استانداردهای الکتروموتور ضد انفجار

الکتروموتورهای ضد انفجار دسته ای از الکتروموتورها هستند که به منظور استفاده در برخی محیط ها با خطر حریق و انفجار به کار برده میشوند. در این مقاله قصد داریم پس از ارائه تعریفی کامل از الکتروموتور ضد انفجار، ابتدا استانداردهای جهانی اعم از آمریکایی و اروپایی در طبقه بندی محیط های کاری از حیث خطر انفجار و آتش سوزی را بررسی کنیم.

الکتروموتور ضد انفجار چیست؟

در برخی محیط های کاری به علت وجود مواد قابل انفجار از جمله گازها و مواد اشتعال زا امکان استفاده از الکتروموتورهای معمولی وجود ندارد زیرا با یک جرقه از سمت سیستم الکتریکی خطر انفجار و اشتعال وجود دارد. بنابراین موتورهایی با حفاظت ویژه که قابلیت ضد انفجار داشته یا می توانند انفجار را درون خود سیستم خنثی کنند، برای چنین محیط های کاری طراحی شده است که به آن الکتروموتور ضد انفجار گفته می شود.

استانداردهای محیطی در خصوص احتمال حریق و انفجار

نحوه ضد انفجار کردن الکتروموتورها تا حد زیادی به این بستگی دارد که چه خطراتی در محیط کاری موتور وجود دارد و ممکن است باعث بروز انواع حریق و انفجار شود. دو استاندارد کلی آمریکایی و اروپایی در این در این زمینه برای محیط های کاری وجود دارد که در ادامه بررسی خواهیم کرد .

استاندارد اروپایی (IEC)

استاندارد اروپایی ‏IEC برای فضاهای در نظر گرفته می‌شود که در آن بخارات و گازهای قابل اشتعال پراکنده هستند، بیشترین کاربرد این استاندارد در صنایع شیمیایی و مکان های مانند پتروشیمی‌ها است. طبق این استاندارد بر اساس مقدار گاز یا بخارات قابل اشتعال، فضاها به سه دسته تقسیم می شوند:

• منطقه صفر یا 0 Zone: در چنین محیط ‌هایی هوا یا گاز قابل اشتعال بیش از ۱۰۰۰ ساعت در سال وجود دارد. در چنین شرایطی شما به هیچ عنوان حق استفاده از الکتروموتور یا سایر تجهیزات الکتریکی را ندارید.
• منطقه 1 یا 1 Zone: در چنین محیط‌ هایی معمولاً مخلوطی از از گازهای قابل اشتعال و هوا وجود دارد که میزان آنها به حد اشتعال و انفجار نمی‌رسد.
• منطقه 2 یا 2 Zone: در این محیط‌ها معمولاً مخلوط گاز و هوا به میزان قابل اشتعال نمی‌رسد و در صورتی که این میزان قابل اشتعال باشد مدت کوتاهی پایدار خواهد بود.

معمولا طبق این استاندارد الکتروموتورهای ضد انفجار را کد بندی می‌کنند و روش مورد استفاده برای این کد بندی به صورتی است که ابتدا علامت مربوط به ضد انفجار بودن (EX) نوشته می شود و بعد از آن نوع حفاظت موتور، گروه بندی مربوط به محیط که در قسمت بالا توضیح دادیم، میزان درجه حرارت قابل تحمل و مجاز برای سیستم و در پایان شماره IP ثبت می شود. در ضمن این مورد را به یاد داشته باشید که بعد از نوشتن کدهای گفته شده و یا قبل از آنها پارامترهای ضروری در خصوص الکتروموتور مانند: سال ساخت، سازنده، مدل، آمپر، ولتاژ، قدرت و… نیز ثبت می‌شوند.

در کد نویسی‌های روی پلاک موتور ضد انفجار عبارت ثابت EEx به همراه حروف d,a,p,e,n ثبت میشود که نشان دهنده نوع حفاظت الکتروموتور مورد نظر شما خواهد بود، در ادامه مفهوم مشخصه این کد نویسی‌ها را برای شما بیشتر توضیح می‌دهیم و نمونه‌های رایج در بازار را خدمت شما معرفی می‌کنیم.

