دسته بندی انواع فضاهای عملیاتی و مناطق مستعد خطر

با وجود این که معدن‌های زغال سنگ از جمله مناطق مستعد خطر تلقی می‌شوند، اما به خاطر شرایط ویژه هر معدن، به طور معمول استانداردهای بین المللی در مورد این مناطق به درستی رعایت نمی‌شود. هر کشوری قوانین و دستورالعمل‌های خاص خود را دارد. برخی از این قوانین نیز به  این اختصاص دارند که کدام بخش‌های یک معدن زغال سنگ منطقه مستعد خطر بوده و کدام بخش‌های آن، جزء مناطق مستعد خطر محسوب نمی‌شوند. به طور معمولی و در حالت کلی، هر معدن دست نخورده و بکر ذغال سنگ را می‌توان به طور کامل یک منطقه مستعد خطر به شمار آورد؛ فارغ از این که شرایط هر بخش آن چیست.

هیئت مدیره معادن زغال سنگ در کشور بریتانیا، به تازگی از مدیران معدن‌های زغال سنگ درخواست نموده‌اند که معدن‌هایی که تحت سرپرستی دارند را بر اساس منطقه (Zone) دسته‌بندی نمایند. در کشور کانادا نیز موسسه CSA استاندارد خاص خود را تحت عنوان CAN/CSA-M421-93 منتشر کرده و به اجرا در آورده است. بر اساس این استاندارد، می‌توان بخش‌ها و قسمت‌های مختلف یک معدن زغال سنگ را بر اساس سطح خطر آن دسته بندی نمود. بر اساس این استانداردها، فقط دستگاه‌ها و ابزار آلات برقی برای استفاده در معدن‌های تحت خطر گازهای منفجره و قابل اشتعال مورد قبول هستند که تاییدیه استفاده در مناطق مستعد خطر را داشته باشند.

علاوه بر آن، استانداردها این نکته را نیز تعیین می‌کند که در آن دسته از محل‌هایی که گاز متان یک و بیست و پنج صدم درصد حجم فضای موجود را اشغال می‌کند؛ تحت هیچ شرایطی مجاز به استفاده از نیروی الکتریسته نمی‌باشیم. در این مورد فقط و فقط یک استثنا وجود دارد و آن هم چراغ قوه‌های ایمن ذاتی هستند که در معادن استفاده می‌شوند. این نوع چراغ قوه‌ها به دو صورت ممکن است توسط کارکنان معدن‌ها مورد استفاده قرار بگیرند:

الف. کارکنان چراغ قوه‌ها را به صورت معمول در دست بگیرند.

ب. چراغ قوه‌ها برای استفاده راحت‌تر و آزاد بودن دست‌ها، روی کلاه کارکنان نصب شود.

نباید این نکته را فراموش کرد که در مورد چراغ قوه‌های فوق الذکر، سازمان CENELEC وابسته به اتحادیه اروپا، استاندارد BS EN 50033 را به نام زیر ذکر کرده است:

Electrical Apparatus for Potentially Explosive Atmosphere, Caplights for Mines Susceptible to Firedamp

این استاندارد را در حقیقت می‌توان یکسان و برابر با استاندارد IEC 62013 در IEC به شمار آورد.

در نتیجه، بخش‌های فوق الذکر در معدن‌ها Zone 0 به حساب می‌آیند.

از میان انواع متدهای معمول و کاربردی بهره‌برداری از معدن‌های زغال سنگ، می‌توانیم به متدی به نام دیواره بلند (Long Wall) اشاره کنیم. این متد بسیار کاربردی بوده و استفاده اصلی آن مربوط به  آن دسته از معادنی است که عمق نسبتا بیشتری دارند. در این دست معادن، به طور معمول دو تونل وجود دارد: یک تونل به عنوان تونل ورودی هوا و تونل دیگری به عنوان تونل خروجی هوا. تونل ورودی هوا، هوای تازه را از بالای تسمه نقاله‌هایی که وظیفه خارج کردنِ زغال سنگ‌های استخراج شده از معدن را به خارج از معدن برعهده دارند، وارد معدن می‌کند. با توجه به این که هوای خروجی همواره پایین‌تر از حدی است که منجر به انفجار گازِ قابل اشتعالِ متان شود؛ پس می‌توان نتیجه‌گیری کرد که تا زمان کارآمد شدن این سیستم تهویه ساده، برای ایجاد مناطق مستعد خطر دچار هیچ گونه مشکلی نخواهیم شد. در حقیقت، تنها در صورتی برای ایجاد مناطق مستعد خطر به مشکل خواهیم خورد که این سیستم تهویه هوا از کار افتاده و یا به نحوی دچار ایراد شود.

