تقع معظم المعدات الكهربائية وأجهزة القياس في مواقع الآبار ومحطات معالجة الغاز والمنصات البحرية في دول الخليج داخل مناطق مصنّفة على أنها خطرة. واختيار المعدات المقاومة للانفجار (Ex) بشكل صحيح متطلب من متطلبات السلامة، وهو أيضاً الموضع الذي تتعثر فيه كثير من أوامر الشراء: صندوق توصيل بمجموعة غاز صحيحة لكن بتصنيف حرارة محيطة خاطئ، أو جلبة كابل (Cable Gland) معتمدة لأسلوب حماية يختلف عن أسلوب حماية الصندوق، أو وحدة إنارة تُورَّد بوثائق ATEX لمشروع يشترط IECEx. يشرح هذا الدليل كيفية قراءة مواصفة المناطق الخطرة ومطابقتها مع معدات معتمدة.
ابدأ بتصنيف المنطقة: المناطق 0 و1 و2
يُجري المشغّل أو مقاول الهندسة والتوريد والإنشاء (EPC) تصنيف المناطق وفق IEC 60079-10-1 للغازات والأبخرة، ويُوثَّق في مخططات تصنيف المناطق الخطرة. وتصف المنطقة (Zone) مدى احتمال وجود جو غازي قابل للانفجار:
- المنطقة 0 (Zone 0): يوجد جو قابل للانفجار بشكل مستمر أو لفترات طويلة أو بشكل متكرر، كما في داخل الخزانات والأوعية.
- المنطقة 1 (Zone 1): يُحتمل حدوث جو قابل للانفجار من حين لآخر أثناء التشغيل العادي، كما حول رؤوس الآبار وموانع تسرب المضخات ونقاط أخذ العينات.
- المنطقة 2 (Zone 2): لا يُحتمل حدوث جو قابل للانفجار في التشغيل العادي، وإن حدث فإنه يستمر لفترة قصيرة فقط.
تُصنَّف الأغبرة القابلة للاحتراق بشكل منفصل وفق IEC 60079-10-2 إلى المناطق 20 و21 و22، وهذا غير شائع في قطاع المنبع لكنه قد ينطبق حول مناولة الكبريت في محطات معالجة الغاز. ووفق IEC 60079-14 تقابل كل منطقة حداً أدنى من مستوى حماية المعدات (EPL): تتطلب المنطقة 0 المستوى Ga، وتتطلب المنطقة 1 المستوى Gb أو أعلى، وتتطلب المنطقة 2 المستوى Gc أو أعلى.
مجموعة الغاز وفئة الحرارة
تعكس مجموعة الغاز (Gas Group) مدى سهولة اشتعال الغاز ومدى قدرة اللهب على النفاذ عبر الفجوات الضيقة. تشمل المجموعة IIA البروبان والغاز الطبيعي الغني بالميثان، وتشمل IIB الإيثيلين وكذلك كبريتيد الهيدروجين، وتشمل IIC الهيدروجين والأسيتيلين. والمعدات المعتمدة للمجموعة IIC صالحة أيضاً للمجموعتين IIB وIIA، ولهذا تشترط مواصفات كثيرة IIC لجميع البنود. لكن ضع في الحسبان أن الصناديق المقاومة للهب من فئة IIC عادة أغلى ثمناً وتتوفر بمقاسات أقل، لذا قد تكون IIB الخيار المعقول حيث تسمح طبيعة العملية بذلك.
أما فئة الحرارة (Temperature Class) فتحدد أقصى درجة حرارة لسطح المعدة، ويجب أن تبقى دون درجة الاشتعال الذاتي للغاز الموجود.
| فئة الحرارة | أقصى درجة حرارة للسطح | مثال على غاز أو بخار |
|---|---|---|
| T1 | 450 °C | الميثان، الهيدروجين |
| T2 | 300 °C | الإيثيلين |
| T3 | 200 °C | كبريتيد الهيدروجين، الديزل وزيت الغاز |
| T4 | 135 °C | ثنائي إيثيل الإيثر |
| T5 | 100 °C | نادراً ما تكون الحاكمة في النفط والغاز |
| T6 | 85 °C | ثنائي كبريتيد الكربون |
في المنشآت الحامضية تُعد T3 الحد الأدنى العملي بسبب H2S، وتطلب مواصفات مشاريع كثيرة T4 لتوفير هامش أمان. وفئة الحرارة لا تصح إلا ضمن نطاق الحرارة المحيطة المعتمد، فتصنيف T4 عند +40 °C لا يعني شيئاً عن الأداء عند +55 °C.
