نصائح الصيانة للمحركات المقاومة للانفجار في المصانع البتروكيماوية

فهم تصميم المحركات الكهربائية المضادة للهب ومعايير السلامة

مُبادئ بناء المحركات الكهربائية المضادة للهب

تأتي المحركات الكهربائية المصممة للبيئات القابلة للاشتعال بحوامل معززة خصيصًا تمنع انتشار الانفجارات الداخلية إلى الخارج في البيئات الخطرة. وتتميز غلافات المحركات بجدران متينة ووصلات مصممة بعناية، والتي تسهم فعليًا في تبريد أي غازات ساخنة تتسرب أثناء الاحتراق، بحيث تبقى درجتها دون الحد الذي قد تشتعل فيه تلقائيًا. ما يهم حقًا هنا هو الدقة العالية في تركيب هذه الأجزاء معًا. تحافظ معظم التصاميم على فجوة ضيقة جدًا بين الأسطح المتلامسة، تتراوح عادة بين 0.15 و0.25 مليمتر. هذه الفجوة الصغيرة تضمن عدم انتقال اللهب إلى الخارج مما يسبب مشكلات أكبر في أماكن أخرى.

كيف تمنع المحركات المقاومة للانفجار الاشتعال في البيئات الخطرة

تعمل المحركات المقاومة للانفجار عن طريق احتجاز الاحتراق الداخلي وإخماد أي شرارات قد تتسرب من خلال مسارات لهب ضيقة للغاية. مما يجعلها أكثر أمانًا بكثير في الأماكن التي تتسم بوجود خطر حقيقي لنشوب حريق، خاصةً بالقرب من منشآت مثل مصافي النفط أو منشآت معالجة المواد الكيميائية. وتشترط معايير NFPA فعليًا أن تكون هذه المحركات قادرة على تحمل زيادة الضغط الداخلية بنسبة أعلى بحوالي 50٪ مما صُممت له عادةً. وبالإضافة إلى التعامل مع الضغط فقط، فإنها تحتوي على محامل مختومة خصيصًا بالإضافة إلى أنظمة تبريد معقدة تشبه المتاهات تقريبًا. وتساعد هذه السمات في إبعاد جميع الأجزاء الكهربائية عن الغازات الخطرة مثل كبريتيد الهيدروجين وبخارات الهيدروكربون المختلفة التي قد تسبب مشكلات خطيرة إذا ما اقتربت كثيرًا.

أغلفة مقاومة للتآكل وآليات إغلاق للتطبيقات البتروكيميائية

تحتاج المحركات المستخدمة في تكرير النفط والمعالجة الكيميائية إلى حماية من جميع أنواع المواد التآكلية الموجودة في البيئة، ولهذا السبب تُعد المغلفات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم والتي تحمل تصنيف IP66/67 مهمة جدًا. عندما يتعلق الأمر بتقنية الإغلاق، هناك عدة مكونات رئيسية تميز نفسها. أولًا، توجد تلك الحشوات المصنوعة من الإيبوكسي المقوى بالزجاج التي تقاوم تحلل الهيدروكربونات مع مرور الوقت. ثم لدينا مواسير الكابلات ذات الضغط المزدوج التي تمنع دخول الغازات إلى الأماكن التي لا تنتمي إليها. ولا ننسَ أيضًا أغشية التهوية ذات الطابع الكارهة للماء؛ فهذه العناصر الصغيرة الرائعة تحافظ على توازن الضغط الداخلي ولكنها في الوقت نفسه تمنع تسرب السوائل. أظهرت بعض الأبحاث الحديثة المنشورة العام الماضي نتائج مثيرة للإعجاب أيضًا؛ حيث يمكن لهذه المغلفات المحسّنة أن تطيل عمر المحركات بنسبة تقارب 40 بالمئة في الظروف القاسية في المناطق البحرية العميقة مقارنةً بالمحركات العادية. هذا النوع من المتانة يُحدث فرقًا حقيقيًا في ميزانيات الصيانة وفي موثوقية التشغيل في البيئات العميقة.

مقارنة بين معايير السلامة IECEx و ATEX للمعدات الكهربائية

تُثبت كل من الشهادتين IECEx (الدولية) و ATEX (الاتحاد الأوروبي) سلامة المحركات المقاومة للانفجار، لكنهما تختلفان من حيث النطاق ومتطلبات الامتثال:

ممارسات الصيانة الأساسية لتشغيل موثوق

يتطلب صيانة المحركات الكهربائية المضادة للانفجار في المصانع البترولية والكيميائية بروتوكولات منهجية تعالج البيئات الانفجارية والتعرض للمواد الكيميائية والإجهاد التشغيلي المستمر. تحافظ الصيانة السليمة على سلامة المحرك وتضمن الامتثال للمعايير الدولية للسلامة مثل IECEx و ATEX.

