حفظ پایداری، ایمنی و کیفیت فرآیند های تولیدی بدون استفاده از ابزار دقیق پیشرفته عملاً غیر ممکن است. تجهیزات ابزار دقیق، قلب تپنده هر واحد صنعتی به شمار می روند و مسئولیت اندازه گیری دقیق و کنترل هوشمند پارامتر های حیاتی نظیر فشار، دما، سطح و جریان را بر عهده دارند. این سامانه های حساس، نه تنها تضمین کننده انطباق محصول نهایی با استاندارد ها هستند، بلکه با جلوگیری از بروز خطا ها و شرایط پر خطر، نقش مستقیمی در کاهش ریسک های عملیاتی، افزایش بهره وری و حفاظت از جان و مال کارکنان ایفا می کنند.

با توجه به نقش کلیدی این تجهیزات در زنجیره ارزش صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی و سایر حوزه های فرآیندی، انتخاب و تأمین ابزار دقیق نیازمند دقت و تخصص بالایی است. موفقیت در این امر مستلزم بهره گیری از برند های معتبر جهانی و تجهیزاتی است که با استاندارد های سخت گیرانه ای مانند ISA، ATEX و IEC مطابقت داشته باشند و قابلیت کالیبراسیون منظم را داشته باشند. در همین راستا، این محتوا به ارائه راهکار های جامع در زمینه فروش تجهیزات ابزار دقیق اختصاص یافته است تا شرکت ها و متخصصان بتوانند با دسترسی به طیف وسیعی از محصولات تأمین شده، زیرساخت های کنترلی خود را به طور مؤثری تقویت کرده و از عملکرد پایدار خطوط تولید اطمینان حاصل نمایند.

فروش تجهیزات ابزار دقیق همراه با مشاوره تخصصی و تامین قطعات

فرایند فروش تجهیزات ابزار دقیق و کسب اطلاع از عملکرد و دانستن راهنمایی لازم از این تجهیزات در ابزار لازمه خرید آن است چرا که ابزار دقیق در واقع مجموعه ای از وسایل اندازه گیری و کنترل است که به صنایع مختلف مانند پتروشیمی، پالایشگاهی کمک میکند فرایندهای مختلف را با دقت بیشتری مدیریت کنند. وقتی یک مجموعه صنعتی و تولیدی میخواهد کیفیت محصولش ثابت بماند و شرایط عملیاتی تغییر نکند، ابزار دقیق نقش یک ناظر دقیق را بازی میکند. حتی کارهایی مثل کالیبره پوزیشنر بخشی از همین فرایند کنترل هستند تا مطمین شویم تجهیزات فرمان ها را بدون خطا اجرا میکنند. 

در بیشتر واحدهای صنعتی ابزار دقیق پایه اصلی ایمنی و کنترل فرایندها است. مثلا در محیط هایی که احتمال آتش سوزی وجود دارد، خرید دتکتور شعله یکی از نیازهای جدی به حساب می آید. از طرفی زون بندی تجهیزات ضد انفجار کمک میکند مناطق پرخطر از بخش های معمولی جدا شوند و هر قسمت با استاندارد مناسب تجهیز شود. این رویکرد ساده باعث میشود مدیریت ریسک بهتر انجام شود و فرایندها قابل اعتمادتر پیش برود.

ابزار دقیق همچنین نقش مهمی در افزایش بهره وری دارد. وقتی تجهیزات اندازه گیری درست کار کنند، کیفیت تولید بهتر میماند و مصرف انرژی هم کنترل میشود. حتی تصمیم هایی مانند ارزیابی قیمت دتکتور شعله فقط یک خرید ساده نیست، بلکه بخشی از مدیریت هوشمند ایمنی و فرایندها است. این تجهیزات کوچک اما حساس باعث میشوند خط تولید بدون توقف های ناگهانی ادامه پیدا کند و هزینه ها کمتر شود.

در نهایت ابزار دقیق زمانی ارزش واقعی خودش را نشان میدهد که سرویس دوره ای و استانداردسازی آن جدی گرفته شود. وقتی تجهیزات کالیبره باشند و از برندهای معتبر استفاده شود، کنترل فرایندها دقیق و مطمین خواهد بود. ابزار دقیق نوعی زبان مشترک بین انسان و سیستم های صنعتی و اتوماسیون صنعتی است ایجاد میکند و باعث میشود رفتار ماشین ها قابل پیش بینی تر باشد. مسیر توسعه این حوزه همیشه به سمت دقت بالاتر و اتوماسیون هوشمند حرکت میکند و صنایع مختلف به آن وابسته تر میشوند.

 مبانی ابزار دقیق و طبقه بندی تجهیزات کنترلی و ضدانفجار

بررسی دسته بندی تجهیزات ابزار دقیق بر اساس نوع عملکرد (اندازه گیری، کنترل، ایمنی، مانیتورینگ)

دسته بندی تجهیزات ابزار دقیق معمولاً بر اساس نوع عملکرد آن ها انجام میشود و این رویکرد کمک میکند مهندسان ابزار دقیق بفهمند هر تجهیز در کجای چرخه کنترل فرآیند قرار میگیرد.

• نخستین گروه، تجهیزات اندازه گیری یا Measurement Devices هستند. این گروه شامل سنسورها، ترانسمیترها و ایندیگیتورهاست که پارامترهایی مثل Pressure، Temperature، Flow و Level را با دقت بالا اندازه میگیرند. اساس کار این تجهیزات بر اصول فیزیکی و تبدیل انرژی به سیگنال های قابل خواندن است و نقش آن ها ایجاد یک تصویر واقعی از وضعیت فرآیند است.

• گروه دوم تجهیزات کنترلی یا Control Instruments هستند که وظیفه آن ها ایجاد پاسخ مناسب در سیستم است. تجهیزاتی مثل کنترلرهای PID، پوزیشنرها و Control Valves یا شیر کنترل در این دسته قرار میگیرند. این ابزارها داده های اندازه گیری شده را دریافت میکنند و براساس الگوریتم های کنترلی، سیگنال لازم برای اصلاح شرایط را تولید میکنند. کنترل ولو و پوزیشنر در واقع بازوی اجرایی سیستم کنترل هستند و عملکرد آن ها تعیین میکند فرآیند چقدر پایدار بماند. جمله معروفی در مهندسی کنترل وجود دارد که “Measurement is intelligence, Control is action”، یعنی اندازه گیری مغز سیستم است و کنترل بازوی آن.

• دسته سوم تجهیزات ایمنی یا Safety Instruments هستند که بر خلاف ابزارهای کنترلی، هدفشان تنظیم فرآیند نیست بلکه جلوگیری از شرایط ناایمن است. تجهیزاتی مثل Flame Detector، Gas Detector، ESD Systems و Pressure Relief Devices در این بخش قرار میگیرند. این تجهیزات بخشی از سیستم SIS یا Safety Instrumented System هستند که با استانداردهایی مثل IEC 61508 و IEC 61511 مشخص میشوند. عملکرد این گروه معمولا بر اساس منطق Fail Safe تعریف میشود، یعنی باید در شرایط خطر به سرعت فرآیند را خاموش یا ایمن کنند.

• دسته چهارم تجهیزات مانیتورینگ یا Monitoring Systems هستند که نقش آن ها نظارت مستمر بر وضعیت سیستم است. این دسته شامل Data Loggers، SCADA Systems، HMI Panels و Analyzers است. این تجهیزات اطلاعات را جمع آوری و نمایش میدهند تا اپراتورها بتوانند تصویر زنده از فرآیند داشته باشند. مانیتورینگ برخلاف کنترل، تغییر مستقیم در فرآیند ایجاد نمیکند اما برای تحلیل داده ها، پیش بینی خرابی و بهینه سازی عملکرد ضروری است. نتیجه این تقسیم بندی این است که ابزار دقیق فقط یک مجموعه سنسور نیست، بلکه یک اکوسیستم هوشمند است که اندازه گیری، تصمیم گیری، ایمنی و نظارت را یکپارچه میکند و در نهایت باعث افزایش پایداری و راندمان فرآیند سیستمی میشود.

طبقه بندی تجهیزات بر اساس محیط نصب: ضدانفجار Ex و معمولی

طبقه بندی تجهیزات بر اساس محیط نصب یکی از اصول بنیادی در مهندسی ایمنی صنعتی و سیستم های Instrumentation محسوب میشود. در صنایع فرایندی، محیط ها معمولا به دو دسته کلی تقسیم میشوند:محیط های معمولی و محیط های مستعد انفجار که در استانداردهای بین المللی با عنوان Hazardous Areas شناخته میشوند. تجهیزات ضدانفجار یا Ex Equipment برای همین فضاهای پرریسک طراحی شده اند تا از ایجاد جرقه، حرارت اضافی یا منابع اشتعال جلوگیری کنند. این طبقه بندی بر اساس اصولی مانند IEC 60079 و NEC/CEC شکل گرفته که معیارهای ارزیابی ریسک، نوع گاز یا غبار و میزان حضور آن ها را تعریف میکنند.

در محیط های معمولی یا Safe Areas، تجهیزات عادی بدون محافظت ویژه استفاده میشوند زیرا احتمال حضور مخلوط قابل اشتعال پایین است. اما در محیط هایی که گاز یا بخار قابل اشتعال وجود دارد، تجهیزات باید دارای طراحی خاص باشند. مثلا یک الکتروموتور معمولی ممکن است در فضای دارای گاز متان با کوچک ترین جرقه باعث انفجار شود، پس لزوما باید از موتورهای ضدانفجار با استاندارد Ex d یا Ex e استفاده کرد. این نشانه Ex در واقع بیانگر Explosion-proof بودن تجهیزات است که در برابر انتشار انرژی جرقه مقاومت نشان میدهند.

در فضاهای صنعتی برای تعیین اینکه کدام نوع تجهیز مناسب است، ابتدا باید محیط زون بندی شود. این فرایند با اصطلاحاتی مثل Zone 0، Zone 1 و Zone 2 در استاندارد IEC یا Class I Division 1 و Division 2 در استاندارد NEC شناخته میشود. هرچه عدد زون کمتر باشد، حضور مواد قابل اشتعال دائمی تر و خطر بالاتر است. بنابراین در Zone 0 فقط تجهیزاتی با حفاظت خیلی بالا مثل Ex ia قابل نصب هستند، در حالی که Zone 2 میتواند از تجهیزات با حفاظت سبک تر مانند Ex n استفاده کند. این طبقه بندی به مهندسان کمک میکند برای هر محیط میزان حفاظت لازم را مشخص کنند.

تجربه صنعتی نشان داده که انتخاب نادرست بین Equipments Ex و Equipments Non-Ex میتواند باعث جرقه های غیرقابل پیش بینی، فرسایش داخلی و حتی انفجارهای مخرب شود. به همین خاطر طراحی بدنه، آب بندی، حداکثر دمای مجاز، نوع ورودی کابل و حتی نحوه نصب در تجهیزات Ex با دقت مهندسی بررسی میشود. نتیجه این فرایند ایجاد سیستمی ایمن تر است که احتمال اشتعال را کاهش میدهد و همزمان عملکرد تجهیزات را مطابق استاندارد نگه میدارد. این تقسیم بندی نوعی زبان مشترک بین مهندسان ایمنی، برق و ابزار دقیق ایجاد میکند و پایه طراحی ایمن در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و معادن محسوب میشود.

استانداردهای بین المللی مرتبط با ابزار دقیق (ATEX، IECEx، API، ISA)

استانداردهای بین المللی در حوزه ابزار دقیق نقش ستون فنی ایمنی و قابلیت اطمینان را بازی میکنند. این استانداردها مثل ATEX، IECEx، API و ISA به عنوان مرجع طراحی، انتخاب، نصب و بهره برداری تجهیزات Instrumentation شناخته میشوند. هدف مشترک آنها کاهش ریسک، جلوگیری از انفجار و تضمین عملکرد دقیق تجهیزات در شرایط صنعتی سخت است. هرکدام چارچوب مشخصی دارند و در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و انرژی به عنوان زبان مشترک مهندسان استفاده میشوند.

استاندارد ATEX که در اتحادیه اروپا تعریف شده، بر ارزیابی ایمنی تجهیزات در محیط های مستعد انفجار تمرکز دارد. در این استاندارد محیط ها به Zone 0، Zone 1 و Zone 2 تقسیم میشوند و هر تجهیز باید مطابق الزامات گروه بندی گاز و دما طراحی شود. نسخه اروپایی ATEX بیشتر روی ایمنی عملیاتی و جلوگیری از جرقه های الکتریکی یا حرارتی تاکید دارد و معمولا در پروژه هایی با تاییدیه CE مورد استفاده قرار میگیرد.

