الصيانة الوقائية للمعدات الكهربائية في المناطق الخطرة
إن الفشل الكهربائي في منطقة خطرة مصنفة ليس مجرد مشكلة تتعلق بالتوافر؛ بل يمكن أن يكون سبباً للاشتعال. إن سدادة مجرى الكابلات المتآكلة، أو الغلاف المقاوم للانفجار المتصدع، أو طرف التوصيل المفكك في دائرة ذات أمان ذاتي - أي منها يمكن أن يقرب الجو القابل للاشتعال ومصدر الاشتعال خطوة إضافية من بعضهما البعض. وعندما تضيق تلك الفجوة، تكون التكلفة المالية والبشرية قاسية لدرجة أن معظم الشركات المشغلة تتعامل مع صيانة الكهرباء في المناطق الخطرة كعمل بالغ الأهمية للسلامة، وليس مجرد بند تكلفة روتيني.
لكن فترات الفحص قد تتأخر، والوثائق تتقادم، والفنيون المدربون على مفهوم حماية معين قد يتم إرسالهم للعمل على مفهوم آخر دون إعادة تأهيل مناسبة. تحدد هذه المقالة نهجاً مهيكلاً ومتوافقاً مع المعايير للصيانة الوقائية (PM) للمعدات الكهربائية في المناطق الخطرة. وهي تغطي الأساس التنظيمي، والمهام الخاصة بمفاهيم الحماية، وانضباط الفحص العملي، والقرارات التي يواجهها مسؤولو الصيانة وفرق المشتريات في الممارسة العملية.
المعايير والأساس التنظيمي
المعيار الدولي الرئيسي الذي يحكم فحص وصيانة التركيبات الكهربائية في الأجواء الانفجارية هو IEC 60079-17، الأجواء الانفجارية – الجزء 17: فحص وصيانة التركيبات الكهربائية. وهو يحدد درجات الفحص، والحد الأدنى لمحتوى سجلات الفحص، ومتطلبات الكفاءة للأفراد الذين يقومون بالعمل. وتغطي المعايير المصاحبة التصميم والتركيب: حيث يغطي IEC 60079-14 التركيب الأولي، وتتناول سلسلة IEC 60079 الأوسع كل مفهوم حماية بالتفصيل.
في الولايات القضائية لأمريكا الشمالية، يصنف NEC (NFPA 70) ومعايير NFPA ذات الصلة المواقع حسب القسم (Division) أو المنطقة (Zone) ويحدد مدى ملاءمة المعدات. وحيثما يتعايش نظاما IEC Zone و NEC Division في منشأة واحدة - وهو أمر شائع في المشاريع الموجهة للتصدير - يجب أن يوفق برنامج الصيانة بين كلا مخططي التصنيف. ويجب عدم استبدال المعدات المعتمدة بموجب نظام واحد بمعدات معتمدة فقط بموجب النظام الآخر.
يحدد IEC 60079-17 ثلاث درجات للفحص:
- الفحص البصري — الفحوصات التي تظهر دون استخدام أدوات، مثل التلف المادي الواضح، أو البراغي المفقودة، أو وضوح الملصقات.
- الفحص الدقيق — يشمل الفحوصات البصرية بالإضافة إلى تلك التي تتطلب الوصول، مثل فتح الغلاف للتحقق من إحكام أطراف التوصيل، ولكن دون إجراء اختبارات حية.
- الفحص التفصيلي — يشمل الفحص الدقيق بالإضافة إلى الاختبارات والقياسات، مثل اختبار مقاومة العزل أو التحقق من بارامترات الأمان الذاتي.
تعتمد فترة الفحص المناسبة لتركيب معين على نوع المعدات، ومفهوم الحماية، وشدة البيئة، والتاريخ التشغيلي للمنشأة، وتقييم المخاطر. يتطلب IEC 60079-17 تبرير الفترات وتوثيقها، وليس التزامها بمدة قصوى ثابتة. قم بمراجعة وتعديل الفترات بناءً على النتائج. إذا كشفت عمليات الفحص المتكررة عن تدهور، فقم بتقصير الفترة. لا تكتفِ بمجرد تدوين ذلك والمضي قدماً.
