در سامانه‌های انتقال مواد معدنی، پیاده‌سازی تجهیزات ایمنی ضد انفجار (ATEX) کیپ در معادن زغال‌سنگ و محیط‌های گازی نقشی اساسی در مهار خطرات ناشی از اشتعال اتمسفرهای مستعد انفجار ایفا می‌کند. غبار ریز زغال‌سنگ در مجاورت هوا ترکیبی شدیداً آتش‌گیر پدید می‌آورد که با کوچک‌ترین جرقه مکانیکی یا الکتریکی ناشی از سوئیچ‌ها و حسگرهای حفاظتی دچار انفجار زنجیره‌ای می‌شود. به‌کارگیری ادوات نظارتی تحت استانداردهای جهانی حفاظت صنعتی در حوزه ایمنی نوارنقاله ضامن تداوم خط تولید و مصونیت نیروی انسانی شاغل در سایت‌های معدنی زیرزمینی، روباز و پایگاه‌های بویلر و فراوری سوخت است.
الزامات استاندارد ATEX و طبقه‌بندی زون‌های انفجاری غبار و گاز
بر اساس دستورالعمل اروپایی ATEX 2014/34/EU و مجموعه استانداردهای بین‌المللی IEC 60079، تجهیزات صنعتی در محیط‌های قابل انفجار باید دارای تاییدیه‌های سخت‌گیرانه متناسب با غلظت و تناوب حضور جو انفجاری باشند. در نوارنقای نقاله حامل سوخت و مواد هیدروکربوری، دو نوع جو خطرناک وجود دارد: گازها و بخارات مشتعل (نظیر متان در معادن زیرزمینی زغال‌سنگ) و ابرهای غبار قابل احتراق. بر این مبنا، تجهیزات مورد استفاده در صنایع سطحی و معادن طبق جدول زیر رده‌بندی می‌گردند:
| گروه و رده تجهیز | محیط و زون انفجاری متناظر | تعریف و مشخصه استقرار در خط کانوایر |
|---|
| گروه I (رده‌های M1 و M2) | محیط‌های زیرزمینی معادن (گاز متان و غبار زغال) | تجهیزاتی که در حضور گاز متان یا غبار کار می‌کنند و در صورت بحران پتانسیل قطع خودکار دارند. |
| گروه II (رده 1D و 2D) | زون ۲۰ و ۲۱ (ابرهای متراکم و مداوم غبار زغال‌سنگ) | نقاط ریزش شوت‌ها، داخل سیلوها و پیرامون آسیاب‌های پودر زغال‌سنگ (Coal Mills). |
| گروه II (رده 3D) | زون ۲۲ (حضور کوتاه‌مدت یا نامحتمل لایه‌های غبار) | مسیرهای باز کانوایر، کریدورهای گالری انتقال و محیط‌های جنبی بارگیری باراندازها. |
| گروه II (رده 1G و 2G) | زون ۰ و ۱ (محیط‌های گازی و هیدروکربوری پیوسته) | پایانه‌های انتقال سوخت فسیلی، انبارش گاز و تأسیسات فرآیندی با احتمال نشت گاز مشتعل. |
ویژگی‌های طراحی و درجات حفاظت فیزیکی ادوات ضد انفجار کیپ
ادوات الکترومکانیکی کمپانی کیپ (Kiepe) به گونه‌ای مهندسی شده‌اند که کلیه محفظه‌ها مانع از تبادل انرژی حرارتی و انتشار قوس الکتریکی به محیط بیرونی گردند. کد حفاظتی شناخته‌شده در این تجهیزات به‌صورت II 2D Ex t IIIC T85°C Db IP67 تعریف می‌شود. استاندارد IEC/EN 60079-31 که روش حفاظت با محفظه (Protection by Enclosure یا Ex t) را تبیین می‌کند، تضمین می‌نماید که ذرات رسانای گروه IIIC شامل ذرات کربن، کک و پودر زغال به مدار داخلی نفوذ نکنند. حداکثر دمای سطح بیرونی تجهیز نیز در شرایط کاری دشوار تحت رده حرارتی T85°C کنترل می‌گردد که فاصله‌ای ایمن با دمای اشتعال خودبه‌خودی لایه‌های پودر زغال‌سنگ دارد. علاوه بر این، درجه حفاظت فیزیکی در سطوح IP65 یا IP67 مطابق استاندارد IEC 60529 مانع از اختلال کارکرد در اثر رطوبت، شستشوی صنعتی و ذرات معلق خشن می‌شود.
