ارزیابی میزان خطر صاعقه

ارزیابی میزان خطرصاعقه برای هربنا یا سازه به عوامل مختلفی بستگی دارد که عبارتند از:

– نوع بنا یا سازه(برج ،مسکونی ،تجمعی ، صنعتی و مانند آن).

– ساختار و مصالح به کار رفته در بنا ( چوب ، آجر، بتن فولاد و مانند آن).

وبه اختصار یعنی آنکه نوع ساختمان آجری است یا بتنی ؟

دارای اسکلت فلزی یا بتنی مسلح است ؟

آیا سقف فلزی دارد ؟

و…

– ارتفاع ساختمان و موقعیت نسبی آن نسبت به بلندی سایر بنا ها .

–  موقعیت توپوگرافی محل (زمین مسطح ، تپه ماهور کوهستانی ).

– محتوای تصرف از نظر آتش گیری و نیزدفعات رعدو برق درمنطقه مورد نظر.

– محتویات ساختمان چیست ؟

( اشیاء با ارزش یک موزه ، مرکز تلفن یا اثاثیه یک خانه کهنه معمولی یا اشیاء اسقاط)

و… 

انواع صاعقه گیر ها ( برقگیرها )

بطور کلی برقگیر هایی که معمولاً برای محافظت خارجی ساختمانها و دیگر تأسیسات یاد شده ممکن است بکار برده شود عبارتند از:

۱- برقگیر قفس فاراده یا شکلی از آن.

۲- برقگیر مولد برق اولیه : (ESE : Early Streamer Emission) موسوم به صاعقه گیر الکترونیکی.

۳-صاعقه گیر های اتمی که از سال ۱۳۷۵ در ایران استفاده از آن ممنوع گردیده است.

صاعقه گیر قفس فارادی یا شکلی از آن

این گونه برقگیر ها که ممکن است متشکل از تعدادی میله برقگیر فرانکلین یا ترکیبی از میله ها ، سیم های کشیده شده و شبکه هادی ها باشند برای محافظت ساختمان ها و دیگر تأسیسات (از جمله مناره ها و برج ها ،بناهای گنبدی شکل دودکش های بلند کارخانه ها، دکل های خطوط انتقال نیروی برق و…) در برابر صاعقه مناسب و قابل استفاده می باشند.

 اصول محافظت ساختمان ها ودیگرتأسیسات

این اصول در برابرصاعقه براساس جذب، هدایت و دفع بارالکتریکی به زمین از طریق مسیرعبورجریان برق جداگانه باحداقل مقاومت و بدون اینکه خطری ایجاد کند استوار می باشد.

که ممکن است شامل سیستم های حفاظت بیرونی و درونی باشد.

مسیرمذکورشامل پایانه های هوایی(Air Terminals) شبکه هادی ها از تسمه و یا سیم مسی رابط و پایانه های زمینی(Ground Terminal) یاچاه های اتصال زمین می باشد.

ساده ترین نوع برقگیر که در سال ۱۷۵۳ میلادی به وسیله بنجامین فرانکلین طراحی و ساخته شده ، میله فرانکلین است .

  مشخصات پایانه های هوایی قفس فاراده ( میله های برقگیر)

۱-میله برقگیر یک پارچه و سر میله تک شاخه و یا چند شاخه باید از جنس مس خالص ( با ضریب رسانایی حدود ۹۵% )ساخته شده و نوک شاخه ها به شکل مخروطی تیز بوده و صیقلی شده باشد .

برای نصب سر میله ( تک شاخه و یا چند شاخه ) بر روی میله برقگیر باید قسمت داخلی انتهای آن دارای دنده متناسب با دنده میله برقگیر باشد.

۲- میله برقگیر دو پارچه باید از میله یا لوله مسی صیقل داده شده ساخته شود.

و دو سر آن ( یک سر برای سوار کردن سر میله و سر دیگر برای نصب روی پایه ) به طول مناسب دنده شده باشد .

قطر میله برقگیر دو پارچه باید حداقل ۶۳/۰ اینچ و حداکثر یک اینچ بوده و طول آن نیز حداقل یک متر و حداکثر دو متر باشد.

در مواقعی که ارتفاع میله برقگیر از یک متر متجاوز باشد باید از نقطه ای که از نصف ارتفاع آن کمتر نباشد حفاظت لازم از نظر ایستایی میله در نظر گرفته شود.

 طول میله برقگیر فرانکلین

این طول برای ابنیه مختلف به شرح ذیل خواهد بود :

– مناره ها و برج ها و دود کشهای کارخانه ها و دکل های خطوط انتقال نیرو ، حدود ۳۰ سانتیمتر بالاتراز سطح حفاظت.

– بنا های گنبدی شکل بستگی به شعاع مقطع قسمت پایین گنبد داشته و طول میله برقگیر باید طوری محاسبه و انتخاب شود که بعد از نصب برروی گنبد ، ارتفاع ازسر برقگیر تا مقطع قسمت پایین گنبد بزرگتر از شعاع قسمت پایین گنبد باشد.

ولی در هر صورت نباید ارتفاع برقگیر از بالاترین بخش گنبد کمتر از ۳۰ سانتیمتر باشد.

– برج سیلو های مختلف ، ساختمان کارخانه ها و ابنیه گوناگون ، حداقل یک متر و حداکثر دو متر بالاتر از سطح حفاظت .

دراینگونه موارد باید تمهیدات لازم در برابر واژگونی میله هاپیش بینی شود.

– دکل های فلزی مخصوص نصب پرچم ، میله برقگیر مخصوص تیرهای نصب پرچم مشابه سر میله تک شاخه بوده ، ولی باید دارای پایه مناسب برای نصب روی تیر و همچنین حفاظ باشد

 تعداد پایانه ها ی هوایی مورد نیاز برای محافظت ساختمان ها 

این تعداد ، بستگی به سطح پشت بام ساختمان مربوط ارتفاع و فواصل نصب پایانه ها دارد که برحسب استاندارد مورد مراجعه مختلف است .

