ما هو Ex-proof وATEX؟ اختيار السخانات للأجواء القابلة للانفجار

ما هو الجو القابل للانفجار؟

الجو القابل للانفجار هو وسط يمكن أن يشتعل فيه غاز أو بخار أو رذاذ أو غبار قابل للاشتعال ممتزج بالهواء بفعل مصدر اشتعال. ومن الأمثلة النموذجية خطوط الطلاء والمذيبات، والمنشآت الكيميائية، ومصافي النفط، ومناطق تخزين الوقود، ومنشآت الدقيق والأعلاف، والخطوط التي تعالج المساحيق.

لحدوث انفجار يجب أن تجتمع في وقت واحد مادة قابلة للاشتعال والأكسجين ومصدر اشتعال. ويمكن أن تصبح المعدات الكهربائية مصدر اشتعال بطريقتين: بالشرارة أو القوس الكهربائي، وبالسطح الساخن. ويكتسب الخطر الثاني أهمية خاصة في السخانات، لأن وظيفة السخان أصلًا هي تسخين سطحه.

الفرق بين Ex-proof وATEX

Ex-proof (explosion proof) مصطلح شائع بمعنى «محمي ضد الانفجار». وفي اللغة الفنية يشير غالبًا إلى الغلاف المقاوم للهب (Ex d) الذي يحتوي أي انفجار قد يحدث في داخله ويمنع اشتعال الجو الخارجي. أما في الاستخدام اليومي فيُطلق على كل معدة مناسبة للأجواء القابلة للانفجار.

أما ATEX فليس طريقة حماية، بل هو الإطار التشريعي للاتحاد الأوروبي الخاص بالأجواء القابلة للانفجار. ويستمد اسمه من العبارة الفرنسية «ATmosphères EXplosibles»، ويستند إلى توجيهين:

• 2014/34/EU: متطلبات موجهة إلى المصنّع وتقييم المطابقة للمعدات وأنظمة الحماية المستخدمة في الأجواء القابلة للانفجار.
• 1999/92/EC: تقييم صاحب العمل لخطر الجو القابل للانفجار، وتقسيم المواقع إلى مناطق، وحماية العاملين.

وفي تركيا نُقل هذان التوجيهان إلى التشريع الوطني عبر لوائح ذات صلة. وخارج أوروبا يُعد IECEx نظام الاعتماد الدولي واسع الانتشار؛ وتستند المتطلبات الفنية في النظامين إلى حد كبير إلى سلسلة المعايير IEC/EN 60079. وباختصار، يصف Ex-proof خاصية حماية، بينما يصف ATEX القواعد التي تُقيَّم هذه الخاصية وفقها.

تصنيف المناطق (Zone)

يقسم مالك المنشأة المواقع إلى مناطق وفق تكرار تشكّل الجو القابل للانفجار ومدة بقائه. ويرد هذا التصنيف عادةً في وثيقة الحماية من الانفجار الخاصة بالمنشأة.

• Zone 0 / Zone 20: يوجد الجو القابل للانفجار باستمرار أو لفترات طويلة أو بشكل متكرر؛ مثل داخل الخزان.
• Zone 1 / Zone 21: يُحتمل أن يتشكل الجو القابل للانفجار أحيانًا أثناء التشغيل العادي.
• Zone 2 / Zone 22: لا يُتوقع وجود جو قابل للانفجار في التشغيل العادي؛ وإن تشكّل فلفترة قصيرة.

تُستخدم Zone 0 و1 و2 للغازات والأبخرة والرذاذ، وZone 20 و21 و22 للغبار القابل للاشتعال. وتقابلها في جانب المعدات الفئات 1 و2 و3. ويُعبَّر عن التقسيم نفسه أيضًا بمستوى حماية المعدات (EPL) على هيئة Ga/Gb/Gc وDa/Db/Dc.

مجموعات الغاز والغبار

تنقسم مجموعات المعدات حسب نوع الوسط: المجموعة I للتعدين (غاز المناجم)، والمجموعة II للغازات والأبخرة، والمجموعة III لأجواء الغبار. وتنقسم المجموعتان II وIII بدورهما إلى مجموعات فرعية:

• IIA: غازات يصعب اشتعالها نسبيًا مثل البروبان.
• IIB: غازات المجموعة المتوسطة مثل الإيثيلين.
• IIC: أسهل الغازات اشتعالًا مثل الهيدروجين والأسيتيلين. ويمكن استخدام المعدات المناسبة لـ IIC في أجواء IIB وIIA أيضًا.
• تُستخدم IIIA للألياف المتطايرة القابلة للاشتعال، وIIIB للأغبرة غير الموصلة، وIIIC للأغبرة الموصلة.

