Проектиране на автоматизация за опасности от горим прах

Горимият прах променя начина, по който инженерите трябва да проектират и експлоатират автоматизирани процеси. Опасността не се ограничава до видимите облаци. Фините частици могат да се натрупват вътре в колектори, въздуховоди, конвейери, ограждения и пространства в сградите. Нарушаването на тези отлагания може да ги разпръсне и да създаде условия за бърза дефлаграция.

Автоматизацията може да намали излагането и да подобри откриването. Тя обаче може също да добави източници на запалване или да прикрие небезопасни работни състояния. Затова стратегията за управление трябва да подпомага анализа на опасностите в процеса. Тя не може да замени инженерните мерки за предотвратяване и защита.

Разберете пентагона на праховата експлозия

OSHA описва пет условия, свързани с прахова експлозия: горим материал, източник на запалване, кислород, дисперсия и затворено пространство. Премахването или контролирането на едно от условията може да намали риска. Практическите мерки обаче зависят от изпитаните свойства на конкретния материал.

Размерът на частиците, влагата, температурата на процеса и замърсяването могат да променят поведението на праха. Инженерите не трябва да пренасят стойности за Kst, минимална енергия на запалване или минимална експлозивна концентрация от несвързан материал. Когато тези стойности определят избора на оборудване, са необходими представителни изпитвания и преглед от специалист.

Картографирайте местата, където прахът се образува и събира

Започнете със схема на материалния поток. Отбележете смилането, транспортирането, смесването, пресяването, сушенето, пълненето и точките на прехвърляне. След това нанесете клоновете на аспирацията, колекторите, ротационните клапани, бункерите и пътищата за връщане на въздуха. Прегледът трябва да обхваща нормалното производство, пускането, спирането, почистването, техническото обслужване и аварийните режими.

Скритото натрупване е от значение. Малко първично събитие може да раздвижи утаилия се прах и да създаде по-голямо вторично събитие. Маршрутите за инспекция трябва да включват високи повърхности, кабелни скари, конструктивни елементи и недостъпни кухини, където могат да се образуват отлагания.

Разграничете предотвратяването от ограничаването на последствията

Мерките за предотвратяване целят избягването на събитието. Примери са улавянето на праха, поддържането на чистота, свързването и заземяването, контролът на температурата, наблюдението на лагерите и контролирането на искри или горещи повърхности. Ограничаването на последствията намалява ефекта след запалването. Примери могат да бъдат изпускането на налягането, потискането, изолирането и използването на оборудване, проектирано за идентифицираната опасност.

Тези функции се основават на различни проектни допускания. PLC аларма за високо диференциално налягане в колектора не осигурява изолация при експлозия. Блокировката на вентилатор не доказва, че въздуховодите са безопасни. Защитното оборудване се нуждае от документирани характеристики, правилен монтаж и планирани инспекции.

Изберете измервателни средства според опасната зона

Пригодността на сензора зависи от класифицираното местоположение, групата на праха, температурните ограничения, корпуса, степента на защита от проникване и метода на монтаж. Обикновени полеви устройства не трябва да се поставят в опасна зона само защото изглеждат механично уплътнени.

Наблюдавайте променливи, които показват загуба на контрол. Полезните измервания могат да включват въздушен поток, диференциално налягане, състояние на филтрите, обороти на вентилатора, температура на лагерите, движение на конвейера, състояние на ротационния клапан и налягане в корпуса. Избраните сигнали трябва да съответстват на процеса и на прегледа на опасностите.

За общи примери за интегриране на сигнали вижте колекцията от PLC и PAC системи. Библиотеката със знания на сайта предлага свързани ръководства за въвеждане в експлоатация и диагностика.

Проектирайте блокировките около безопасни състояния

Определете какво трябва да се случи, когато аспирацията не е налична, вентилаторът спре, налягането се повиши, конвейерът блокира или устройството за разтоварване на колектора откаже. Реакцията може да изисква спиране на подаването на материал преди спиране на аспирацията. Времето и последователността трябва да се основават на реалния процес, а не на общ шаблон.