فواصل نصب پایانه های مزبور بر اساس استاندارد NFPA 78 به قرار زیر است :

فواصل پیرامونی سقف های مسطح یا با شیب ملایم و سقف ها ی شیب دار :

در مواردی که ارتفاع نوک پایانه هوایی از سطح مورد حفاظت از ۱۰ اینچ (۲۵۴ میلیمتر) کمتر نباشد، فواصل نصب بر روی نقاط پیرامونی سقف های مسطح یا با شیب ملایم و نیز فواصل نصب بر روی خط الرأس سقف های شیب دار ، باید حد اکثر ۲۰ فوت ( ۶ متر ) در نظر گرفته شود.

و در صورتی که ارتفاع مزبور حداقل ۲۴ اینچ ( ۶۰ سانتیمتر) یا بیشتر باشد فواصل نصب باید حداکثر ۲۵ فوت ( ۶/۷ متر) انتخاب شود .

در این گونه موارد فواصل نصب پایانه های هوایی از کناره ها و گوشه های سطوح نامبرده باید حداکثر ۶۰ سانتیمتر باشد .

 حداقل ابعاد تسمه مسی شبکه

حداقل ابعاد تسمه مسی شبکه مشبک اتصال پایانه های هوایی در پشت بام برای سطح تا ۱۸۰۰ متر مربع باید ۳*۲۰ میلیمتر و بیشتر از ۱۸۰۰ متر مربع ۳*۲۵ میلیمتر یا بیشتر باشد .

 حداقل ابعاد تسمه مسی هادی های ارتباطی

حداقل ابعاد تسمه های مسی هادی های ارتباطی ( هادی های نزولی ) بین شبکه مشبک پشت بام و پایانه های زمینی برای سطح تا ۹۰ متر مربع وارتفاع حداکثر ۱۸ متر باید۳*۲۰ میلیمتر(یا سیم مسی لخت با حداقل سطح مقطع ۷۰ میلیمتر مربع) و بیشتر از ۹۰ متر ۳*۲۵ میلیمتر(یا سیم مسی لخت با حداقل سطح مقطع ۹۰ میلیمتر مربع) یا بالاتر باشد .

 روش های تعیین تعداد هادی های نزولی

برای تعیین تعداد هادی های ارتباطی ( هادی های نزولی ) بین شبکه مشبک پشت بام و پایا نه های زمینی باید یکی از دو روش زیر ملاک محاسبه قرار گیرد :

۱-احتساب پیرامون :

بطور کلی برای هر ۳۰ متر محیط ( پیرامون) تحت محافظت برقگیر باید یک نزولی در نظر گرفته شود ، لیکن حداقل تعداد نزولی ها برای هر نوع ساختمان دو عدد خواهد بود

۲-احتساب مساحت :

برای سطوح تحت محافظت برقگیر تا ۳۶۰ متر مربع مساحت دو نزولی و برای هر ۲۷۰ مترمربع مازاد یک نزولی اضافی باید در نظر گرفته شود .

بطور مثال:

تا ۳۶۰ متر مربع دو نزولی ، ۶۳۰ متر مربع سه نزولی، ۹۰۰ متر مربع چهار نزولی ، ۱۱۷۰ الی ۱۲۰۰ متر مربع پنج نزولی ، و به همین ترتیب ادامه می یابد .

لازم به ذکر است که در هر صورت مقاومت سیستم پایانه های زمینی نباید از ۵ اهم تجاوز کند .

 موارد کاربرد سیستم برقگیر الکترونیکی (ESE):

این سیستم بر اساس استاندارد NFC 17-102 برای محافظت ساختمان های عادی با ارتفاع کمتر از ۶۰ متر و فضاهای باز در موارد زیرممکن است مورد استفاده قرارگیرد :

مجموعه های مسکونی ، ساختمان های مختلف مجموعه فرهنگی و آموزشی و مانند آن ، کارخانه های مختلف و پالایشگاه ها وفضاهای باز شامل انبارها و محوطه های تفریحی و رفاهی و …

محدوده حفاظتی هر برقگیر الکترونیکی:

این محدوده از گردش شعاع های حفاظتی( (R pn حاصل از ارتفاع های مختلف (hh)حول محور آن به وجود می آید

شعاع حفاظتی هر برقگیر الکترونیکی:

شعاع حفاظت هر برقگیر الکترونیک (Rp) بستگی به ارتفاع نوک آن نسبت به سطح مورد حفاظت (h) پیشروی زمان تخلیـه (ΔT) انتخـاب کلاس حفاظت ( که براسـاس استانداردNFC 17-102 قابل ارزیابی است) مورد نیاز دارد که به شرح ذیل محاسبه و تعیین می شود :

Rp : شعاع حفاظت برقگیر

h : ارتفاع نوک میله برقگیر از سطح مورد حفاظت

D : قطر کره فرضی با توجه به کلاس حفاظت یا فاصله برخورد صاعقه

ΔL : فاصله ای که برقگیر نقطه دریافت صاعقه را برابر نظریه گوی فرضی(Fictitious sphere )از نوک پایانه هوایی دور می کند.