مهام الصيانة الخاصة بمفاهيم الحماية
تفشل مفاهيم الحماية المختلفة بطرق مختلفة جوهرياً. إن برنامج الصيانة الوقائية الذي يطبق قائمة مراجعة عامة واحدة على جميع معدات Ex سيغفل العناصر الحيوية لكل مفهوم.
الأغلفة المقاومة للانفجار (Ex d)
يعتمد الغلاف المقاوم للانفجار في بقائه أو فشله على مسارات اللهب - وهي الفجوات المشغولة بدقة عند الوصلات، ومداخل الكابلات، واختراقات الأعمدة. إن التآكل، أو التلف الميكانيكي، أو المواد المانعة للتسرب غير المعتمدة على هذه الأسطح يمكن أن توسع تفاوتات الفجوة إلى ما هو أبعد من الحدود المعتمدة. وهذا يسمح للهب بالانتشار إلى الخارج وإشعال الجو المحيط.
مهام الصيانة الوقائية الرئيسية:
- فحص جميع أسطح مسار اللهب بحثاً عن التآكل أو التنقر أو الخدش أو التلوث. يجب تقييم أي تلف يغير السطح المشغول مقابل رسومات الاعتماد الأصلية قبل إعادة الغلاف إلى الخدمة.
- التحقق من وجود جميع البراغي، وأنها من الدرجة الصحيحة، ومربوطة بعزم الدوران المناسب. تعد أدوات التثبيت المفقودة أو المستبدلة نتيجة شائعة وتؤثر بشكل مباشر على قدرة الغلاف على احتواء انفجار داخلي.
- التأكد من أن غدد الكابلات من النوع المعتمد، ومثبتة بشكل صحيح، وأن المداخل غير المستخدمة مسدودة بسدادات معتمدة.
- بعد أي فتح للصيانة، تأكد من عدم ترك أي أدوات أو خرق أو أجسام غريبة بالداخل قبل إعادة الإغلاق. أعد التحقق من عزم دوران البراغي عند الإغلاق.
- لا تضع مركبات لولبية أو مواد مانعة للتسرب غير معتمدة على مسارات اللهب. يجوز فقط استخدام المواد المسموح بها صراحةً في وثائق الاعتماد.
الدوائر ذات الأمان الذاتي (Ex i)
يعمل الأمان الذاتي عن طريق الحد من الطاقة الكهربائية في الدائرة إلى ما دون عتبة اشتعال الجو المحيط. وتتدمر هذه الحماية إذا تم تعديل الدائرة، أو إذا تم استبدال الحواجز أو الأجهزة المرتبطة ببدائل غير معتمدة، أو إذا تجاوزت بارامترات الكابلات (السعة، الحث، المقاومة) بارامترات الكيان المعتمدة.
مهام الصيانة الوقائية الرئيسية:
- التحقق من أن حواجز زينر (Zener barriers) أو العوازل الجلفانية تحمل اعتماداً سارياً وأن بارامترات الكيان الخاصة بها تظل متوافقة مع جهاز الحقل وكابل التوصيل البيني. يجب توثيق توافق بارامترات الكيان وإعادة التحقق منها كلما تم استبدال أي مكون.
- فحص مسارات الكابلات للتأكد من بقاء الموصلات ذات الأمان الذاتي معزولة عن الأسلاك غير ذات الأمان الذاتي. متطلبات العزل محددة في
IEC 60079-14ويجب الحفاظ عليها طوال عمر التركيب. - التأكد من أن أطراف التوصيل والمجاري ذات الرمز الأزرق (التعريف التقليدي لدوائر IS) لم يتم العبث بها أو خلطها مع دوائر أخرى أثناء أنشطة الصيانة غير ذات الصلة.
- اختبار استمرارية الأرض لوصلات تأريض الحواجز. إن وجود مسار أرضي عالي المقاومة أو مفتوح في حاجز زينر يجعل مفهوم الحماية غير فعال.
الأمان المتزايد (Ex e)
تعتمد معدات Ex e على غياب الشرارات والقوس الكهربائي تحت التشغيل العادي، بالإضافة إلى تفاوتات بناء أكثر إحكاماً تقلل من خطر الاشتعال الناتج عن الحرارة الزائدة أو التلامس العرضي. أنماط الفشل الحرجة هي أطراف التوصيل المفككة (التي تسبب تسخيناً بالمقاومة)، وتسرب الرطوبة أو التلوث، وتدهور تصنيف IP للغلاف.
