การออกแบบระบบอัตโนมัติเพื่อรับมือกับอันตรายจากฝุ่นติดไฟ

ฝุ่นที่ติดไฟได้เปลี่ยนแนวทางที่วิศวกรควรใช้ในการออกแบบและใช้งานกระบวนการอัตโนมัติ อันตรายไม่ได้จำกัดอยู่เพียงกลุ่มฝุ่นที่มองเห็นได้ อนุภาคละเอียดสามารถสะสมภายในเครื่องดักฝุ่น ท่อส่ง สายพานลำเลียง ตู้ครอบ และพื้นที่ภายในอาคาร การรบกวนเพียงครั้งเดียวอาจทำให้ฝุ่นที่สะสมกระจายตัวและก่อให้เกิดสภาวะที่นำไปสู่การลุกไหม้แบบระเบิดอย่างรวดเร็ว

ระบบอัตโนมัติสามารถลดการสัมผัสและเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจจับได้ แต่ก็อาจเพิ่มแหล่งจุดติดไฟหรือบดบังสภาวะการทำงานที่ไม่ปลอดภัยได้เช่นกัน ดังนั้น กลยุทธ์การควบคุมจึงต้องสนับสนุนการวิเคราะห์อันตรายของกระบวนการ และไม่สามารถทดแทนการป้องกันและการปกป้องที่ออกแบบทางวิศวกรรมได้

ทำความเข้าใจห้าองค์ประกอบของการระเบิดฝุ่น

OSHA ระบุเงื่อนไขห้าประการที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดของฝุ่น ได้แก่ วัสดุที่ติดไฟได้ แหล่งจุดติดไฟ ออกซิเจน การกระจายตัว และการกักขัง การกำจัดหรือควบคุมเงื่อนไขใดเงื่อนไขหนึ่งสามารถลดความเสี่ยงได้ อย่างไรก็ตาม มาตรการควบคุมที่ใช้ได้จริงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุจริงที่ผ่านการทดสอบ

ขนาดอนุภาค ความชื้น อุณหภูมิกระบวนการ และการปนเปื้อนสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมของฝุ่นได้ วิศวกรไม่ควรนำค่า Kst พลังงานจุดติดไฟขั้นต่ำ หรือความเข้มข้นต่ำสุดที่ทำให้ระเบิดได้จากวัสดุที่ไม่เกี่ยวข้องมาใช้แทน ควรมีการทดสอบตัวอย่างที่เป็นตัวแทนและการทบทวนโดยผู้เชี่ยวชาญเมื่อค่าดังกล่าวมีผลต่อการเลือกอุปกรณ์

ทำแผนที่จุดกำเนิดและจุดสะสมของฝุ่น

เริ่มจากแผนผังการไหลของวัสดุ ระบุตำแหน่งการบด การลำเลียง การผสม การคัดกรอง การทำให้แห้ง การบรรจุ และจุดถ่ายโอน จากนั้นทำแผนที่แขนงระบบดูดอากาศ เครื่องดักฝุ่น วาล์วโรตารี ถังพัก และเส้นทางลมกลับ การทบทวนควรรวมถึงการผลิตตามปกติ การเริ่มเดินเครื่อง การหยุดเครื่อง การทำความสะอาด การบำรุงรักษา และสภาวะผิดปกติ

การสะสมที่ซ่อนอยู่มีความสำคัญ เหตุการณ์ปฐมภูมิขนาดเล็กอาจทำให้ฝุ่นที่ตกค้างฟุ้งกระจายและก่อให้เกิดเหตุการณ์ทุติยภูมิที่รุนแรงกว่า เส้นทางการตรวจสอบควรครอบคลุมพื้นผิวสูง รางสายเคเบิล โครงสร้างรับน้ำหนัก และช่องว่างที่เข้าถึงได้ยากซึ่งอาจมีฝุ่นสะสม

แยกการป้องกันออกจากการลดผลกระทบ

มาตรการป้องกันมีเป้าหมายเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดเหตุการณ์ ตัวอย่างเช่น การดักจับฝุ่น การดูแลความสะอาด การเชื่อมประสานศักย์ การต่อลงดิน การควบคุมอุณหภูมิ การตรวจติดตามตลับลูกปืน และการควบคุมประกายไฟหรือพื้นผิวร้อน ส่วนการลดผลกระทบมีเป้าหมายเพื่อจำกัดผลกระทบหลังเกิดการจุดติดไฟ ตัวอย่างเช่น การระบายแรงระเบิด การระงับการระเบิด การแยกกัก และอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับอันตรายที่ระบุไว้