استاندارد IECEx یک سیستم جهانی تر است و تحت کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC) تعریف میشود. تفاوت اصلی IECEx با ATEX در این است که مدل صدور گواهی آن یکپارچه تر بوده و توسط بسیاری از کشورها خارج از اروپا نیز پذیرفته میشود. در IECEx، تجهیزات Ex باید آزمون های دقیق Functional Safety را پشت سر بگذارند و طراحی آنها مطابق استاندارد IEC 60079 باشد. بسیاری از تولیدکنندگان ابزار دقیق پیشرفته، مثل سازندگان ترانسمیتر و پوزیشنر، ابتدا IECEx را هدف قرار میدهند زیرا دامنه کاربرد وسیع تری دارد.

استانداردهای API که توسط American Petroleum Institute تدوین شده اند، بیشتر روی طراحی و عملکرد تجهیزات فرایندی تمرکز دارند. در حوزه ابزار دقیق، API 551 و API 552 از مهم ترین بخش ها هستند و دستورالعمل هایی برای نصب، کنترل و محافظت از تجهیزات در واحدهای نفت و گاز ارائه میدهند. این استانداردها تضمین میکنند که سیستم های Instrumentation بتوانند در شرایط دمایی و مکانیکی سخت، عملکرد پایدار داشته باشند و با سیستم های کنترلی مانند DCS و PLC سازگار باشند.

سازمان ISA یا International Society of Automation نیز استانداردهایی مثل ISA 5.1 برای نمادگذاری و مستندسازی ابزار دقیق و ISA 84 برای ایمنی عملکردی (Functional Safety) ارائه کرده است. ISA 84 در واقع پایه اصلی استاندارد جهانی IEC 61511 محسوب میشود که برای سیستم های کنترل ایمنی SIS استفاده میشود. این استاندارد کمک میکند ارزیابی ریسک، طراحی حلقه های ایمنی و محاسبه SIL به صورت ساختارمند انجام شود و احتمال خرابی خطرناک کاهش یابد.

استانداردهای ATEX، IECEx، API و ISA در کنار هم یک شبکه کامل از دستورالعمل های ایمنی و عملکردی ایجاد میکنند. مهندسان ابزار دقیق با تلفیق این استانداردها میتوانند مطمین شوند تجهیزات نه فقط دقیق و قابل اعتماد هستند، بلکه در محیط های با خطر انفجار نیز به صورت پایدار و کنترل شده عمل میکنند. این مجموعه چارچوبی میسازد که از طراحی اولیه تا بهره برداری نهایی، کیفیت و ایمنی تجهیزات Instrumentation تضمین شود.

اهمیت کالیبراسیون و نقش آن در دقت سیستم های صنعتی

کالیبراسیون یا Calibration یکی از مراحل اساسی در نگهداری تجهیزات صنعتی است و پایه دقت هر سیستم اندازه گیری به حساب می آید. در سیستم های صنعتی، هر سنسور یا ابزار اندازه گیری به مرور زمان دچار Drift یا انحراف میشود و اگر این انحراف اصلاح نشود، داده هایی که به سیستم کنترل ارسال میکند به تدریج غیرقابل اعتماد خواهند شد. این موضوع روی کل فرایند اثر میگذارد، چون سیستم های اتوماسیون صنعتی مثل PLC و DCS فقط به داده ها تکیه میکنند و وقتی داده نادرست دریافت کنند، خروجی کنترل هم اشتباه خواهد بود.

کالیبراسیون به صورت علمی یعنی مقایسه خروجی یک تجهیز با یک Standard Reference که دقت بالاتر و خطای شناخته شده دارد. این کار باعث میشود خطای تجهیز اندازه گیری مشخص و اصلاح شود. وقتی تجهیز کالیبره میشود، مقیاس اندازه گیری آن به شرایط واقعی نزدیک میشود و ابزار دوباره در محدوده Accuracy تعیین شده قرار میگیرد. برای مثال یک Pressure Transmitter که مدت زیادی کار کرده باشد ممکن است مقادیر فشار را چند درصد بالاتر نشان بدهد و همین چند درصد میتواند باعث تغییر رفتار سیستم PID Control شود.

اهمیت کالیبراسیون ابزار دقیق  در صنایع حساس بیشتر دیده میشود؛ جاهایی مثل پتروشیمی، نیروگاه، داروسازی یا صنایع غذایی که تغییر کوچک در Temperature، Flow یا Level میتواند خسارت بزرگ بسازد. وقتی فرایندی بر اساس Feedback Loop کار میکند، دقت داده ورودی حیاتی است. بدون کالیبراسیون منظم، سیستم های Safety Instrumented System یا SIS که روی استانداردهایی مثل IEC 61511 طراحی شده اند، در خطر کاهش عملکرد قرار میگیرند و این یعنی افزایش ریسک عملیاتی.

در نهایت کالیبراسیون فقط یک کار نگهداری ساده نیست، بلکه یک اقدام مهندسی برای تضمین قابلیت اطمینان سیستم است. تجهیزات صنعتی هرچقدر هم پیشرفته باشند، بدون Calibration دوره ای کارایی واقعی خود را از دست میدهند. درست مثل یک ساعت دقیق که اگر هرازگاهی تنظیم نشود، به مرور زمان خطا جمع میکند و از زمان واقعی عقب یا جلو می افتد. کالیبراسیون کمک میکند سیستم های صنعتی با همان دقت اولیه کار کنند، خطاهای تجمعی حذف شوند و کنترل فرایند بر اساس داده های صحیح انجام شود. ادامه این مسیر باعث افزایش امنیت، کیفیت و پایداری عملیات صنعتی خواهد شد.

بررسی فنی و مهندسی تجهیزات اندازه گیری (Measurement Instruments) در ابزار دقیق

معرفی سنسورهای فشار معمولی و فشارسنج های ضدانفجار Ex d و Ex ia

• سنسور فشار یا Pressure Sensor یکی از مهمترین ابزارهای اندازه گیری در صنایع فرآیندی است. این تجهیزات با تبدیل فشار فیزیکی به سیگنال الکتریکی، امکان مانیتورینگ و کنترل دقیق را فراهم میکنند. سنسورهای فشار معمولی در محیط های استاندارد و بدون ریسک انفجار استفاده میشوند و معمولا بر اساس اصولی مثل Strain Gauge، Capacitance یا Piezoelectric طراحی میشوند. این سنسورها برای خطوط آب، سیالات صنعتی، هوای فشرده و تجهیزات عمومی کاربرد دارند و به شرط رعایت محدوده دمایی و فشاری، عملکرد قابل پیش بینی ارایه میدهند.
• در مقابل، زمانی که محیط دارای ریسک انفجار باشد، استفاده از سنسورهای معمولی به هیچ عنوان ایمن نیست. برای این شرایط از سنسورهای ضدانفجار با استانداردهای Ex d یا Ex ia استفاده میشود. مدل Ex d که به آن Flameproof هم گفته میشود، با طراحی بدنه مقاوم در برابر انفجار ساخته شده است. اگر درون محفظه سنسور جرقه یا انفجاری اتفاق بیفتد، این محفظه مانع خروج شعله به محیط بیرون میشود. به همین دلیل در پالایشگاه ها، پتروشیمی ها و صنایع گاز بسیار رایج است.
• مدل Ex ia یا Intrinsic Safety کاملا متفاوت کار میکند. در این نوع سنسورها انرژی الکتریکی مدار به قدری محدود شده که حتی در صورت خرابی، اتصال کوتاه یا جرقه، انرژی کافی برای ایجاد شعله یا انفجار وجود ندارد. این سیستم معمولا همراه با Barrier یا Isolator در مدار نصب میشود تا سطح انرژی ایمن باقی بماند. سنسورهای Ex ia برای زون 0 و فضاهایی که احتمال انتشار گاز یا بخار قابل اشتعال همیشه وجود دارد، مناسب هستند و از نظر سطح ایمنی بالاتر از Ex d محسوب میشوند.

انتخاب بین سنسور معمولی، Ex d یا Ex ia باید بر اساس Zone Classification محیط، نوع ماده قابل اشتعال، فشار کاری، استانداردهای ATEX یا IECEx و نیازهای کنترلی انجام شود. سنسورهای فشار معمولی برای فضاهای عادی اقتصادی و مناسبند، اما در محیط های Hazardous تنها راه حل مطمین، استفاده از سنسورهای ضدانفجار است. مهندسین معمولا با بررسی میزان انرژی مورد نیاز سیستم کنترل، شرایط فیزیکی نصب و کلاس حفاظتی، مناسب ترین گزینه را انتخاب میکنند. این رویکرد باعث میشود سیستم ایمن، پایدار و مطابق استانداردهای بین المللی کار کند و در عین حال دقت اندازه گیری نیز حفظ شود.

ترانسمیترهای دما (RTD، ترموکوپل) و تفاوت مدل های ضدانفجار با مدل های معمولی چیست؟

ترانسمیترهای دما در صنایع فرایندی معمولا با دو سنسور اصلی کار میکنند: RTD یا Resistance Temperature Detector و ترموکوپل یا Thermocouple. RTD بر پایه تغییر مقاومت الکتریکی فلزات کار میکند و دقت بالا، پایداری طولانی مدت و خطای کم دارد. در مقابل، ترموکوپل بر اساس اختلاف ولتاژ ناشی از اتصال دو فلز ناهمجنس عمل میکند و به دلیل تحمل دمای بسیار بالا، سرعت پاسخ مناسب و ساختار ساده برای محیط های سخت صنعتی انتخاب رایجی است. در سیستم های اتوماسیون صنعتی، ترانسمیتر این سیگنال های خام را به سیگنال استاندارد 4-20 میلی آمپر تبدیل میکند تا قابلیت ارسال در مسافت طولانی و مقاوم بودن در برابر نویز فراهم شود.

تفاوت مدل های ضدانفجار یا Explosion Proof با مدل های معمولی زمانی اهمیت پیدا میکند که محیط صنعتی در دسته Hazardous Area قرار بگیرد. در مدل های معمولی یا General Purpose فرض بر این است که خطر حضور گاز یا بخار قابل اشتعال وجود ندارد. این مدل ها اغلب از نظر مکانیکی ساده تر هستند و الزامات حفاظتی کمتری دارند. اما مدل های ضدانفجار مطابق استانداردهایی مثل IECEx یا ATEX طراحی میشوند تا اگر در داخل محفظه دستگاه جرقه، قوس الکتریکی یا افزایش دما رخ داد، انرژی آن به بیرون منتقل نشود. این طراحی به گونه ای است که محفظه (Enclosure) بتواند انفجار داخلی را تحمل کرده و مانع انتشار شعله به محیط اطراف شود.

در یک ترانسمیتر ضدانفجار معمولا ضخامت بدنه بیشتر است، اتصالات رزوه ای طولانی تر طراحی میشوند و مسیرهای خروج گاز احتمالی با هندسه خاص ساخته میشوند تا در صورت بروز احتراق داخلی، دما و فشار قبل از خروج خنثی شود. این مفهوم را Flameproof Enclosure یا Ex d نیز مینامند. از سوی دیگر در مدل های معمولی تمرکز اصلی بر دقت، پایداری و پاسخ سریع است و خبری از محفظه های سنگین و مقاوم نیست. به همین دلیل ترانسمیترهای ضدانفجار نسبت به مدل های معمولی وزن بیشتر، قیمت بالاتر و فرایند نصب پیچیده تری دارند.

در نهایت انتخاب بین RTD یا ترموکوپل و همچنین انتخاب نوع ضدانفجار یا غیر ضدانفجار، کاملا به شرایط فرآیند، محدوده دمایی، الزامات ایمنی و استانداردهای محیط بستگی دارد. در محیط هایی که مواد قابل اشتعال وجود دارند، استفاده از مدل های Explosion Proof یا Intrinsically Safe موضوعی کاملا ضروری است تا احتمال ایجاد جرقه یا انتقال شعله به محیط حذف شود. در محیط های عادی مدل های معمولی تا زمانی که محدوده دمای کار و دقت سنسور مناسب باشد، انتخاب اقتصادی تر و ساده تری هستند. ادامه مطالعه در این حوزه معمولا به استانداردهای ایمنی و روش های طراحی ضدانفجار منتهی میشود که برای مهندسان ابزار دقیق یک پایه دانشی حیاتی محسوب میشود.

بررسی فلومترها (کوریولیس، اولتراسونیک، توربینی، مغناطیسی) و انتخاب مدل مناسب محیط های Hazardous

فلومترها یکی از حیاتی ترین ابزارهای اندازه گیری در فرایندهای صنعتی هستند و انتخاب درست آنها در محیط های Hazardous اهمیت دوچندان دارد. هر فلومتر بر اساس یک اصل فیزیکی خاص کار میکند و درک همین اصول کمک میکند بدانیم کدام تکنولوژی برای چه شرایطی مناسب است. فلومترهای کوریولیس، اولتراسونیک، توربینی و مغناطیسی هرکدام رفتار متفاوتی نسبت به فشار، دما، رسانایی سیال و وجود ارتعاش یا نویز محیط دارند و برای همین انتخاب آنها باید بر اساس داده های واقعی و شرایط عملیاتی انجام شود.

