طراحی اتوماسیون برای خطرات گردوغبار قابلاشتعال
کنترل گردوغبار قابلاشتعال به چیزی فراتر از هشدارها نیاز دارد. بیاموزید چگونه تولید گردوغبار را نقشهبرداری کنید، تجهیزات اندازهگیری را انتخاب کنید، اینترلاکها را طراحی کنید، با بازخوردهای ناموفق...
گردوغبار قابلاشتعال نحوه طراحی و بهرهبرداری مهندسان از فرایندهای خودکار را تغییر میدهد. این خطر به ابرهای قابلمشاهده محدود نیست. ذرات ریز میتوانند در داخل جمعکنندهها، کانالها، نوارنقالهها، محفظهها و فضاهای ساختمان انباشته شوند. یک اختلال میتواند این رسوبات را پراکنده کرده و شرایط را برای انفجار سریع ایجاد کند.
اتوماسیون میتواند مواجهه را کاهش دهد و تشخیص را بهبود بخشد. اما ممکن است منابع اشتعال اضافه کند یا وضعیتهای ناایمن بهرهبرداری را پنهان سازد. بنابراین، راهبرد کنترلی باید از تحلیل خطر فرایند پشتیبانی کند. این راهبرد نمیتواند جایگزین پیشگیری و حفاظت مهندسی شود.
پنجضلعی انفجار گردوغبار را بشناسید
OSHA پنج شرط مرتبط با انفجار گردوغبار را توصیف میکند: ماده قابلاشتعال، منبع اشتعال، اکسیژن، پراکندگی و محصورشدگی. حذف یا کنترل یکی از این شرایط میتواند خطر را کاهش دهد. بااینحال، کنترلهای عملی به ویژگیهای آزمودهشده ماده واقعی بستگی دارند.
اندازه ذرات، رطوبت، دمای فرایند و آلودگی میتوانند رفتار گردوغبار را تغییر دهند. مهندسان نباید مقدار Kst، حداقل انرژی اشتعال یا حداقل غلظت انفجاری یک ماده نامرتبط را کپی کنند. هرگاه این مقادیر مبنای انتخاب تجهیزات باشند، انجام آزمون نماینده و بررسی متخصص ضروری است.
محل ایجاد و جمعشدن گردوغبار را ترسیم کنید
با یک نمودار جریان مواد شروع کنید. نقاط آسیابکردن، انتقال، اختلاط، سرندکردن، خشککردن، پرکردن و انتقال بین تجهیزات را مشخص کنید. سپس شاخههای مکش، جمعکنندهها، شیرهای دوار، مخازن و مسیرهای هوای برگشتی را ترسیم کنید. این بررسی باید تولید عادی، راهاندازی، خاموشکردن، نظافت، تعمیرات و شرایط غیرعادی را دربرگیرد.
انباشت پنهان اهمیت دارد. یک رویداد اولیه کوچک میتواند گردوغبار تهنشینشده را برهم زده و رویداد ثانویه بزرگتری ایجاد کند. مسیرهای بازرسی باید سطوح مرتفع، سینیهای کابل، اعضای سازهای و فضاهای غیرقابلدسترسی محل احتمالی تشکیل رسوبات را نیز شامل شوند.
پیشگیری را از کاهش پیامدها جدا کنید
کنترلهای پیشگیرانه برای جلوگیری از وقوع رویداد طراحی میشوند. نمونهها شامل جمعآوری گردوغبار، نظافت، همبندی، اتصال به زمین، کنترل دما، پایش یاتاقان و کنترل جرقهها یا سطوح داغ هستند. کاهش پیامدها پس از اشتعال، اثر رویداد را محدود میکند. نمونهها میتوانند شامل تخلیه فشار، اطفا، ایزولاسیون و تجهیزاتی باشند که برای خطر شناساییشده طراحی شدهاند.
این عملکردها فرضهای طراحی متفاوتی دارند. آلارم PLC برای فشار تفاضلی بالای جمعکننده، ایزولاسیون انفجار را فراهم نمیکند. اینترلاک فن ثابت نمیکند که کانالکشی ایمن است. تجهیزات حفاظتی به عملکرد مستند، نصب صحیح و بازرسی برنامهریزیشده نیاز دارند.
ابزار دقیق را متناسب با ناحیه خطرناک انتخاب کنید
مناسببودن حسگر به محل طبقهبندیشده، گروه گردوغبار، حدود دما، محفظه، درجه حفاظت در برابر نفوذ و روش نصب بستگی دارد. تجهیزات میدانی معمولی را نباید صرفاً به این دلیل که از نظر مکانیکی آببندیشده به نظر میرسند، در ناحیه خطرناک نصب کرد.
متغیرهایی را پایش کنید که از دسترفتن کنترل را آشکار میکنند. اندازهگیریهای مفید ممکن است شامل جریان هوا، فشار تفاضلی، وضعیت فیلتر، سرعت فن، دمای یاتاقان، حرکت نوارنقاله، وضعیت شیر دوار و فشار محفظه باشند. سیگنالهای انتخابشده باید با فرایند و بررسی خطر مطابقت داشته باشند.
برای نمونههای عمومی یکپارچهسازی سیگنال، به مجموعه سیستمهای PLC و PAC مراجعه کنید. کتابخانه دانش این سایت راهنماهای مرتبط با راهاندازی و عیبیابی را ارائه میدهد.
