در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، شیمیایی و برخی فرایندهای دارویی و فرآوری مواد پودری، احتمال تشکیل اتمسفر قابل‌انفجار بر اثر حضور گاز، بخار یا گردوغبار قابل‌اشتعال وجود دارد. در چنین محیط‌هایی، جرقه‌های الکتریکی یا مکانیکی، تخلیه الکترواستاتیکی و سطوح داغ تجهیزات، در صورت برخورداری از انرژی یا دمای کافی، می‌توانند منبع اشتعال باشند. به همین دلیل، انتخاب الکتروموتور در این کاربردها تنها به توان، سرعت و ولتاژ محدود نمی‌شود؛ مشخصات حفاظتی موتور نیز باید با خطرات سازگار باشد.

الکتروموتور ضد انفجار که در بازار با عنوان Explosion Proof Motor یا موتور Ex شناخته می‌شود، برای کار در محیط‌های مستعد انفجار، با روش‌های حفاظتی مشخص طراحی و ارزیابی می‌شود. انتخاب صحیح آن مستلزم بررسی نوع حفاظت، طبقه‌بندی ناحیه خطرناک، گروه گاز یا گردوغبار، سطح حفاظت تجهیز و محدودیت دمای سطح است. اصطلاح رایج «الکتروموتور ضد جرقه» نیز گاهی برای این تجهیزات به کار می‌رود، اما بیانگر سازوکار حفاظتی همه موتورهای Ex نیست.

الزامات این تجهیزات در استانداردهای مرتبط، از جمله مجموعه IEC 60079، تعریف می‌شود. بااین‌حال، داشتن گواهی به‌تنهایی برای مناسب‌بودن موتور کافی نیست؛ مشخصات درج‌شده روی پلاک، دامنه اعتبار گواهی و شرایط نصب و بهره‌برداری باید با کاربرد واقعی تطابق داشته باشند.

جریانو، فعال در زمینه تأمین و مشاوره تجهیزات صنعتی، این راهنما را برای کمک به مهندسان، طراحان و کارشناسان خرید در بررسی و انتخاب الکتروموتور ضد انفجار تدوین کرده است. در ادامه، مشخصات فنی، روش‌های حفاظت، استانداردهای مرتبط و نکات مهم پیش از خرید بررسی می‌شوند تا انتخاب موتور بر اساس الزامات ایمنی و نیاز فنی پروژه انجام شود.

الکتروموتور ضد انفجار چیست و چگونه کار می‌کند؟

الکتروموتور ضد انفجار، موتوری است که برای کار در محیط‌های مستعد انفجار طراحی و‌شده برای نوع حفاظت در شرایط تعیین‌شده برای نوع حفاظت خود، از ایجاد اشتعال در اتمسفر پیرامون جلوگیری کند. انتخاب این موتور باید با نوع ماده قابل‌اشتعال، طبقه‌بندی ناحیه خطرناک، گروه گاز یا گردوغبار و محدودیت دمای سطح سازگار باشد.

اصطلاح «ضد انفجار» به این معنا نیست که موتور، گازهای قابل‌اشتعال را از محیط حذف می‌کند یا محفظه آن الزاماً در برابر ورود گاز کاملاً نفوذناپذیر است. روش عملکرد این تجهیزات به نوع حفاظت درج‌شده روی پلاک و گواهی آن‌ها بستگی دارد.

یکی از روش‌های رایج در موتورهای مورد استفاده در محیط‌های گازی، حفاظت ضد شعله یا محفظه مقاوم در برابر انفجار داخلی (Flameproof – Ex d) است؛ این حفاظت در بسیاری از موتورهای صنعتی با علامت Ex db مشخص می‌شود. در ادامه، سازوکار این محفظه و نقش کنترل دمای سطح را بررسی می‌کنیم.

۱. تحمل فشار انفجار داخلی در محفظه الکتروموتور

در موتور دارای حفاظت Ex d، امکان ورود مخلوط گاز یا بخار قابل‌اشتعال و هوا به داخل محفظه در نظر گرفته می‌شود. اگر این مخلوط بر اثر یک منبع اشتعال داخلی، مانند جرقه ناشی از عیب الکتریکی، مشتعل شود، محفظه باید فشار حاصل را مطابق الزامات طراحی و آزمون استاندارد IEC 60079-1 تحمل کند؛ بدون آنکه یکپارچگی حفاظتی آن از بین برود.