Не разчитайте на единична команда RUN като доказателство, че оборудването се движи. Използвайте обратна връзка, която потвърждава необходимото състояние. Допълнителен контакт на моторен пускател потвърждава положението на контактора, но не и въздушния поток. Превключвателят за обороти на вентилатора потвърждава въртенето, но не и достатъчната аспирация. Може да са необходими няколко условия.

Блокировките трябва да са защитени от неоторизирано заобикаляне. Ако е необходим временен байпас, управлявайте го чрез одобрение, времеви ограничения, аларми и предаване на информацията между смените. HMI трябва да показва заобиколената функция и оставащия риск.

Управлявайте загубата на захранване и комуникации

Документирайте безопасната реакция при рестартиране на контролера, загуба на мрежа, отказ на измервателен уред и частична загуба на захранване. Изходите не трябва автоматично да се връщат към опасна последователност. Запаметените състояния изискват внимателен преглед, тъй като съхранени команди могат да рестартират оборудването, след като първоначалното условие се е променило.

Мрежовата диагностика може да подпомага техническото обслужване, но защитата не трябва да зависи от офис мрежа или облачна връзка. Локалното действие трябва да остане достъпно там, където времето за реакция или сериозността на опасността го изискват.

Създавайте аларми, които операторите могат да използват

Алармата трябва да идентифицира отказалата мярка за контрол и необходимата реакция. Съобщения като „повреда в праховата система“ дават малко насоки. Посочете дали проблемът е нисък аспирационен поток, високо диференциално налягане, неуспешно разтоварване, висока температура на лагера или загубена обратна връзка.

Приоритетите трябва да отразяват последствията и времето за реакция. Избягвайте претоварването на оператора с вторични аларми след една първоначална повреда. Групирайте свързаните събития, като същевременно запазите информацията за първото събитие в последователността за целите на разследването.

Изпитвайте повече от нормалната експлоатация

Въвеждането в експлоатация трябва да симулира повреди на измервателни уреди, блокирани линии, блокирало оборудване, загуба на обратна връзка, прекъсване на мрежата и възстановяване на захранването. Потвърдете реда на спиране, текста на алармите, времевите отпечатъци на събитията, условията за нулиране и предотвратяването на рестартиране.

Функционалните изпитвания трябва да се извършват в рамките на одобрени процедури за безопасност. Не създавайте прахов облак и не деактивирайте защитата, за да докажете работата на аларма. Използвайте контролирани симулации, тестови точки и документирани методи за изпитване на защитите.

Поддържайте цялата верига за управление

Инспекцията трябва да обхваща измервателните линии, импулсните тръбопроводи, настройките на превключвателите, окабеляването, уплътненията на корпусите, заземителните проводници, почистването на филтрите, изолиращите устройства и промените в софтуера. Изправният PLC вход не доказва, че полевият път продължава да работи ефективно.

Данните от трендовете могат да разкрият постепенно влошаване. Повишаващо се диференциално налягане, по-дълги цикли на почистване или повтарящи се претоварвания на вентилатора могат да показват развиващ се проблем. Трендовете се нуждаят от инженерни граници и определен отговорник за прегледа. Те не трябва да се превръщат в диаграми, оставени без наблюдение.

Използвайте автоматизацията като един слой от защитата

Ръководството на OSHA за горимия прах обяснява комуникацията за опасностите, пентагона на експлозията и обичайните мерки за контрол. Задълженията на обекта варират според юрисдикцията и процеса.

Окончателният проект трябва да съчетава данните за материала, класификацията на зоните, механичната защита, избора на електрическо оборудване, работните процедури, поддържането на чистота, обучението и изпитаните средства за управление. Автоматизацията е най-полезна, когато прави влошените условия видими и насочва процеса към определено безопасно състояние.