مهام الصيانة الوقائية الرئيسية:
- التحقق من إحكام أطراف التوصيل عند كل فحص دقيق أو تفصيلي. تمثل أطراف التوصيل التي تفككت تحت الدورات الحرارية مصدراً مباشراً للحرارة داخل الغلاف.
- فحص الحشيات والسدادات بحثاً عن الانضغاط أو التشقق أو التآكل الكيميائي. يمكن للحشية المتدهورة التي تسمح بتسرب الرطوبة إلى صندوق أطراف التوصيل Ex e أن تخلق مسارات تتبع تؤدي إلى حدوث قوس كهربائي - وهي الحالة ذاتها التي صمم مفهوم الحماية لمنعها.
- التأكد من أن مداخل الكابلات تحافظ على تصنيف IP للغلاف. تعد الغدد ذات الحجم غير الصحيح أو حلقات القفل المفقودة من النتائج الشائعة.
المعدات المفرغة والمضغوطة (Ex p)
تستبعد أنظمة التطهير والضغط الجو القابل للاشتعال من الغلاف عن طريق الحفاظ على ضغط داخلي موجب بغاز واقٍ. تفشل الحماية إذا تم تجاوز تسلسل التطهير، أو إذا تم تعطيل قفل الضغط، أو إذا كان غاز الإمداد ملوثاً.
مهام الصيانة الوقائية الرئيسية:
- اختبار وظيفة قفل التطهير قبل التنشيط وإغلاق الضغط المنخفض عند كل فترة فحص تفصيلي.
- فحص إمداد الغاز الواقي بحثاً عن نقطة الندى والتلوث وهامش ضغط كافٍ فوق الحد الأدنى لضغط التشغيل المعتمد.
- فحص جميع مسارات التنفيس والتصريف بحثاً عن أي انسداد. يمكن أن يتسبب التنفيس المسدود في تراكم الضغط؛ ويمكن أن يسمح التصريف المسدود بتراكم السوائل داخل الغلاف.
سجلات الفحص والكفاءة
ينص المعيار IEC 60079-17 صراحةً على وجوب الاحتفاظ بسجلات الفحص وأن تكون كافية لإثبات تاريخ التركيب. كحد أدنى، يجب أن تسجل السجلات درجة الفحص المنفذة، والتاريخ، وهوية المفتش، والنتائج، والإجراءات التصحيحية المتخذة. يجب تتبع أوجه القصور التي تم العثور عليها ولم يتم تصحيحها على الفور حتى إغلاقها بجدول زمني محدد بناءً على المخاطر.
يجب أن يكون الأفراد الذين يقومون بعمليات الفحص مؤهلين في مفاهيم الحماية ذات الصلة. ويميز المعيار بين مستوى المعرفة المطلوب للفحص البصري مقابل الفحص التفصيلي.
سيناريو توضيحي
ما يلي هو لأغراض التوضيح ولا يمثل حادثة محددة موثقة.
تخيل منصة إنتاج حيث يكشف فحص دقيق لصندوق توصيل مضاد للانفجار في منطقة من الفئة Zone 1 أن اثنين من براغي الغطاء الثمانية قد استُبدلا بمثبتات من الفولاذ الكربوني من درجة خاطئة — على الأرجح خلال عملية صيانة سابقة حيث لم تكن المثبتات الصحيحة من الفولاذ المقاوم للصدأ متوفرة على الرف. فجوة مسار اللهب ضمن التفاوت المسموح به، لكن البراغي المستبدلة بدأت بالفعل في التآكل، وقوة شدها المنخفضة تعني أن الغطاء لا يمكنه تحقيق قوة التثبيت المطلوبة في حالة حدوث انفجار داخلي.
الاستجابة الصحيحة هي إخراج الدائرة من الخدمة، واستبدال جميع المثبتات بالنوع والدرجة المعتمدين، وإعادة فحص مسار اللهب، وتحديث سجل المعدات. أما الاستجابة غير الصحيحة — والتي تحدث عملياً — فهي تدوين النتيجة، وتأجيل الإصلاح، والاستمرار في التشغيل. يجب أن يحمل أي اكتشاف مؤجل لعنصر حيوي للسلامة توقيعاً محدداً لقبول المخاطر، وليس مجرد إدخال في سجل الأعمال المتأخرة للصيانة.