الفحوصات الدورية لمعدات مقاومة الانفجار لضمان السلامة

تُطلب فحوصات بصرية شهرية منتظمة للتحقق من ختم دخول الكابلات وإلقاء نظرة على درجات حرارة سطح العلب باستخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء التي نعرفها ونحبها جميعًا. والهدف هنا هو الحفاظ على برودة كافية، أي أقل من الرقم السحري البالغ 135 درجة فهرنهايت أو 57 مئوية وفقًا لما تنص عليه NFPA 70. ثم يأتي كل ثلاثة أشهر موعد الفحوصات الفصلية، حيث يجب على الفنيين التحقق مرة أخرى من إعدادات العزم الخاصة بمسامير الوصلة المقاومة للهب. فإذا كانت هذه الإعدادات تختلف بأكثر من 10٪ عن المواصفات الصادرة عن الشركة المصنعة، فهنا قد ينشأ مشكلة حقيقية من حيث الاحتواء الصحيح للانفجارات. ولا تنسَ أيضًا عمليات التدقيق السنوية. فهي تتضمن تفكيك أجزاء من المعدات للنظر بشكل جيد إلى ملفات الثابت بحثًا عن أي علامات على مشاكل التتبع القوسي، وكذلك فحص قضبان الدوار بحثًا عن تلك الشقوق الناتجة عن الإجهاد التي لا أحد يريد التعامل معها لاحقًا.

طرق التنظيف السليمة للمعدات المقاومة للانفجار في البيئات الزيتية وال corrosive

لإزالة رواسب الهيدروكربونات العنيدة، استخدم مزيلات الشحوم الخالية من القلويات والتي تتراوح درجة حموضتها (pH) بين 6 و8. هذه لا تأكل الحديد الزهر أو أجزاء النحاس كما قد تفعل بعض البدائل الأقسى. ولا تفكر حتى في غسل الضغط العالي، لأن كل تلك القوة يمكن أن تدفع بالفعل الأوساخ والشوائب إلى داخل الوصلات المغلقة حيث لا مكان لها على الإطلاق. ما هو الأسلوب الأفضل؟ خذ بعض الأقمشة الخالية من الوبر وانقعها في خليط مذيب تم تركيبه خصيصًا للتعامل مع بقايا البتروكيماويات. وتذكروا يا رفاق، يجب تنظيف زعانف التبريد جيدًا أولًا قبل أن يبدأ أي شخص في وضع طلاءات مقاومة لكبريتيد الهيدروجين والمخصصة لمكافحة التآكل.

منع ارتفاع حرارة المحرك وفشل أنظمة التبريد

تحديد أسباب ارتفاع حرارة المحرك في البيئات البتروكيماوية

تُميل المحركات المصنفة للعمل الآمن من حيث الانفجار إلى الارتفاع السريع في درجة الحرارة بسهولة في البيئات البتروكيميائية، حيث ترتفع درجات الحرارة بشكل منتظم فوق 120 درجة فهرنهايت (حوالي 49 مئوية). ويتفاقم الأمر عندما تسد مسارات التهوية بالتراكمات من الغبار الكربوني، أو عندما لا تُحمَّل المحركات بالشكل المناسب لوظائفها المقصودة. وفقًا لبحث نُشر العام الماضي من قبل معهد السلامة البتروكيميائية، فإن نحو ثلثي حالات تعطل المحركات في المصافي تحدث بسبب عدم إدارة الحرارة بكفاءة من قبل المشغلين. وتعود تقريبًا ثلث هذه الأعطال تحديدًا إلى تقييد تدفق الهواء في المناطق التي تُعرف باسم الفئة الأولى، القسم 1 - وهي أكثر المناطق خطورةً بالنسبة للبيئات المعرضة للانفجار. وتُبرز هذه النتائج أهمية الصيانة الجيدة وفهم ظروف التشغيل كعوامل حاسمة لضمان سلامة المنشآت.

صيانة شفرات التبريد وأنظمة التهوية في الأغلفة المقاومة للانفجار

إن الحفاظ على نظافة الشفرات التبريدية شهريًا باستخدام أدوات لا تُحدث شرارات يساعد في منع تراكم الغبار، الذي يمكن أن يقلل من فقد الحرارة بنسبة تصل إلى حوالي 40%. يجب على طاقم الصيانة التأكد من تدفق الهواء بشكل صحيح عبر الشبكات المقاومة للهب وفقًا لإرشادات IEC 60079-7. كما تكون كاميرات التصوير الحراري مفيدة في هذا السياق للكشف عن مشكلات العزل قبل أن تتفاقم. ولا ينبغي الانتظار حتى تبدأ المراوح في إصدار أصوات غريبة أيضًا. إن استبدال أغطية المراوح الصدئة في أسرع وقت ممكن يحافظ على التشغيل السلس، وهو أمر مهم بوجه خاص في المصانع القريبة من السواحل حيث يؤثر الملح في الهواء على المكونات المعدنية بوتيرة أسرع من أي مكان آخر.

