مشغلات كهربائية من الفئة الأولى، القسم 1 لأتمتة صمامات النفط والغاز في أمريكا الشمالية
غالباً ما تحتوي مرافق إنتاج النفط والغاز وتخزينه وخطوط أنابيبه وتكريره على مناطق قد تتواجد فيها غازات أو أبخرة قابلة للاشتعال. يمكن للمحركات الكهربائية والمفاتيح والمكونات الإلكترونية أن تولد حرارة أو شرارات كهربائية، لذا فإن اختيار مشغل صمام لهذه المواقع يتطلب أكثر من مجرد مقارنة عزم الدوران وسرعة التشغيل.
يجب على المهندسين التحقق من تصنيف المنطقة الخطرة، ومجموعة الغاز، وفئة درجة الحرارة، والحماية من التسرب، وعزم دوران الصمام، ومتطلبات التحكم قبل تحديد مشغل كهربائي مقاوم للانفجار.
لماذا الفئة الأولى، القسم 1 مهم
بموجب نظام المواقع الخطرة في أمريكا الشمالية، تحدد الفئة الأولى المناطق التي تحتوي على غازات أو أبخرة قابلة للاشتعال. يشير القسم 1 إلى أن التركيزات الخطرة قد توجد بشكل مستمر أو دوري أو أثناء التشغيل العادي. تغطي المجموعتان C و D الغازات التمثيلية مثل الإيثيلين والبروبان.
يجب أن يحمل المشغل المستخدم في هذه المواقع شهادة وعلامة حماية تتطابق مع تصنيف المشروع. لا يمكن لمشغل خارجي قياسي أن يحل محل مشغل كهربائي من الفئة الأولى، القسم 1 لمجرد أن غلافه مصنف IP67 أو IP68.
يصف تصنيف IP الحماية ضد تسرب الغبار والماء. تعالج شهادة مقاومة الانفجار ما إذا كانت المعدات الكهربائية يمكن أن تصبح مصدر اشتعال في الجو الخطير المحيط. قد يكون كلا الشرطين ذوي صلة، لكنهما يخدمان أغراضًا مختلفة.
عوامل الاختيار الرئيسية لتطبيقات النفط والغاز
تأكيد تصنيف المنطقة
الخطوة الأولى هي مراجعة الفئة والقسم والمجموعة ورمز درجة الحرارة المحددة. تحمل مجموعة مشغلات DCL المقاومة للانفجار علامات أمريكا الشمالية بما في ذلك الفئة الأولى، القسم 1، المجموعتان C و D، T5/T6، بالإضافة إلى الفئة الأولى، المنطقة 1، AEx db IIC T5/T6 Gb.
يمثل T5 و T6 حدودًا مختلفة لدرجة حرارة السطح القصوى. يجب اختيار رمز درجة الحرارة الصحيح وفقًا لوسط العملية، ودرجة حرارة اشتعاله، ووثائق الشهادات المعمول بها. المصطلح العام "مقاوم للانفجار" غير كافٍ للموافقة الهندسية النهائية.
حساب عزم دوران الصمام مع هامش
يجب أن يتجاوز عزم دوران خرج المشغل الحد الأقصى لعزم دوران تشغيل الصمام في ظروف العملية الفعلية. يمكن أن يؤدي حجم الصمام، والضغط التفاضلي، وتصميم الختم، ولزوجة السائل، والرواسب، وفترات طويلة بدون تشغيل إلى زيادة عزم الدوران المطلوب لفتح أو إغلاق الصمام.
تغطي سلسلة DCL-Ex عزم دوران قياسي من 50 إلى 3000 نيوتن متر. توصي وثائق المنتج باختيار مشغل بعزم دوران للصمام يبلغ حوالي 1.1 إلى 1.3 مرة من عزم دوران الصمام الذي يوفره مصنع الصمام. يمكن لهذا الهامش استيعاب تباين التشغيل، ولكنه لا ينبغي أن يحل محل حساب عزم دوران خاص بالمشروع.
تحديد إشارة التحكم وموضع فقدان الطاقة
قد تؤدي صمامات النفط والغاز وظائف العزل أو الإغلاق أو التحكم في التدفق. المشغلات تشغيل/إيقاف مناسبة للتشغيل الكامل الفتح والكامل الإغلاق. يمكن للإصدارات التعديلية قبول أوامر 4-20 مللي أمبير، 1-5 فولت تيار مستمر أو 2-10 فولت تيار مستمر وتوفير إشارة تغذية راجعة للموضع 4-20 مللي أمبير.
حيث يجب أن يتحرك الصمام إلى موضع محدد بعد فشل الطاقة، يجب تحديد وحدة أمان اختيارية. يمكن تكوين موضع الأمان كفتح كامل أو إغلاق كامل أو الموضع الحالي. يستخدم هذا النظام مكثفًا فائقًا أو بطارية بدلاً من آلية ارتداد زنبركية ميكانيكية.
التحقق من الظروف البيئية وظروف التركيب
يجب أيضًا التحقق من تصنيف الغلاف ودرجة حرارة المحيط ومداخل الكابلات وواجهة الصمام. تتمتع المشغلات الكهربائية المقاومة للانفجار DCL بتصنيف غلاف IP68، ونطاق درجة حرارة محيط محدد من -25 درجة مئوية إلى +55 درجة مئوية، وخيارات تركيب مباشر ISO 5211.
يدعم IP68 مستوى محددًا من الحماية ضد تسرب الغبار والماء، لكن وثائق المنتج لا تحدد عمقًا أو مدة غمر مستمر. لذلك، لا ينبغي وصف المشغل بأنه مناسب للخدمة تحت الماء بشكل دائم دون تأكيد فني إضافي.
نطاق المشغلات الكهربائية المقاومة للانفجار DCL
يشمل نطاق DCL-Ex طرازات Ex05، Ex10، Ex20، Ex40، Ex60، Ex100، Ex200 و Ex300، مع عزم دوران قياسي من 50 إلى 3000 نيوتن متر. تشمل التكوينات المتاحة التحكم تشغيل/إيقاف، وتغذية راجعة للموضع، والتحكم التعديلي. تشمل الوظائف الاختيارية اتصال Modbus، والحماية من عزم الدوران الزائد، وسخان مضاد للتكثف، وعودة آمنة عند الفشل.
بالنسبة لمشروع نفط وغاز في أمريكا الشمالية، يجب أن يبدأ الاختيار بتصنيف المنطقة الخطرة، يليه عزم دوران الصمام، ومصدر الطاقة، وإشارة التحكم، ووقت التشغيل، وموضع الأمان المطلوب. المشغل الكهربائي من الفئة الأولى، القسم 1 مناسب فقط عندما تتطابق شهادته وتكوين الطراز وظروف التركيب مع التطبيق.