كارگاه ماشينهاي حساس

 

موتورهای ضد انفجار

موتورهای ضد انفجار

Explosion Proof Motors

August 18, 2011

تعریف الکتروموتورهای ضد انفجار :

ضد انفجار

Explosion proof

   تعریف :

دستگاههای الکتریکی نظیر کمپرسور ها ؛ موتورها ؛ و کلیدها که به گونه ای طراحی شده اند که هر گاه انفجار و یا شعله آتشی در درون آنها بوجود آید باعث نشود که  اینکه باعث اشتعال و آتش سوزی در گازها و بخارات قابل اشتعال اطرافشان شوند .

این عبارت شامل ابزار ضد جرقه هم می شود ( مثل آچارها  و چکش هایی که از جنس برنج هستند و به هنگام ضربه زدن و کار در سایت هایی که احتمال وجود گازها و بخارات قابل اشتعال وجود دارد مورد استفاده قرار می گیرند .

 

Definition

Electrical apparatus (such as compressors, motors, and switches) designed to contain explosions or flames produced within them (due to arcs, sparks, or flashes) without igniting the surrounding (external) flammable gases or vapors. This term may also include non-sparking tools.

منبع :

http://www.businessdictionary.com/definition/explosion-proof.html

 

 

 

مقدمه :

الکتروموتورهای ضد انفجار از آن رده موتورهای الکتریکی هستند که بگونه ای ساخته می شوند که  اگر درون آنها انفجاری اتفاق بیفتد این انفجار به بیرون سرایت نکند و از انتشار گازهای قابل انفجار و بخارات به محیط بیرون هم جلوگیری نماید و هم به آن اندازه نشت بندی شده باشند که کارکردن آنها در محیط هایی که حاوی گازها وبخارات قابل انفجار هستند باعث نشود که این بدرون موتور راه پیدا کرده و باعث جرقه و آتش سوزی و انفجار شوند .

برای این کار لازم است که نکاتی رعایت شود از جمله اینکه : جنس بدن موتور از مواد مقاومی چون چدن ساخته شده باشد که در برابر انفجار استحکام بالایی دارند و به راحتی از هم گسیخته نمی شوند در برابر خوردگی مقاوم هستند وبنابراین رد اثر خوردگی نشت بندی آنها بهم نمی خورد .

بسته به اینکه این موتور ها باید در چه شرایط محیطی کار کنند کلاس های متفاوتی می توانند داشته باشند مثلاً در یک کارخانه نساجی که بیشتر با غبارهای ناشی از منسوجات سرو کارداریم نوع عایق بندی موتور و کلاس آن با الکتروموتوری که در یک واحد فرآیندی پتروشیمی کار می کند و با گازهایی چون پروپان و اتیلن و کلر و ویینیل کلراید و نظائر آن سروکار دارد فرق می کند . کاربرد این موتورها در محیط های مخاطره آمیز hazardous locations است که بطور معمول در صنایع شیمیایی ؛ معادن ذغالسنگ , صنایع نساجی و صنایع پتروشیمی می باشد .

شرح این دسته بندی ها در زیر آمده است .

تعریف موتور ضد انفجار

طبقه بندی مناطق چگونه انجام می شود؟

با تشخیص برخی مناطق کارخانه یا سایت به عنوان منطقه خطر، را ( با ................ ) مشخص می کنیم که چه ناحیه ای خطرناکتر است و به توجه یا تجهیزات بیشتری نیاز دارد و چه منطقه ای کم خطرتر است. همچنین متوجه می شویم که چه مناطقی ایمن هستند.

طبقه بندی مناطق الکتریکی به ما خاطر نشان می کند که چه نوع تجهیزاتی باید در آن مناطق به کار گرفته شود و از چه تجهیزاتی نمی توان استفاده کرد. چگونه این کار انجام می شود؟

 توجه به این نکته مهم است که تجهیزات الکتریکی ضد انفجار تنها در برخی نواحی به کار گرفته می شوند. این تجهیزات شناسنامه و شناسه های ویژه ای دارند که به ما می گوید که آیا می توان از آنها در نواحی خطرناک خاصی استفاده کرد یا نه؟ بر این اساس ما می توانیم از این تجهیزات در مناطق پر خطر بدون نگرانی استفاده کنیم.

