIC همراه با كلاس درجه حرارت دستگاه بطور كاملا” مشخص نشان داده شده باشد. توصیه های مربوط به انتخاب تجهیزات مناسب جهت مكانهای خطر در پروژه های صنایع نفت ؛ گاز و پتروشیمی برای هر منطقه و هر نوع گاز و نحوه علامت گذاری و نشان دادن كلاس درجه حرارت مربوط به هر تجهیز بسیار حائز اهمیت
است.
نتیجه گیری
با توجه به توضیحات ارائه شده توصیه میگردد كه فضاهای واحدهای صنعتی در صنایع نفت ؛ گاز و پتروشیمی مطابق با پیشنهادات IEC 60079-10 و دستورالعملهای API RP505 به سه منطقه به نامهای ZONE 0 ؛ ZONE 1 و ZONE 2 طبقه بندی شوند.
همچنین هر ZONE بر حسب نوع گازهای موجود در آن منطقه بایستی به سه گروه به نامهای GROUP IIA ؛
GROUP IIB و GROUP IIC تقسیم گردد. در خاتمه با توجه به موارد مشروحه و طبقه بندی و تقسیم بندیهای انجام شده منوط به تجهیزات و ادوات كاربردی در پروژه ها؛ نقشه ای تحت عنوان Hazardous Area Classification Layout بایستی با توجه به اطلاعات مربوطه تهیه گردد و در این خصوص ضروری است هر گونه اقدام جهت خرید ؛ بازرسی ؛ انتخاب و جایگزینی دستگاههای برقی و ادوات كنترل با توجه به نقشه مزبور انجام پذیرد.
International Electro Technical Commission
The Institute of Petroleum, London
British Standard
رضا حاجیها- کارشناس ارشد برق – دانشگاه صنعتی شریف