• فلومتر کوریولیس (Coriolis Flowmeter) دقت بسیار بالایی برای اندازه گیری Mass Flow دارد و روی چگالی سیال هم اطلاعات میدهد. این مدل برای سیالات ویسکوز یا چندفازی تا حدی مناسب است اما معمولا وزن زیاد و حساسیت به ارتعاش دارد. در محیط های Hazardous اگر لرزش های شدید یا محدودیت وزنی وجود داشته باشد باید به Class و Zone تجهیزات و امکان نصب آن توجه شود. مزیت اصلی این مدل استقلال آن از ویژگی های الکتریکی و هدایت سیال است که برای فرآیندهای شیمیایی حساس کارآمد است.
• فلومتر اولتراسونیک (Ultrasonic Flowmeter) با استفاده از امواج صوتی کار میکند و عدم تماس مستقیم با سیال باعث میشود گزینه خوبی برای سیالات خورنده یا فشار بالا باشد. مدل های Transit-Time دقت خوبی دارند اما وجود ذرات معلق یا حباب میتواند خطا ایجاد کند. مدل های Doppler برای سیالات دارای ذرات مناسب تر هستند. در محیط های Hazardous باید نسخه های Ex-proof یا Intrinsically Safe انتخاب شود تا ماژول ارسال کننده و گیرنده Ultrasonic باعث تولید جرقه احتمالی نشود.
• فلومتر توربینی (Turbine Flowmeter) یکی از قدیمی ترین و دقیقترین روش ها برای اندازه گیری Volumetric Flow است اما به کیفیت سیال بسیار حساس است. وجود ذرات جامد یا ویسکوزیته بالا باعث کاهش عمر پروانه میشود. در سیستم هایی که دما، فشار یا سرعت جریان تغییرات ناگهانی دارند، توربینی ممکن است رفتار ناپایدار نشان بدهد. در محیط های Hazardous نسخه های ضد انفجار ATEX یا IECEx باید استفاده شوند و محافظ مکانیکی هم برای جلوگیری از گیرکردن دوار لازم است.
• فلومتر مغناطیسی (Magnetic Flowmeter یا Magmeter) فقط برای سیالات رسانا کاربرد دارد اما برای اندازه گیری دبی مایعات رایج در صنایع آب، فاضلاب و شیمیایی بسیار پایدار عمل میکند. عدم وجود قطعات متحرک باعث میشود نیاز به نگهداری کم باشد. در محیط های Hazardous مزیت این فلومتر نصب امن و بدون نگرانی از اصطکاک یا جرقه است، البته تا زمانی که سیال رسانا باشد و الکترودها ایزولاسیون کافی داشته باشند. محدودیت اصلی این مدل در سیالات غیر رسانا مانند روغن ها یا گازها است.

انتخاب فلومتر مناسب برای محیط های Hazardous به سه عامل کلیدی وابسته است: نوع سیال، Zone یا Class محیط، و سازگاری فنی تجهیز با شرایط فرآیندی. فلومتر کوریولیس برای دقت بالا و اندازه گیری جرم مناسب است، اولتراسونیک برای سیالات خورنده یا لوله های بزرگ کاربرد دارد، توربینی برای سیالات تمیز و سرعت بالا استفاده میشود و مغناطیسی برای مایعات رسانا بهترین انتخاب است. معیار اصلی در محیط های Hazardous همیشه مطمئن بودن از Intrinsic Safety، حفاظت در برابر جرقه و انطباق با استانداردهای ATEX و IECEx است و بعد از آن باید ویژگی های سیال و دینامیک جریان بررسی شود تا تصمیم انتخابی از نظر مهندسی قابل دفاع باشد.

بررسی انواع سطح سنج ها (راداری، خازنی، التراسونیک) با نسخه های Safe Area و Ex

• کاربرد صنعتی: از تجهیزات اندازه گیری سطح برای اندازه‌گیری پیوسته ارتفاع مایع یا مواد جامد در مخازن و سیلوها استفاده می‌شود تا حجم موجود مواد اولیه یا محصول نهایی مشخص گردد. کاربرد این تجهیزات در مدیریت موجودی، جلوگیری از سرریز شدن و حفاظت از پمپ‌ها در برابر کارکرد خشک بسیار حیاتی است.

• برندهای موجود: برندهای معتبری مانند Vega، Endress+Hauser و Magnetrol طیف گسترده‌ای از ترانسمیترهای سطح را ارائه می‌دهند.

سطح سنج ها یا Level Measurement Instruments از تجهیزات کلیدی در فرایندهای صنعتی هستند که برای اندازه گیری ارتفاع سیال در مخازن و خطوط تولید استفاده میشوند. سه تکنولوژی رایج در این حوزه شامل سطح سنج راداری (Radar Level Transmitter)، سطح سنج خازنی (Capacitance Level Sensor) و سطح سنج التراسونیک (Ultrasonic Level Transmitter) است. هرکدام از این تجهیزات در نسخه های Safe Area و Ex (Explosion Proof) تولید میشوند تا در محیط های معمولی یا مناطق دارای خطر انفجار مطابق استاندارد ATEX و IECEx قابل استفاده باشند.

• سطح سنج راداری بر پایه امواج مایکروویو کار میکند. این نوع سنسور، موج را به سطح سیال ارسال کرده و از طریق زمان رفت و برگشت موج، ارتفاع ماده را محاسبه میکند. مزیت بزرگ Radar این است که شرایط محیطی مثل بخار، فشار بالا، تغییر چگالی یا دما تاثیر کمی روی دقت آن دارد. مدل های Ex این تجهیز معمولا دارای Housing مقاوم در برابر جرقه و مدارات محافظ Surge Protection هستند تا در محیط های Zone 0/1 به صورت ایمن کار کنند.
• سطح سنج خازنی یک اصل ساده اما دقیق دارد. این دستگاه تغییرات ظرفیت خازنی بین پروب سنسور و دیواره تانک را اندازه گیری میکند و از همین تغییرات برای تشخیص سطح مایع یا جامد استفاده میشود. Capacitance Level Sensors معمولا در محیط های Safe Area کاربرد زیادی دارند اما نسخه های Ex آنها نیز برای صنایع نفت و گاز تولید میشوند. نقطه ضعف این روش وابستگی آن به ثابت دی الکتریک ماده است و اگر ماده تغییر ترکیب بدهد ممکن است نیاز به Re-calibration باشد.
• سطح سنج التراسونیک با ارسال موج صوتی با فرکانس بالا و اندازه گیری Echo کار میکند. Ultrasonic Level Transmitter در محیط های باز و مخازن غیر تحت فشار عملکرد خوبی دارد، اما وجود کف، گرد و غبار یا تغییرات دما میتواند روی دقت آن تاثیر بگذارد. نسخه های Ex این سنسورها برای محیط هایی استفاده میشوند که در آن گازهای قابل اشتعال وجود دارد و معمولا دارای محفظه ضد انفجار با استاندارد Flameproof هستند.

انتخاب بین Radar، Capacitance و Ultrasonic به شرایط فرآیند، نوع ماده، دما، فشار و نیاز به Safe Area یا Ex بودن بستگی دارد. Radar برای شرایط سخت بهترین گزینه است، Capacitance برای مواد جامد و فرایندهای ساده اقتصادی تر است و Ultrasonic برای کاربردهای عمومی و مخازن باز انتخاب مناسبی به شمار میرود. هر سه تکنولوژی با طراحی دقیق و رعایت اصول ایمنی، میتوانند اندازه گیری سطح را در صنایع مختلف قابل اعتماد و پایدار نگه دارند.

نکات مهم در انتخاب برندهای معتبر تجهیزات Measurement برای محیط های پرخطر

در محیط های پرخطر صنعتی، انتخاب برندهای معتبر برای تجهیزات Measurement یک تصمیم معمولی نیست بلکه بخشی از طراحی ایمنی لایه ای یا Layer of Protection Analysis است. اولین نکته این است که برند انتخاب شده باید گواهی های معتبر بین المللی مانند IECEx یا ATEX داشته باشد، چون این استانداردها رفتار تجهیزات را در شرایط Hazardous Area بررسی میکنند و اطمینان میدهند که سنسور یا ترانسمیتر در اثر گرما، ولتاژ یا خطای داخلی باعث جرقه نمیشود. در بسیاری از منابع علمی تاکید شده که تجهیزات اندازه گیری بدون این گواهی ها حتی اگر عملکرد دقیقی داشته باشند، برای Zone 1 و Zone 2 قابل قبول نیستند.

در مرحله بعد باید پایداری اندازه گیری و Performance Stability تجهیزات سنجیده شود. برندهای معتبر معمولا یک Data Sheet دقیق ارائه میدهند که میزان Drift، تحمل دما، Response Time و Repeatability را مشخص میکند. در محیط هایی که گازهای قابل اشتعال وجود دارد، کوچکترین خطا میتواند منجر به shutdown های غیرضروری یا بدتر از آن، عدم تشخیص شرایط خطرناک شود. به همین دلیل انتخاب برندهایی که Calibration Stability بالاتری دارند و دوره های سرویس طولانی تری ارائه میکنند اهمیت زیادی دارد.

نکته دیگر بحث سازگاری تجهیزات Measurement با سیستم های کنترلی کارخانه است. برای مثال اگر یک واحد از سیستم های مبتنی بر پروتکل HART یا Foundation Fieldbus استفاده میکند، برند انتخاب شده باید Field Communication قابل اعتماد داشته باشد. منابع فنی تاکید میکنند که در محیط های پرریسک، وجود نویز الکتریکی و شرایط دمایی شدید میتواند سیگنال های ضعیف را مختل کند، بنابراین برندهای معتبر معمولا از مدارهای ایزوله، محافظ Surge و طراحی Robust در ترانسمیترهای خود استفاده میکنند تا سیگنال بدون اختلال به DCS یا PLC برسد.

در نهایت، انتخاب برند معتبر تنها موضوع کیفیت ساخت نیست بلکه موضوع Reliability Engineering است. برندهایی که سابقه طولانی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی دارند، معمولا Failure Rate پایین تر و داده های دقیق تر مثل MTBF ارائه میکنند. این اعداد برای تحلیل ریسک و انتخاب تجهیزات مناسب در Hazardous Area بسیار حیاتی هستند. وقتی یک مهندس ابزار دقیق بر اساس این معیارها برند را انتخاب میکند، در واقع احتمال بروز خطا، خاموشی ناخواسته و خطرات انفجاری را کاهش میدهد و یک لایه ایمنی پایدارتر برای واحد صنعتی ایجاد میکند.

بررسی ابعاد فنی و مهندسی تجهیزات کنترلی (Control Instruments)

کنترلرهای PID در نسخه های صنعتی استاندارد و نسخه های مناسب Zone 1 و Zone 2

کنترلر PID یا Proportional Integral Derivative یکی از مهم ترین الگوریتم های کنترل فرایند در صنایع است و به دلیل سادگی پیاده سازی، پایداری و قابلیت تنظیم گسترده در تجهیزات مختلف استفاده میشود. در نسخه های صنعتی استاندارد، این کنترلرها معمولاً برای محیط های عادی طراحی میشوند و در تابلوهای کنترل یا سیستم های PLC و DCS قرار میگیرند. این مدل ها اغلب بدنه سبک تر، مدارهای الکترونیکی بدون محافظت ضدجرقه و قابلیت های استاندارد I/O دارند. در بسیاری از کارخانه ها نسخه های معمولی PID کنترلر برای مدیریت دما، فشار، دبی و سطح به کار میروند و برای شرایطی مناسب هستند که خطر وجود گازهای قابل اشتعال وجود نداشته باشد.

در مقابل، نسخه های مناسب Zone 1 و Zone 2 که مطابق با استانداردهایی مثل ATEX و IECEx ساخته میشوند، ساختار مهندسی شده کاملاً متفاوتی دارند. در Zone 1 که احتمال حضور گازهای قابل اشتعال در حالت معمول فرایند وجود دارد، کنترلر PID باید در محفظه Ex d یا Flameproof قرار بگیرد تا در صورت ایجاد جرقه داخلی، انرژی به بیرون منتقل نشود. این نوع طراحی نیازمند ضخامت بالای بدنه، اتصال های مقاوم در برابر شعله و طراحی حرارتی دقیق است تا گرمای داخلی به حدی نرسد که گازهای اطراف را مشتعل کند. حتی بردهای الکترونیکی و مسیرهای مدار هم به گونه ای انتخاب میشوند که توان تخلیه انرژی محدود باشد و شدت قوس الکتریکی کاهش یابد.