بنابراین برخی تجهیزات و ابزارهای الکتریکی را تنها می توان در ناحیه 2 به کار گرفت، در حالیکه برخی دیگر در ناحیه خطر 1 نیز کاربرد دارند. طبقه بندی بر اساس نواحی خطر را در ادامه توضیح می دهیم. هزینه این تجهیزات بسته به نوع محافظت و مناسب بودن برای استفاده در نواحی مختلف فرق می کند. بنابراین اگر مهندس طراح به اشتباه ناحیه ای امن را خطرناک طبقه بندی کند، و یا حتی اگر ناحیه ای را که باید در ناحیه خطر 2 طبقه بندی کند خطر 1 بداند ناگزیر باید هزینه بیشتری برای خرید تجهیزات ضد انفجار با قابلیت بیشتر پرداخت کنید. چنین تجهیزاتی هزینه نگهداری بیشتری نیز در بردارند. بنابراین در دوره عمر خود نیز هزینه بیشتری را به شرکت تحمیل می کنند.

از سوی دیگر، اگر منطقه خطری به اشتباه جزو مناطق ایمن طبقه بندی شود هزینه آن بسیار بالاست چرا که ممکن است به انفجار ناخواسته ای منجر شود که پیامدهایی مالی و جانی در پی داشته باشد و تصویر شرکت را نیز مخدوش سازد. چنین اتفاقاتی ممک است حیات شرکت را نیز به خطر اندازد.

بنابراین طبقه بندی درست مناطق خطر از نظر هزینه نیز همانند موضوع مهندسی ایمنی اهمیت دارد برخی مفاهیم اساسی درباره مواد خطرناک را باید بدانیم تا بتوانیم درک بهتری از  طبقه بندی مواد و نیز انتخاب الکتروموتور ضد انفجاری که با آن شرایط مناسب را داشته باشیم

 

برای دسته بندی موتورهای ضد انفجار , سازندگان نیاز دارند که آزمایشگاههای متعهد Underwriters Laboratories (UL) و نظامنامه ملی برق National Electrical Code (NEC) آنها را به رده = CLASS  - گروه = Group و  تقسیم کرده و محدودیت های  قانونی درجه حرارت را برایشان  مشخص کنند .

طراحی موتورهای ضد انفجار در محیط های بسته

The Basics: Explosion Proof Enclosure Design

این نوع موتورهای ضد انفجار برای محیط های بسته طراحی می شوند ملاحظات اساسی برای این موتورها این است که باید از بروز جرقه در محیطی که می تواند حاوی بخارات و گازهای قابل اشتعال باشد خودداری کند. موتورهای ضد انفجاری برای محیط های بسته  برای محیط های بسته ؛ سنگین و پر حجم هستند . آنها به گونه ای طراحی شده اند که در حد توانایی موتور در برابر خوردگی  و محدوده درجه حرارت و گرم شدن بیش از اندازه مقاوم می باشد .  سازندگان اتصالات این و فلنج های آنها را به گونه ای می سازند که در برابر نفوذ شعله مقاوم flame tight,  باشد. و محفظه ای باریکی داشته باشند که به هنگام وقوع انفجار داخلی گازهای داغ حاصل از انفجار رها شده و امکان سرد شدن پیدا کنند و به اندازه سرد شوند که باعث انفجار مجدد نشوند .

مروری بر دسته بندی موتورها :

Overview of Motor Classifications

موتورهای ضد انفجاری اساساً در دسته بندی موتورهای محصور= سربسته قرار می گیرند که بر پایه حفاظت در برابر شرایط محیط و نیز سرد شدن ساخته شده اند . 6

بطورکلی موتورهای محصور که توسط  :

موسسه  ملی سازندگان تجهیزات برقی National Electrical Manufacturers Association (NEMA) و نیز کمیته بین المللی الکتروتکینیکال International Electrotechnical Commission (European standard) که استانداردی اروپایی است طراحی شده اند در دو گروه کلی قرار می گیرند 7:

1-      موتور با پوسته باز open enclosures

2-      موتور با پوسته کاملاً محصور شده ally enclosed enclosures.

نوع : پوسته باز آن دارای دریچه هایی است که امکان تهویه هوا در اطراف سیم پیچ های موتور را می دهد . که چهار نوع از این موتور های پوسته باز وجود دارند 

. There are four types of open enclosures

  • Drip-proof = مقاوم در برابر قطره
  • Splash-proof = مقاوم در برابر پاشش
  • Guarded = محافظت شده
  • Weather protected = مقاوم در برابر شرایط آب و هوایی

استفاده از موتورهایی که در پوسته آنها باز است Open enclosures برای مکانهای مخاطره آمیز مناسب نیست برای این کار باید از موتورهایی که بطور کامل در پوسته محصور شده اند Totally enclosed enclosures استفاده شود . موتورهای کاملاً محصور از جریان هوا از داخل به بیرون از موتور و به محیط اطراف جلوگیری می کنند اما آنها گازها را کاملاً نشت بندی نمی کنند  8چهار نوع 9  موتور کاملاً محصور وجود دارد که عبارتند از :