کلاس حفاظت(D ) :

کلاس حفاظت ، که طبقه بندی سیستم حفاظتی برقگیر الکترونیکی در برابر صاعقه است و سطح کارایی آن را بیان می کند ( که شعاع کره یونیزه شده علمدار حمله از طرف ابر می باشد ) در این استاندارد به سه طبقه به شرح زیر تقسیم شده است :
کلاس۱ : ۲۰ متر = D ، حداکثر حفاظت
کلاس۲ : ۴۵ متر = D ، حفاظت متوسط
کلاس۳ : ۶۰ متر = D ، حفاظت استاندارد
 تعریف فاصله ΔL : طول مسافتی که علمدار حمله زمینی در زمان ΔT ، طی میکند ، ΔLL نامیده می شود.
این فاصله براساس فرمول :
L(m) = V(m/µs). ΔT(µs)Δ محاسبه می شود .
ΔT زمانی است که برقگیر الکترونیکی زودتر از یک میله ساده ( در ارتفاع مساوی ) صاعقه را دریافت می کند و بر اساس یک سری از آزمایشات در آزمایشگاه ها تعیین میگردد ( به این زمان، زمان پیشروی تخلیه نیز گفته میشود) . V سرعت یونیزاسیون کانال صاعقه می باشد که معادل m/µs1 در نظر گرفته می شود .

صاعقه گیر اکتیو آذرخش(ساخت ایران)

صاعقه گیرهای یونیزه کننده هوا

طراحی و نصب این صاعقه گیر های براساس استاندارد NFC 17-102 انجام می گیرد.

ریشه این استاندارد نیز همان تئوری گوی غلطان است که در تمامی استاندارد ها از آن استفاده شده است.

NFC 17-102 با وارد کردن پارامتر ΔL‌در فرمول محاسبات، شعاع پوشش افزایش یافته صاعقه گیر را محاسبه می کند.

صاعقه گیر پس از نصب روی ساختمان، می بایست بوسیله هادیهای میانی Down Conductor از طریق سیم مسی بدون روکش به سیستم زمین متصل گردد.

مقاومت الکترود زمین صاعقه گیر می بایست زیر ۱۰ اهم باشد.

و پس از اجرا به شبکه هم بتانسیل کل سایت متصل شود.

در اجرای الکترود زمین هر صاعقه گیر می بایست از اقلامی چون صفحه های مسی، مواد کاهنده مقاومت (LOM) ، اتصالات جوش انفجاری استفاده نمود.

((Rp = √( h(2D-h) + ΔL (2D+ ΔL برای H≥۵ meter
H = ارتفاع واقعی نصب صاعقه گیر نسبت به سطح مورد نظر
Rp = شعاع حفاظتی
ΔL = فاصله ای که یون ها در جهت صاعقه می پیمایند (پارامتر متغیر بر حسب نوع و مشخصات صاعقه گیر)
D = درجه پیشرفت صاعقه یا مدت جهش صاعقه در طول مسیر ، که بر اساس درجه حفاظتی تعیین می شود :
Protection Level I : D = 20m
Protection Level II : D = 30m
Protection Level III : D = 45m
Protection Level IV : D = 60m

برای ارتفاع کمتر از ۵ متر ، شعاع حفاظتی از جداول مربوط به هر صاعقه گیر محاسبه می شود.

 تعیین شعاع حفاظتی صاعقه گیر

بر اساس استاندارد IEC62305 برای تعیین شعاع حفاظتی روشهای مختلفی وجود دارد که مشخصات کلاس حفاظتی ، ارتفاع سازه ، نوع برقگیر ( اکتیو یا پسیو ) در تعیین آن درنظر گرفته می شوند .

روشهای حفاظت ( Protection Methods ) عبارتند از :

مخروط فرانکلین یا روش زاویه ( Angle Method ) :

در این روش محدوده ای مخروطی بر اساس جدول و شکل زیر که زاویه راس آن بستگی به ارتفاع سازه دارد ایجاد می شود که محدوده حفاظتی بحساب می آید .

همانطور که مشاهده می کنید این روش برای سازه های مرتفع تر از ۲۰ متر برای کلاس یک پاسخگو نیست .

میله های برقگیر باید در بلندترین نقاط ساختمان بنحوی قرار گیرند که گوشه های ساختمان بکلی محافظت شوند .

در اینحالت بر اساس ارتفاع نوک برقگیر ، شعاع حفاظتی در پای ساختمان را نتیجه می دهد .

روش گوی غلتان ( Rolling Sphere Method ) :

در این روش گوی هایی با شعاع هایی متناظر با کلاس های حفاظتی در نظر گرفته می شود.

این شعاع D عبارتست از فاصله آخرین استپ از لیدر پائین رونده که شعاع حفاظتی ، محدوده زیر منحنی نقاط تلاقی کره با نوک برقگیر و زمین می باشد.

( احتمال اصابت صاعقه تنها به نقاطی وجود دارد که با کره تلاقی دارند  ) .

وقتی که برقگیر پسیو نصب شد ، شعاع حفاظتی بر اساس فرمول زیر محاسبه می گردد.

روش قفس فارادی (Mesh Method ) : 

در این روش تسمه های مسی را بصورت متقاطع به نحوی بر روی سطح خارجی ساختمان نصب می کنند که فاصله این تسمه های مسی ، متناظر با اعداد مرتبط با کلاس حفاظتی است .

برای ساختمان های مرتفع تر از ۶۰ متر ، برای ۲۰ درصد دیوارهای بخش بالایی ساختمان نیز این روش اجرا میگردد .

همچنین فاصله بین هادی های میانی از جدول زیر بدست می آید .

هادی های میانی باید هر نیم متر توسط بست به جداره ساختمان محکم شوند .

به منظور جلوگیری از خسارتهای ناشی از اثرات حرارتی عبور جریان صاعقه از هادی میانی طولانی لازم است هر ۲۰ متر بخشی به منظور جبران این اختلاف طول در نظر گرفته شود .

به منظور جلوگیری از صدمات مکانیکی به هادی میانی ، حداقل سطح ۲۰ متر پائینی هادی میانی با پوشش فلزی مکعبی پوشانده شود .