หน้าที่เหล่านี้มีสมมติฐานในการออกแบบแตกต่างกัน สัญญาณเตือนจาก PLC เมื่อความดันต่างของเครื่องดักฝุ่นสูงไม่ได้ทำหน้าที่แยกการระเบิด อินเตอร์ล็อกพัดลมไม่ได้พิสูจน์ว่าท่อส่งปลอดภัย อุปกรณ์ป้องกันต้องมีสมรรถนะที่จัดทำเป็นเอกสาร ติดตั้งอย่างถูกต้อง และผ่านการตรวจสอบตามกำหนด

เลือกเครื่องมือวัดสำหรับพื้นที่อันตราย

ความเหมาะสมของเซนเซอร์ขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่จัดประเภท กลุ่มฝุ่น ขีดจำกัดอุณหภูมิ ตู้ครอบ ระดับการป้องกันการแทรกซึม และวิธีติดตั้ง ไม่ควรนำอุปกรณ์ภาคสนามทั่วไปไปติดตั้งในพื้นที่อันตรายเพียงเพราะดูเหมือนมีการปิดผนึกทางกล

ตรวจติดตามตัวแปรที่บ่งชี้การสูญเสียการควบคุม การวัดที่มีประโยชน์อาจรวมถึงอัตราการไหลของอากาศ ความดันต่าง สภาพไส้กรอง ความเร็วพัดลม อุณหภูมิตลับลูกปืน การเคลื่อนที่ของสายพาน สถานะวาล์วโรตารี และความดันภายในตู้ครอบ สัญญาณที่เลือกต้องสอดคล้องกับกระบวนการและการทบทวนอันตราย

สำหรับตัวอย่างทั่วไปของการผสานรวมสัญญาณ โปรดดู คอลเลกชันระบบ PLC และ PAC ส่วน คลังความรู้ ของเว็บไซต์มีคู่มือการทดสอบเดินระบบและการวินิจฉัยที่เกี่ยวข้อง

ออกแบบอินเตอร์ล็อกโดยยึดสภาวะปลอดภัย

กำหนดสิ่งที่ต้องเกิดขึ้นเมื่อระบบดูดอากาศไม่พร้อมใช้งาน พัดลมหยุดทำงาน ความดันสูงขึ้น สายพานหยุดค้าง หรืออุปกรณ์ระบายออกจากเครื่องดักฝุ่นขัดข้อง การตอบสนองอาจจำเป็นต้องหยุดการป้อนวัสดุก่อนหยุดระบบดูดอากาศ ลำดับเวลาในการทำงานควรอิงจากกระบวนการจริง ไม่ใช่แม่แบบทั่วไป

อย่าใช้คำสั่ง RUN เพียงคำสั่งเดียวเป็นหลักฐานว่าอุปกรณ์กำลังเคลื่อนที่ ให้ใช้สัญญาณป้อนกลับที่แสดงว่าสภาวะที่ต้องการเกิดขึ้นจริง หน้าสัมผัสช่วยของแมกเนติกคอนแทคเตอร์มอเตอร์ยืนยันตำแหน่งของคอนแทคเตอร์ แต่ไม่ได้ยืนยันการไหลของอากาศ สวิตช์ความเร็วพัดลมยืนยันการหมุน แต่ไม่ได้ยืนยันว่าการดูดอากาศเพียงพอ อาจจำเป็นต้องใช้เงื่อนไขหลายรายการร่วมกัน

อินเตอร์ล็อกควรป้องกันการบายพาสโดยไม่ได้รับอนุญาต หากจำเป็นต้องบายพาสชั่วคราว ควรควบคุมด้วยการอนุมัติ การจำกัดเวลา สัญญาณเตือน และการส่งมอบงานระหว่างกะ HMI ควรแสดงฟังก์ชันที่ถูกบายพาสและความเสี่ยงที่ยังคงเหลืออยู่

จัดการกับไฟฟ้าดับและการสื่อสารขัดข้อง

จัดทำเอกสารการตอบสนองที่ปลอดภัยต่อการรีสตาร์ตคอนโทรลเลอร์ การสูญเสียเครือข่าย เครื่องมือวัดขัดข้อง และไฟฟ้าดับบางส่วน เอาต์พุตไม่ควรกลับเข้าสู่ลำดับการทำงานที่เป็นอันตรายโดยอัตโนมัติ สถานะที่คงค่าไว้ต้องได้รับการทบทวนอย่างรอบคอบ เพราะคำสั่งที่จัดเก็บไว้อาจสั่งให้อุปกรณ์เริ่มทำงานอีกครั้งหลังจากเงื่อนไขเริ่มต้นเปลี่ยนแปลงแล้ว

การวินิจฉัยเครือข่ายสามารถสนับสนุนงานบำรุงรักษาได้ แต่การป้องกันไม่ควรพึ่งพาเครือข่ายสำนักงานหรือการเชื่อมต่อคลาวด์ ต้องยังมีการดำเนินการเฉพาะที่พร้อมใช้งานเมื่อเวลาตอบสนองหรือระดับความรุนแรงของอันตรายกำหนดให้ต้องมี