كلما ارتفعت المجموعة اشتدت المتطلبات المتعلقة بتصميم الغلاف والتوصيلات. وتُعرف مجموعة المادة الموجودة في الوسط من وثيقة الحماية من الانفجار الخاصة بالمنشأة ومن صحيفة بيانات السلامة الخاصة بالمادة.

فئات درجة الحرارة: T1–T6

تبيّن فئة درجة الحرارة أعلى درجة حرارة يمكن أن تنشأ على أي سطح من أسطح المعدة يلامس الوسط المحيط. ويجب أن تبقى هذه القيمة أدنى من درجة حرارة الاشتعال الذاتي للغاز أو البخار الموجود في الوسط.

• T1: بحد أقصى 450 °C
• T2: بحد أقصى 300 °C
• T3: بحد أقصى 200 °C
• T4: بحد أقصى 135 °C
• T5: بحد أقصى 100 °C
• T6: بحد أقصى 85 °C

في أجواء الغبار تُكتب درجة الحرارة مباشرةً بدلًا من الفئة، مثل T135 °C. وتُقيَّم هذه القيمة وفق درجة حرارة اشتعال سحابة الغبار وطبقة الغبار المتراكمة على السطح معًا.

فئة درجة الحرارة معيار تصميم حاسم في السخانات. فعندما يلزم حدٌّ أدنى (مثل T4 بدلًا من T3) تنخفض درجة حرارة سطح العنصر المسموح بها؛ وهذا يعني كثافة واط أقل، وسخانًا أطول، وتدابير إضافية للحد من درجة الحرارة.

كيف تُقرأ علامة Ex؟

تقدّم لوحة بيانات معدات الأجواء القابلة للانفجار هذه المعلومات برمز مختصر. ومن الأمثلة النموذجية لوسم أجواء الغاز: CE XXXX · Ex · II 2 G · Ex db IIC T4 Gb

• CE XXXX: علامة CE ورقم الجهة المُخطِرة (المعتمدة) المشاركة في الرقابة على الإنتاج.
• Ex (داخل شكل سداسي): العلامة الخاصة بمعدات الأجواء القابلة للانفجار.
• II 2 G: المجموعة II (فوق سطح الأرض)، الفئة 2 (مناسبة لـ Zone 1)، G (غاز).
• Ex db: نوع الحماية؛ وهو هنا الغلاف المقاوم للهب.
• IIC: مجموعة الغاز.
• T4: فئة درجة الحرارة؛ أعلى درجة حرارة سطحية 135 °C.
• Gb: مستوى حماية المعدات.

ويقابله لأجواء الغبار وسمٌ بالشكل «II 2 D Ex tb IIIC T135 °C Db»؛ حيث يشير D إلى أجواء الغبار، وEx tb إلى الحماية من الغبار بواسطة الغلاف. ومن أنواع الحماية الأخرى المستخدمة في السخانات السلامة المعززة (Ex e) والضغط الموجب (Ex p). ويمكن أن يجمع المنتج الواحد أكثر من نوع حماية.

اختيار السخان للأجواء القابلة للانفجار

تتكون السخانات المقاومة للانفجار عادةً من عناصر سخان أنبوبية أو غاطسة بشفة مدمجة مع صندوق توصيل مناسب للجو القابل للانفجار ونظام للحد من درجة الحرارة. ويُتبع في الاختيار الترتيب التالي:

1. حدّد تصنيف المناطق (Zone) في المنشأة.
2. حدّد مجموعة الغاز أو الغبار للمادة الموجودة في الوسط ودرجة حرارة اشتعالها.
3. اختر فئة درجة الحرارة المطلوبة.
4. عرّف الوسط المراد تسخينه والقدرة والجهد وطريقة التركيب.
5. اسرد متطلبات الاعتماد والتوثيق (إعلان المطابقة، الشهادة، دليل الاستخدام) وفق مواصفات المشروع.

يجب الحد من درجة حرارة سطح السخان لا في التشغيل العادي فحسب، بل في حالة العطل أيضًا. فانخفاض مستوى السائل في السخان الغاطس أو توقف المروحة في سخان الهواء يرفع درجة حرارة العنصر بسرعة. لذلك يُعامَل التحكم في المستوى والتحكم في التدفق ومحدد درجة الحرارة المستقل الذي يعمل بحساس مركّب في العنصر بوصفها جزءًا من التصميم. ولخيارات الحساسات راجع صفحة المزدوجات الحرارية وحساسات الحرارة ومقابسها.

تُحدَّد متطلبات الاعتماد والتوثيق الخاصة بكل مشروع في مرحلة عرض السعر. ومشاركة معلومات المنطقة والمجموعة وفئة درجة الحرارة في طلبكم تسهّل تقييم التصميم المناسب ونطاق الاعتماد.

الأسئلة الشائعة