این عملکرد فقط به ضخامت پوسته وابسته نیست. جنس و هندسه محفظه، استحکام درپوش‌ها، مشخصات پیچ‌ها و طراحی اتصالات نیز در مقاومت مجموعه مؤثرند. بنابراین، ضخیم‌بودن بدنه به‌تنهایی نشانه ضد انفجار بودن موتور نیست؛ ملاک، طراحی آزموده‌شده و گواهی معتبر تجهیز است.

۲. جلوگیری از انتقال شعله از طریق اتصالات ضد شعله

محفظه Ex d علاوه بر تحمل فشار داخلی، باید از انتقال انفجار به اتمسفر قابل‌اشتعال اطراف جلوگیری کند. این وظیفه با طراحی اتصالات ضد شعله یا مسیرهای شعله (Flameproof Joints / Flame Paths) انجام می‌شود.

این اتصالات، بسته به ساختار موتور، در محل‌هایی مانند اتصال درپوش به بدنه و محل عبور شفت قرار دارند. طول مسیر، حداکثر فاصله مجاز و کیفیت سطوح اتصال بر اساس الزامات استاندارد و طراحی تأییدشده تعیین می‌شود.

هنگام عبور محصولات داغ احتراق از این مسیرها، تبادل حرارت با سطوح فلزی و هندسه کنترل‌شده اتصال، از انتقال شعله و اشتعال مخلوط بیرونی جلوگیری می‌کند. منظور این نیست که گاز خروجی الزاماً به دمای محیط می‌رسد؛ معیار اصلی، جلوگیری از انتقال انفجار به محیط اطراف است.

جعبه ترمینال نیز باید مطابق نوع حفاظت مشخص‌شده برای آن بررسی شود. برای مثال، بعضی موتورها محفظه اصلی Ex db و جعبه ترمینال Ex eb دارند؛ در این حالت، سازوکار حفاظت این دو بخش یکسان نیست. گلندها و درپوش‌های ورودی کابل نیز باید با نوع حفاظت، گواهی تجهیز و دستورالعمل نصب سازگار باشند.

۳. محدودکردن دمای سطح موتور

مهار انفجار داخلی، به‌تنهایی برای ایمنی موتور کافی نیست؛ سطح داغ موتور نیز می‌تواند منبع اشتعال باشد. به همین دلیل، حداکثر دمای سطح باید در شرایط تعیین‌شده در گواهی و دستورالعمل سازنده، از حد مجاز کلاس دمایی تجهیز فراتر نرود.

برای نمونه، در محیط‌های گازی، موتور با کلاس دمایی T4 دارای حداکثر دمای سطح مجاز ۱۳۵ درجه سانتی‌گراد در شرایط مشخص‌شده برای تجهیز است. انتخاب کلاس دمایی باید با دمای خوداشتعالی گاز یا بخار موجود در محیط سازگار باشد.

دمای محیط، میزان بار، نحوه خنک‌کاری و شرایط تغذیه بر رفتار حرارتی موتور تأثیر می‌گذارند. در کاربردهای مجهز به اینورتر نیز باید مجازبودن کار با درایو، محدوده سرعت و الزامات حفاظت حرارتی مطابق مستندات سازنده بررسی شود. صرف داشتن نشان ضد انفجار، مجوز کارکرد با هر مقدار اضافه‌بار یا هر تنظیم اینورتر نیست.

استانداردهای الکتروموتور ضد انفجار و طبقه‌بندی مناطق خطرناک

انتخاب الکتروموتور ضد انفجار به شناخت دو موضوع وابسته است: نخست، طبقه‌بندی محیطی که موتور در آن نصب می‌شود؛ دوم، الزامات طراحی، آزمون و تأیید انطباق خود تجهیز. طبقه‌بندی محیط مشخص می‌کند چه نوع اتمسفر قابل‌انفجاری و با چه احتمال و مدت حضوری ممکن است تشکیل شود. مشخصات حفاظتی موتور باید با این شرایط سازگار باشد.

