در مجتمع‌های بزرگ متالورژی و زنجیره تولید فولاد، عملکرد پیوسته و بدون وقفه نوارنقsalesهای حمل بار فله شریان حیاتی کارخانه محسوب می‌شود. پیاده‌سازی تجهیزات ایمنی خطوط کانوایر انتقال مواد خام در صنایع فولادسازی با هدف حفظ سلامت پرسنل، مهار خطرات مکانیکی ناشی از سایش و پارگی تسمه، و جلوگیری از رخداد سوانح آتش‌سوزی در بخش‌های انباشت و برداشت و تغذیه کوره انجام می‌گیرد. شناخت جامع مخاطرات ذاتی مواد اولیه و تجهیز بخش‌های بحرانی به ادوات استاندارد، پیش‌نیاز دستیابی به استانداردهای مدرن ایمنی نوارنقاله به شمار می‌رود.

تحلیل مخاطرات عملیاتی در جابه‌جایی مواد خام فولادسازی

خطوط انتقال مواد خام در پلنت‌های فولادی به‌طور مداوم با توده‌های حجیم و متنوعی از مواد سروکار دارند که هر یک رفتار مکانیکی و فیزیکی متفاوتی نشان می‌دهند:

• سنگ آهن، کنسانتره و گندله: موادی با چگالی بالا و خاصیت سایندگی شدید که به پولی‌ها، شوت‌های ریزش و کناره‌های لاستیکی تسمه بارهای ضربه‌ای شدیدی وارد کرده و احتمال انحراف شدید نوار یا گیرش مکانیکی را بالا می‌برند.
• زغال‌سنگ، کک و پودر کربن: مواد متخلخلی که در اثر خردایش و سقوط در نقاط بارریزی، ابر غبارهای مستعد حریق و انفجار پدید می‌آورند؛ علاوه بر این، تجمع پودر زغال در اطراف درام محرک می‌تواند در تماس با حرارت سطحی منجر به احتراق خودبه‌خودی شود.
• آهک، دولومیت و کمک‌ذوب‌ها: تولید ذرات قلیایی ساینده که بر حسگرها و لولاهای مکانیکی می‌نشیند و به مرور باعث جرم‌گرفتگی، انسداد مکانیزم‌های محرک و اخلال در عملکرد سوئیچ‌ها می‌شود.

برآیند این شرایط ایجاب می‌کند که زنجیره‌ای از سنسورهای پایشی و تجهیزات حفاظتی با رده‌بندی حفاظتی صنعتی و مقاومت فیزیکی بالا بر روی مسیر رفت و برگشت نوار نصب شوند.

سنسورها و ادوات سوئیچینگ حفاظت اضطراری و پایش مکانیکی

شبکه پایش کانوایرهای صنعتی باید با تفکیک سطوح حفاظتی، واکنش متناسب با شدت خطا را به سیستم کنترل مرکزی (DCS/PLC) مخابره کند. مهم‌ترین تجهیزات ایمنی مکانیکی و الکتریکی در این زمینه عبارت‌اند از:

۱. کلیدهای قطع اضطراری طنابی (Pull-Wire Switches)

این سوئیچ‌ها در سراسر طول کانوایر در هر دو سمت راهروهای تردد نصب می‌شوند تا در صورت وقوع حوادث فردی، پرسنل بتوانند با کشیدن طناب متصل به بازوی سوئیچ، فرمان توقف آنی محرک (Trip) را صادر کنند. بر اساس استاندارد IEC 60947-5-5 این تجهیزات باید دارای کنتاکت‌های مثبت‌بازشونده و مکانیزم نگه‌دارنده دستی (Manual Latching) باشند؛ بدین معنا که راه‌اندازی مجدد خط تنها با ریست فیزیکی بر روی خود سوئیچ میسر شود. سیستم همچنین مجهز به قابلیت تشخیص شل‌شدگی یا پارگی سیم بکسل است تا خرابی خود تجهیز نیز مانع از کارکرد ایمن سیستم نشود.

۲. سنسورهای انحراف و عدم هم‌راستایی نوار (Belt Drift Switches)

انحراف زاویه‌ای تسمه نقاله ناشی از توزیع نامتقارن بار یا خرابی هرزگردها می‌تواند سبب برخورد تسمه به اسکلت فلزی، پاره شدن لایه‌ها و پاشش مواد شود. سوئیچ‌های انحراف استاندارد به شکل دو مرحله‌ای عمل می‌کنند:

• مرحله هشدار اولیه: انحراف غلتک سنسور به میزان ۱۰ الی ۱۵ درجه، آلارم خطای هم‌راستایی را برای مانیتورینگ اتاق کنترل ارسال می‌کند.
• مرحله قطع اضطراری: در صورت پیشروی انحراف تسمه به ۲۰ الی ۳۵ درجه، کنتاکت فرمان دوم فعال شده و با قطع منبع تغذیه الکتروموتور، چرخش نوار پیش از آسیب‌دیدگی اساسی متوقف می‌شود.

