كيفية اختيار المحركات الكهربائية المقاومة للانفجار لمصانع الكيماويات في أستراليا؟

ما هو المحرك الكهربائي المقاوم للانفجار وكيف يعمل؟

التعريف ومبادئ السلامة الأساسية

تختلف المحركات الكهربائية المقاومة للهب عن المحركات العادية لأنها مصممة للاستخدام في أماكن قد تحتوي على غازات أو أبخرة أو غبار قابل للاشتعال. تحتوي هذه المحركات على أغلفة خاصة تعمل كمنطقة احتواء في حال حدوث حريق أو انفجار داخلي. ويجب أن يكون الغلاف قادرًا على تحمل أي حدث داخلي دون السماح بخروج الشرر أو الحرارة إلى البيئة الخارجية. وتستمد مواصفات السلامة الخاصة بهذه المحركات من معايير مثل IEC 60079-1، التي تحدد بدقة مدى قوة هذه الأغلفة المطلوبة. وتشمل العوامل الأساسية التي تضمن تشغيلها الآمن إحكام الختم، وقوة المواد، واعتبارات التصميم الدقيقة طوال عملية التصنيع.

• الاحتواء : الأغلفة المغلقة المصنوعة من الحديد الزهر أو الفولاذ تحتوي الشرر أو الانفجارات داخل هيكل المحرك.
• تحكم في درجة الحرارة : صُممت الأسطح الخارجية بحيث تظل درجة حرارتها أقل من درجة الاشتعال الذاتي للمواد القابلة للاشتعال المجاورة – وعادةً ما تكون ¤ 135°م لمجموعات الغاز الشائعة، وفقًا لإرشادات NEC 2023.
• التوافق مع الشهادات : يجب أن تفي المحركات بالمعايير الدولية مثل ATEX وIECEx وUL حتى يتم اعتمادها للاستخدام في المناطق الخطرة مثل المنطقة 1 (غازية) أو المنطقة 21 (غبار).

الميزات التصميمية الرئيسية التي تمنع الاشتعال

تدمج المحركات المقاومة للانفجار هندسة دقيقة لإزالة مخاطر الاشتعال:

1. وصلات مقاومة للانفجار : حواف مخرطة بدقة مع فجوات ضيقة (< 0.15 مم) تقوم بتبريد اللهب الهارب وإخماده، ومنع الاشتعال الخارجي.
2. أنظمة تبريد محسنة : يُدار تدفق الهواء بشكل مثالي للتحكم في تبديد الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية نظرًا لأن 23% من الانفجارات الصناعية مرتبطة بانطلاق حراري غير مسيطر عليه (تقرير OSHA 2022).
3. ## مواد مقاومة للتآكل : المكونات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو المطلية بالإيبوكسي تقاوم التدهور في البيئات الكيميائية القاسية، مثل تلك الموجودة في مصافي النفط أو عمليات التعدين.

تتيح هذه العناصر التصميمية للمحركات احتواء الضغوط بأمان بما يتجاوز 15 بار أثناء الأعطال الداخلية. بالنسبة للصناعات التي تعتمد على معدات موثوقة في المناطق الخطرة، توفر التصاميم المعتمدة من UL ضماناً من خلال اختبارات صارمة تُجرى من قبل جهات خارجية للتحقق من انتشار اللهب وسلامة الغلاف.

التطبيقات الشائعة للمحركات الكهربائية المضادة للانفجار في البيئات الخطرة

الاستخدام في صناعات النفط والغاز، والمعالجة الكيميائية، والتعدين

تلعب المحركات الكهربائية المصممة لتحمل اللهب دورًا حيويًا في الصناعات التي تتعامل مع البيئات المتفجرة الناتجة عن مواد قابلة للاشتعال مثل الغازات أو الأبخرة أو جزيئات الغبار. فعلى سبيل المثال، في قطاع النفط والغاز، تُبقي هذه المحركات مضخات الغمر قيد التشغيل، وتشغّل ضواغط الغاز، وتحرّك منصات الحفر البحرية الضخمة التي تتعرض بانتظام لمواد خطرة مثل الميثان والهيدروجين. ويُبرز تقرير السلامة الصناعية لعام 2023 كيف أن دمج هذه المحركات المتخصصة في أنظمة خطوط أنابيب المصافي يقلل من احتمالية حدوث شرارات تؤدي إلى انفجارات كارثية. ويُصر العديد من مديري المصانع على استخدامها بعد سنوات من التشغيل في المناطق عالية الخطورة.