دو چارچوب پرکاربرد در این حوزه، الزامات آمریکای شمالی و چارچوب مبتنی بر استانداردهای IEC هستند. بااین‌حال، استاندارد طراحی، مقررات نصب و گواهی محصول نقش‌های متفاوتی دارند و نباید جایگزین یکدیگر در نظر گرفته شوند.

۱. طبقه‌بندی مناطق خطرناک در NEC آمریکای شمالی

کد ملی برق آمریکا، NEC یا NFPA 70، الزامات تأسیسات و نصب تجهیزات الکتریکی را بیان می‌کند. در سیستم Class/Division، نوع ماده خطرناک با Class، شرایط حضور خطر با Division و گروه مواد با Group مشخص می‌شود.

الزامات عمومی این ساختار در Article 500 و الزامات اختصاصی Class I، Class II و Class III در Articles 501، 502 و 503 مطرح می‌شوند. NEC همچنین سیستم Zone را در Articles 505 و 506 پوشش می‌دهد.

کلاس‌ها؛ نوع ماده قابل‌اشتعال

این مثال‌ها صرفاً برای توضیح مفهوم هستند. برای نمونه، یک واحد فرآوری چوب ممکن است در بخشی با خطر الیاف و در بخشی دیگر با خطر گردوغبار ریز مواجه باشد؛ بنابراین، نام صنعت به‌تنهایی کلاس محیط را تعیین نمی‌کند.

Division؛ شرایط حضور خطر

Division 1: در یک توضیح عمومی، به شرایطی اشاره دارد که خطر می‌تواند در کارکرد عادی یا در برخی فعالیت‌های معمول و شرایط تعریف‌شده در کد وجود داشته باشد. در Class I، حضور غلظت قابل‌اشتعال گاز یا بخار در عملکرد عادی یکی از مبانی این طبقه‌بندی است؛ این حضور الزاماً دائمی نیست.

Division 2: به‌طور کلی، شرایطی را پوشش می‌دهد که خطر در کارکرد عادی به شکل تعریف‌شده برای Division 1 وجود ندارد، اما ممکن است در شرایط غیرعادی ایجاد شود. برای مثال، در Class I ممکن است ماده قابل‌اشتعال معمولاً داخل سیستم بسته قرار داشته باشد و بر اثر خرابی یا رهایش غیرعادی وارد محیط شود.

تعریف دقیق Division باید برای همان Class بررسی شود. تعمیم مثال «نشت از لوله بسته» به تمام محیط‌های گردوغباری و الیافی صحیح نیست.

گروه‌ها؛ ویژگی‌های مواد خطرناک

در سیستم Class/Division، گروه مواد برای تطبیق مشخصات حفاظتی تجهیزات با ویژگی‌های ماده قابل‌اشتعال به کار می‌رود.

گروه‌بندی گازها فقط بر اساس نام شیمیایی یا حداقل انرژی اشتعال انجام نمی‌شود. در مورد گردوغبار نیز ویژگی‌هایی مانند رسانایی الکتریکی و رفتار احتراق اهمیت دارند. گروه نهایی ماده باید از داده‌های معتبر و ضوابط مربوط تعیین شود، نه صرفاً با مشابهت‌دادن آن به نمونه‌های جدول.

۲. تفاوت IEC، IECEx و ATEX در تجهیزات ضد انفجار

این سه عنوان به یک مفهوم واحد اشاره ندارند:

• IEC: کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک است که استانداردهای فنی را تدوین می‌کند. مجموعه IEC 60079 از مهم‌ترین مراجع تجهیزات و تأسیسات الکتریکی در اتمسفرهای انفجاری است.
• IECEx: سامانه بین‌المللی ارزیابی و گواهی‌کردن انطباق با استانداردهای مرتبط است. گواهی تجهیز باید همراه با دامنه اعتبار، مشخصات فنی و شرایط استفاده آن بررسی شود.
• ATEX: به دستورالعمل‌های اتحادیه اروپا مربوط می‌شود. دستورالعمل 2014/34/EU به تجهیزات و سیستم‌های حفاظتی و دستورالعمل 1999/92/EC به الزامات حفاظت کارکنان در محیط‌های مستعد انفجار می‌پردازد.