• موتورهای a: این موتورها در منطقه کاری 1 (Zone1) مورد استفاده قرار میگیرند و امنیت آنها به این صورت است که وقتی درون آنها انفجاری رخ میدهد یا این که روال عادی کار موتور باعث به وجود آمدن یک جرقه می‌گردد، این موضوع به هیچ عنوان محیط بیرون از موتور را تحت تاثیر نخواهد گذاشت. پوشش قوی و ضخیمی که این موتورها دارند باعث شده است که به طور کلی ارتباط آنها با فضای کاری بیرون قطع شود، اما همین موضوع باعث افزایش وزن آنها شده است. به همین دلیل شما شاهد این خواهید بود که این موتورها وزن بالاتری نسبت به نمونه‌های مشابه بدون قابلیت ضد انفجار بودن دارند.
• موتورهای b: امنیت این موتورها در برابر انفجار یا آتش سوزی همانند گروه قبلی است، با این تفاوت که علاوه بر موتور، ترمینال مورد استفاده برای آن هم ضد انفجار است.
• موتورهای c: در این موتورها فضای داخلی الکتروموتور و بیرون آن با استفاده از یک گاز بی اثرِ تحت فشار جداسازی شده است و به همین صورت فضای بیرونی و داخلی به صورت کامل از هم جدا شده اند. این موتورها نیز در منطقه کاری 1 (Zone 1) کار میکنند.
• موتورهای d: معمولاً این موتورها را با نام موتورهای ضد جرقه می‌شناسند و برای ساخت آن‌ها شرایط را در نظر گرفتند که در مواقع عادی و غیر عادی کار، هیچگونه جرقه‌ای روی فضای کاری بیرون از موتور تاثیر نگذارد. این موتور‌ها بیشتر در منطقه کاری 2 (Zone 2) مورد استفاده قرار میگیرند.
• موتورهای e: این موتورها از نظر امنیت در برابر انفجار در رتبه خوبی قرار دارند، اما باید در نظر داشته باشید که این موتورها دارای شرایطی امنیتی خاص هستند و بالطبع در شرایط خاص مورد استفاده قرار میگیرند.

نکته نهایی که در خصوص این استاندارد اروپایی باید در نظر داشته باشید این است که می‌توان گفت بیشترین استفاده را در تمام جهان دارد.

استاندارد ملی برق آمریکا (NEC)

در استاندارد ملی برق آمریکا، فضای کاری مورد نظر موتورهای ضد انفجار بر اساس نوع مواد آتش‌زا به 3 رده بندی متفاوت (Class) تقسیم می‌شود که این دسته بندی عبارت است از :

• کلاس 1: محیط کاری که در آن انواع گاز قابل اشتعال وجود داشته باشد، مانند تاسیسات نفتی و یا صنایع پتروشیمی
• کلاس 2: محیط کاری که در آن انواع گرد و غبار قابل اشتعال مانند آلومینیوم، منیزیوم، زغال سنگ و… وجود داشته باشد.
• کلاس 3: محیط کاری است که در آن انواع فیبرهای قابل اشتعال مثل براده‌های چوب، الیاف مختلف مانند کنف و پنبه و… وجود داشته باشند.

طبق استاندارد ملی برنامه آمریکا هر یک از کلاس‌های بالا به طور کلی در در دو دسته بندی مجزا قرار می گیرند که اصطلاحاً به آن Division میگویند. به طور خلاصه میتوان گفت:

• Division 1 بیانگر این است است که معمولاً گازها و بخارات قابل اشتعال در فضای کاری موتور الکتریکی مورد نظر شما پراکنده می‌شوند و شما باید از الکتروموتورهای ضد انفجار استفاده کنید.
• Division 2 نشانگر فضاهایی است که معمولاً در شرایط عادی هیچ گونه گاز یا بخارات آتش زایی در آن وجود ندارد و وجود گاز های قابل اشتعال در آن آن معمولاً به دلیل خرابی یا از کار افتادگی برخی از تجهیزات در سیستم می باشد، در چنین فضای شما باید از از موتورهای ضد انفجار مشخص شده و مناسب استفاده کنید.
• Division 0 این مورد دقیقاً مانند Zone 0 در استاندارد اروپایی است و شما حق ندارید در چنین محیط‌هایی از هر گونه الکتروموتور یا تجهیزات الکتریکی دیگر استفاده کنید.