بخش جداشونده ای برای هر هادی میانی در نظر گرفته شود تا بتوان مقاومت هریک از سیستم های ارت را جداگانه اندازه گیری نمود .

مقاومت کمتر از ۱۰ اهم برای سیستم ارت توصیه می گردد .

بمنظور جلوگیری از خوردگی ، بخش متصل کننده بخشهای غیر همجنس سیستم ارت ، توسط اتصالات بیمتال و یا استیل ضدزنگ متصل شوند .

صاعقه گیرالکترونیکی

صاعقه گیرالکترونیکی چگونه عمل میکند؟

قبل از بررسی الکتروموتورهای ضد انفجار به توضیح کوتاهی پیرامون محیط های انفجاری در فضاهای عملیاتی نیاز است . در مورد طبقه بندی فضاهای عملیاتی صنایع از نظر آتش سوزی و انفجار دو استاندارد در سطح جهانی مطرح است که عبارتند از :

الف) استاندارد ملی برق آمریکا (NEC)

در این استاندارد فضاهای صنعتی بر حسب نوع مواد اتشزا ابتدا به سه رده (Class) با تعریف زیر تقسیم بندی شده است :

Class 1 : فضایی است که در آن گازهای قابل اشتعال موجود باشد مانند : تاسیسات نفتی …

Class2 : فضایی است که در آن غبارهای قابل اشتعال از قبیل غبار ذغال سنگ “غبار منیزیم”آلومینیوم”و … موجود باشد.

Class3 : فضایی است که در آن فیبرهای قابل اشتعال مانند : پنبه”کنف”براده های چوب”و … موجود باشد.

NEC هریک از Classهای بالا را بر حسب احتمال آتش سوزی به دو بخش تقسیم می کند که هر کدام را یک Division می نامند.

تعریف هر Division به اختصار چنین است :

Class1Divisional1 : شامل فضاهایی است که در شرایط عادی بهره برداری از تجهیزات گازها یا بخارات قابل اشتعال در فضا پراکنده شوند.

ClassDivisional2 : شامل فضاهایی است که در شرایط عادی عاری از گازها و بخارات آتشزا بوده ولی در حالت غیر عادی به دلیل از کارافتادگی و خرابی تجهیزات گازها به فضای کار وارد شده و منطقه خطرساز می شود . فضاهای مجاور Divisional را Divisional می گویند.

ب) استاندارد بین الملی (IEC)

استاندارد IEC که در اروپا و بیشتر کشورهای جهان بکار می رود فقط شامل فضاهایی است که در آنها گازها و بخارات قابل اشتعال وجود داشته Class1 استاندارد NEC را شامل می شود و در صنایع شیمیایی و هیدروکربنی کاربر دارد.دراین استاندارد فضاها بر حسب میزان گازهای قابل اشتعال به سه Zone یا منطقه تقسیم بندی می شوند که عبارتند از :

Zone 0 : فضاهایی است که در آن گاز و هوای قابل اشتعال موجود بوده و برای مدت طولانی وجود خواهد داشت (بیش از ۱۰۰۰ ساعت در سال) این فضا در استاندارد آمریکایی Divisional1 محسوب می شود. لازم به یادآوری است که معمولا در Zone0 هیچ الکتروموتور ضد انفجار یا تجهیزات برقی نصب نمی گردد.

Zone 1 : فضاهایی است که در آن مخلوط گاز و هوا به میزان قابل اشتعال در شرایط عادی بهره برداری به طور متناوب وجود ندارد (بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ ساعت در سال) . این فضاها نیز در Divisional1 قرار می گیرند.

Zone 2 : فضاهایی است که در شرایط عادی بهره برداری مخلوط گاز و هوا به میزان قابل اشتعال وجود نداشته و یا در صورت وجود برای مدت کوتاهی تداوم خواهد داشت (بین ۱ تا ۱۰ ساعت در سال). این فضاها در Divisional2 قرار می گیرند.

روش کد بندی براساس استاندارد آمریکایی NEC 505

در این روش به ترتیب Class فضا (Zone) علامت ضد انفجار (Ex) نوع حفاظت سیستم تعیین گروه بندی دستگاه و درج زیر گروه گازی حداکثر درجه حرارت مجاز سیستم و در انتها شماره IP آورده می شود. به عنوان مثال:

Class 1 Zone1 ExD IIC T6 IP66 نمونه ای از استاندارد آمریکایی است .

روش کد بندی بر اساس استاندارد اروپایی IEC

ابتدا در این روش علامت ضد انفجار (Ex) و سپس به ترتیب نوع حفاظت موتور گروه بندی گازی دستگاه (I’II) و تقسیم بندی آن حداکثر درجه حرارت مجاز سیستم و در انتها شماره IP آورده می شود. به عنوان مثال :

Exd II C T4 IP55 نمونه ای از استاندارد اروپایی است.

یادآوری: در هر دو روش پس از نوشتن کدها یا قبل از آن مشخصات کامل الکتروموتور از قبیل : قدرت”ولتاژ”آمپر”مدل”سازنده”سال ساخت و … روی پلاک قید می گردد.

به صورت کلی مطابق استاندارد IIM اروپا’کد الکتروموتورهای ضد انفجار از ۴ بخش زیرتشکیل می گردد:

eex

توجه ۱ : عبارت EEx مشخص کننده الکتروموتورهای قابل استفاده در مناطق خطرناک انفجاری بوده و نشان دهنده ضد انفجار بودن الکتروموتور است.

توجه ۲ : حروف نشان دهنده نوع حفاظت موتور که به شرح زیر است درست بعداز EEx نوشته می شود:

EExd : در این موتورهای ضدانفجار اگر جرقه یا احتراقی صورت گیرد به هیچ وجه به خارج الکتروموتور انتشار نیافته و باعث احتراق در محیط نمی گردد. این موتورها دارای پوشش و پوسته ضخیمی بوده و وزن آنها بیشتر از مدل های ضدانفجار مشابه دیگر است.محدوده کاری این موتورها در Zone و محیط های انفجاری خطرناک می باشد.