از استانداردهای مرتبط با انتخاب و استفاده از الکتروموتور ضد انفجار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ویرایش استاندارد و الزامات قابل‌اعمال باید با گواهی تجهیز، مقررات محل نصب و مشخصات پروژه تطبیق داده شوند.

۳. زون‌بندی محیط‌های دارای گاز، بخار و مه قابل‌اشتعال

در سیستم Zone، مناطق بر اساس احتمال و مدت حضور اتمسفر انفجاری طبقه‌بندی می‌شوند؛ صرف وجود ماده قابل‌اشتعال برای تعیین زون کافی نیست.

Zone 0؛ حضور پیوسته، طولانی‌مدت یا مکرر اتمسفر انفجاری

زون صفر محیطی است که اتمسفر انفجاری متشکل از مخلوط هوا و مواد قابل‌اشتعال به شکل گاز، بخار یا مه، به‌صورت پیوسته، برای دوره‌های طولانی یا به‌طور مکرر در آن وجود دارد.

فضای داخلی بعضی مخازن و تجهیزات فرایندی ممکن است در این طبقه قرار بگیرد؛ بااین‌حال، داخل هر مخزن سوخت الزاماً Zone 0 نیست و شرایط فرایند باید بررسی شود.

موتورهای متداول دارای حفاظت Ex db، Ex eb یا Ex ec برای نصب در Zone 0 مناسب نیستند. در انتخاب متعارف مبتنی بر زون، این محیط به تجهیز دارای سطح حفاظت Ga نیاز دارد. استفاده از هر تجهیز باید با گواهی و شرایط نصب آن منطبق باشد؛ حفاظت Ex ia تنها روش حفاظتی قابل‌استفاده در این زون نیست.

Zone 1؛ احتمال تشکیل اتمسفر انفجاری در کارکرد عادی

زون یک محیطی است که تشکیل اتمسفر انفجاری در عملکرد عادی، به‌صورت گاه‌به‌گاه محتمل است. اطراف بعضی نقاط نمونه‌برداری، آب‌بندها یا محل‌های تخلیه فرایندی، بسته به شرایط رهایش و تهویه، می‌تواند در این طبقه قرار طبقه قرار گیرد.

موتورهای دارای حفاظت **Ex Ex eb و برخی موتورهای تحت فشار با سطح حفاظت مناسب، می‌توانند برای این زون انتخاب شوند. در انتخاب متعارف، سطح حفاظت Gb یا بالاتر لازم است؛ اما گروه گاز، کلاس دمایی و سایر شرایط گواهی نیز باید مناسب باشند.

Zone 2؛ تشکیل نامحتمل و کوتاه‌مدت اتمسفر انفجاری

زون دو محیطی است که تشکیل اتمسفر انفجاری در کارکرد عادی محتمل نیست و اگر رخ دهد، فقط برای مدت کوتاهی ادامه دارد.

موتورهای دارای حفاظت Ex ec با سطح حفاظت Gc از گزینه‌های رایج برای این زون هستند. تجهیزات دارای سطح حفاظت بالاتر نیز در صورت سازگاری سایر مشخصات قابل‌استفاده‌اند.

در بعضی تجهیزات و گواهی‌های قدیمی، علامت Ex nA دیده می‌شود. پذیرش این تجهیزات باید با توجه به گواهی، ویرایش استاندارد و الزامات پروژه بررسی شود. عبارت‌هایی مانند «موتور اقتصادی» هیچ سطح حفاظتی مشخصی را بیان نمی‌کنند.

نکته مهندسی: حدودی مانند کمتر از ۱۰، بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ و بیشتر از ۱۰۰۰ ساعت در سال، در برخی راهنماها برای توضیح تقریبی فراوانی حضور خطر استفاده می‌شوند؛ اما نباید به‌عنوان تعریف قطعی و مستقل زون‌ها ارائه شوند.