اینترلاکها را بر اساس وضعیتهای ایمن طراحی کنید
مشخص کنید وقتی مکش در دسترس نیست، فن متوقف میشود، فشار افزایش مییابد، نوارنقاله گیر میکند یا تجهیز تخلیه جمعکننده از کار میافتد، چه اقداماتی باید انجام شوند. ممکن است لازم باشد تغذیه مواد پیش از توقف مکش متوقف شود. زمانبندی توالی باید بر اساس فرایند واقعی باشد، نه یک الگوی عمومی.
برای اثبات حرکت تجهیزات به یک فرمان RUN واحد اتکا نکنید. از بازخوردی استفاده کنید که وضعیت موردنیاز را نشان دهد. کنتاکت کمکی راهانداز موتور وضعیت کنتاکتور را تأیید میکند، اما جریان هوا را تأیید نمیکند. کلید سرعت فن چرخش را تأیید میکند، اما مکش کافی را نه. ممکن است به چند شرط نیاز باشد.
اینترلاکها باید در برابر دورزدن غیرمجاز مقاوم باشند. اگر دورزدن موقت ضروری است، آن را با تأیید، محدودیت زمانی، آلارم و تحویل شیفت کنترل کنید. HMI باید عملکرد دورزدهشده و خطر باقیمانده را نشان دهد.
قطع برق و ارتباطات را مدیریت کنید
پاسخ ایمن به راهاندازی مجدد کنترلر، قطع شبکه، خرابی ابزار دقیق و قطع جزئی برق را مستند کنید. خروجیها نباید بهطور خودکار به یک توالی خطرناک بازگردند. وضعیتهای ماندگار نیازمند بررسی دقیق هستند، زیرا فرمانهای ذخیرهشده ممکن است پس از تغییر شرایط آغازکننده، تجهیزات را دوباره راهاندازی کنند.
عیبیابی شبکه میتواند از تعمیرات پشتیبانی کند، اما حفاظت نباید به شبکه اداری یا اتصال ابری وابسته باشد. هرجا زمان پاسخ یا شدت خطر ایجاب میکند، اقدام محلی باید همچنان در دسترس باشد.
آلارمهایی بسازید که اپراتورها بتوانند از آنها استفاده کنند
آلارم باید کنترل ازکارافتاده و اقدام موردنیاز را مشخص کند. پیامهایی مانند «خطای سیستم گردوغبار» راهنمایی اندکی ارائه میدهند. مشخص کنید مشکل، جریان مکش کم، فشار تفاضلی بالا، تخلیه ناموفق، دمای بالای یاتاقان یا قطع بازخورد است.
اولویتها باید پیامد و زمان پاسخ را منعکس کنند. پس از یک خطای آغازکننده، از غرقکردن اپراتور با آلارمهای ثانویه خودداری کنید. رویدادهای مرتبط را گروهبندی کنید، اما اطلاعات ترتیب اولین رویداد را برای بررسی حفظ کنید.
فراتر از بهرهبرداری عادی آزمون کنید
راهاندازی باید خرابی ابزار دقیق، گرفتگی خطوط، توقف تجهیزات، قطع بازخورد، اختلال شبکه و بازگشت برق را شبیهسازی کند. ترتیب خاموشی، متن آلارم، زمانهای ثبت رویداد، شرایط بازنشانی و جلوگیری از راهاندازی مجدد را تأیید کنید.
آزمونهای عملکردی باید در چارچوب رویههای ایمنی تأییدشده انجام شوند. برای اثبات یک آلارم، ابر گردوغبار ایجاد نکنید و حفاظت را از کار نیندازید. از شبیهسازیهای کنترلشده، نقاط آزمون و روشهای مستند آزمون صحت استفاده کنید.
کل زنجیره کنترل را نگهداری کنید
بازرسی باید خطوط حسگر، لولههای انتقال فشار، تنظیمات سوئیچ، سیمکشی، آببندی محفظه، هادیهای اتصال به زمین، تمیزکاری فیلتر، تجهیزات ایزولاسیون و تغییرات نرمافزاری را پوشش دهد. سالمبودن ورودی PLC ثابت نمیکند که مسیر میدانی همچنان مؤثر است.
دادههای روند میتوانند فرسایش تدریجی را آشکار کنند. افزایش فشار تفاضلی، طولانیترشدن چرخههای تمیزکاری یا اضافهبارهای مکرر فن ممکن است نشانه بروز مشکلی در حال شکلگیری باشد. روندها به حدود مهندسی و مسئول مشخص برای بررسی نیاز دارند. این روندها نباید به نمودارهایی بدون نظارت تبدیل شوند.
از اتوماسیون بهعنوان یک لایه استفاده کنید
راهنمای OSHA درباره گردوغبار قابلاشتعال ارتباطات خطر، پنجضلعی انفجار و کنترلهای رایج را توضیح میدهد. الزامات سایت بر اساس حوزه قضایی و فرایند متفاوت است.
طراحی نهایی باید دادههای ماده، طبقهبندی ناحیه، حفاظت مکانیکی، انتخاب تجهیزات الکتریکی، رویههای بهرهبرداری، نظافت، آموزش و کنترلهای آزمودهشده را با یکدیگر ترکیب کند. اتوماسیون زمانی بیشترین فایده را دارد که شرایط تنزلیافته را آشکار کند و فرایند را بهسمت یک وضعیت ایمن تعریفشده هدایت کند.