در روش دیواره بلند، در داخل تونل جایی وجود دارد که به برش دادن زغال سنگ اختصاص داده شده است. در این بخش، گاز متان در مقادیر زیادی به طور معمول وجود دارد. علاوه بر آن، ممکن است مقادیر قابل توجهی گاز متان نیز به صورت کاملا ناگهانی و بی مقدمه در این بخش از تونل تخلیه شود. حجم گاز متان تولیدی در یک معدن زغال سنگ را می‌توان وابسته به مقدار زغال سنگ مورد استخراج از آن معدن به شمار آورد. به همین دلیل، بهترین کار برای پیشگیری از هرگونه آتش سوزی احتمالی و صدمات و خسارات ناشی از آن، این است که هریک از لوازم و ابزار آلات الکترونیکی به کار رفته در این بخش از تونل (که به عنوان مثال می‌توان از روشنایی‌ها و انواع موتورهای الکتریکی مورد استفاده در تونل نام برد) باید کاملا با شرایط معدن‌های زغال سنگ مناسب باشند.

همان طور که پیش تر هم ذکر کردیم، هوای خروجی از معدن‌های زغال سنگ دارای حجم عظیم و قابل توجهی از گازِ قابل اشتعالِ متان می‌باشد. این گاز از زغال سنگ‌های استخراج شده از معادن سرچشمه می‌گیرد. پس می‌توان این طور نتیجه گرفت که ضریب خطر هوای خروجی از معادن زغال سنگ بسیار بالا است.

1.طبقه بندی مناطق مستعد پرخطر گازی بر اساس استاندارد (American Petroleum Institute) API (موسسه نفت آمریکا)

به همین دلیل است که این تونل را معادل با Zone 0 به حساب می‌آورند. این بدان معناست که در کل طول مسیر این تونل، هیچ گونه وسیله و ابزار الکترونیکی وجود ندارد؛ مگر وسایل هشداردهنده گاز و یا ابزارآلات آشکار سازگاز، که آن‌ها نیز با استفاده از متدهای ایمن ذاتی، به طور کامل محافظت و ایمن‌سازی می‌شوند.

نباید این نکته مهم را به هیچ وجه از یاد برد که تنها خطر در معادن زغال سنگ به عنوان مناطق مستعد خطر، وجود و انباشت گاز قابل اشعال متان نمی‌باشد. در حقیقت، در این معدن‌ها علاوه بر خطر گاز سمی متان، خطر وجود غبارهای ذغال سنگ نیز وجود دارد. البته این خطر همواره در دسته بندی‌ها بعد از خطر گازهای متان در درجه دوم قرار می‌گیرد؛ این به این دلیل است که غبارهای زغال سنگ به طور معمول در سطح زیرین و کف معدن‌های زغال سنگ جمع می‌شود و در حالت عادی خطر خاصی ایجاد نمی‌کند.

غبارهای زغال سنگ فقط در یک صورت می‌توانند باعث ایجاد خطر جدی شوند. آن هم این است که در نتیجه انفجار و آتش سوزی گاز متان، این غبارها که در کف معادن انباشته شده اند؛ می‌توانند در فضا رها شده و ایجاد خطر کنند. در حالت طبیعی، تجهیزات ضد انفجار استفاده شده در معادن، علاوه بر گاز متان نسبت به غبار ذغال سنگ نیز مصون هستند و در نتیجه غبار نمی‌تواند وارد آن‌ها شده و باعث ایجاد خسارت و آسیب گردد. به علاوه، درجه بندی دمای سطح این دستگاه‌های ضد انفجار که در معادن مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ باید به قدری پایین باشد که درجه حرارت سطحی ناشی از کارکرد آن‌ها نتواند عاملی برای ایجاد اشتعال در معدن‌ها شود.