أساليب الحماية ومواضع استخدامها
لكل أسلوب حماية جزء خاص به في سلسلة IEC 60079، ويحقق مستوى EPL محدداً:
| الأسلوب | الوسم | المعيار | EPL | الاستخدام النموذجي |
|---|---|---|---|---|
| مقاوم للهب (Flameproof) | Ex db | IEC 60079-1 | Gb | محطات التحكم، المحركات، لوحات المفاتيح، الكشافات |
| السلامة المعززة (Increased Safety) | Ex eb / Ex ec | IEC 60079-7 | Gb / Gc | صناديق الأطراف والتوصيل، المحركات، وحدات الإنارة |
| السلامة الذاتية (Intrinsic Safety) | Ex ia / ib / ic | IEC 60079-11 | Ga / Gb / Gc | المرسلات، المفاتيح، الحساسات والدوائر الميدانية |
| عديم الشرر (قديم) | Ex nA | IEC 60079-15 | Gc | محركات وإنارة المنطقة 2 |
| الضغط الإيجابي (Pressurisation) | Ex pxb / pyb / pzc | IEC 60079-2 | Gb / Gc | غرف المحللات، اللوحات الكبيرة |
نُقل أسلوب عديم الشرر Ex nA إلى IEC 60079-7 تحت الرمز Ex ec، لكن الشهادات القديمة ما زالت متداولة. والوسوم المركبة مثل Ex db eb شائعة: حجرة مقاومة للهب لأجزاء الفصل والوصل، وحجرة أطراف بالسلامة المعززة. ويجب أن تتبع الملحقات أسلوب حماية الصندوق المركبة عليه؛ فالصندوق المقاوم للهب يحتاج إلى جلبات كابلات وسدادات معتمدة Ex d، مع جلبات حاجزة (Barrier Glands) حيث تتطلبها قواعد الاختيار في IEC 60079-14، بينما يحتاج صندوق التوصيل من نوع Ex e إلى جلبات Ex e تحافظ على درجة حمايته IP. أما دوائر السلامة الذاتية فتُقيَّم كنظام متكامل، بمطابقة البارامترات الكهربائية (Entity Parameters) للجهاز الميداني والكابل والحاجز أو العازل.
الحرارة المحيطة المرتفعة والرمال وH2S
يفترض المعيار IEC 60079-0 نطاق حرارة محيطة من −20 °C إلى +40 °C ما لم ينص الوسم على غير ذلك. وتتجاوز درجات الحرارة الصيفية في الظل في منطقة الخليج هذا الحد بانتظام، وترتفع حرارة المعدات المعرضة لأشعة الشمس المباشرة أكثر من ذلك، لذا تحدد مواصفات المشاريع في دول الخليج عادة حرارة محيطة تصميمية تبلغ نحو +50 °C أو أكثر، وتطلب معدات موسومة بـ Ta +55 °C أو Ta +60 °C. وعند رفع تصنيف الحرارة المحيطة تحقق من ثلاثة أمور: بقاء فئة الحرارة صالحة عند تلك الحرارة، ومتطلبات الشهادة بشأن تصنيف حرارة الكابل عند نقطة الدخول، وتخفيض قدرة الإلكترونيات مثل مشغلات LED في الإنارة المقاومة للانفجار.
تستلزم رمال الصحراء الناعمة والرطوبة الساحلية درجة حماية عالية من دخول الأجسام والسوائل وفق IEC 60529، وهي عادة IP66، أو IP66/IP67 حيث تُغسل المعدات بالماء. وتعتمد سلامة صناديق Ex e على درجة حمايتها IP، لذا فإن الحشوات التالفة والمداخل غير المحكمة خطر حقيقي. وفي الصناديق المقاومة للهب لا تطلِ مسارات اللهب (Flamepaths) بالدهان أبداً، واستخدم فقط الشحم غير المتصلب الذي تسمح به الجهة المصنعة.
يهاجم H2S والهواء المحمّل بالأملاح ورذاذ البحر النحاس والنحاس الأصفر والملامسات المطلية بالفضة. لذا حدّد صناديق من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو من الألمنيوم منخفض النحاس المطلي بشكل مناسب، وجلبات من النحاس الأصفر المطلي بالنيكل أو من الفولاذ المقاوم للصدأ، ومطاطيات متوافقة مع الجو المحيط. ولاحظ أن NACE MR0175 / ISO 15156 ينطبق على الأجزاء الحاملة للضغط المعرضة لموائع العملية الحامضية، لا على الصناديق الكهربائية الموجودة في جو حامضي، لذا يجب تحديد مواد معدات Ex صراحة.