۳. پایشگرهای سرعت و سنسورهای لغزش نوار (Speed Monitors & Belt Slip)

لغزش میان درام محرک و لاستیک زیرین تسمه نقاله که معمولاً ناشی از اضافه‌بار یا کمبود کشش در سیستم وزنه (Take-up) رخ می‌دهد، اصطکاک لغزشی شدیدی ایجاد می‌کند. این پدیده قادر است دمای پولی را به بیش از ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد افزایش داده و روکش الاستومری تسمه را در مجاورت مواد کربنی یا ذرات گردوغبار مشتعل سازد. پایشگرهای سرعت بدون تماس با قرائت دور پولی هرزگرد انتهایی، هرگونه مغایرت سرعت خطی بیش از ۱۰ درصد (هشدار) یا ۲۰ درصد (توقف اضطراری) را مستقیماً فرمان می‌دهند.

۴. سنسورهای انسداد شوت (Chute Plug Detectors) و آشکارسازهای پارگی طولی

انباشت مواد چسبنده مانند سنگ‌آهن مرطوب در مجاری ریزش، به سرعت تسمه زیرین را مدفون ساخته و صدمات سنگین مکانیکی پدید می‌آورد. حسگرهای دیافراگمی فشاری، سوئیچ‌های زاویه‌ای (Tilt Switches) یا رادارهای غیرتماسی انسداد را ثبت می‌کنند. همچنین، سامانه‌های تشخیص پارگی طولی تسمه (Belt Rip Detection) به وسیله کابل‌های کششی زیر شوت یا حلقه‌های القایی مدفون در بدنه تسمه، نفوذ ضایعات فلزی نوک‌تیز را فوراً تشخیص داده و از برش طولی صدها متر تسمه پیشگیری می‌کنند.

الزامات ضدانفجار (ATEX) و حفاظت غبار در خطوط انتقال سوخت

در کارخانجات فولادسازی، واحدهای پودرسازی زغال، خطوط انتقال سوخت جامد و شارژ کوره‌ها با خطر گردوغبار قابل احتراق مواجه هستند. گرد زغال یک مخلوط کاملاً مستعد انفجار است و هرگونه جرقه الکتریکی، الکتریسیته ساکن یا داغی سطحی می‌تواند آغازگر زنجیره انفجارهای ثانویه در فضای بسته گالری‌ها و شوت‌ها باشد.

بر مبنای الزامات مهندسی معتبر حمل زغال و پایش محیط‌های غبارآلود، اعمال تمهیدات زیر بر روی کانوایرها ضروری است:

• دسته‌بندی زون‌های خطر: تجهیزات درون شوت‌ها و سیلوها بر اساس زون ۲۰ (محیط غبار پیوسته) و محوطه مجاور تسمه‌ها بر مبنای زون‌های ۲۱ یا ۲۲ تفکیک شوند.
• حفاظت الکتریکی: تمامی سنسورها، جعبه تقسیم‌ها، الکتروموتورها و سوئیچ‌های قطع اضطراری باید دارای تاییدیه‌های حفاظتی معتبر ضدغبار (نظیر Ex d یا Ex e) با رده‌بندی حفاظتی متناسب با ذرات احتراق‌پذیر باشند.
• مدارات ایمنی ذاتی (IS): حسگرهای اندازه‌گیری دقیق دما، لرزش و پایش سرعت باید از طریق بریرهای ایزولاتور ذاتاً ایمن (Intrinsic Safety) به سیستم کنترل متصل گردند.
• سیستم اتصال به زمین (Earthing): هدایت بارهای ناشی از اصطکاک غلتک‌ها و بدنه تسمه مستلزم استفاده از تسمه‌های آنتی‌استاتیک و ارت‌کردن یکپارچه تمامی پایه‌ها، پولی‌ها و شاسی کانوایر است. همچنین بهره‌گیری از تجهیزات پمپاژ و انتقال بادیِ بدون جرقه در مسیرهای حساس خطر اشتعال ناشی از تخلیه بار الکتریکی را به حداقل می‌رساند.

استانداردهای حفاظت فیزیکی و حریم نقاط گیرش

افزون بر سامانه‌های برقی و ابزاردقیق، حفاظت فیزیکی پرسنل در برابر تجهیزات دوار امری غیرقابل اغماض است. نواحی کشش وزنه، درام‌های سر و ته و پولی‌های هدایت‌کننده تحتانی به عنوان نقاط بحرانی گیرش (Nip Points) شناخته می‌شوند. پوشش‌دهی کامل این بخش‌ها با حفاظ‌های مستحکم توری فلزی بر اساس ضوابط ایمنی ماشین‌آلات، مانع از دسترسی تصادفی اپراتورها در حین بازرسی دوره‌ای می‌شود. در این نواحی، پیاده‌سازی مکانیزم‌های اینترلاک حفاظ با مدار فرمان محرک کانوایر، متوقف ماندن تجهیز هنگام باز بودن دریچه‌های سرویس را تضمین می‌کند.

جمع‌بندی نهایی

استقرار یک شبکه هماهنگ و مهندسی‌شده از تجهیزات ایمنی خطوط کانوایر انتقال مواد خام در صنایع فولادسازی، نه تنها مخاطرات جانی را در نواحی خطرناک کارخانه برطرف می‌سازد، بلکه با پیشگیری از سوانح پرهزینه‌ای مانند پاره شدن طولی تسمه، سوختگی درام و آتش‌سوزی در بخش حمل زغال و سنگ‌آهن، پایداری فرایند تولید فولاد را تقویت می‌کند. یکپارچه‌سازی ابزارهای اعلام خطا با سیستم اتوماسیون کارخانه و رعایت استانداردهای تجهیزات ضدانفجار و ارتینگ دقیق، زیربنای مدیریت ایمن و بهره‌ور تأسیسات انتقال مواد فله است.