تقسیم بندی الکتروموتورهای ضد انفجار

در صورتی که مکان مورد نظر شما نیاز به موتورهای الکتریکی ضد انفجار داشته باشد شما نباید به دنبال نحوه ضد انفجار کردن الکتروموتور باشید بلکه باید از همان ابتدای کار یک الکتروموتور استاندارد ضد انفجار خریداری کنید که با میزان خطری که در محیط کار شما را تهدید می‌کند سازگاری داشته باشد. الکتروموتورهای ضد انفجار معمولاً به دو گروه کلی تقسیم می‌شوند و به طبع هر کدام از این گروه‌ها زیرمجموعه‌های دارند که در ادامه توضیحات مختصری را در خصوص آن‌ها در اختیار شما قرار می‌دهیم.

• گروه I: موتور‌ها معمولاً در محیط‌هایی که در آن غبارهای قابل اشتعال وجود دارد مورد استفاده قرار می گیرند؛ مانند معادن زغال سنگ و…

• گروه II: الکتروموتور‌هایی که در این دسته قرار می‌گیرند معمولاً در مکان هایی مانند صنایع شیمیایی و پتروشیمی مورد استفاده هستند و انواع الکتروموتورهای این گروه در سه دسته قرار دارند:

1. دسته IIC

این موتورها در شرایطی مورد استفاده هستند که درصد احتمال بروز هرگونه حادثه آتش سوزی و انفجاری بسیار زیاد است. این مورد مهم را در خصوص این بدنه آنها معمولاً از قسمتهای داخل موتور ایزوله شده است و به همین دلیل حرارت زیادی در روی بدنه موتور مشاهده نمی‌شود.

2. دسته IIB

این الکتروموتورها معمولاً در مکان‌های استفاده می‌شود که در آن گاز های اشتعال زا و بخارات قابل آتش‌سوزی مانند اکسید اتیلن، دی اتیل اتر، اتیل اتر، دی متیل اتر، اتیلن و… وجود دارد.

3. دسته IIA

الکتروموتور‌های قرار گرفته در این دسته بندی در مکانهایی مورد استفاده قرار می گیرند که گازهای اشتعال زا مانند اتیل استات، متانول، استون، استیک اسید، دکان،‏ بوتان، اتان، پروپان و… وجود دارند.

نحوه ضد انفجار کردن الکتروموتور

برای ضد انفجار کردن الکتروموتور نیاز است برخی شرایط و الزامات در مورد طراحی، قطعات و مواد آن لحاظ شود، در بخش پایانی این مقاله برخی از این ویژگی ها را بررسی خواهیم کرد:

حفاظت انفجاری اولیه

به طور کلی پیشگیری از ایجاد فضای قابل انفجار، ایجاد جرقه و هر گونه شرایط خطرزا بسیار بهتر از حفاظت در برابر خطر است. به همین منظور محدود کردن فضای قابل انفجار به عنوان یک اقدام پیشگیرانه، حفاظت انفجاری اولیه نامیده می شود.

پرهیز از مایعات قابل اشتعال

یکی از اقدامات جایگزینی مواد محترقه با ماده دیگری است که قادر به ایجاد فضای قابل انفجار نباشد به گونه ای که:

• از حلال های بر پایه آب یا هیدروکربن های هالوژنه به جای حلال های قابل اشتعال استفاده می شود.
• روغن های هالوکربن جایگزین مایعاتی که منتقل کننده فشار قابل اشتعال است، می باشند.
• پرکننده های با خاصیت غیر قابل اشتعال استفاده می شود.

البته توجه داشته باشید که این موارد در دامنه ای محدود قابلیت به کارگیری دارد.

بالا بردن نقطه اشتعال

در موارد عمده ای از کار، با افزایش نقطه اشتعال برای مواد قابل اشتعال به گونه ای که دمای کار و محیط کمتر از آن باشد از انفجار حفاظت می شود.

غیر فعال یا خنثی سازی

در فضایی که ترکیب حجمی اکسیژن کمتر از 10 درصد باشد، قابلیت انفجار وجود ندارد. به طور کلی زمانی که حجم گازهای بی اثر در یک فضا به نسبت گازهای قابل اشتعال 25 درصد باشد، این فضا نمی تواند دچار انفجار گردد.

تهویه

یکی دیگر از راه های پیشگیری از ایجاد فضای قابل انفجار تهویه می باشد. البته در مورد گازها و بخارات متصاعد شونده باید امکان تخمین ماکزیمم مقدار فراهم باشد و شرایط انتشار و موقعیت منابع آنها مشخص باشد تا بتوان تهویه را یک راه پیشگیری ایمن دانست. از سوی دیگر در رابطه با غبارها نیز تهویه زمانی امکان حفاظت انفجار را دارد که از ته نشین شدن غبارهای خطرناک به شکل قابل اطمینانی پیشگیری شده باشد. به طور کلی تهویه به دو صورت انجام می پذیرد:

تهویه طبیعی: تجدید هوا به صورت طبیعی در محیط

تهویه مصنوعی: به گردش درآوردن جریان زیادی از هوا به صورت مصنوعی

نکاتی در طراحی الکتروموتور ضد انفجاری

 طراحی وسایل در الکتروموتور باید به گونه ای باشد که بتوانند ماکزیمم فشار explosion یا detonation را تحمل كنند.