بر اساس ماده شماره پانصد آیین نامه ملی برق در ایالات متحده (NEC)، مناطق مستعد خطر گازی را می‌توان در سه دسته جای داد. این سه دسته را می‌توان به شرح زیر تعریف نمود:

• دسته اول(Class I): دسته اول شامل آن دسته از مکان‌هایی است که انواعی از گازها و یا بخارهای قابل اشتعال در آن‌ها و یا احتمال به وجود آمدن این نوع گازها در آن مکان‌ها وجود دارد.
• دسته دوم (Class II): دسته دوم آن دسته از مکان‌هایی را در بر می‌گیرد که در آن‌ها، انواعی از غبارهای قابل اشتعال (به عنوان مثال غبارهای برخی فلزات، ذغال، غلات و دیگر موارد این چنینی) وجود دارد.
• دسته سوم (Class III): دسته سوم شامل آن نوع مکان‌هایی است که در آن‌ها، انواعی از فیبرها و یا تارهای قابل اشتعال وجود داشته و یا احتمال به وجود آمدن این نوع گازها در آن مکان‌ها وجود دارد.

شرایط عملیاتی تاسیسات صنعتی به استثنای مواردی از قبیل سیلوها و معدن‌های زغال سنگ به طور معمول در Class I قرار دارند؛

آیین نامه NEC هر دسته را به دو ِDivision تقسیم می‌کند: Division 1 و Division2

درClass I, Division 1، احتمال وجود داشتن انواعی از گازها و بخارهای  یا قابل اشتعال به طور معمول وجود دارد.

در مقابل، در Class II, Division2 ، فقط در شرایط غیرعادی و خاص است که احتمال می‌رود انواعی از گازها و یا بخارهای قابل اشتعال پدید آیند.

2. طبقه بندی بر اساس استانداردهای انگلستان BS(British Standard) و اتحادیه اروپا CENELEC(European Committee for Electrical Standardization)

در کشور انگلیس و کشورهای دیگر عضو اتحادیه اروپا، به جای استفاده از Division  ، از اصطلاح “منطقه” (Zone) برای طبقه بندی استفاده می‌کنند. براساس تعریف  موجود در استانداردBS، انواع مختلف منتطقه عبارتند از: Zone 2, Zone 1,  Zone 0

که ماهیت هر یک از منطقه‌های فوق الذکر به شرح زیر می‌باشد:

• Zone 0: اصطلاح منطقه صفر به محیطی اطلاق می‌شود که در آن مخلوطی از انواع گاز منفجره یا هوای قابل اشتعال، برای مدت طولانی و یا حتی به صورت مداوم وجود دارد.
• Zone 1: اصطلاح منطقه یک محیطی است که در آن تحت شرایط عادی، امکان دارد آمیزه‌ای از گاز-هوای قابل انفجار پدید آید.
• Zone 2: اصطلاح منطقه دو به محیطی گفته می‌شود که در آن تحت شرایط ویژه (و نه به صورت معمول) احتمال ایجاد مخلوطی از انواع گاز منفجره یا هوای قابل اشتعال، برای مدت کوتاهی وجود دارد.

نکته: Division 1 معادل Zone 0, 1

Division 2            معادل Zone 2

البته این نکته مهم را نیز باید به خاطر سپرد که این نوع دسته‌بندی را فقط برای انواع مختلف گازها و بخارهای قابل اشتعال می‌توان به کار برد و برای موارد دیگر (گازها و بخارات دیگر)، به عنوان مثال مواردی از قبیل گرد و غبار، نمی‌توان آن نوع دسته‌بندی را مورد استفاده قرار داد.

استاندارد IEC 60079-10 نیز مانند استاندارد قبلی که پیش‌تر در مورد آن به تفصیل صحبت کردیم، از اصطلاح Zone برای دسته بندی استفاده می‌کند. مانند استاندارد BS، در این استاندارد نیز مناطق مستعد خطر عملیاتی را به صورت Zone 2, Zone1, Zone 0 دسته بندی می‌نماید و بر این اساس روش انتخاب انواع دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده در این فضاها را انتخاب می‌کند. بر اساس دسته بندی این استاندارد، مناطق مستعد خطر انواع گازهای منفجره و یا هوای قابل اشتعال به صورت دائم، معمول و یا در موراد خاص را می‌توان به صورت زیر طبقه بندی نمود:

الف.  انواع ماشین آلات یا تاسیساتی که در حین کار معمول خود، مواد قابل اشتعال از خود متصاعد می‌نمایند. به عنوان مثال می‌توان به مخزن‌ها یا ظرف‌های درباز، انواع مجراهای تخلیه به هوای آزاد (Vent)،شیرهای اطمینان(Safety Valve)،انواع کمپرسورها، مخزن‌های گاز خنثی فاقد پوشش و دیگر موارد مشابه اشاره کرد که ممکن است به راحتی در آن‌ها نشتی ایجاد شود و یا حتی ترک بردارند.