في المعالجة الكيميائية ، تُشغل المحركات المضادة للانفجار الخلاطات، ومضخات المذيبات، وسيور النقل التي تتعامل مع مركبات شديدة التقلب مثل الأمونيا أو الإيثيلين. وبالمثل، في التعدين ، فإنهم يعملون على تشغيل مراوح التهوية، وكاسحات الفحم، وسيور النقل في بيئات مليئة بغبار الفحم، حيث يمكن أن تؤدي شرارة صغيرة إلى حدوث انفجارات كارثية.

الامتثال لمعايير الصناعة واللوائح الأمنية

إن الالتزام بالمعايير الدولية مثل ATEX في أوروبا، وIECEx على مستوى العالم، وNEC في أمريكا الشمالية يعني أن هذه المحركات المقاومة للانفجار ناجحة فعليًا في اجتياز الاختبارات الصارمة المطلوبة لضمان السلامة. خذ على سبيل المثال شهادة ATEX. يتم خضوع هذه المحركات لاختبارات ضغط للتحقق مما إذا كانت هياكلها قادرة على تحمل ما يحدث عند حدوث انفجار داخلي. كما يتحقق المصنعون أيضًا من درجة حرارة المحرك، ويحرصون على ألا تصبح الأسطح ساخنة جدًا في المناطق الخطرة. فكر في مواقع المنطقة 1 حيث قد تتواجد غازات قابلة للاشتعال حتى عندما تبدو الأمور طبيعية. تساعد حدود درجة الحرارة في حماية العمال في تلك البيئات الصعبة.

وفقًا لدراسة السلامة في البيئات الخطرة لعام 2024، تحدث 92% من الحوادث الصناعية المرتبطة بالمحركات بسبب المعدات غير المطابقة. يساعد الالتزام بمعايير ISO 80079 وإجراء عمليات التدقيق المنتظمة في تقليل المخاطر والحفاظ على موثوقية التشغيل في البيئات عالية الخطورة.

كيفية اختيار المحرك الكهربائي المضاد للانفجار المناسب لاحتياجاتك

تقييم الظروف البيئية ومناطق الانفجار

عند اختيار محرك مقاوم للانفجار، فإن أول خطوة هي تحديد نوع المنطقة الخطرة التي نتعامل معها وفقًا لمعايير مثل ATEX أو IECEx. إن المناطق تُعدّ عاملًا مهمًا جدًا في هذا السياق. ففي المناطق من الفئة 1 تكون الغازات القابلة للاشتعال موجودة أثناء الظروف التشغيلية العادية، بينما تتعامل المناطق من الفئة 21 مع تراكم مستمر للغبار القابل للاشتعال. وتحتاج المحركات المثبتة في هذه المناطق إلى بنية خاصة يمكنها احتواء أي انفجارات داخلية. ويعمل تصميم المحرك المضاد للانفجار من النوع Ex d المحدد في المعيار IS/IEC 60079-1 بفضل وجود أختام ضيقة جدًا بين المكونات، وهذه الأختام تمنع خروج الغازات الساخنة في حال حدوث خلل ما داخل غلاف المحرك.