สร้างสัญญาณเตือนที่ผู้ปฏิบัติงานใช้ได้จริง

สัญญาณเตือนควรระบุว่าการควบคุมใดขัดข้องและต้องดำเนินการอย่างไร ข้อความเช่น “ระบบฝุ่นขัดข้อง” ให้คำแนะนำเพียงเล็กน้อย ควรระบุว่าปัญหาคืออัตราการไหลของการดูดอากาศต่ำ ความดันต่างสูง การระบายออกขัดข้อง อุณหภูมิตลับลูกปืนสูง หรือสัญญาณป้อนกลับสูญหาย

ระดับความสำคัญควรสะท้อนผลกระทบและเวลาที่ต้องใช้ในการตอบสนอง หลีกเลี่ยงการทำให้ผู้ปฏิบัติงานได้รับสัญญาณเตือนรองจำนวนมากหลังจากเกิดความขัดข้องที่เป็นสาเหตุเริ่มต้นหนึ่งรายการ จัดกลุ่มเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกันโดยยังคงรักษาข้อมูลลำดับเหตุการณ์แรกที่เกิดขึ้นไว้เพื่อการสอบสวน

ทดสอบให้มากกว่าการทำงานปกติ

การทดสอบเดินระบบควรจำลองเครื่องมือวัดขัดข้อง ท่ออุดตัน อุปกรณ์หยุดค้าง การสูญเสียสัญญาณป้อนกลับ การหยุดชะงักของเครือข่าย และการจ่ายไฟกลับคืน ตรวจยืนยันลำดับการหยุดเครื่อง ข้อความแจ้งเตือน เวลาประทับเหตุการณ์ เงื่อนไขการรีเซ็ต และการป้องกันการเริ่มเดินเครื่องอีกครั้ง

การทดสอบฟังก์ชันต้องดำเนินการภายใต้ขั้นตอนความปลอดภัยที่ได้รับอนุมัติ ห้ามสร้างกลุ่มฝุ่นหรือปิดใช้งานระบบป้องกันเพื่อพิสูจน์สัญญาณเตือน ให้ใช้การจำลองที่ควบคุมได้ จุดทดสอบ และวิธีทดสอบพิสูจน์ที่จัดทำเป็นเอกสาร

บำรุงรักษาห่วงโซ่การควบคุมทั้งหมด

การตรวจสอบควรครอบคลุมท่อสัญญาณ ท่ออิมพัลส์ การตั้งค่าสวิตช์ สายไฟ ซีลตู้ครอบ ตัวนำต่อลงดิน การทำความสะอาดไส้กรอง อุปกรณ์แยกกัก และการเปลี่ยนแปลงซอฟต์แวร์ อินพุตของ PLC ที่ทำงานปกติไม่ได้พิสูจน์ว่าเส้นทางภาคสนามยังมีประสิทธิภาพ

ข้อมูลแนวโน้มสามารถเผยให้เห็นการเสื่อมสภาพอย่างค่อยเป็นค่อยไป ความดันต่างที่เพิ่มขึ้น รอบการทำความสะอาดที่ยาวนานขึ้น หรือการโอเวอร์โหลดของพัดลมซ้ำ ๆ อาจบ่งชี้ถึงปัญหาที่กำลังก่อตัว แนวโน้มต้องมีขีดจำกัดทางวิศวกรรมและผู้รับผิดชอบในการทบทวน ไม่ควรปล่อยให้กลายเป็นกราฟที่ไม่มีผู้ติดตาม

ใช้ระบบอัตโนมัติเป็นเพียงหนึ่งชั้นของการป้องกัน

คำแนะนำเรื่อง ฝุ่นที่ติดไฟได้ของ OSHA อธิบายการสื่อสารอันตราย ห้าองค์ประกอบของการระเบิด และมาตรการควบคุมทั่วไป ข้อผูกพันของแต่ละสถานที่แตกต่างกันไปตามเขตอำนาจศาลและกระบวนการ

การออกแบบขั้นสุดท้ายควรผสานข้อมูลวัสดุ การจัดประเภทพื้นที่ การป้องกันทางกล การเลือกอุปกรณ์ไฟฟ้า ขั้นตอนการปฏิบัติงาน การดูแลความสะอาด การฝึกอบรม และระบบควบคุมที่ผ่านการทดสอบ ระบบอัตโนมัติจะมีประโยชน์สูงสุดเมื่อช่วยให้มองเห็นสภาวะที่เสื่อมลงได้อย่างชัดเจน และนำกระบวนการไปสู่สภาวะปลอดภัยที่กำหนดไว้