EExde : نشان دهنده این است که علاوه بر الکتروموتور ترمینال آن ضد انفجار بوده و از امنیت بالاتری برخوردار است.

EExp : دراین الکتروموترهای ضدانفجار محیط داخلی الکتروموتور توسط هوا یا یک گاز بی اثر تحت فشار قرارگیرفته و بدین ترتیب اتمسفر خارجی جدا می شود و احتمال بروز انفجار در محیط بیرونی کاهش یافته یا از آن جلوگیری می شود.این موتورها را میتوان در حوزه کاری ۱ مورد استفاده قرار داد.

EExn : به این موتورها ضدجرقه نیز می گویند و در ساخت آنها تمهیداتی در نظر گرفته شده تا درهنگام کار در شرایط عادی و غیرعادی هیچگونه جرقه ای (که باعث احتراق اتمسفر انفجاری محیط گردد) ایجاد نشود. درجه انفجاری EExn پایین تر از EExd بوده و در حالی که در حوزه ۲ محیط های انفجاری کاربر دارد در حوزه ۱ استفاده نمی گردد.

EExe : مشابه موتورهای EExn بوده که تمهیدات سختگیرانه تری برای بهبود در شرایط کاری آنها انجام گرفته است. این موتورها نیز که در حوزه ۲ کاربرد دارند در شرایط خاص در حوزه ۱ نیز استفده می شوند.

نکته : به طور کلی الکتروموتورهای ضدانفجار از نظر امنیت به ترتیب عبارتند از :

EEx de >EEx d > EEx p >EEx e >EEx n

اگر دستگاه شامل ترکیبی از انواع حفاظت باشد به جای استفاده از یک حرف بعد از عبارت EEx از چند حرف استفاده می شود که نشان دهنده حفاظت های مختلف الکتروموتور است. جدول زیر برای سهولت در استفاده از انواع کلاس حفاظتی الکتروموتورهای ضد انفجار در حوزه های کاربرد آورده شده است.

eex

نکته : الکتروموتورهای ضد انفجار بسته به قابلیت استفاده در مناطق خطرناک به دو گروه تقسیم می شوند:

الف) گروه I : موتورهایی هستند که در معادن و در محیط هایی که غبار ذغال سنگ و دیگر غبارهای قابل اشتعال در آن وجود دارد استفاده می گردند.

ب) گروه II : موتورهایی هستند که در مناطق هیدروکربنی و فضاهایی که گازهای قابل اشتعال در آن وجود دارد به کارمی روند. این گروه شامل ۳ زیر مجموعه مطابق با جدول زیر می باشند.

توجه : نوع IIC آن دارای بالاترین حفاظ ایمنی است.

EEX

نکته : از آنجایی که در تماس گازهای و بخارهایی با قابلیت بالقوه انفجار با یک سطح داغ هم می توانند باعث انفجار الکتروموتور گردند لازم است که حداکثر دمای سطح داخلی و خارجی موتورهای ضدانفجار نیز تحت کنترل قرار گرفته و دقت شود که با حفظ یک فاصله ایمنی از میزان دمای احتراق گازهای موجود در محیط بیشتر نگردد.

توجه : : استاندارد توصیه می کند که دمای الکتروموتور باید ۲۰% کمتر از دمای احتراق مخلوط گازی قابل انفجار در محیط نصب باشد. این درجه بندی را با حرف T نمایش داده و برحسب نوع استاندارد از T1-T6 تقسیم بندی می نمایند. جدول ۱۰ درجه حرارت سطح الکتروموتور بر حسب استاندارد های مختلف و طبقه بندی
http://www.sanatniroo.com/zedenfjar.html

انفجارات کوره:
علل اساسی انفجارات کوره بروز جرقه در زمانی که مخلوط قابل انفجار سوخت و هوا در فضای داخل کوره و یا داکتهای عبور  گاز خروجی کوره جمع شده باشد است دامنه و شدت انفجار بستگی به میزان نسبت بین سوخت و هوای موجود در مخلوط قابل احتراق (در زمان بروز جرقه ) دارد. انفجار کوره در اثر عملکرد نامناسب پرسنل بهره برداری و یا طراحی مناسب تجهیزات یا سیستم کنترل و یا اختلال در عملکرد آنها ممکن است رخ دهد بعضی از عوامل انفجار کوره بشرح ذیل است.
– بروز وقفه در تامین سوخت و هوای مشعلهای اصلی یا انر‍ژی ایگنایتور می تواند باعث فقدان شعله و جمع شدن مخلوط سوخت و هوا . جرقه با تاخیر شود.
– نشتی سوخت و جمع شدن آن در کوره و بروز جرقه در زمان مناسب
– کوشش مکرر ناموفق جهت روشن کردن یک مشعل بدون انجام عملیات پاکسازی (PURGING) مناسب که منجر به جمع شدن مخلوط سوخت و هوا شود.
– جمع شدن مخلوط سوخت و هوا در اثر فقدان شعله یا احتراق ناقص یک یا چند مشعل در حالیکه سایر مشعله بصورت نرمال روشن هستند.
– جمع شدن مخلوط قابل انفجار سوخت و هوا در هنگام شات دان یک مشعل و بروز جرقه در زمان کوشش برای استارت مجدد مشعل
دلایلی که در بالا ذکر شد بصورت نمونه و احتمالی هستند و ممکن است انفجار کوره به دلایلی غیر از این موارد رخ دهد.
علاوه بر انفجار کوره مشکل دیگری که باعث تخریب کوره می‌شود در خود جمع شدن (IMPLOSION ) است که به دلیل اهمیت موضوع اشاره ای کوتاه بدان می شود ، در شرایط زیر امکان در خود جمع شدن کوره وجود دارد.
– اختلال در عملکرد تجهیزاتی که در جریان گاز خروجی کوره نقش دارند مانند سیستم تغذیه هوا و خروجی گاز (FDF یا IDF)
– کاهش ناگهانی فشار گاز داخل کوره ناشی از کاهش سریع سوخت ورودی یا تریپ  بویلر
ترکیب این دو شرط در بسیاری از موارد باعث در خود جمع شدن کوره می شود.
لازم به ذکر است سیستم اصلی که مدیریت احتراق بویلر را به عهده دارد سیستم مدیریت مشعلها (BMS)      (BURNER  MANGEMENT SYSTEM)  است که به منظور کارکرد ایمن بویلر در زمان راه اندازی و بهره برداری نرمال و خارج شدن و افزایش کاهش بار طراحی شده است علاوه بر آن سیستم حفاظتهای بویلر نقش مهمی در جلوگیری از بروز حوادث فوق الذکر دارد و مدارات منطقی باید در سیستم BMS وحفاظت بویلر طوری طراحی شوند که از بروز حوادث مختلف از جمله انفجار و در خود جمع شدن کوره جلوگیری کنند که در استاندارد NFPA 8502:1999 بطور مشروح راجع به الزامات اساسی برای عملکرد صحیح این سیستم ها مطلب ارائه شده است یکی از تجهیزات مهم در سیستم مدیریت مشعل شعله بین است که نقش مهمی در حفاظت کوره و جلوگیری از انفجار دارد که در ادامه راجع به انواع آن و نکات فنی مرتبط بحث می‌شود.