در محیط Zone 2 که احتمال وجود گاز کمتر و تنها در شرایط غیرعادی مطرح است، کنترلر PID معمولا در محفظه Ex nA یا Non Sparking قرار میگیرد. این محفظه ها سبک تر از مدل Zone 1 هستند اما همچنان طراحی آن ها به گونه ای است که احتمال ایجاد جرقه یا دمای خطرناک کاهش یابد. نسخه های Zone 2 معمولاً اجازه استفاده از I/O های سریع تر و توان بالاتر را نسبت به Zone 1 دارند چون سطح ریسک محیط کمتر است. از نظر عملیاتی، بسیاری از صنایع Oil and Gas یا پتروشیمی هنگام انتخاب بین Zone 1 و Zone 2، به تحلیل ریسک، غلظت گازهای احتمالی و نوع تجهیزات مجاور توجه میکنند تا مدل مناسب PID کنترلر انتخاب شود.

بطور خلاصه PID کنترلر در نسخه های استاندارد بیشتر روی عملکرد کنترلی تمرکز دارد اما نسخه های Zone 1 و Zone 2 علاوه بر کارکرد کنترلی، یک لایه مهم ایمنی ذاتی (Intrinsic Safety) یا محافظت ضدانفجار را هم تامین میکنند. این تفاوت ها باعث میشود مهندسان در طراحی سیستم، علاوه بر تنظیم ضرایب Kp، Ki و Kd، به معماری ایمنی هم توجه کنند و کنترلر مناسب محیط را انتخاب کنند. رشته ابزار دقیق همیشه به سمت توسعه کنترلرهایی میرود که هم دقت بالاتری ارائه دهند و هم با استانداردهای ایمنی محیط های خطرناک سازگار باشند، چون امنیت و پایداری فرایند در صنعت مدرن جدایی ناپذیرند.

بررسی فنی مهندسی انواع ولوهای کنترلی (Globe، Ball، Butterfly) و اکچویتورهای پنوماتیک و برقی ضدانفجار

کاربرد صنعتی: به عنوان عنصر نهایی کنترل (Final Control Element)، دبی جریان سیال را در یک سیستم فرآیندی تنظیم می‌کند تا پارامترهای کنترل شده به مقدار هدف برسند. کنترل ولوها با دریافت سیگنال از کنترلر، برای ایجاد شرایط پایدار عملیاتی، باز و بسته شدن خود را به دقت تنظیم می‌نمایند.

برندهای موجود: برندهای پیشرو و بسیار معتبری مانند Masoneilan (از Baker Hughes)، Fisher (از Emerson) و Samson در این حوزه شناخته شده‌اند.

ولوهای کنترلی (Control Valves) اجزای حیاتی در سیستم های کنترل فرآیند صنعتی هستند که برای تنظیم جریان، فشار، دما و سطح مایعات و گازها استفاده می شوند. این ولوها با تغییر سطح مقطع عبوری (Orifice) سیال، میزان دبی (Flow Rate) را مدیریت می کنند. یک ولو کنترلی عموماً شامل دو بخش اصلی است: بادی ولو (Valve Body) که مسیر سیال را فراهم می کند و اکچویتور (Actuator) که نیروی لازم برای حرکت المان کنترلی داخل بادی ولو را تأمین می کند.

انواع ولوهای کنترلی متداول

ولوهای کنترلی بر اساس نوع حرکت عضو مسدودکننده (Obturator) به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: ولوهای با حرکت خطی (Linear Motion Valves) و ولوهای با حرکت دورانی یا چرخشی (Rotary Motion Valves).

۱. ولوهای کروی (Globe Valves)

این ولوها از نوع حرکت خطی هستند و متداول ترین نوع برای کاربردهای کنترل دقیق (Throttling Service) محسوب می شوند.

ساختار و عملکرد: در یک گلوب ولو، حرکت ساقه (Stem) ولو، دیسک (Plug) را به سمت نشیمنگاه (Seat) پایین می آورد تا جریان را کاهش دهد یا کاملاً مسدود کند. الگوی جریان در داخل بادی ولو با تغییر جهت های ۹۰ درجه ای همراه است، که باعث ایجاد افت فشار (Pressure Drop) قابل توجه می شود اما کنترل بسیار دقیقی را فراهم می کند.
مزایا: قابلیت Throttling و کنترل جریان عالی، آب بندی (Sealing) خوب.
کاربرد: رایج در سرویس هایی که نیاز به تنظیم دقیق دبی دارند.

۲. ولوهای توپی (Ball Valves)

این ولوها از نوع حرکت دورانی هستند و از یک توپ کروی با یک سوراخ (Bore) در مرکز استفاده می کنند.

ساختار و عملکرد: با چرخش ۹۰ درجه ای ساقه (Quarter-Turn)، سوراخ توپ در راستای خط لوله قرار گرفته و مسیر جریان را کاملاً باز می کند (حالت کاملاً باز: Full Port)، یا عمود بر آن قرار گرفته و جریان را مسدود می نماید (حالت کاملاً بسته: Shutoff).
مزایا: ظرفیت جریان بالا (Low Pressure Drop)، عملکرد سریع (Quick Opening/Closing)، آب بندی عالی.
کاربرد: بیشتر در سرویس های قطع و وصل (On/Off Service) استفاده می شوند، اما با طراحی خاص توپ (مثل V-Port Ball Valve) می توانند برای کنترل (Throttling) نیز به کار روند.

۳. ولوهای پروانه ای (Butterfly Valves)

این ولوها نیز از نوع حرکت دورانی (Quarter-Turn) هستند و از یک دیسک مسطح استفاده می کنند.

ساختار و عملکرد: دیسک (Disc) توسط یک ساقه در مرکز بادی ولو نگه داشته شده و با چرخش ۹۰ درجه، باز و بسته می شود. به دلیل نازک بودن دیسک، این ولوها افت فشار بسیار کمتری نسبت به گلوب ولو دارند و برای خطوط لوله با قطرهای بزرگ مقرون به صرفه اند.
مزایا: طراحی فشرده و سبک، افت فشار پایین، مناسب برای خطوط لوله بزرگ.
کاربرد: کنترل جریان یا قطع و وصل در سیستم های با دبی بالا.

⚡ اکچویتورها (Actuators)

اکچویتور بخش محرک ولو است که سیگنال کنترلی دریافتی از سیستم کنترل (DCS یا PLC) را به حرکت مکانیکی (خطی یا دورانی) برای تغییر موقعیت المان کنترلی ولو تبدیل می کند. دو نوع رایج اکچویتورها عبارتند از:

۱. اکچویتورهای پنوماتیک (Pneumatic Actuators) : این اکچویتورها از هوای فشرده (Compressed Air) به عنوان منبع انرژی برای ایجاد حرکت استفاده می کنند.

انواع متداول اکچویتور / Actuators  :
دیافراگمی (Diaphragm): برای ولوهای حرکت خطی. با اعمال فشار هوا به دیافراگم، نیروی لازم برای حرکت ساقه ولو ایجاد می شود.
پیستونی (Piston): برای کاربردهایی که به نیروی بیشتر یا حرکت طولانی تر نیاز دارند.
ون (Vane) یا دندانه و شانه (Rack and Pinion): برای ولوهای حرکت دورانی (مثل بال و باترفلای).
مزایا: سادگی ساختار، قابلیت اطمینان بالا، سرعت پاسخ دهی خوب، مناسب برای مناطق خطرناک.
عملکرد ایمنی (Fail-Safe): اغلب به صورت فنر-برگردان (Spring-Return) طراحی می شوند که در صورت قطع هوای فشرده (Failure of Air Supply)، ولو را به موقعیت ایمن (مثل کاملاً باز یا کاملاً بسته) هدایت می کنند (Fail-Open یا Fail-Close).

۲. اکچویتورهای برقی (Electric Actuators) :این اکچویتورها از موتورهای الکتریکی برای تبدیل انرژی الکتریکی به حرکت مکانیکی استفاده می کنند.

ساختار و عملکرد: موتور الکتریکی از طریق جعبه دنده (Gearbox) حرکت را به ساقه ولو منتقل می کند. این اکچویتورها می توانند حرکت خطی یا دورانی ایجاد کنند.
مزایا: کنترل دقیق و حفظ موقعیت (Self-Locking)، عدم نیاز به خطوط هوای فشرده، مصرف انرژی بهینه.
معایب: معمولاً کندتر از نوع پنوماتیک، گران تر، و در صورت قطع برق، عملکرد Fail-Safe پیچیده تری دارند که معمولاً با استفاده از باتری پشتیبان (Battery Backup) یا چرخ دنده دستی (Hand Wheel) تأمین می شود.

بررسی فنی و مهندسی اکچویتورهای ضد انفجار (Explosion-Proof Actuators)

در صنایع فرآیندی مانند نفت، گاز و پتروشیمی که در آن ها گازها، بخارات یا غبارهای قابل اشتعال وجود دارند، استفاده از تجهیزات الکتریکی معمولی می تواند جرقه (Spark) ایجاد کرده و سبب انفجار شود. به همین دلیل، اکچویتورهایی که در این مناطق خطرناک (Hazardous Locations) نصب می شوند، باید دارای درجه حفاظتی ضد انفجار (Explosion-Proof / Flameproof) باشند.

استانداردها: این تجهیزات باید مطابق با استانداردهای بین المللی مانند IECEx، ATEX یا استانداردهای محلی مانند NEC/CEC (برای کلاس ها و دایویژن ها) طراحی و گواهی نامه دریافت کنند.
روش حفاظت: در اکچویتورهای برقی ضد انفجار، محفظه (Enclosure) طوری ساخته می شود که بتواند در صورت وقوع انفجار داخلی (مانند جرقه موتور یا سیم کشی)، فشار ناشی از آن را تحمل کند و از انتقال شعله یا جرقه به اتمسفر قابل اشتعال محیط خارج جلوگیری نماید. این حفاظت با کد Ex d (Flameproof Enclosure) مشخص می شود.
اکچویتورهای پنوماتیک در مناطق خطرناک: اکچویتورهای پنوماتیک ذاتاً ایمن تر (Intrinsically Safe) هستند، زیرا از برق استفاده نمی کنند. با این حال، باید از تجهیزات جانبی برقی آن ها (مانند مبدل های I/P و سلونوئید ولوها) که در محیط نصب می شوند، از نوع ضد انفجار یا ذاتاً ایمن انتخاب شوند.

پوزیشنرهای معمولی و پوزیشنرهای ضدانفجار با پروتکل HART یا Fieldbus

پوزیشنرها از اجزای مهم سیستم های کنترل صنعتی هستند که وظیفه اصلی آنها تنظیم دقیق حرکت محرک ها یا ولوها بر اساس سیگنال کنترلی است. پوزیشنرهای معمولی (Conventional Positioners) به صورت آنالوگ کار می کنند و برای کاربردهای استاندارد در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع پوزیشنرها امکان تنظیم دقیق جریان سیال یا گاز را فراهم می کنند و برای فرآیندهایی که نیاز به دقت متوسط دارند، گزینه مناسبی هستند. با کالیبره پوزیشنر می توان عملکرد آن را بهینه کرده و دقت حرکت ولو را تضمین کرد.

پوزیشنرهای ضدانفجار (Ex-Proof Positioners) طراحی شده اند تا در محیط های صنعتی با شرایط خطرناک، مانند صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، به کار گرفته شوند. این تجهیزات به گونه ای ساخته شده اند که از ایجاد جرقه جلوگیری کرده و ایمنی سیستم را افزایش می دهند. علاوه بر حفاظت مکانیکی، بسیاری از این پوزیشنرها دارای پروتکل های دیجیتال مانند HART یا Fieldbus هستند که امکان ارتباط مستقیم با سیستم های کنترل DCS و مانیتورینگ فرآیند را فراهم می کنند.

استفاده از پروتکل های HART و Fieldbus در پوزیشنرهای پیشرفته مزایای زیادی دارد، از جمله امکان تنظیم و مانیتورینگ از راه دور، جمع آوری داده های دقیق عملکرد و تشخیص زودهنگام مشکلات. این قابلیت ها در کنار قابلیت کالیبره پوزیشنر باعث می شود عملکرد سیستم در طول زمان پایدار باقی بماند و نیاز به تعمیرات مکرر کاهش یابد. همچنین با انتخاب مناسب پوزیشنر، می توان تجهیزات را با زون بندی تجهیزات ضد انفجار تطبیق داد تا سطح ایمنی در محیط های حساس به حداکثر برسد.