قائمة مراجعة الصيانة العملية
استخدم ما يلي كإطار عمل أدنى، مع تكييفه وفقاً لوثائق الاعتماد الخاصة بالموقع:
قبل أي فحص أو صيانة لمعدات Ex:
- [ ] تأكد من تصنيف المنطقة ومفهوم حماية المعدات من رسم تصنيف المنطقة وجدول المعدات.
- [ ] احصل على تصريح عمل. لأي عمل يتطلب فتح معدات حية أو مشحونة بالطاقة، قم بتطبيق إجراءات LOTO كاملة، وتحقق من حالة الطاقة الصفرية، وتأكد من خلو المنطقة من الغاز باستخدام معدات كشف الغاز المعايرة.
- [ ] اجمع وثائق الاعتماد ذات الصلة (شهادة Ex، رسم التركيب، معايير الكيان لدوائر IS).
أثناء الفحص:
- [ ] تحقق من أن علامات المعدات تطابق الاعتماد المثبت (علامة Ex، فئة درجة الحرارة T-class، مجموعة الغاز).
- [ ] افحص السلامة المادية: تلف الهيكل، التآكل، المثبتات المفقودة، حالة مداخل الكابلات.
- [ ] تأكد من الحفاظ على تصنيف IP: حالة الحشيات، سدادات المداخل غير المستخدمة، حلقات قفل الجلاندات.
- [ ] بالنسبة لـ Ex d: افحص مسارات اللهب بحثاً عن تلف أو تلوث؛ تأكد من أن جميع المثبتات من الدرجة الصحيحة ومثبتة بالكامل.
- [ ] بالنسبة لـ Ex i: تحقق من توافق معايير الكيان؛ تأكد من سلامة عزل IS؛ اختبر استمرارية تأريض الحواجز.
- [ ] بالنسبة لـ Ex e: افحص إحكام أطراف التوصيل؛ افحص بحثاً عن تسرب الرطوبة.
- [ ] بالنسبة لـ Ex p: اختبر وظائف أقفال الضغط المتداخلة؛ تحقق من جودة غاز التطهير.
التوثيق:
- [ ] سجل جميع النتائج مقابل رقم تعريف المعدة (tag number).
- [ ] صنف أوجه القصور حسب شدتها وحدد مواعيد نهائية للإجراءات التصحيحية.
- [ ] حدث تاريخ الفحص في نظام إدارة الصيانة.
- [ ] راجع ما إذا كانت النتائج تستدعي تقصير فترات الفحص القادمة.
الخلاصة
تعد الصيانة الوقائية للمعدات الكهربائية في المناطق الخطرة نظاماً مهيكلاً. وهي تستند إلى IEC 60079-17 والمعايير الخاصة بمفاهيم الحماية من سلسلة IEC 60079. الالتزامات الجوهرية واضحة: الفحص في فترات محددة، استخدام موظفين مؤهلين، الاحتفاظ بسجلات كاملة، وإغلاق أوجه القصور ضمن إطار زمني مبرر بالمخاطر.
إن الإخفاقات العملية التي تؤدي إلى وقوع حوادث واضحة بنفس القدر: الإصلاحات المؤجلة، المكونات المستبدلة، التعديلات غير الموثقة، وبرامج الفحص التي تتعامل مع جميع معدات Ex كقطع قابلة للتبديل. يجب على مسؤولي الصيانة مراجعة برامجهم الحالية مقابل درجات الفحص الثلاث المحددة في IEC 60079-17 والتأكد من أن فنييهم يمتلكون كفاءة يمكن التحقق منها في مفاهيم الحماية التي يفحصونها. يجب على فرق المشتريات وضع قوائم أجزاء معتمدة للمثبتات والجلاندات والسدادات والحواجز المعتمدة من Ex قبل فتح نوافذ الصيانة — وليس خلالها.
الخطوة الملموسة التالية هي تقييم الفجوات: اسحب آخر ثلاثة سجلات فحص لعينة من معدات Ex عبر كل مفهوم حماية موجود في الموقع، وتحقق مما إذا كانت درجة الفحص المنفذة تطابق ما يتطلبه ملف مخاطر المعدة.