عند التعامل مع البيئات التي تكون فيها الرطوبة مرتفعة، أو توجد بها مواد كيميائية مسببة للتآكل، أو تتعدى درجات الحرارة فيها بشكل منتظم 40 درجة مئوية، تصبح الحاجة إلى صناديق من الصلب المقاوم للصدأ ضرورية، أو على الأقل الحاجة إلى حماية بتصنيف IP66 لمنع دخول الغبار والماء. وفقًا لبحث نُشر العام الماضي في مجلة السلامة الصناعية، حدثت حوالي سبع من كل عشر حالات عطل في المحركات بسبب خطأ العمال في تصنيف المنطقة أو عدم إحكام الختم بشكل صحيح. وهذا يدل على مدى أهمية فهم الظروف التي سيواجهها المعدّات قبل التركيب.

مطابقة القدرة والكفاءة ومتطلبات التركيب

لتحقيق التوازن بين الأداء والسلامة، فكّر في الأمور التالية:

• التقييم الكهربائي : قم بتضمين هامش سعة بنسبة 10–15٪ للتعامل مع الأحمال المتغيرة دون حدوث زيادات في الحمل.
• الكفاءة : اختر فئتي الكفاءة IE3 أو IE4، اللتين تقللان من استهلاك الطاقة السنوي بنسبة 8–12٪ (Ponemon 2023).
• تركيب : يتطلب التركيب العمودي استخدام محامل مُعززة؛ بينما تستفيد المساحات المحدودة من النماذج المدمجة ذات صناديق الطرف العلوية. على الرغم من أن المحركات أحادية الطور قد تكون كافية للمناطق المنخفضة الخطورة مثل المنطقة 2، إلا أن الأنظمة ثلاثية الطور عالية العزم ضرورية للتطبيقات الشاقة مثل سيور المناجم أو مضخات المصافي. يجب دائمًا التأكد من التوافق مع أبعاد شفة IEC B14 واختيار طرق التبريد المناسبة (TEFC أو TENV) وفقًا لظروف الموقع.

ممارسات الصيانة والتشغيل المثلى للحفاظ على العمر الطويل والسلامة

نصائح الفحص الدوري وحل المشكلات

تُعد الفحوصات الدورية أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة المحركات المقاومة للانفجار. ويجب أن تركز الفحوصات الأسبوعية على ما يلي:

• وصلات الطرف للتحقق من وجود علامات تآكل أو فكّ
• مقاومة العزل (الحفاظ على مستوى لا يقل عن 100 ميجا أوم، وفقًا للمعيار IEEE 43-2013)
• مستويات الاهتزاز التي تشير إلى تآكل المحامل في مراحله المبكرة

تظهر البيانات أن المحركات التي تخضع لفحوصات التصوير الحراري الفصلية تواجه مخاطر أقل بنسبة 62٪ مرتبطة بالاحتراق في البيئات المتفجرة. توثيق جميع النتائج باستخدام قوائم مراجعة موحدة لتتبع اتجاهات الأداء ومعالجة المشكلات الصغيرة قبل أن تتصاعد إلى مخاطر السلامة الكبرى.

تجنب المآسي الشائعة في التعامل مع المحركات وإصلاحها

إعادة التجميع غير السليم يسبب 38% من فشل المحركات المقاومة للنار في المناطق الخطرة لمنع ذلك، يجب على الفنيين:

1. تطبيق قيم عزم الدوران المحددة من قبل الشركة المصنعة عند تأمين صناديق الطرف
2. استبدال غشاشات بعد كل تفكيك لضمان سلامة الختم
3. تحقق من علامات شهادة ATEX أو IECEx على جميع قطع الغيار

لا تتجاوز أبدًا أجهزة استشعار درجة الحرارة أو تثبيت كابلات غير معتمدةيمكن أن يقلل هذا الانحراف من فعالية احتواء الانفجار بنسبة تصل إلى 70%. في حالة الخدمات المعقدة، يجب استقدام المهنيين المعتمدين من CompEx الذين يتبعون بروتوكولات الصيانة IEC 60079-17، مما يضمن استمرار الامتثال وسلامة التشغيل.