انتخاب پوزیشنر مناسب نه تنها به عملکرد بهینه ولو و سیستم کنترل کمک می کند، بلکه تاثیر مستقیمی بر بهره وری فرآیند و کاهش هزینه های نگهداری دارد. در کنار این، خرید دتکتور شعله و اطلاع از قیمت دتکتور شعله نیز از اقدامات مهم در طراحی سیستم های ایمن و پایدار محسوب می شود، زیرا ترکیب پوزیشنرهای دقیق و تجهیزات حفاظتی مناسب، تضمین کننده عملکرد ایمن و کنترل دقیق فرآیندهای صنعتی خواهد بود.

رگولاتورهای فشار و تفاوت مدل های Explosion Proof با نمونه های استاندارد

بررسی فنی و مهندسی اصول رگولاتورهای فشار و تمایز مدل های ضد انفجارT رگولاتور فشار (Pressure Regulator) یک دستگاه مکانیکی یا الکترومکانیکی است که برای کاهش فشار ورودی (Inlet Pressure) در یک سیستم سیالاتی (گاز یا مایع) و حفظ آن در یک فشار خروجی (Outlet Pressure) ثابت و مطلوب، صرف نظر از نوسانات فشار ورودی یا تغییرات دبی بار (Flow Demand) در سمت مصرف کننده، طراحی شده است. این ابزارها برای کنترل دقیق و پایدار فرآیندها در صنایع مختلف حیاتی هستند.

ساختار و عملکرد رگولاتورهای فشار

یک رگولاتور فشار از سه جزء عملکردی اصلی تشکیل شده است:

۱. المان حسگر (Sensing Element): وظیفه اندازه گیری فشار خروجی را بر عهده دارد. این المان معمولاً یک دیافراگم (Diaphragm) یا یک پیستون (Piston) است که نیروی ناشی از فشار خروجی را به سمت مخالف نیروی تنظیم کننده منتقل می کند.

۲. المان تنظیم کننده (Loading Element): این بخش نیروی مرجع (Reference Force) مورد نیاز برای تنظیم فشار خروجی را تأمین می کند. رایج ترین نوع آن یک فنر تنظیم (Adjusting Spring) است که توسط یک پیچ تنظیم (Adjusting Screw) فشرده می شود تا فشار مطلوب (Set Point) را تعیین کند. نیروی فنر با نیروی فشار خروجی روی دیافراگم در تعادل قرار می گیرد.

۳. المان کنترل (Control Element): این بخش وظیفه محدود کردن یا تنظیم جریان سیال ورودی را بر عهده دارد تا فشار خروجی ثابت بماند. معمولاً این المان یک پاپت (Poppet) یا شیر کوچک است که با حرکت المان حسگر، باز و بسته می شود.

عملکرد: هنگامی که فشار خروجی کاهش می یابد (به دلیل افزایش مصرف)، نیروی فنر بر نیروی دیافراگم غلبه کرده و پاپت را بازتر می کند تا جریان بیشتری وارد شود و فشار خروجی به حد تنظیم شده بازگردد. برعکس، اگر فشار خروجی افزایش یابد، دیافراگم بر نیروی فنر غلبه کرده و پاپت را برای کاهش جریان ورودی می بندد.

تمایز رگولاتورهای ضد انفجار (Explosion-Proof) با مدل های استاندارد

تمایز اصلی بین مدل های استاندارد و مدل های ضد انفجار (Explosion-Proof) یا اصطلاحاً Ex-Proof به ملاحظات ایمنی الکتریکی و محل نصب آن ها در محیط های صنعتی خطرناک باز می گردد. این تفاوت عموماً در رگولاتورهایی که از اجزای الکترونیکی برای تنظیم، کنترل یا اندازه گیری استفاده می کنند (مانند رگولاتورهای الکتروپنوماتیک یا مدل های دارای سنسور و ترانسمیتر)، بسیار مهم است.

رگولاتورهای استاندارد (Standard Regulators)

این مدل ها برای نصب در مناطق غیرخطرناک (Non-Hazardous Areas) طراحی شده اند که در آن ها هیچ گاز، بخار، یا غبار قابل اشتعالی در محیط کار وجود ندارد یا احتمال حضور آن ها بسیار ناچیز است. در این مدل ها، حفاظت ویژه ای در برابر ایجاد جرقه یا حرارت سطح برای جلوگیری از انفجار محیط در نظر گرفته نشده است.

رگولاتورهای ضد انفجار (Explosion-Proof / Ex-Proof)

مدل های ضد انفجار، که با استانداردهایی مانند ATEX، IECEx یا NEC (Classes/Divisions/Zones) گواهی نامه دریافت می کنند، مخصوص نصب و بهره برداری در مناطق خطرناک (Hazardous Locations) هستند. این مناطق مکان هایی هستند که در آن ها احتمال وجود مخلوط های انفجاری از گازها، بخارات قابل اشتعال یا غبارهای قابل احتراق در هوا وجود دارد.

ویژگی های تمایز مدل های ضد انفجار:

• ۱. محفظه (Enclosure):
  مدل استاندارد: محفظه صرفاً برای حفاظت در برابر نفوذ آب و گرد و غبار (IP Rating) طراحی شده است.
  مدل Ex-Proof: اجزای الکتریکی حساس (مانند سوئیچ ها، مدارهای کنترلی یا موتورها) در یک محفظه مقاوم در برابر شعله (Flameproof Enclosure – Ex d) قرار می گیرند. این محفظه چنان استحکامی دارد که در صورت وقوع هرگونه انفجار داخلی (ناشی از جرقه)، می تواند فشار انفجار را تحمل کرده و از انتشار شعله یا جرقه داغ به محیط اطراف قابل اشتعال جلوگیری کند.
• ۲. دما و توان (Temperature and Power Limitation):
  مدل استاندارد: محدودیت خاصی بر اساس دمای اشتعال محیط وجود ندارد.
  مدل Ex-Proof: طراحی آن ها به گونه ای است که دمای سطح خارجی تجهیز، حتی در حین کارکرد عادی، از دمای اشتعال (Ignition Temperature) گازها و بخارات موجود در محیط (تعیین شده توسط کد دمایی یا Temperature Class مانند T4 یا T6) فراتر نرود.
• ۳. نوع حفاظت جایگزین (Intrinsic Safety):
  در برخی موارد، به جای محفظه سنگین ضد انفجار (Ex d)، از حفاظت ذاتاً ایمن (Intrinsically Safe – Ex i) استفاده می شود. در این روش، سطح انرژی الکتریکی و حرارتی به حدی پایین نگه داشته می شود که توانایی ایجاد جرقه یا گرمای کافی برای احتراق مخلوط انفجاری محیط را نداشته باشد. این روش در مقایسه با روش Ex d، معمولاً برای ترانسمیترها یا تجهیزات با توان پایین تر کاربرد دارد. در نتیجه، در حالیکه عملکرد اصلی کنترل فشار در هر دو مدل یکسان است، تفاوت حیاتی در مکانیسم های حفاظتی مورد استفاده در مدل Ex-Proof برای تضمین ایمنی عملیاتی و جلوگیری از فجایع ناشی از انفجار در محیط های پرخطر صنعتی نهفته است.

تجهیزات ایمنی، حفاظتی و SIS در ابزار دقیق چیست؟

انواع دتکتورهای گاز (کاتالیستی، IR، الکترولیتیک) با نسخه های Ex d، Ex ia و معمولی

کاربرد صنعتی: از دتکتور شعله و گاز برای تشخیص زودهنگام نشت گازهای سمی یا قابل اشتعال و همچنین شناسایی شعله و حریق در مناطق پرخطر و مستعد انفجار نصب می‌شوند. دتکتورها با ارسال سیگنال هشدار به سیستم ایمنی (ESD)، نقش حیاتی در حفاظت از جان پرسنل و جلوگیری از فجایع صنعتی دارند.ب

دتکتورهای گاز ابزارهای حیاتی در سیستم های ایمنی صنعتی هستند که برای شناسایی حضور گازهای قابل اشتعال و سمی طراحی شده اند. این تجهیزات در انواع مختلفی عرضه می شوند که از جمله رایج ترین آنها می توان به دتکتور کاتالیستی (Catalytic), دتکتور IR و دتکتور الکترولیتیک (Electrochemical) اشاره کرد. دتکتورهای کاتالیستی معمولاً برای شناسایی گازهای قابل اشتعال در محیط های صنعتی استفاده می شوند و با اکسیداسیون گاز روی یک سطح حساس به تغییر دما واکنش نشان می دهند. دتکتورهای IR با استفاده از جذب نور مادون قرمز عملکرد دارند و برای گازهایی مانند متان و CO2 بسیار مناسب هستند، زیرا حساسیت بالایی در شرایط مختلف محیطی ارائه می دهند. دتکتورهای الکترولیتیک بیشتر برای گازهای سمی و مضر مانند CO و NO2 کاربرد دارند و واکنش شیمیایی در یک سلول الکترولیتیک باعث تولید سیگنال الکتریکی متناسب با غلظت گاز می شود.

نسخه های مختلف این دتکتورها شامل Ex d، Ex ia و معمولی هستند که بسته به محیط و ریسک انفجار انتخاب می شوند. نسخه Ex d یا Flameproof برای محیط های انفجاری طراحی شده و بدنه ای مقاوم دارد که از انتشار جرقه جلوگیری می کند. نسخه Ex ia یا Intrinsically Safe به گونه ای طراحی شده که جریان و انرژی الکتریکی در حدی پایین است که حتی در صورت خرابی، خطر ایجاد جرقه و انفجار وجود ندارد. نسخه معمولی بیشتر برای محیط های غیرخطرناک و ایمنی عمومی صنعتی استفاده می شود و نصب و نگهداری ساده تری دارد.

در سیستم های مدرن ابزار دقیق، فرآیند زون بندی تجهیزات ضد انفجار (Explosion-proof zoning) اهمیت زیادی دارد و تعیین مناطق خطر و تطبیق نوع دتکتور با شرایط محیطی، از الزامات اصلی ایمنی است. انتخاب صحیح نوع دتکتور، نسخه Ex و محل نصب، به کاهش خطرات صنعتی و افزایش طول عمر تجهیزات کمک می کند. هم چنین استفاده از تجهیزات مکمل مانند کالیبره پوزیشنر (Calibrated Positioner) می تواند دقت اندازه گیری و پاسخ دهی دتکتورها را بهبود دهد و عملکرد سیستم ابزار دقیق را بهینه کند.

برای خرید دتکتور شعله یا بررسی قیمت دتکتور شعله، انتخاب نوع مناسب با توجه به نوع محیط و خطرات احتمالی ضروری است. دتکتورهای شعله به عنوان مکمل سیستم های مانیتورینگ گاز و ایمنی عمل می کنند و توانایی تشخیص سریع افزایش غلظت گاز یا شعله را دارند. در نتیجه، توجه به مشخصات فنی، نسخه Ex مناسب و نصب در موقعیت های زون بندی شده، کلید تضمین ایمنی و عملکرد پایدار سیستم های ابزار دقیق در صنایع مختلف محسوب می شود.

شیرهای اطمینان و PSV ها در محیط های Safe و محیط های با Class I Division 1

مبانی شیرهای اطمینان و ملاحظات نصب در محیط های عادی و خطرناک

شیرهای اطمینان یا Safety Valves و شیرهای تخلیه فشار (Pressure Safety Valves یا PSV) ابزارهای حیاتی در حفظ یکپارچگی و ایمنی سیستم های تحت فشار در صنایع فرآیندی (Process Industries) هستند. وظیفه اصلی این تجهیزات جلوگیری از افزایش بیش از حد مجاز فشار در مخازن، بویلرها و خطوط لوله است که می تواند منجر به پارگی تجهیزات و وقوع حوادث فاجعه بار شود. این شیرها به گونه ای طراحی شده اند که به صورت خودکار و بدون نیاز به نیروی خارجی، در یک فشار از پیش تعیین شده (Set Pressure)، باز شده و مقدار مشخصی از سیال را تخلیه کنند.

اصول عملکرد و انواع شیرهای اطمینان

به طور کلی، دو اصطلاح شیر اطمینان و شیر تخلیه فشار در عمل به هم مرتبط هستند، اما از نظر فنی تفاوت هایی دارند که عمدتاً به نوع سیال و نحوه عملکرد آن ها هنگام باز شدن مرتبط است.

• ۱. شیرهای اطمینان (Safety Valves)

این اصطلاح معمولاً برای سرویس هایی استفاده می شود که سیال مورد نظر تراکم پذیر (Compressible Fluid) مانند بخار (Steam) یا گاز (Gas) است.