مکانیزم عملکرد سوئیچ‌های طنابی و توقف اضطراری در شرایط بحرانی
سوئیچ‌های طنابی توقف اضطراری کیپ مدل HEN EX و خانواده‌های هم‌رده برای پوشش مسافت‌های طولانی در طرفین نوارنقاله نصب می‌شوند. بدنه این تجهیزات از آلیاژ آلومینیوم دایکست مقاوم به خوردگی ساخته شده و کابل‌های مهار می‌توانند طولی در بازه ۱۰۰ تا ۱۲۵ متر را از هر طرف تحت پوشش قرار دهند. مهم‌ترین ویژگی‌های عملکردی این سوئیچ‌ها عبارت‌اند از:
- سیستم قطع مثبت کنتاکت‌ها: کنتاکت‌های سوئیچ به‌صورت بسته (Normally Closed) و مطابق اصل مدار بسته عمل کرده و با کشیده شدن سیم، مدار فرمان بدون تاخیر باز می‌شود.
- حفاظت در برابر پارگی سیم (Rope Slack): در صورتی که سیم مهار در اثر ضربه یا فرسودگی قطع شود، فنرهای تعادل داخلی فعال شده و بلافاصله سیگنال تریپ اضطراری ارسال می‌گردد.
- قفل مکانیکی بازگشت‌ناپذیر: پس از عملکرد سوئیچ، اهرم فیزیکی در موقعیت صفر قفل شده و شروع مجدد چرخش نوار تنها پس از بازرسی موضعی و ریست دستی اهرم توسط تکنسین امکان‌پذیر خواهد بود.
الزامات اجرایی اتصال زمین (ارتینگ)، مانیتورینگ و نگهداری پیشگیرانه
کارایی ادوات ضد انفجار در خطوط انتقال بدون هم‌پتانسیل‌سازی کامل حاصل نمی‌شود. تجمع بار الکترواستاتیک روی تسمه، رولیک‌ها و شاسی نوارنقاله منبعی بالقوه برای تخلیه ناگهانی جرقه است. بنابراین، تمام محفظه‌ها و اجزای فلزی پیرامونی باید با سامانه‌های ارتینگ مقاوم به اسید و رطوبت زمین شوند. برقراری اتصالات ورودی و خروجی دیجیتال بین سوئیچ‌های ایمنی کیپ و کنترل‌کننده‌های برنامه‌پذیر صنعتی (PLC) امکان مانیتورینگ بلادرنگ خط را فراهم می‌آورد. طبق قواعد استاندارد مانیتورینگ، آلارم‌های عدم توازن خط و فرمان‌های قطع باید در سامانه‌های اسکادا با برچسب زمانی دقیق ثبت شوند. در فرآیند نگهداری و بازرسی‌های دوره‌ای، کارشناسان موظف‌اند سلامت گلندهای ضدانفجار فلزی، تمیزی درزبندهای آب‌بندی، کشش استاندارد طناب و عدم انباشت بیش از حد غبار روی درپوش محفظه‌ها را پایش نمایند.
جمع‌بندی نهایی
پیاده‌سازی سامانه‌های پایش ایمنی ضدانفجار کیپ در معادن زغال‌سنگ، محیط‌های پر از غبار رسانا و زون‌های حاوی بخارات مشتعل، راهکاری بنیادی جهت جلوگیری از فجایع صنعتی و اشتعال ثانویه است. دستیابی به بالاترین سطح ضریب دسترسی نوارنقاله مشروط به انتخاب درست تجهیز بر اساس رده‌های گروه I یا II، پایبندی به رده حرارتی استاندارد، اجرای اتصالات ارتینگ مطمئن و ارتباط بی‌وقفه با مدارات ایمنی کنترل مرکزی خواهد بود.