قراءة الشهادات والوسوم: IECEx مقابل ATEX
يختبر كلا النظامين المعدات وفق المتطلبات الفنية ذاتها تقريباً في سلسلة IEC 60079، لكنهما يختلفان في الوضع القانوني والوثائق.
| البند | IECEx | ATEX |
|---|---|---|
| الأساس | نظام اعتماد دولي يُدار تحت مظلة IEC | قانون أوروبي، التوجيه 2014/34/EU |
| المعايير | سلسلة IEC 60079 | سلسلة EN IEC 60079 المنسّقة |
| الوثيقة الأساسية | شهادة مطابقة (CoC) من جهة اعتماد ExCB، قابلة للبحث على الإنترنت | شهادة فحص النوع الأوروبية من جهة مُخطِرة (Notified Body) مع إعلان المطابقة الأوروبي |
| مستوى الحماية | EPL Ga / Gb / Gc | الفئة 1G / 2G / 3G |
| مثال على الوسم | Ex db eb IIC T4 Gb | CE، رمز Ex السداسي، II 2G Ex db eb IIC T4 Gb |
اقرأ وسماً مثل Ex db eb IIC T4 Gb, Ta −40 °C to +60 °C على النحو التالي: مقاوم للهب مع أطراف بالسلامة المعززة، صالح لجميع مجموعات الغاز، أقصى حرارة للسطح 135 °C، صالح للمنطقتين 1 و2، معتمد حتى حرارة محيطة +60 °C. ويعني انتهاء رقم الشهادة بالحرف X وجود شروط استخدام خاصة يجب على القائم بالتركيب الالتزام بها، بينما تعني اللاحقة U شهادة مكوّن لا يجوز تركيبه منفرداً.
يقبل المشغلون ومقاولو EPC في دول الخليج عادة IECEx أو ATEX أو كليهما، ويشترط بعضهم أيضاً التسجيل ضمن نظام مطابقة وطني. راجع مواصفة مشروعك قبل الطلب، وتأكد من أن الشهادة تغطي الطراز والخيارات ونطاق الحرارة المحيطة المعروضة بالتحديد.
قائمة تحقق قبل طلب معدات Ex
- المنطقة ومستوى EPL المطلوب مأخوذان من مخطط تصنيف المناطق.
- مجموعة الغاز (IIA أو IIB أو IIC) وفئة الحرارة مؤكدتان لكل غاز موجود، بما في ذلك H2S.
- تصنيف الحرارة المحيطة (Ta) يطابق الحرارة المحيطة التصميمية للمشروع مع مراعاة الكسب الشمسي.
- درجة الحماية IP ومادة الصندوق ملائمتان للرمال والرطوبة والأملاح وH2S.
- مداخل الكابلات والجلبات والسدادات والمحوّلات معتمدة لأسلوب الحماية نفسه.
- نظام الاعتماد (IECEx أو ATEX أو كلاهما) يطابق مواصفة المشروع، مع مراجعة شروط X.
- التركيب والفحص والإصلاح مخطط لها وفق IEC 60079-14 وIEC 60079-17 وIEC 60079-19.
إرسال طلب عرض سعر لمعدات المناطق الخطرة
يتضمن الاستفسار الجيد لكل بند: المنطقة أو مستوى EPL، ومجموعة الغاز، وفئة الحرارة، ونطاق الحرارة المحيطة، ودرجة الحماية IP، ومادة الصندوق، ومقاسات مداخل الكابلات وأنواع أسنانها، ونوع الكابل وقطره الخارجي، ونظام الاعتماد المطلوب. أرفق صحيفة البيانات أو بند المواصفة ذا الصلة بدلاً من إعادة صياغته. ويشرح دليل وثائق طلب عرض السعر الشهادات والسجلات التي ينبغي طلبها مع العرض. وعندما تصبح قائمتك جاهزة، أرسل إلينا طلب عرض السعر (RFQ) وسنرد عليك بخيارات معتمدة لنطاق المعدات الكهربائية للمناطق الخطرة لديك.
الأسئلة الشائعة
هل تُقبل المعدات المعتمدة وفق ATEX في مشاريع النفط والغاز في الإمارات؟
غالباً نعم. يقبل كثير من المشغلين ومقاولي EPC في الخليج شهادات ATEX أو IECEx أو كليهما، لكن بعضهم يشترط IECEx فقط أو يضيف متطلب تسجيل وطني. مواصفة المشروع هي الفيصل، لذا تأكد قبل الطلب.
هل يمكن تركيب معدات المنطقة 1 في المنطقة 2؟
نعم. المعدات ذات المستوى EPL Gb صالحة للمنطقتين 1 و2، والمعدات ذات المستوى Ga صالحة لمناطق الغاز الثلاث. والعكس غير صحيح؛ إذ تقتصر معدات Gc على المنطقة 2.
ماذا يعني الحرف X في نهاية رقم شهادة Ex؟
يعني أن الشهادة تتضمن شروط استخدام خاصة، مثل نطاق حرارة محيطة مقيد، أو تصنيف حرارة مطلوب للكابل، أو حدود لمقاومة الصدمات. ويجب على القائم بالتركيب قراءة هذه الشروط والالتزام بها.
ما مجموعة الغاز وفئة الحرارة المناسبتان لخدمة H2S؟
يُصنَّف كبريتيد الهيدروجين ضمن المجموعة IIB، ودرجة اشتعاله الذاتي تتطلب فئة T3 على الأقل. والمعدات المصنفة IIB T3 أو أعلى، مثل IIC T4، مناسبة بشرط أن تقاوم موادها تآكل H2S.