نحوه عملکرد (Pop Action): شیر اطمینان به صورت ناگهانی و کامل باز می شود؛ این رفتار به عنوان Pop Action شناخته می شود. به محض اینکه فشار سیستم به Set Pressure می رسد، شیر به سرعت به موقعیت کاملاً باز (Full Lift) می رسد تا حداکثر دبی تخلیه را در زمان کم فراهم کند.

• ۲. شیرهای تخلیه فشار (Relief Valves)

این اصطلاح برای سرویس هایی که سیال مورد نظر تراکم ناپذیر (Incompressible Fluid) مانند مایعات (Liquids) است، به کار می رود.

نحوه عملکرد (Proportional Action): شیر تخلیه فشار به صورت متناسب (Proportional) با افزایش فشار سیستم، باز می شود. به عبارت دیگر، هرچه فشار بالاتر از Set Pressure باشد، شیر بیشتر باز می شود و از تخلیه ناگهانی حجم زیاد سیال جلوگیری می کند.

• ۳. شیرهای ایمنی فشار (Pressure Safety Valves – PSV)

در استانداردهای مدرن صنعتی (مانند API Standard 520/521)، اصطلاح PSV یا شیر ایمنی فشار به عنوان یک اصطلاح کلی برای شیرهایی استفاده می شود که برای محافظت در برابر افزایش فشار بیش از حد (Overpressure Protection) طراحی شده اند و ممکن است رفتار Pop Action یا Proportional Action داشته باشند.

ملاحظات نصب و بهره برداری در محیط های Safe و Hazardous

محل نصب شیرهای اطمینان تأثیر مستقیمی بر الزامات طراحی و نگهداری آن ها دارد. این تجهیزات علاوه بر عملکرد مکانیکی، باید ملاحظات محیطی و الکتریکی را نیز در نظر بگیرند.

۱. نصب در محیط های Safe (مناطق عادی)

محیط های Safe یا Ordinary Locations مناطقی هستند که خطر حضور گازها، بخارات یا غبارهای قابل اشتعال در آن ها وجود ندارد.

الزامات اصلی: در این محیط ها، تمرکز صرفاً بر عملکرد هیدرولیکی و ظرفیت تخلیه (Relieving Capacity) شیر است. انتخاب مواد (Material Selection) بر اساس سازگاری با سیال فرآیند و دمای کارکرد صورت می گیرد.
تجهیزات جانبی الکتریکی: هرگونه ابزار دقیق الکتریکی جانبی متصل به PSV (مانند سوئیچ های حد یا Limit Switches برای اطلاع رسانی از باز شدن شیر) نیازی به طراحی ضد انفجار (Explosion-Proof) یا ذاتاً ایمن (Intrinsically Safe) ندارند و می توانند از تجهیزات استاندارد استفاده کنند.

۲. نصب در محیط های Class I, Division 1 (مناطق خطرناک)

محیط های خطرناک (Hazardous Locations) به مناطقی اطلاق می شود که احتمال حضور مواد قابل اشتعال وجود دارد. Class I, Division 1 (طبق استاندارد NEC/NFPA 70) به عنوان یکی از خطرناک ترین مناطق شناخته می شود:

Class I: وجود گازها یا بخارات قابل اشتعال.
Division 1: مواد قابل اشتعال در شرایط عملکرد عادی (Normal Operation) به صورت پیوسته، متناوب یا دوره ای در غلظت های خطرناک وجود دارند.

• الف. شیرهای اطمینان مکانیکی

ماهیت ذاتی: خود بادی ولو (Valve Body) و اجزای مکانیکی PSV نیازی به گواهینامه های ضد انفجار ندارند، زیرا عملکرد آن ها مکانیکی است و جرقه ایجاد نمی کنند.
ملاحظات متریال: با این حال، باید به سازگاری مواد با شرایط محیطی (مثلاً اتمسفر خورنده) توجه شود. همچنین، در هنگام تخلیه، سیال فرآیند که ممکن است قابل اشتعال باشد، در این محیط آزاد می شود (یا به خط فلر فرستاده می شود)، بنابراین حفظ آب بندی (Sealing) مناسب برای جلوگیری از نشت های فرآیندی اهمیت دوچندانی دارد.

• ب. تجهیزات ابزار دقیق جانبی (Instrumentation)

مشکل اصلی در این محیط ها مربوط به سنسورها، سوئیچ ها و سایر ادوات الکتریکی است که ممکن است به PSV متصل شوند:

سوئیچ های Position (Limit Switches): اگر قرار باشد سیگنالی مبنی بر باز شدن شیر به اتاق کنترل ارسال شود، سوئیچ موقعیت الکتریکی متصل به ساقه (Stem) ولو باید حتماً دارای گواهینامه مناسب برای Class I, Division 1 باشد. این امر معمولاً با استفاده از یکی از روش های زیر حاصل می شود:
محفظه ضد انفجار (Explosion-Proof Enclosure – Ex d): تجهیزات الکتریکی در محفظه ای قرار می گیرند که قادر به تحمل انفجار داخلی و جلوگیری از انتشار آن به محیط اطراف است.
ذاتاً ایمن (Intrinsically Safe – Ex i): طراحی مدار الکتریکی به گونه ای است که انرژی کافی برای ایجاد جرقه با توان لازم جهت اشتعال مخلوط انفجاری را فراهم نمی کند. این روش نیازمند نصب بریرها (Barriers) در منطقه Safe است.

اهمیت اجرای استاندارد: نصب سیم کشی و گلندهای (Glands) کابل در محیط Division 1 باید دقیقاً مطابق با کدهای محلی (مانند استفاده از Conduit و Sealing Fittings) انجام شود تا از عبور گازهای قابل اشتعال به داخل سیم کشی و انتشار انفجار جلوگیری شود. انتخاب و نصب صحیح یک PSV در محیط های خطرناک نه تنها به عملکرد مکانیکی شیر، بلکه به رعایت دقیق الزامات الکتریکی برای تمام تجهیزات جانبی نیز وابسته است تا امنیت فرآیند در برابر پدیده های Overpressure و Explosion به طور کامل تأمین شود.

الزامات طراحی سیستم های SIS بر اساس استاندارد IEC61511 و سطوح SIL

سیستم های ایمنی عملکردی یا Safety Instrumented Systems (SIS) نقش حیاتی در حفاظت از فرآیندها و جلوگیری از حوادث صنعتی دارند. طراحی این سیستم ها باید مطابق با استاندارد IEC 61511 انجام شود که چارچوبی برای مدیریت ریسک و تضمین ایمنی در صنایع فرآیندی ارائه می دهد. این استاندارد بر اساس ارزیابی خطر و تعیین سطح ایمنی مورد نیاز یا Safety Integrity Level (SIL) عمل می کند و مشخص می کند که هر ابزار یا عملکرد ایمنی چه سطح از قابلیت اطمینان را باید داشته باشد تا ایمنی فرآیند تضمین شود.

یکی از اصول کلیدی در طراحی SIS، تعریف درست لایه های حفاظتی و تعیین SIL مناسب برای هر عملکرد است. این کار بر اساس تحلیل خطر و سناریوهای احتمالی انجام می شود و به طراح کمک می کند تا تجهیزات مناسب، مانند کالیبره پوزیشنر یا دتکتورهای مختلف، را انتخاب و اجرا کند. رعایت دقیق الزامات استاندارد IEC 61511 باعث می شود که عملکرد سیستم ایمنی حتی در شرایط اضطراری قابل اعتماد باقی بماند و ریسک وقوع حادثه کاهش یابد.

در اجرای سیستم های SIS، توجه به انتخاب تجهیزات مناسب و زون بندی تجهیزات ضد انفجار اهمیت بالایی دارد. تجهیزات باید در محل های مناسب نصب شوند و بر اساس نوع خطر و محیط فرآیندی دسته بندی شوند تا عملکرد ایمنی سیستم در شرایط بحرانی حفظ شود. انتخاب درست تجهیزات و برنامه ریزی صحیح نصب و نگهداری، علاوه بر کاهش ریسک، باعث بهینه شدن هزینه ها و افزایش عمر مفید سیستم می شود.

در نهایت، طراحی SIS بدون توجه به ارزیابی مداوم و کنترل عملکرد ابزارها ناقص است. بررسی دوره ای و تضمین عملکرد تجهیزات، از جمله خرید دتکتور شعله با کیفیت مناسب و بررسی قیمت دتکتور شعله، به همراه بازبینی تنظیمات و کالیبراسیون اجزای سیستم، نقش مهمی در حفظ SIL مورد نیاز و کاهش خطاهای انسانی دارد. این روند باعث می شود سیستم ایمنی در طول زمان پایدار و قابل اعتماد باقی بماند و ریسک های فرآیندی به حداقل برسند.

حفاظت فشار و دما در محیط های Hazardous و انتخاب تجهیزات با گواهی ATEX

حفاظت و پایش دقیق پارامترهای فرایندی نظیر فشار و دما در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و داروسازی، تنها محدود به کنترل کیفیت محصول نیست، بلکه بخش حیاتی از ایمنی فرایند یا Process Safety محسوب می شود. زمانی که این فرایندها در محیط های مستعد انفجار یا Hazardous Areas رخ می دهند، چالش های مهندسی دوچندان می شود. در این محیط ها، وجود گازها، بخارات قابل اشتعال و یا غبارهای احتراق پذیر، نیازمند اتخاذ تدابیر سخت گیرانه در انتخاب تجهیزات ابزار دقیق است. مثلث آتش که شامل سوخت، اکسیژن و منبع جرقه است، در این مناطق همواره دو ضلع تکمیل شده دارد و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی نصب شده برای پایش فشار و دما نباید به عنوان منبع جرقه یا Ignition Source عمل کنند. به همین منظور، استانداردهای بین المللی مانند IECEx و دایرکتیوهای اروپایی نظیر ATEX تدوین شده اند تا چارچوبی فنی برای طراحی و انتخاب تجهیزات فراهم آورند.

انتخاب تجهیزات فشار و دما در این مناطق نیازمند درک عمیق از طبقه بندی نواحی خطر یا Area Classification است. بر اساس استانداردها، محیط های گازی به سه ناحیه Zone 0، Zone 1 و Zone 2 تقسیم می شوند که نشان دهنده تواتر و مدت زمان حضور اتمسفر انفجاری است. برای پایش فشار، استفاده از Pressure Transmitter ها و Pressure Switch هایی که دارای گواهینامه ATEX هستند الزامی است. این گواهینامه تضمین می کند که تجهیز تحت آزمون های دقیق قرار گرفته و منطبق با دایرکتیو 2014/34/EU اتحادیه اروپا است. مهندسان باید بر اساس زون عملیاتی، دسته حفاظتی یا Equipment Category مناسب را انتخاب کنند. برای مثال، در Zone 0 که خطر حضور گاز دائمی است، تجهیزات باید دارای بالاترین سطح حفاظت (معمولاً Category 1) باشند.

دو رویکرد فنی اصلی در حفاظت تجهیزات فشار و دما در برابر انفجار وجود دارد: ایمنی ذاتی یا Intrinsic Safety (Ex i) و محفظه ضد انفجار یا Flameproof (Ex d). در روش ایمنی ذاتی که غالباً برای ترانسمیترهای دما و فشار با توان مصرفی پایین استفاده می شود، انرژی الکتریکی و حرارتی مدار به گونه ای محدود می گردد که حتی در صورت بروز اتصال کوتاه یا خرابی، انرژی لازم برای مشتعل کردن اتمسفر فراهم نشود. این روش نیازمند استفاده از Zener Barrier یا Galvanic Isolator در اتاق کنترل است. در مقابل، روش Flameproof بر این اصل استوار است که اگر انفجاری درون محفظه تجهیز رخ دهد (مثلاً درون بدنه یک Pressure Switch)، محفظه باید آنقدر مقاوم باشد که فشار ناشی از انفجار را تحمل کرده و اجازه خروج شعله به محیط بیرون و مشتعل کردن اتمسفر اطراف را ندهد. انتخاب بین Ex i و Ex d وابسته به سطح انرژی مورد نیاز تجهیز، قابلیت تعمیر و نگهداری و هزینه کابل کشی است.

پارامتر دما در محیط های Hazardous دو جنبه دارد: یکی پایش دمای فرایند و دیگری دمای سطح تجهیزات. سنسورهای دما نظیر RTD و Thermocouple باید به گونه ای انتخاب شوند که اثر خودگرمایی یا Self-heating ناشی از جریان الکتریکی، دمای سنسور را به نقطه خطرناک نرساند. در اینجا مفهوم کلاس دمایی یا Temperature Class (T-Class) اهمیت حیاتی پیدا می کند. تجهیزات بر اساس حداکثر دمای سطح خود از T1 (450 درجه سانتی گراد) تا T6 (85 درجه سانتی گراد) طبقه بندی می شوند. مهندسان باید اطمینان حاصل کنند که T-Class تجهیز انتخابی پایین تر از دمای خوداشتغالی یا Auto-ignition Temperature گاز یا بخار موجود در محیط باشد. برای مثال، در محیطی که گاز کربن دی سولفید با دمای اشتعال بسیار پایین وجود دارد، حتماً باید از تجهیزات با کلاس T6 استفاده شود.