۴. زون‌بندی محیط‌های دارای گردوغبار قابل‌احتراق

در محیط‌های گردوغباری، معیار اصلی زون‌بندی، احتمال و مدت حضور ابر گردوغبار قابل‌احتراق در هواست. تجمع لایه‌های گردوغبار نیز باید بررسی شود؛ زیرا هم می‌تواند خطر حرارتی ایجاد کند و هم با پراکنده‌شدن، به منبع تشکیل ابر غبار تبدیل شود.

در انتخاب متعارف تجهیزات، سطوح حفاظت موردنیاز برای Zone 20، Zone 21 و Zone 22 به‌ترتیب Da، Db و Dc است. تجهیزات با سطح حفاظت بالاتر نیز در صورت انطباق سایر مشخصات قابل‌استفاده‌اند.

برای موتورهای دارای حفاظت محفظه‌ای گردوغبار، علامت‌هایی مانند Ex tb یا Ex tc دیده می‌شود. انتخاب نهایی باید با گروه گردوغبار، حداکثر دمای سطح مجاز، شرایط تجمع غبار و گواهی موتور سازگار باشد. داشتن تأییدیه برای محیط گازی، به‌تنهایی مجوز استفاده در محیط گردوغباری نیست.

مقایسه تطبیقی سیستم NEC و سیستم IEC / ATEX

جهت سهولت در تطبیق اسناد فنی و کاتالوگ‌های سازندگان بین‌المللی، جدول زیر معادل‌سازی دقیق دو سیستم را نشان می‌دهد:

انواع روش‌های حفاظت در الکتروموتورهای ضد انفجار

الکتروموتور ضد انفجار باید متناسب با نوع اتمسفر انفجاری، ناحیه خطر یا Zone، گروه گاز یا گردوغبار و محدودیت دمایی محیط انتخاب گاز یا گردوغبار و محدودیت دمایی محیط انتخاب شود. اصطلاح لزوماً به معنی تحمل انفجار در داخل موتور‌کنند و برخی دیگر احتمال ایجاد منبع اشتعال را در شرایط تعریف‌شده استاندارد کاهش می‌دهند.

سری استانداردهای بین‌المللی IEC 60079 الزامات طراحی، آزمون و حفاظت تجهیزات مورد استفاده در اتمسفرهای انفجاری را مشخص می‌کند. نسخه‌های اروپایی این استانداردها با پیشوند EN یا EN IEC منتشر می‌شوند. ATEX نیز چارچوب مقرراتی اتحادیه اروپا است، نه نام یک استاندارد فنی واحد.

در ادامه، روش‌های متداول حفاظت در موتورهای مورد استفاده در محیط‌های گازی و غباری معرفی شده‌اند.

۱. حفاظت با محفظه ضد شعله؛ Ex db

حفاظت **Flameproofت Flameproof Enclosure یکی از روش‌های رایجورهای مورد استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی است. در بسیاری از تجهیزات قدیمی‌تر، این حفاظت با نشان Ex d دیده می‌شود.

مکانیزم عملکرد:

در این روش، احتمال ورود مخلوط گاز و هوا به داخل محفظه در نظر گرفته می‌شود. اگر این مخلوط در داخل مشتعل شود، محفظه باید فشار انفجار را تحمل کند و از انتقال شعله به اتمسفر انفجاری بیرون جلوگیری کند.

اتصالات و مسیرهای عبور شعله، موسوم به Flamepath، دارای ابعاد، لقی و طول مشخص هستند و در جلوگیری از انتشار شعله نقش اساسی دارند. جنس محفظه و ضخامت آن بخشی از طراحی تأییدشده سازنده است و الزاماً به پوسته چدنی محدود نمی‌شود.

• استاندارد مرجع: IEC 60079-1
• سطح حفاظت متداول: Gb
• ناحیه کاربرد: Zone 1 و Zone 2، با رعایت مشخصات گواهی و شرایط نصب

نکته نگهداری: آسیب‌دیدگی، خوردگی یا ماشین‌کاری خارج از الزامات سازنده در سطوح Flamepath می‌تواند حفاظت موتور را مختل کند.