رهاسازی فشار انفجار

اگر در طراحی الکتروموتور فشار مورد انتظار را تحمل کنند باید سیستمی برای رهاسازی فشار موثر استفاده شود. به طور کلی فشار دستگاه ها را باز می کند اما باید توجه داشت که فشار به شکل غیر مخرب آزاد شود به گونه ای که:

• از خسارت های ناشی از فشار، شعله و پرتاب تکه ها و قطعات به افراد جلوگیری شود.
• تا جایی که امکان دارد فشار در یک مسیر مستقیم و کوتاه و در هوای آزاد رها شود.
• تجهیزاتی که برای رهاسازی فشار تعبیه شده است باید پس از کار اتوماتیک مجددا بررسی و تایید شود.

فرونشانی انفجار

این شیوه طراحی برای الکتروموتورهای ضد انفجار به گونه ای است که مستقیما پس از ایجاد جرقه و وقوع انفجار جزیی میتوان شعله ها را با کمک مواد خاموش کننده خاموش کرد تا فشار ناشی از انفجار به حداقل برسد. در واقع فرونشانی انفجار به وسیله کاشف های نوری صورت می گیرد که توده ضخیم از مواد خاموش کننده مقابل اشعه ایجاد کرده و آن را خفه می کنند. میزان اثرگذاری این روش به نوع مواد خاموش کننده و شیوه توزیع آن بستگی دارد.

وسایل محافظت در برابر انتقال شعله

به منظور جلوگیری از انتقال شعله از بین قسمتهایی از دستگاه که درزگیری نشده اند، از دستگاه های ضد شعله استفاده می شود.

• اتصالات ضد شعله (Non deflagration)

این اتصالات از انتقال شعله در یک فضای انفجار جلوگیری می کنند.

• اتصالات ضد جرقه (Non sparking)

این اتصالات نه تنها از انتقال شعله در یک انفجار جلوگیری می کنند بلکه مانع انتقال جرقه به فضای قابل انفجار نیز میشوند.

• اتصالات ضد انفجار (Non detonation)

این اتصالات هم باید از انتقال شعله جلوگیری کنند و هم بتوانند تنش های ناشی از انفجار را تحمل کنند.

راهنمای تهیه الکتروموتور ضد انفجار

قبلاً هم به این موضوع اشاره کردیم که نحوه ضد انفجار کردن الکتروموتور و روش‌هایی که در این خصوص وجود دارد، از درصد ایمنی بالایی برخوردار نیستند و همین باعث می شود که بهترین گزینه پیش روی شما خرید الکتروموتور ضد انفجار استاندارد با توجه به محیط کاری موردنظرتان باشد. اولین موردی که در خصوص خرید الکتروموتور ضد انفجار باید بدانید این است که حتما برای خرید موتور سراغ برندهای خوب بروید، چرا که به قول معروف این برند‌ها امتحان خود را پس داده‌اند و با خیال راحت می توانید از محصولات آنها استفاده کنید. برندهایی که در ایران بیشترین استفاده را دارند به ترتیب عبارتند از: “WEG، زیمنس، CEMP و کوئل.” در بین این برندها قطعاً دو برند معروف WEG و زیمنس دارای اعتبار بیشتری هستند و معمولاً از آنها در محیط های بسیار حساس استفاده می‌شود. ویژگی های کلیدی الکتروموتورهای تولید شده توسط برنده آلمانی WEG عبارتند از:

• قابلیت حمل آسان موتور و وزن پایین‌تر نسبت به سایر برند‌ها
• بالا بودن قدرت مکانیکی
• وجود فن برای کاهش حرارت قسمت‌های مختلف الکتروموتور
• تقویت توپی فن و همچنین پره‌های فن برای عملکرد بهتر
• طراحی مناسب برای انتقال بهتر جریان هوا در قسمت‌های مختلف بدنه
• پایین آوردن میزان نویز تولید شده در فن و سایر قسمتهای موتور