علاوه بر کلاس دمایی، گروه گازی یا Gas Group نیز در انتخاب تجهیزات فشار و دما تعیین کننده است. گازها بر اساس میزان انرژی لازم برای اشتعال به گروه های IIA (مانند پروپان)، IIB (مانند اتیلن) و IIC (مانند هیدروژن و استیلن) تقسیم می شوند. گروه IIC خطرناک ترین گروه است و تجهیزات طراحی شده برای این گروه نیازمند تلورانس های ساخت بسیار دقیق تری هستند تا از عبور شعله جلوگیری کنند. بنابراین، یک ترانسمیتر فشار که برای گروه IIC تایید شده باشد، قابل استفاده در گروه های IIA و IIB نیز هست، اما عکس آن صادق نیست.

در نهایت، حفاظت موفق فشار و دما در محیط های Hazardous تنها به خرید تجهیز با مارکینگ Ex محدود نمی شود. نصب صحیح مطابق با استاندارد IEC 60079-14، استفاده از گلندهای کابل مناسب (Cable Glands) که با نوع حفاظت تجهیز (مثلاً Ex d یا Ex e) همخوانی داشته باشند، و همچنین بازرسی و نگهداری دوره ای برای اطمینان از یکپارچگی IP Rating و عدم خوردگی بدنه، اجزای جدایی ناپذیر یک سیستم ایمنی کارآمد هستند. هرگونه اهمال در انطباق مشخصات فنی تجهیز با شرایط محیطی (Ambient Temperature) و شیمیایی سایت، می تواند گواهی ATEX را بی اثر کرده و ریسک های جبران ناپذیری را به سیستم تحمیل کند.

برندها و تامین کنندگان معتبر ابزار دقیق در ایران و جهان

معرفی برندهای معتبر ابزار دقیق در نسخه های Safe و نسخه های ضدانفجار (Rosemount، Yokogawa، Endress+Hauser، Honeywell و غیره)

در اکوسیستم اتوماسیون صنعتی و کنترل فرایند، انتخاب برند سازنده تجهیزات ابزار دقیق یا Field Instrumentation فراتر از یک تصمیم تجاری است و به پارامترهای فنی نظیر قابلیت اطمینان یا Reliability، تکرارپذیری، و پایداری بلندمدت وابسته است. برندهای پیشرو جهانی در این حوزه، محصولات خود را معمولاً در دو پلتفرم اصلی عرضه می کنند: نسخه General Purpose برای نواحی ایمن و نسخه Hazardous Area که با استانداردهای سخت گیرانه ضد انفجار طراحی شده اند. اگرچه تکنولوژی سنسور یا Sensor Element در هر دو نسخه اغلب مشابه است، اما تفاوت های بنیادین در طراحی بدنه یا Housing، مدارهای الکترونیکی محدودکننده انرژی و ترمینال بندی وجود دارد.

شرکت امرسون و برند Rosemount، به ویژه در حوزه اندازه گیری فشار، به عنوان یک استاندارد نانوشته در بسیاری از پلنت های نفت و گاز شناخته می شود. سری ترانسمیترهای فشار 3051 و 3051S این شرکت، از تکنولوژی خازنی متغیر برای سنسینگ استفاده می کنند که پایداری بالایی در برابر لرزش و تغییرات دمایی دارد. در نسخه های ضدانفجار این برند، مهندسی بدنه به گونه ای است که محفظه الکترونیک از محفظه ترمینال به صورت Dual Compartment جدا شده است. این طراحی باعث می شود که رطوبت و آلاینده های محیطی وارد بخش حساس الکترونیک نشوند. همچنین در مدل های Ex d یا Flameproof، مسیرهای شعله یا Flame Paths با دقت میکرونی ماشین کاری شده اند تا در صورت انفجار داخلی، گازهای داغ پیش از خروج سرد شوند. این برند همچنین پیشگام در ارائه قابلیت های وایرلس تحت پروتکل WirelessHART است که حتی در محیط های Hazardous نیز با رعایت الزامات ایمنی ذاتی یا Intrinsic Safety قابل پیاده سازی است.

در سوی دیگر، کمپانی ژاپنی یوکوگاوا YOKOGAWA با سری EJA و EJX رقیب جدی تکنولوژی های غربی است. تمایز اصلی یوکوگاوا در استفاده از تکنولوژی سنسور رزونانس سیلیکونی یا DPharp است. برخلاف سنسورهای خازنی یا پیزو-مقاومتی مرسوم، این سنسور خروجی دیجیتال ذاتی دارد و نیازی به مبدل آنالوگ به دیجیتال در مرحله اول سنسینگ نیست، که این امر پدیده دریفت یا Drift را به حداقل می رساند. تجهیزات یوکوگاوا در نسخه های ایمن و ضدانفجار، به دلیل قابلیت اطمینان بالا، گزینه ی محبوبی برای سیستم های ایمنی یا SIS هستند و بسیاری از مدل های استاندارد آن دارای گواهی SIL 2 یا SIL 3 می باشند. در طراحی بدنه برای محیط های انفجاری، یوکوگاوا تمرکز ویژه ای بر متریال بدنه دارد و از آلیاژهای آلومینیوم با مس پایین و یا استنلس استیل 316L برای مقاومت در برابر خوردگی در اتمسفرهای دریایی و اسیدی استفاده می کند.

برند Endress+Hauser یا E+H، تسلط کم نظیری در حوزه اندازه گیری فلو و سطح دارد. در صنایع شیمیایی و دارویی که تنوع سیالات بالاست، فلومیترهای کوریولیس سری Promass و سطح سنج های راداری سری Micropilot و Levelflex این شرکت کاربرد گسترده ای دارند. نوآوری E+H در نسخه های ضدانفجار، طراحی رابط کاربری است که امکان تنظیم و پیکربندی تجهیز را از روی شیشه نمایشگر (Through-the-glass operation) بدون نیاز به باز کردن درب تجهیز فراهم می کند. این ویژگی در محیط های Zone 1 که باز کردن درب تجهیزات Ex d ممنوع است، مزیت تعمیراتی بزرگی محسوب می شود. همچنین تکنولوژی Heartbeat این شرکت امکان عیب یابی خودکار و تایید صحت عملکرد تجهیز را بدون قطع فرایند فراهم می کند که برای حفظ ایمنی در محیط های خطرناک حیاتی است.

شرکت Honeywell نیز با معرفی سری SmartLine، رویکرد ماژولار را در ابزار دقیق نهادینه کرده است. در این سری، امکان تعویض ماژول نمایشگر یا ماژول الکترونیک در فیلد وجود دارد که باعث کاهش هزینه موجودی انبار یا Inventory می شود. ترانسمیترهای هانی ول قابلیت یکپارچگی عمیق با سیستم های کنترل توزیع شده یا DCS این شرکت (مانند Experion PKS) را دارند. در بحث حفاظت انفجاری، هانی ول از تکنیک های پیشرفته Potting و Encapsulation برای محافظت از قطعات الکترونیکی در برابر نفوذ گازها استفاده می کند. ویژگی عدم حساسیت به پلاریته یا Polarity Insensitivity در تغذیه این تجهیزات، ریسک خطای انسانی در حین کابل کشی در مناطق خطرناک را کاهش می دهد.

نکته فنی مشترک بین تمامی این برندهای معتبر در نسخه های Hazardous، اخذ تاییدیه های چندگانه یا Multi-certification است. یک کد سفارش واحد ممکن است همزمان استانداردهای ATEX اروپا، IECEx بین المللی، و FM/CSA آمریکای شمالی را پوشش دهد. انتخاب بین این برندها معمولاً بر اساس پروتکل های ارتباطی مورد نیاز (HART, Foundation Fieldbus, PROFIBUS PA)، سازگاری با متریال های در تماس با سیال (Wetted Parts) مانند Hastelloy یا Monel، و همچنین تحلیل هزینه کلی مالکیت یا Total Cost of Ownership صورت می گیرد، چرا که در محیط های صنعتی، هزینه اولیه خرید تنها بخشی از هزینه چرخه عمر تجهیزات ایمنی و ابزار دقیق است.

تفاوت برندهای اروپایی، آمریکایی و آسیایی در تجهیزات Ex

تجهیزات ضد انفجار یا Explosion-Proof (Ex) نقش بسیار مهمی در صنایع فرآیندی دارند و انتخاب برند مناسب در عملکرد و ایمنی این تجهیزات تاثیر مستقیم دارد. برندهای اروپایی، آمریکایی و آسیایی در طراحی و تولید تجهیزات Ex رویکردهای متفاوتی دارند که ناشی از استانداردهای ملی، فلسفه مهندسی و بازار هدف آنهاست. برندهای اروپایی معمولاً تأکید زیادی بر تطابق دقیق با استانداردهای بین المللی، مستندسازی کامل و کیفیت ساخت بالا دارند و به دقت در زون بندی تجهیزات ضد انفجار و کنترل کیفیت در تولید اهمیت می دهند. این تجهیزات اغلب با طول عمر بالا و قابلیت اطمینان زیاد شناخته می شوند و در پروژه های حساس و بزرگ صنعتی ترجیح داده می شوند.

برندهای آمریکایی نیز استانداردهای سختگیرانه خود را دارند و تمرکز اصلی آنها روی قابلیت اطمینان و کارایی عملیاتی است. تجهیزات Ex آمریکایی معمولاً طراحی ساده تری دارند اما با عملکرد پایدار و انعطاف پذیری بالا همراه هستند. این برندها به کالیبره پوزیشنر و سایر ابزار دقیق حساس توجه زیادی دارند تا خطاهای عملیاتی به حداقل برسد و نگهداری سیستم ها ساده تر شود. از نظر قیمت دتکتور شعله یا سایر سنسورها، تجهیزات آمریکایی معمولاً در بازه متوسط تا بالا قرار می گیرند، اما کیفیت و پشتیبانی فنی گسترده باعث ارزش سرمایه گذاری آن می شود.

برندهای آسیایی به ویژه از نظر اقتصادی و قیمت گذاری تجهیزات Ex مزیت دارند و با ارائه گزینه های مقرون به صرفه، بازار گسترده ای در کشورهای در حال توسعه پیدا کرده اند. این تجهیزات ممکن است طول عمر و قابلیت اطمینان کمتری نسبت به نمونه های اروپایی و آمریکایی داشته باشند، اما با رعایت دقیق الزامات استانداردهای بین المللی و انجام تست های مناسب، می توانند عملکرد قابل قبولی ارائه دهند. در انتخاب برند آسیایی، توجه به زون بندی تجهیزات ضد انفجار و کیفیت ساخت جزئی از نکات کلیدی برای تضمین ایمنی سیستم است.

در کل، تفاوت برندهای اروپایی، آمریکایی و آسیایی در تجهیزات Ex بیشتر مربوط به فلسفه طراحی، کیفیت ساخت، دقت عملکرد ابزار دقیق و هزینه تمام شده است. پروژه های بزرگ صنعتی معمولاً برندهای اروپایی یا آمریکایی را ترجیح می دهند و برای پروژه های با محدودیت بودجه، برندهای آسیایی انتخاب می شوند. خرید دتکتور شعله و سایر تجهیزات باید بر اساس نیاز عملیاتی، استانداردهای ایمنی و ارزیابی ریسک انجام شود تا ایمنی فرآیند و تطابق با الزامات بین المللی تضمین گردد.

در ایران نیز شرکت ایمن کنترل سهند با نام تجاری ایمن کنترلز، بعنوان تامین کننده و فروشگاه تخصصی تجهیزات ابزار و تجهیزات اعلام / اعلان حریق ضدانفجار نزد مهندسان و مدیران بازرگانی شرکت های مرتبط و همچنین طراحان اتوماسیون شناخته می شود

معیارهای انتخاب تامین کننده معتبر تجهیزات ابزار دقیق در پروژه های نفت و گاز

مدیریت زنجیره تامین یا Supply Chain Management در پروژه های کلان نفت، گاز و پتروشیمی، به ویژه در قالب قراردادهای EPC (مهندسی، تأمین و اجرا)، فراتر از یک فرایند خرید بازرگانی ساده است و به یک تخصص تحت عنوان مهندسی خرید یا Procurement Engineering تبدیل شده است. انتخاب تامین کننده یا Vendor برای تجهیزات ابزار دقیق که نقش حیاتی در کنترل و ایمنی پلنت ایفا می کنند، نیازمند ارزیابی چندجانبه است، چرا که اشتباه در این مرحله می تواند منجر به توقف تولید، حوادث ایمنی و تاخیرات پرهزینه در راه اندازی پروژه شود.