۲. حفاظت ایمنی افزایش‌یافته؛ Ex eb

در روش Increased Safety، هدف مهار انفجار داخلی نیست؛ طراحی موتور باید از ایجاد قوس، جرقه و دمای غیرمجاز در شرایط مشخص‌شده استاندارد جلوگیری کند.

مکانیزم عملکرد:

این حفاظت با رعایت الزامات مربوط به فاصله‌های هوایی و خزشی، کیفیت عایق‌بندی، استحکام اتصالات، افزایش دما و طراحی بخش‌های الکتریکی و مکانیکی ایجاد می‌شود. در موتور، شرایط راه‌اندازی و روتور قفل‌شده و هماهنگی تجهیزات حفاظتی نیز اهمیت دارند.

کلاس حرارتی عایق، مانند F یا H، به‌تنهایی نشان‌دهنده انطباق موتور با حفاظت Ex eb نیست.

• استاندارد مرجع: IEC 60079-7
• سطح حفاظت: Gb
• ناحیه کاربرد: Zone 1 و Zone 2، مطابق گواهی تجهیز

این روش می‌تواند حفاظت اصلی موتور باشد یا در بخشی از مجموعه به کار رود. برای مثال، در یک موتور با نشان Ex db eb، معمولاً محفظه اصلی دارای حفاظت Ex db و جعبه ترمینال دارای حفاظت Ex eb است؛ تفسیر نهایی باید بر اساس مدارک سازنده انجام شود.

۳. حفاظت Ex ec؛ مرتبط با حفاظت غیرجرقه‌زای سابق Ex nA

حفاظت Ex ec برای تجهیزاتی با سطح حفاظت Gc به کار می‌رود. الزامات حفاظت غیرجرقه‌زای سابق Ex nA که در IEC 60079-15 مطرح بود، به چارچوب IEC 60079-7 منتقل شده است.

مکانیزم عملکرد:

موتور به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که در کارکرد عادی و شرایط تعیین‌شده استاندارد، منبع اشتعال مؤثر مانند جرقه یا سطح با دمای غیرمجاز ایجاد نکند.

این موتورها برای Zone 2 مناسب‌اند؛ یعنی محیطی که تشکیل اتمسفر انفجاری گازی در کارکرد عادی محتمل نیست و اگر رخ دهد، معمولاً برای مدت کوتاهی باقی می‌ماند.

• استاندارد مرجع Ex ec: IEC 60079-7
• مرجع نشان قدیمی Ex nA: IEC 60079-15 در ویرایش مربوط به گواهی تجهیز
• سطح حفاظت: Gc
• ناحیه کاربرد: Zone 2

موتورهای Ex ec در بسیاری از طراحی‌ها نسبت به نمونه‌های Ex db هم‌رده سبک‌تر یا اقتصادی‌تر هستند؛ بااین‌حال، قیمت و وزن به توان، جنس بدنه، سازنده و مشخصات فنی بستگی دارد.

نکته: نشان Ex nA روی یک موتور قدیمی را نمی‌توان بدون ارزیابی و مستندات مربوط به Ex ec تغییر داد.

۴. حفاظت با محفظه تحت فشار مثبت؛ Ex p

در روش Pressurized Enclosure، فشار گاز محافظ داخل محفظه از فشار محیط اطراف بالاتر نگه داشته می‌شود تا از ورود اتمسفر انفجاری جلوگیری شود.

مکانیزم عملکرد:

بسته به طراحی، پیش از برق‌دار شدن تجهیز، عملیات پاک‌سازی یا Purge انجام می‌شود. سپس فشار مثبت با استفاده از هوای مناسب و عاری از مواد قابل اشتعال یا گاز محافظ دیگر حفظ می‌شود.

تزریق گاز محافظ الزاماً با دبی ثابت و بالا ادامه نمی‌یابد؛ سیستم می‌تواند بر پایه جبران نشتی یا جریان پیوسته طراحی شود. پایش فشار و عملکرد هشدارها و اینترلاک‌ها از بخش‌های اصلی این حفاظت هستند.