  • موتورهای کاملاً محصور بدون تهویه هوا Totally Enclosed, Non Ventilated (TENV)
  • موتورهای کاملاً محصور با پروانه خنک کننده Totally Enclosed, Fan Cooled (TEFC)موتور کاملاً محصور با هوای بیش از اندازه Totally Enclosed, Air Over (TEAO)
  • موتورهای ضد انفجاری Explosion Proof

Explosion Proof Motor Classifications by Hazardous Locations

دسته بندی موتورهای ضد انفجار برای محیط های مخاطره آمیز

موتورهای ضد انفجاری برای محیط های مخاطره آمیز توسط آزمایشگاههای بیمه Underwriters Laboratories (UL) و نیز نظام نامه ملی برق Underwriters Laboratories (UL) و نیز OSHA  بشرح زیر تعریف شده است .

کلاس 1 : گازها بخارات و مایعات Gases, vapors, and liquids:

  • گروه A : استیلن Gases, vapors, and liquids
  • گروه B : هیدورژن و مظائر آن  . Hydrogen, etc.
  • گروه C : اتر و نظائر آن Ether, etc.
  • گروه و D : هیدروکربنها ؛ سوختها و , حلالها و نظائر آن Hydrocarbons, fuels, solvents, etc.

دسته بندی 1 : مخاطرات انفجاری معمول Normally explosive and hazardous

دسته بندی 2 : مخاطراتی که بطور معمول در هوا وجود ندارند ولی بطور غیر مترقبه ممکن است بروز کنند . Not normally present in an explosive concentration (but may accidentally exist)

کلاس II : گردو غبارها Dusts

 

  •  گروه E : غبار فلزات ( هادی و منفجر کننده )
  • گروه F : غبار کربن ( که برخی از آنها هادی بوده و همه آنها قابل انفجارند )
  • گروه G : آرد , نشاسته , حبوبات , پلاستیک های قابل احتراق یا غبارات شیمیایی ( قابل انفجار)

 

دسته بندی 1 : مقادیر قابل اشتعال غبارکه بطور معمول وجود دارند و یا ممکن است بصورت معلق وجود داشته باشند و یا غبارهای هادی که وجود دارند .

دسته بندی 2 : غباری که بطور معمول  به مقداری که باعث اشتعال شوند در هوا معلق نیستند ( اما ممکن است که بطور اتفاقی رها شوند ) لایه های غبار که حضور دارندذ 

کلاس III : الیاف

  • منسوجات ؛ مصنوعاتی چوبی و نظائر آن ( که بسادگی قابل اشتعال هستند اما تمایلی به انفجار ندارند )

دسته بندی 1 : مورد استفاده و یا جابجا شدن توسط تولید کنندگاه

دسته بندی 2 :

نگهداری و یا جابجایی درانبار ( منحصراً برای سازندگان )

 

موتورهای ضد انفجار بسته با محیط های که هستند  :  به رده ؛ گروه و دسته  تقسیم می شوند ( مثلاً کلاس I دسته بندی 2 یا کلاس 1 و دسته بندی 2 و نطائر آن (e.g., Class I, Division 1, Class I Division 2, etc.))

تفاوت در کلاس آنها بستگی به محدودیت درجه حرارت و برای  روشهای محافظت در برابر مواد از گروه = groups استفاده می شود .

 

Explosion Proof Construction

ساختارهای ضد انفجاری

موتورهای ضد انفجاری با قطعاتی و موادی ساخته می شوند که توانایی مقاومت در برابر مناطق مخاطره آمیز را داشته باشد این شرایط شامل :

  • عایق های کلاس F
  • محورهای و زنجیرهای مسی ضد جرقه
  • کاندویت ها و جعبه های به ابعاد بزرگ که سوراخهایی که رزوه دارند .
  •  
  •  
  •  
  • فن های خنک کننده مقاوم در برابر خوردگی و نیز ضد جرقه Non-sparking, corrosion resistant, cooling fans
  • درپوش های فن و صفحات انتهایی از چدن Cast iron end plates and fan covers

 

  • Stainless steel breathers and drains
  • تخلیه و تنفس ها از جنس فواد ضد زنگ
  • استفاده از بلبرینگ های نشت بندی شده و  ضد اصطکاک  با پوشش دوگانه و بزرگتر از اندازه با گریس های حرارت بالا
  • Oversized, double-shielded, anti-friction, sealed ball bearings with high temperature grease
  • Low loss steel laminations for higher efficiency
  • لابه های فولاد ضد زنگ با تلفات کم  برای کارایی بیشتر
  • Precision dynamic balancing
  • بالانس دقیق دینامیک
  • High temperature polyester varnish impregnated armatures
  • آرمیچرهایی که با لاک های پلی استر  در درجه حرارت بالا اشباع شده اند
  • Dynamically balanced to reduce vibrations
  • بالانس دینامیکی برای کاهش لرزش