الزامات اساسی برای سیستم مونیتورینگ و تریپ  مشعل عبارتند از:
– وضعیت ناپایداری احتراق باید به اطلاع اپراتور برسد تا اقدام مناسب بعمل آید.
–  شات دان اضطراری مشعل باید در شرایط خطرناکی که منجر به جمع شدن سوخت بدون احتراق می گردد و بصورت اتوماتیک انجام شود.

انواع شعله بین:
سه نوع کلی شعله بین وجود دارد:
۱-  شعله بین میله ای یونیزاسیون که در مشعل ایگناتور استفاده می شود.
۲-  شعله بین های تشعشعی که تشعشعات ناحیه تحت خود را می بینند و شدت نور با طیف فرکانس خاص و همچنین فرکانس فلیکر (flicker) موجود را اندازه گیری می کنند مثل شعله بین های ماورا بنفش (UV) –مادون قرمز (IR) و ترکیبی (UV/IR)
۳-  شعله بین های بصری (Visual)که از دوربین (CCTV) مدار بسته استفاده می کنند و سیگنال ویدیویی دوربین به یک واحد پردازشگر جهت آشکار سازی شعله منتقل می گردد آشکار ساز سیگنال موجود را تحلیل کرده و در صورت وجود آثار شعله خروجی مربوطه را فعال می‌کند.

شعله بین های میله ای یونیزاسیون
این شعله بین ها برای مشعل پایلوت (ایگنایتور) استفاده می شوند انر‍ژی آزاد شده ناشی از احتراق باعث می شوند که الکترونها از اتمها آزاد شده و یونهای مثبت تشکیل گردد. الکترونها سبک هستند و از شعله فاصله می گیرند. ولی یونهای مثبت سنگینتر هستند و در نزدیکی شعله باقی می مانند (شکل ۱). حال اگر دو الکترود نزدیک شعله قرار گیرند و ولتاژ DC روی الکترودها قرار گیرد در هنگام وجود شعله در اثر یونیزاسیون و الکترونها جذب الکترودهای با بار غیر همنام می شوند و جریان الکتریکی بوجود ‌‌می‌آید و با خاموش شدن شعله جریان الکتریکی نیز قطع می شود و بدین ترتیب می توان وجود یا فقدان شعله را اعلام کرد . در این روش  یک پتانسیل خطرناک وجود دارد زیرا اگر یک اتصالی ناشی از ذرات معلق موجود در محیط ایجاد شود جریان شعله یبن برقرار شده و وجود شعله اعلام می‌شود در حالیکه ممکن است شعله خاموش شده ولی جریان سوخت ادامه پیدا کند و این می تواند منجر به انفجار کوره شود. بنابراین با طراحی خاصی از شعله بین میله ای و استفاده از ولتاژ AC  میتوان از خاصیت یک سو سازی شعله استفاده کرد و در این صورت در هنگام وجود شعله جریان الکتریکی دارای مولفه DC خواهد بود و در زمانیکه اتصالی بین الکترودها ایجاد شود بدلیل فقدان شعله جریان الکتریکی که ایجاد می شود فاقد مولفه DC خواهد بود بنابراین نقطه ضعف جدی سیستم با ولتاژ DC برطرف خواهد شد.

شعله بینهای تشعشعی:
بطور کلی شعله یک پدیده الکترو مغناطیسی می‌باشد زیرا پس از تشکیل  آن طیف وسیعی از امواج الکترومغناطیسی در فرکانسهای مختلف تولید و ساطع می‌شود که شامل امواج مادون قرمز ، نور مرئی و ماورابنفش است سوختهای مختلف در حین سوختن تشعشعات مخصوص به خود را تولید می کنند و نسبت بین شدت امواج با فرکانسهای مختلف در آنها متفاوت است و یکی از پارامترهای انتخاب شعله بین مناسب برای حفاظت شعله ، نوع سوخت مورد استفاده است مثلاً در سوختهای کربنی بیشتر از شعله بین های مادون قرمز IR و در سوختهای غیر کربنی مثلاً هیدروژن ازشعله بین های ماوراء بنفش UV استفاده می‌شود در ضمن پدیده های غیر از شعله نیز می‌توانند منابع تشعشع امواج الکترومغناطیسی باشند مثل سطوح داغ داخل کوره و نور خورشید و جرقه و قوس الکتریکی جوشکاری و رعد و برق و اشعه X و غیره که می‌توانند منجر به بروز آلارمهای کاذب در سیستمهای شعله بین گردند که در تکنولوژیهای جدید برای حذف آنها تدابیر لازم اندیشیده شده است که در ادامه بطور خلاصه به آنها اشاره می‌شود.
بطور کلی سه نوع شعله بین تشعشعی وجود دارد.
۱- مادون قرمز IR
۲- ماورابنفش UV 3
۳- نوع ترکیبی UV/IR