دراسة حالة: الوقاية من الفشل الحراري في نظام محركات مصفاة ساحل الخليج

حققت مصفاة على ساحل الخليج انخفاضًا بنسبة 40% في حالات فشل المحركات خلال 18 شهرًا من خلال تحسينات مستهدفة:

1. ترقية متدرجة للتهوية : تم تركيب شفرات تبريد من الألومنيوم المقاوم للتآكل مع تنظيف دوري كل شهرين
2. المراقبة الحرارية التنبؤية : تم نشر أجهزة استشعار تحت الحمراء لإخطار المشغلين عندما تتجاوز درجات حرارة المحامل 185°ف (85°م)
3. تحسين التحميل : تم تعديل إعدادات جهاز التحكم بتردد المتغير (VFD) للحد من سحب التيار أثناء ذروة المعالجة

أظهرت البيانات بعد التنفيذ زيادة بنسبة 28% في متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF)، وهو ما يتماشى مع النتائج الصادرة عن FM Global لعام 2022 حول صيانة التبريد الاستباقية في معالجة الهيدروكربونات.

اختبارات كهربائية ورصد الأداء الاستباقي

تحليل التيار لاكتشاف مشاكل اللفات أو المحامل في مراحل مبكرة

يتيح تحليل بصمة التيار رصدًا غير تخريبي لصحة المحرك من خلال تحديد الشذوذ مثل حدوث قصر بين الدورات في لفات المغزل، أو حركة الدوار غير المركزية الناتجة عن تآكل المحامل، أو اختلال التوازن في الطور الذي يتجاوز 5%. وقد أظهرت هذه الطريقة تقليلًا في الأعطال المفاجئة بنسبة 38% مقارنةً باستراتيجيات الصيانة التصحيحية (مجلة الهندسة الكهربائية، 2023).

الاتجاه: دمج الصيانة الاستباقية باستخدام أجهزة استشعار الإنترنت للأشياء (IoT) في المناطق الخطرة

تدمج المرافق الحديثة الاختبارات الكهربائية التقليدية مع منصات الصيانة التنبؤية باستخدام أجهزة استشعار إنترنت الأشياء المعتمدة من ATEX. تقوم هذه الأنظمة بمراقبة مستمرة للمعايير الحرجة:

تتيح التحليلات الفورية التدخلات الاستباقية مع الحفاظ على سلامة الانفجار من خلال بروتوكولات نقل بيانات آمنة داخليًا (IS).

تطوير وتنفيذ خطط صيانة فعالة

إنشاء جداول تفتيش روتينية للمحركات الكهربائية المضادة للانفجار

يعتمد تكرار فحص المعدات إلى حد كبير على مكان تركيبها ونوع العمل الذي تقوم به يوميًا. وفقًا لأحدث إصدار من NFPA 70B لعام 2023، يجب فحص المحركات التي تعمل مع مواد قابلة للاشتعال كل ثلاثة أشهر. ولكن الأمور تتغير عندما ترتفع مستويات الرطوبة أو يكون هناك خطر التآكل، حيث تصبح الفحوصات الشهرية ضرورية في هذه الحالة. عند إجراء هذه الفحوصات، يركز الفنيون بشكل أساسي على ثلاث مناطق: التأكد من سلامة الأختام، والتحقق من أن جميع البراغي التي تثبت صناديق الطرف مُشَدَّة بشكل صحيح، وفحص مدى اهتراء فرش الكربون في تجهيزات الحلقات المنزلقة. تساعد هذه الفحوصات الأساسية في اكتشاف المشكلات قبل أن تتحول إلى مشاكل أكبر في المستقبل.

أهمية سجلات الصيانة للامتثال والقدرة على التتبع

تقلل السجلات الرقمية للصيانة من وقت الإعداد للمراجعة بنسبة 40٪ وتحسّن تحليل الأسباب الجذرية أثناء التحقيقات في الحوادث (دراسة إدارة السلامة في العمليات 2022). يجب على المشغلين الاحتفاظ بسجلات الطيف الاهتزازي التاريخي، وتقارير الفحص الحراري، ووثائق شهادة المعدات المقاومة للانفجار (Ex) لجميع قطع الغيار.

استراتيجية: مواءمة خطط الصيانة مع الدورات التشغيلية في منشآت النفط والغاز

يوائم تنسيق صيانة المحركات مع جداول إيقاف المصافي بين الدورات التشغيلية بشكل يقلل من اضطراب الإنتاج. وقد نجحت إحدى المنشآت على ساحل الخليج في خفض الأعطال غير المخطط لها بنسبة 18٪ من خلال المزامنة بين:

1. استبدال المحامل مع عمليات الإيقاف المخطط لها
2. إعادة لف الدوار مع تجديد أسرة العامل الحفاز
3. ترقية مراوح التبريد أثناء صيانة أعمدة التقطير

logded هذه الاستراتيجية المتكاملة وفراً سنوياً قدره 9.2 مليون دولار مع الحفاظ على معدل تشغيل بلغ 99.4٪ عبر 87 محركاً مقاوماً للانفجار (تقرير تحسين الصيانة 2023).