• استاندارد مرجع: IEC 60079-2
• نشان‌های مرتبط: Ex pxb، Ex pyb و Ex pzc
• ناحیه کاربرد گازی: حفاظت‌های pxb و pyb برای سطح Gb و حفاظت pzc برای سطح Gc، مطابق گواهی تجهیز

این روش در برخی موتورهای بزرگ و پرتوان، از جمله موتورهای فشار متوسط و فشار بالا، استفاده می‌شود؛ اما کاربرد آن صرفاً به این موتورها محدود نیست.

۵. حفاظت در برابر اشتعال گردوغبار با محفظه؛ Ex t

حفاظت Ex t برای محیط‌های دارای گردوغبار قابل احتراق به کار می‌رود. در این روش، جلوگیری از نفوذ گردوغبار و محدود کردن دمای سطوح تجهیز اهمیت اصلی دارد.

مکانیزم عملکرد:

محفظه باید الزامات نفوذ گردوغبار متناسب با گروه غبار و سطح حفاظت را برآورده کند. دمای سطوح نیز باید به‌گونه‌ای محدود شود که باعث اشتعال ابر گردوغبار یا لایه غبار نشسته روی موتور نشود.

• استاندارد مرجع: IEC 60079-31
• Ex tb با سطح حفاظت Db: برای Zone 21 و Zone 22
• Ex tc با سطح حفاظت Dc: برای Zone 22

درجه حفاظت لازم را نمی‌توان برای تمام موتورها صرفاً «حداقل IP65 یا IP66» اعلام کرد. برای نمونه، در حفاظت Ex tc، گروه IIIC به حداقل IP6X نیاز دارد، درحالی‌که برای گروه IIIB حداقل IP5X می‌تواند قابل قبول باشد. رقم دوم کد IP مربوط به نفوذ آب است و باید متناسب با شرایط محیط انتخاب شود.

نکته انتخاب: دمای اشتعال ابر غبار، دمای اشتعال لایه غبار و ضخامت لایه احتمالی باید بررسی شوند. تجمع غبار علاوه بر خطر اشتعال، می‌تواند خنک‌کاری موتور را کاهش دهد.

گروه‌بندی گازها و بخارات برای انتخاب الکتروموتور ضد انفجار

در نظام استانداردهای IEC، تجهیزات مورد استفاده در معادن مستعد آتش‌دمه در گروه I قرار می‌گیرند. تجهیزات مورد استفاده در سایر محیط‌های دارای اتمسفر انفجاری گازی در گروه II دسته‌بندی می‌شوند که زیرگروه‌های IIA، IIB و IIC را شامل می‌شود.

زیرگروه‌های گازی بر پایه مشخصه‌هایی مانند حداکثر فاصله ایمن تجربی یا MESG و نسبت حداقل جریان اشتعال یا MIC Ratio تعیین می‌شوند. این گروه‌بندی را نباید صرفاً معادل انرژی اشتعال یا شدت پیامد انفجار دانست.

گروه I؛ تجهیزات معادن مستعد آتش‌دمه

این گروه برای تجهیزات مورد استفاده در معادن مستعد آتش‌دمه در نظر گرفته شده است. خطرات متان معدن و گرد زغال در طراحی و انتخاب تجهیزات این محیط‌ها اهمیت دارند.

وجود متان در یک تأسیسات صنعتی سطحی، به‌تنهایی به معنی لزوم استفاده از موتور گروه I نیست؛ زمینه کاربرد و طبقه‌بندی محیط باید بررسی شود.

گروه IIA

نمونه‌های شناخته‌شده این گروه عبارت‌اند از:

• پروپان
• بوتان
• متان در کاربردهای غیرمعدنی
• استون
• تولوئن
• اتانول یا الکل اتیئن
• اتانول یا الکل اتیلیک

گروه I گازی، محدودیت کمتری نسبت به IIB و IIC دارد؛ اما این موضوع به معنی بی‌خطر یا ایمن بودن اتمسفر آن نیست.