شعله بین های مادون قرمز IR :
محدوده وسیعی از طیف فرکانسی امواج الکترومغناطیسی بین طول موج(۷۵۰nmتا(۱nm شامل امواج مادون قرمز IR می‌باشد و محدوده ای بین (۷۵۰nm تا۴۴۰۰nm ) برای آشکار سازی شعله مورد استفاده قرار می گیرد لازم به ذکر است سطوح داغ داخل کوره نیز امواج مادون قرمز در این محدوده فرکانسی را ساطع می نمایند بنابراین برای حذف امواج آنها و جلوگیری از بروز آلارم در شعله بین نیاز به تدابیر خاصی دارد. بطورکلی دو نوع شعله بین مادون قرمز داریم شعله بینهای تک فرکانسی و شعله بین های چند فرکانسی که در ذیل به آنها توضیح داده می‌شود:

شعله بین های تک فرکانس مادون قرمز:
شعله بین های تک فرکانسی یک سنسور حساس با امواج مادون قرمز با طول ۴۴۰۰nm تا۴۳۰۰nm که مربوط به شعله ناشی از سوختن سوختهای هیدروکربن است بنابراین نسبت به تشعشعات ناشی از سطوح داغ درون کوره و نور خورشید و سایر منابع تشعشعی حساس نمی‌باشد در انواع جدید شعله بین های مادون قرمز دامنه(Intensity) و فرکانس (Flicker) امواج مادون قرمز اندازه گیری می‌شود و با توجه به میزان آنها وجود یا فقدان شعله اعلام می‌شود لازم به ذکر است در اثر واکنشهای شیمیایی حین سوختن مواد هیدروکربنی انفجارات کوچکی رخ می‌دهد که منجر به ایجاد فرکانس فلیکر می‌شود (O~ 200Hz ) و امواج مادون قرمز ناشی از سطوح داغ و سایر منابع تشعشعی فاقد این فرکانس فلیکر هستند بنابراین برای تشخیص شعله از این پارامتر همراه با شدت امواج مادون قرمزاستفاده می‌شود.

۲-شعله بین های مادون قرمز چند فرکانس:
سنسورهای مادون قرمز نسبت به تشعشعات با طول موج بیشتر از۱۱۰۰nmحساسیت دارند که معمولاً ناشی از حرارت شعله یا سطوح داغ داخل کوره می‌باشد. محدوده فرکانسی۴۳۰۰ ~۴۴۰۰   مربوط به فرکانس رزونانس مولکولهای گاز کربنییک(CO2) است که در هنگام سوختن سوختهای  هیدروکربنی تشعشعات با این طول موج ساطع می شود در شعله بین های مادون قرمز چند فرکانس از دو یا سه سنسور استفاده می شودمثلاً سنسور S1 تشعشعات با طول موج ‌۱۱۰۰nm~4100nmرا دریافت می کند و سنسور S2 تشعشعات یا طول موج nm 4300nm ~ 4400 را (مربوط به CO2) جذب و مدارات الکترونیکی نسبت بین این دامنه ولتاژ ناشی از سنسور S1 ,S2 را اندازه گیری می‌کنند . میزان انرژی ناشی از سنسور S2 (CO2) می بایست بسیار بیشتر از S1  باشد تا وجود شعله ناشی  از سوختهای هیدروکربنی تایید شود چون در غیر اینصورت تشعشعات مادون قرمز دریافتی ناشی از سطوح داخل کوره و شعله خاموش است البته این روش در کل حساسیت شعله را کم می‌کند و در عوض دقت آنرا افزایش می دهد

شعله بین های تشعشعی ماورابنفش (UV)
سنسور شعله بین های ماورا بنفش قادر به جذب انرژی تشعشعات در محدوده فرکانس با طول موج ۱۸۵nm ~260nm است.لازم به ذکر است تشعشعات UV خورشید دارای طول موج ۲۸۰nm است و در سنسور های دقیق این طول موج حذف می‌شود بنابراین آلارم کاذب نخواهیم داشت ولی در سنسورهای ارزان قیمت با پهنای فرکانس غیر دقیق امکان جذب انرژی نور خورشید و بروز خطا وجود دارد. آشکار سازهای UV به اکثر شعله های ناشی از سوختهای هیدروکربنی (مخصوصاً گاز ) و هیدروژن و غیره حساس هستند و بطور وسیع مورد استفاده قرار می‌گیرند ولی در مقابل نور ناشی از عوامل شعله مثل رعد و برق و اشعه X و جرقه و قوس الکتریکی جوشکاری حساس هستند و در مورد مشعلهای نیروگاهی در سوخت گاز مورد استفاده قرار می گیرند و حساسیت مناسبی دارند.
شعله بین های تشعشعی ترکیبی (IR/UV)
این نوع شعله بین ها دارای یک سنسور IR و یک سنسور UV می باشند که بطور مستقل عمل می‌کنند ولی دارای مدارات الکترونیک و قابلیت های مناسبی برای حذف آلارمهای کاذب هستند و زمان پاسخ دهی سریعی دارند ولی در مقابل آلودگیهای ناشی از روغن و بخارات آب نقطه ضعف دارنداین شعله بین برای تشعشع آتش ناشی از سوختهای هیدروکربنی در جائیکه سایر منابع تشعشعی مثل سطوح داغ و اشعه X و منابع الکتریکی وجود دارد مناسب می باشد.