ب. انواع ماشین آلات یا تاسیساتی که فقط در موارد خاص و غیر عادی، از قبیل وجود نشتی و انفجار و… مواد قابل انفجار از خود متصاعد می‌نمایند. به عنوان مثال می‌توان از انواع اتصالات، لوله‌ها،کمپرسورها و دیگر موارد این چنینی نام برد.

پر واضح است که انواع تاسیساتی که در بند الف ذکر شده در مقایسه با بند ب خطرناک تر به شمار می‌روند.

طبقه بندی مناطق مستعد خطر بر اساس NEP

در ایالات متحده، سیستم طبقه بندی مکان‌های خطرناک توسط انجمن ملی حفاظت از آتش National Electric Code® (NEC) تعریف شده است. این انجمن از سیستم کلاس/بخش استفاده می‌کند و یک نسخه آمریکایی از سیستم IEC Zone کمیسیون بین المللی الکتروشیمیایی (IEC) اضافه کرده است که روش‌های سیم کشی NEC و تکنیک‌های حفاظتی توسط تجهیزات کنترل ضد انفجار را نشان می‌دهد.

انجمن ملی حفاظت از آتش ایالات متحده طبقه بندی‌های مناطق مستعد خطر را بر اساس کلاس‌ها، بخش‌ها و گروه‌ها ایجاد کرده است که در صورت ترکیب، شرایط خطرناک یک منطقه خاص را مشخص می‌کند. این روش طبقه بندی، توصیفی از مواد خطرناکی که ممکن است در محیط‌های مستعد خطر وجود داشته باشند ارائه می‌کند تا تجهیزات مناسب انتخاب شوند و شیوه‌های نصب ایمن دنبال به اجرا درآیند.

کلاس (Class) نوع مواد منفجره یا قابل اشتعال موجود در فضاهای عملیاتی مستعد خطر را مشخص می‌کند. بخش (Division) احتمال وجود مواد خطرناک در غلظت مواد منفجره یا قابل اشتعال را مشخص خواهد کرد. گازها و بخارات قابل اشتعال کلاس I بر اساس خواص فیزیکی و سهولت در آن به یکی از چهار گروه (گروه‌های A، B، C یا D) گروه بندی می‌شوند. این گروه‌ها شامل موادی هستند که می‌توانند مشتعل شوند. غبارهای قابل احتراق کلاس II به یکی از سه گروه دسته بندی می‌شوند که شامل غبارهای فلزی قابل احتراق E، غبارهای کربنی قابل احتراق F یا سایر غبارهای قابل احتراق G هستند.

در جدول زیر به طور کامل به طبقه بندی مناطق مستعد خطر بر اساس انجمن ملی حفاظت از آتش ایالات متحده (NEP) جهت استفاده از تجهیزات ضد انفجار مناسب اشاره شده است:

کلام آخر

با بررسی مناطق مستعد خطر بهتر می‌توانید تجهیزات ایمنی مورد نظر را خریداری کنید. هر منطقه براساس استانداردهای بین المللی طبقه می‌شود که به عنوان نقشه راه صنایع شناخته خواهد شد. صنایع پرخطر می‌توانند بر حسب نوع منطقه، تدابیر امنیتی برای حفظ جان پرسنل و دارایی شرکت را در در نظر بگیرند. برای خرید انواع تجهیزات ضد انفجار با مشاوران ما در اطلس مگا ماشین تماس بگیرید.

سوالات متداول

• طبقه بندی مناطق مستعد خطر براساس چه استانداردهایی است؟

از استانداردهای رایج می‌توان به API آمریکا، BS انگلستان، CENELEC اتحادیه اروپا و انجمن ملی حفاظت از آتش ایالات متحده (NEP) اشاره کرد.

• معیارهای طبقه بندی مناطق مستعد خطر چیست؟

معیارهای اغلب شامل کلاس (Class)، بخش (Division) و منطقه (Zone) می‌شود که در هر استاندارد تعریف مخصص به خود را دارد.