عایق های سیم پیچ کلاس F

Class F winding insulation  نسبت به سایر  کلاس عایق ها بیشترین محافظت را در برابر درجه جرارت دارا می باشند 14

عایق های کلاس H Class H polyester  که با لاک پلی استر پوشش داده شده اند و در آمیچر موتور مورد استفاده هستند نیز بیشترین حفاظت در برابر درجه حرات را ارائه می دهند . 15

ورقه های انتهایی  end plates موتور از جنس چدن هستند تا ضمن اینکه استحکام خوبی دارند بتوانند فشار بالای ناشی از انفجاررا تحمل کرده و در برابر خوردگی هم مقاوم باشند . همه بخش ها ماشینکاری شده اند تا درزهای آنها خیلی کم باشد و  مانع از خروج گازهای ناشی از انفجار به بیرون بشوند تا زمانیکه موتور به اندازه کافی سرد شود و امکان مشتعل کردن اتمسفر محیط را نداشته باشد . 16

 نگهدارنده های برنجی و  ضد جرقه محور موتور Non-sparking brass shaft slingers این امکان را می دهند که نشت بندی  محور motor shaft بخوبی صورت گیرد.

جعبه اتصالات و لوله های هدایت کننده کابل برق conduit/connection boxes باید به آن اندازه بزرگ  انتخاب شوند تا بتوانند سیم ها و کابلهای متصل به موتور را در خود جای دهند همانگونه که قبلاً یادآوری شد این لوله ها  باید از جنس چدن ساخته شوند تا ضمن اینکه استحکام بیشتری دارند در برابر خوردگی هم مقاوم باشند .

منابع و مطالب برای مطالعه بیشتر

References and Further Reading

  1. M.V. Deshpande. Electric Motors: Application And Control. PHI Private Learning Ltd., 2010. Page 54
  2. Tom Arimes. HVAC and Chemical Resistance Handbook for the Engineer and Architect. BCT, Inc., 1994. Page 14-16
  3. Heinz P. Bloch and Claire Soares. Process Plant Machinery. 2nd ed. Butterworth-Heinemann, 1998. Page 8
  4. John G. Webster. Editor. The Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook. CRC Press, 1999. Page 99-26
  5. John G. Webster. Editor. The Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook. CRC Press, 1999. Page 99-26
  6. H. Wayne Beaty and James L. Kirtley. Electric motor handbook. McGraw-Hill, 1998. Page 98
  7. Heinz P. Bloch and Claire Soares. Process plant machinery. 2nd ed. Butterworth-Heinemann, 1999. Page 2
  8. Béla G. Lipták. Editor-in-Chief. Instrument Engineers’ Handbook: Process measurement and analysis. CRC Press, 2003. Page 884
  9. Heinz P. Bloch and Claire Soares. Process plant machinery. 2nd ed. Butterworth-Heinemann, 1999. Page 2
  10. Underwriters Laboratories. UL 1203: Explosion-Proof and Dust-Ignition-Proof Electrical Equipment for Use in Hazardous (Classified) Locations. UL, 2011.
  11. Tom Arimes. HVAC and Chemical Resistance Handbook for the Engineer and Architect. BCT, Inc., 1994. Page 14-16
  12. OSHA. Hazardous (Classified) Locations. U.S. Department of Labor: OSHA Office of Training and Education, 1996.
  13. Noel Williams and Jeffrey S. Sargent. NEC Q & A: Questions And Answers on the National Electrical Code. Jones and Bartlett Publishers., 2007. Page 193
  14. Tom Arimes. HVAC and Chemical Resistance Handbook for the Engineer and Architect. BCT, Inc., 1994. Page 14-16
  15. Ohio Electric Motors. Explosion Proof Motors. Ohio Electric Motors, 2011.
  16. M.M.S. Anand. Electronic Instruments and Instrumentation Technology. PHI Learning Ltd. 2006. Page 575



Published by Ohio Electric Motors: http://www.ohioelectricmotors.com/explosion-proof-motors-714#ixzz1cFiSThpe

 

..................مقدمه و ترجمه از محمد توکلی - 9 آبانماه 1390

منبع :

http://www.ohioelectricmotors.com/explosion-proof-motors-714

 

پيام هاي ديگران ()        link        ۱۳٩٠/۸/٩ - محمد توکلی