گروه IIB

نمونه‌های این گروه شامل موارد زیر است:

• اتیلن
• دی‌اتیل اتر

تجهیزی که فقط برای گروه IIA گواهی شده است، برای محیط نیازمند گروه IIB مناسب نیست. همچنین نمی‌توان همه واحدهای پالایشگاهی یا پتروشیمی را در یک گروه ثابت قرار داد؛ گروه موردنیاز هر ناحیه به مواد موجود و شرایط فرایند وابسته است.

گروه IIC

نمونه‌های شناخته‌شده این گروه عبارت‌اند از:

• هیدروژن
• استیلن
• دی‌سولفید کربن

گروه IIC در مقایسه با IIA و IIB، الزامات سخت‌گیرانه‌تری در ویژگی‌های حفاظتی مرتبط با گروه گازی دارد. بااین‌حال، خطر واقعی محیط علاوه بر گروه گاز، به غلظت، دما، فشار و شرایط فرایندی نیز وابسته است.

آیا موتور IIC برای محیط IIB و IIA مناسب است؟

از نظر گروه گازی، تجهیز دارای گواهی IIC، گروه‌های IIB و IIA را نیز پوشش می‌دهد. تجهیز IIB نیز از این نظر برای IIA قابل استفاده است؛ عکس این رابطه مجاز نیست.

این قاعده به‌تنهایی برای تأیید انتخاب موتور کافی نیست. موارد زیر نیز باید با شرایط محل نصب مطابقت داشته باشند:

• کلاس دمایی موتور
• سطح حفاظت تجهیز یا EPL
• ناحیه خطر
• محدوده دمای محیط
• شرایط خاص گواهی، به‌ویژه گواهی‌های دارای پسوند X
• شرایط تغذامات و الزامات کار با اینورتر، در صورت استفاده

بنابراین، نشان IIC به معنی مناسب بودن موتور برای تمام محیط‌های گازی نیست.

گروه‌بندی گردوغبارهای قابل احتراق

در استاندارد IEC 60079-0، تجهیزات مورد استفاده در اتمسفرهای انفجاری غباری، خارج از معادن مستعد آتش‌دمه، در گروه III قرار می‌گیرند. این گروه به سه زیرگروه تقسیم می‌شود.

گروه IIIA؛ الیاف و ذرات درشت قابل احتراق

این گروه شامل الیاف، پرزها و ذرات درشت قابل احتراق است؛ مانند برخی الیاف نساجی و پرزهای پنبه.

در یک فرایند ممکن است هم الیاف درشت و هم گردوغبار ریز تولید شود؛ بنابراین، نام صنعت به‌تنهایی برای تعیین گروه کافی نیست.

گروه IIIB؛ گردوغبار غیررسانا

گردوغبار قابل احتراقی که مقاومت ویژه الکتریکی آن بیشتر از ۱۰³ اهم‌متر باشد، در گروه IIIB قرار می‌گیرد.

نمونه‌های متداول می‌توانند شامل گردوغبار آرد، غلات، شکر، چوب و برخی پلیمرها باشند. طبقه‌بندی نهایی باید بر اساس ویژگی‌های ماده و داده‌های معتبر یا نتایج آزمون انجام شود.

گروه IIIC؛ گردوغبار رسانا

گردوغبار قابل احتراقی که مقاومت ویژه الکتریکی آن کمتر یا مساوی ۱۰³ اهم‌متر باشد، در گروه IIIC قرار می‌گیرد.

برخی گردوغبارهای فلزی، مانند آلومینیوم و منیزیم، از نمونه‌های این گروه هستند. گردوغبارهای کربنی یا زغال نیز باید بر اساس ویژگی واقعی نمونه طبقه‌بندی شوند و نمی‌توان همه آن‌ها را بدون بررسی رسانا فرض کرد.

رسانایی گردوغبار، علاوه بر خطر اشتعال، در صورت نفوذ به تجهیز می‌تواند باعث اختلال عایقی یا اتصال کوتاه شود.

نکته مهم: گواهی حفاظت گازی، مانند Ex db IIC، به‌تنهایی مجوز استفاده در محیط غباری نیست. موتور باید نشان و گواهی مناسب حفاظت غباری را نیز داشته باشد.