شعله بین های بصری(visual)
شعله بین های بصری از جدیدترین تکنولوژی در تشخیص شعله استفاده می کنند. در این شعله بینها از تکنیکهای پردازش تصویری با استفاده از دوربین مدار بسته CCTV و الگوریتمهای پیشرفته استفاده شده است و بر اساس این الگوریتمها تصاویر زنده ویدیویی پردازش شده  و مشخصات شعله موجود تفسیر می‌شود. با توجه به اینکه این سیستم از تصاویر ناشی از نور نامرئی استفاده می کند تشعشعات مادون قرمز ناشی از سطوح داغ داخل کوره تاثیری روی این سیستم ندارد ضمناً وجود ذرات آب روی لنز دوربین که عملکرد شعله بین های مادون قرمز را مختل می کند نیز بی تاثیر است زیرا نور می تواند از آب عبور کند در حالیکه امواج مادون قرمز در آب جذب می‌شود از معایب این روش این است که فقط شعله را آشکار می کند و به آتشهای بدون شعله قابل توجه حساسیتی ندارد ضمناً شعله مشعلها بصورت ویدیوئی قابل نمایش در مونیتورهای اتاق فرمان است که به اپراتورها در عملکرد صحیح بهره برداری از نیروگاه کمک کند.

انتخاب شعله بین
برای انتخاب شعله بین باید موارد ذیل مد نظر قرار گیرد.
۱-  نوع سوخت مصرفی مشعل (مازوت، زغال سنگ، گازوئیل، گاز و …)
۲-  نحوه آرایش نصب مشعلها در کوره (نصب در دیواره یا در گوشه)
۳-  کلاس مشعلهای پایلوت (جرقه زن)

نوع سوخت:
تمام شعله های ناشی از سوختن هیدروکربن اشعه ماورابنفش و مادون قرمز تولید کنند برای سوختهای سبک مثل گاز و گازوئیل شعله بین UV مناسب است ولی در سوختهای سنگین مثل مازوت بدلیل وجود ذرات هیدروکربن نسوخته اشعه UV جذب می‌شود ولی اشعه IR از بین ذرات عبور می‌کند بنابراین شعله بین های IR برای سوخت مازوت مناسبتر هستند.

آرایش مشعلها:
بطور کلی دو نوع آرایش نصب مشعل در کوره بویلرهای نیروگاهی وجود دارد
۱- آرایش نصب مشعل در دیوار
۲- آرایش نصب مشعل در گوشه
در نوع نصب مشعل در دیوار برای هر مشعل یک شعله بین IR و یک شعله بین UV نصب می‌شود.
در نوع نصب مشعل در گوشه علاوه بر نصب شعله بین برای هر مشعل باید شعله بین های مخصوص نظارت گوی آتش(fireball) نیز نصب گردد چون پس از تشکیل گوی آتش در داخل کوره هر گونه ناپایداری نشانه بروز مشکل در سیستم احتراق است.
۳- کلاس مشعلها:
بطور کلی کلاس ۱و۲و۳ برای مشعلهای جرقه زن در استاندارد NFPA85.2  تعریف شده است که بطور مشروح در استاندارد فوق آورده شده است.پس از انتخاب نوع شعله بین (UVیاIR) برای خرید و نصب شعله بین باید موارد ذیل را در نظر بگیریم.
۱) باند فرکانسی: باند فرکانسی وسیع باعث ایجاد آلارمهای کاذب می‌شود.
۲) رنج: در چه رنج فرکانس باید شعله آشکار شود.
۳) زاویه دید: شعله در چه فاصله ای و یا چه زاویه ای باید آشکار شود.
۴) مخروط دید: مخروطی ناقص با زاویه ای فضایی خاص که باید موقع نصب شعله بین در نظر گرفته شود.
۵) یکپارچگی نوری: آیا امکان تنظیم لنز وجود دارد.
۶) قابلیت پشتیبانی توسط سازنده
۷) منطقه خطرناک (HAZARD Zone) : محلی که شعله بین نصب می‌شود از نظر امکان انفجار در چه ناحیه ای از نواحی قابل انفجار قرار می گیرد.
۸) نشان دهنده: آیا آشکار ساز دارای نشان دهنده وضعیت روی بدنه خود است.
۹) آیا بروز عیب می‌تواند مانع ارسال سیگنال آلارم شود
۱۰) آیا شعله بین دارای هیتر برای جلوگیری
۱۱) آیا شعله بین مدارات متمایز کننده تشعشعات جسم داغ درون کوره از تشعشعات ناشی از شعله است.
لازم به ذکر است اخیراً پیشرفتهای بسیاری در زمینه تکنولوژی ساخت شعله بین ها حاصل شده است و قابلیت آنها در مقابل مدلهای قدیمی بسیار بالا رفته است از جمله مصونیت در مقابل عیب (fail Sale) و امکان خود آزمایی (Self Mointoring) با استفاده از دو مدار الکترونیک که همزمان سیگنال ورودی سنسورها را دریافت می‌کنند و وضعیت دیگر را هر لحظه چک می‌کنند.

معمولا می توان گفت که دیزل هایی که در خارج از ایران کوپل می شوند گران تر از کوپل داخل هستند بعضا تا ۳۰ درصد اختلاف هم دیده شده است . در دنیا شرکت هایی معروف هستند که کار کوپل کردن دیزل ژنراتور را به صورت حرفه ای انجام می دهند مانند پراماک ایتالیا – GTI انگلستان و ….