اولین و شاید مهم ترین معیار در غربالگری تامین کنندگان، توانایی فنی و انطباق مهندسی است. یک تامین کننده معتبر باید قابلیت درک عمیق از Datasheet ها و مشخصات فنی پروژه (Project Specifications) را داشته باشد. در مرحله ارزیابی فنی پیشنهادها یا Technical Bid Evaluation (TBE)، تامین کننده باید بتواند انحرافات فنی یا Deviations را به درستی شناسایی و اعلام کند. تامین کننده ای که بدون هیچ گونه پرسش فنی یا Clarification، تمام الزامات سخت گیرانه کارفرما را تایید می کند، اغلب فاقد درک فنی لازم است. توانایی ارائه پیشنهادات جایگزین که از نظر فنی معادل (Technical Equivalent) بوده اما زمان تحویل یا هزینه کمتری دارند، نشان دهنده بلوغ فنی تامین کننده است.

معیار حیاتی دیگر، وضعیت حضور در لیست سازندگان و تامین کنندگان مجاز یا Approved Vendor List (AVL) کارفرمای نهایی (End-User) است. در صنایع بالادستی و پایین دستی، استفاده از تجهیزاتی که برند یا تامین کننده آن ها در AVL ثبت نشده باشد، عملاً غیرممکن است. یک تامین کننده معتبر باید رابطه شفاف و مستقیمی با سازنده اصلی تجهیزات یا OEM (Original Equipment Manufacturer) داشته باشد. این موضوع برای تضمین اصالت کالا یا Authenticity و قابلیت ردیابی یا Traceability بسیار مهم است. با توجه به وجود تجهیزات تقلبی یا Counterfeit در بازار، تامین کننده باید بتواند گواهی مبدا (Certificate of Origin) و گواهی تست کارخانه (FAT Report) را که مستقیماً از سازنده اصلی صادر شده و قابل استعلام است، ارائه دهد.

مدیریت اسناد مهندسی و بازرگانی یا Vendor Data Management نیز یکی از شاخص های اصلی ارزیابی است. تجهیزات ابزار دقیق بدون مدارک و گواهینامه های معتبر، عملاً تکه هایی از فلز و پلاستیک بی ارزش هستند. تامین کننده باید ساختار سازمانی منسجمی برای تهیه و تحویل مدارک مطابق با فرمت VDR (Vendor Data Requirement) پروژه داشته باشد. تحویل به موقع نقشه های ابعادی، دیاگرام های سیم کشی، دفترچه محاسبات (مانند محاسبات سایزینگ کنترل ولو یا اوریفیس) و در نهایت کتابچه نهایی یا Final Book، معیاری است که تامین کنندگان حرفه ای را از فروشندگان کالا متمایز می کند.

جنبه های بازرگانی و لجستیکی نیز نباید نادیده گرفته شوند. توانایی مالی تامین کننده برای ارائه ضمانت نامه های بانکی (Bank Guarantees) نظیر ضمانت پیش پرداخت و ضمانت حسن انجام کار (PBG)، نشان دهنده ثبات شرکت است. همچنین، تسلط بر قوانین اینکوترمز (Incoterms) و توانایی حمل و نقل ایمن تجهیزات حساس ابزار دقیق – که برخی حاوی منابع رادیواکتیو یا متریال های شکننده هستند – بسیار حائز اهمیت است. تعهد به زمان تحویل یا Lead Time واقعی و نه صرفاً تبلیغاتی، از اعمال جریمه های تاخیر (Liquidated Damages) جلوگیری کرده و به برنامه زمان بندی پروژه آسیب نمی زند.

خدمات پس از فروش و پشتیبانی در فاز راه اندازی و بهره برداری معیار نهایی است. تامین کننده باید قادر به ارائه لیست قطعات یدکی پیشنهادی برای دو سال کارکرد یا SPIR (Spare Parts Interchangeability Record) باشد و در صورت بروز مشکل در سایت، کارشناسان فنی خود را برای نظارت بر نصب یا کالیبراسیون اعزام کند. بنابراین، انتخاب تامین کننده ابزار دقیق یک تصمیم استراتژیک است که بر اساس ماتریسی از توان فنی، اصالت بازرگانی، ثبات مالی و تعهد به کیفیت و زمان بندی اتخاذ می شود تا هزینه کلی مالکیت (Total Cost of Ownership) را در طول چرخه حیات پروژه بهینه سازد.

نحوه تشخیص اصالت کالاهای ATEX و IECEx

تشخیص اصالت کالاهای دارای استانداردهای ATEX و IECEx یکی از مراحل حیاتی در صنایع فرآیندی و محیط های دارای خطر انفجار است. این استانداردها تضمین می کنند که تجهیزات الکتریکی و ابزارهای صنعتی در محیط های انفجاری عملکرد ایمن داشته باشند و ریسک بروز حوادث کاهش یابد. برای تشخیص اصالت، اولین نکته بررسی گواهی های رسمی و معتبر است که تولیدکننده باید ارائه کند. گواهی ATEX و IECEx شامل اطلاعاتی مانند شماره سریال، محدوده کاربرد، گروه گازی و کلاس دمایی است که باید با مشخصات محصول مطابقت داشته باشد.

یکی دیگر از روش های مهم، بررسی علائم و مارک های روی تجهیزات است. تجهیزات اصیل ATEX و IECEx معمولاً دارای لوگو، شماره گواهی و مشخصات فنی هستند که چاپ یا حکاکی آنها باید دقیق و با کیفیت باشد. تطابق این اطلاعات با گواهی ها و اسناد رسمی تولیدکننده، نشان دهنده اصالت کالا و رعایت استانداردهای بین المللی است. علاوه بر این، خرید تجهیزات از تأمین کنندگان معتبر و نمایندگی های رسمی، شانس دریافت کالای اصل را به شدت افزایش می دهد.

در فرآیند تشخیص، توجه به مستندات فنی و دیتاشیت های تولیدکننده اهمیت بالایی دارد. مشخصات الکتریکی، محدودیت های محیطی و جزئیات نصب و نگهداری در دیتاشیت باید با محصول واقعی تطابق داشته باشد. همچنین در بسیاری از تجهیزات ضد انفجار، قابلیت کالیبره کردن ابزارها و بررسی عملکرد دوره ای به عنوان بخشی از الزامات استاندارد ذکر شده است که نشان دهنده کیفیت و اصالت محصول است.

در نهایت، بررسی سوابق تولیدکننده و انطباق با سیستم های مدیریت کیفیت نیز روش مؤثری برای اطمینان از اصالت کالا است. تولیدکننده هایی که استانداردهای ISO و فرآیندهای کنترل کیفیت دقیق دارند، تجهیزات ATEX و IECEx با کیفیت و مطمئن ارائه می دهند. رعایت این اصول باعث می شود که عملکرد تجهیزات در محیط های انفجاری ایمن و مطابق سطح SIL مورد نیاز باشد و ریسک عملیات صنعتی به حداقل برسد.

راهنمای خریدو اطلاع از قیمت و استعلام تخصصی قیمت تجهیزات ابزار دقیق و تجهیزات ضد انفجار

انتخاب تجهیزات ابزار دقیق (Instrumentation Equipment) در صنایع فرآیندی، به ویژه در محیط هایی که پتانسیل وجود مواد قابل انفجار (Explosive Substances) وجود دارد، یک مسئله حیاتی مهندسی است که مستقیماً بر ایمنی فرآیند (Process Safety) و انطباق با مقررات (Regulatory Compliance) تأثیر می گذارد. طبقه بندی محیط های خطرناک (Hazardous Locations) معمولاً بر اساس دو سیستم اصلی یعنی نظام کلاس/دایویژن (Class/Division System) که بیشتر در آمریکای شمالی (NEC/CEC) استفاده می شود، و نظام زون (Zone System) که استاندارد جهانی (IEC/ATEX) است، صورت می گیرد. راهنمای خرید تجهیزات باید بر پایه درک صحیح این طبقه بندی ها باشد.

• ۱. طبقه بندی محیط های خطرناک بر اساس سیستم کلاس/دایویژن (Class/Division)

این سیستم خطر انفجار را بر اساس نوع ماده قابل اشتعال (Class) و احتمال حضور آن (Division) تعریف می کند:

Class (کلاس): نوع ماده خطرناک را مشخص می کند. Class I به گازها و بخارات قابل اشتعال (Flammable Gases and Vapors)، Class II به غبارهای قابل احتراق (Combustible Dusts) و Class III به الیاف و ذرات معلق قابل اشتراق (Ignitable Fibers and Flyings) اختصاص دارد.

Division (دایویژن): احتمال حضور ماده خطرناک را مشخص می کند. در Division 1، مواد خطرناک در شرایط عملیاتی عادی (Normal Operation) یا هنگام نگهداری/تعمیرات به طور مداوم یا متناوب در اتمسفر وجود دارند. در حالی که در Division 2، مواد خطرناک فقط در شرایط غیرعادی (Abnormal Conditions) مانند خرابی تجهیزات، به طور تصادفی در اتمسفر وجود می یابند.

راهنمای خرید بر اساس Class/Division: تجهیزات خریداری شده باید به وضوح بر روی پلاک (Nameplate) خود، Class و Division منطبق با محیط نصب را درج کرده باشند. به عنوان مثال، تجهیزی که برای Class I, Division 1 خریداری می شود، باید بالاترین سطح حفاظت را در برابر گازها در شرایط عملیاتی عادی ارائه دهد، که اغلب از طریق محفظه های ضد انفجار (Explosion-Proof Enclosures) تأمین می شود.

• ۲. طبقه بندی محیط های خطرناک بر اساس سیستم زون (Zone System)

این سیستم که جزئی تر و جهانی تر است، احتمال حضور ماده خطرناک را در سه سطح طبقه بندی می کند.

برای گاز و بخار (Gas & Vapor):

Zone 0: این زون نشان دهنده حضور پیوسته، طولانی مدت یا مکرر (Continuous/Long Period) ماده خطرناک است، مانند داخل مخزن یا بالای سطح مایع.
Zone 1: این زون بیانگر حضور متناوب ماده خطرناک در شرایط عملیاتی عادی (Intermittent in Normal Operation) است، مانند نزدیکی فلنج ها یا نقاط نمونه گیری.
Zone 2: این زون نشان می دهد که ماده خطرناک فقط در شرایط غیرعادی و برای مدت کوتاه (Rarely/Briefly in Abnormal Conditions) حضور می یابد، مانند اطراف تجهیزات Zone 1.

برای غبار (Dust):

Zone 20: مشابه Zone 0 است، یعنی حضور پیوسته و طولانی مدت غبار، مانند داخل فیلتر یا سیلو.
Zone 21: مشابه Zone 1 است، یعنی حضور متناوب غبار در شرایط عملیاتی عادی، مانند نزدیکی دریچه های تخلیه غبار.
Zone 22: مشابه Zone 2 است، یعنی حضور نادر و کوتاه مدت غبار در شرایط غیرعادی، مانند اطراف محل های ذخیره سازی غبار.

راهنمای خرید بر اساس Zone: تجهیز باید دارای علامت گذاری (Marking) مطابق با استانداردهای ATEX یا IECEx باشد که شامل گروه تجهیز (Equipment Group)، رده (Category)، نوع حفاظت (Protection Type) مانند Ex d (Flameproof) یا Ex ia (Intrinsic Safety) و همچنین زون و گروه گاز/غبار است.

• ۳. الزامات فنی تجهیزات و استراتژی های حفاظت

فروشنده یا سازنده تجهیزات باید گواهی های لازم را برای انطباق محصول با طبقه بندی محیط ارائه دهد.

روش حفاظت (Protection Concept):
ضد انفجار (Explosion-Proof – Ex d): تجهیز درون یک محفظه مستحکم قرار می گیرد که قادر است انفجار داخلی را بدون انتشار جرقه به بیرون تحمل کند. این روش برای Zone 1 یا Division 1 رایج است.

ایمنی ذاتی (Intrinsic Safety – Ex i): این روش بر محدود کردن انرژی الکتریکی (ولتاژ و جریان) به سطحی تمرکز دارد که حتی در صورت بروز خطا، انرژی کافی برای اشتعال مخلوط انفجاری وجود نداشته
باشد. این روش در Zone 0 و Zone 1 استفاده می شود و نیازمند استفاده از سدهای ایمنی (Safety Barriers) در ناحیه ایمن (Safe Area) است.

محفظه تحت فشار (Pressurization – Ex p): در این روش، فشار داخل محفظه تجهیزات با یک گاز محافظ (مثل هوای تمیز) بالاتر از فشار محیط حفظ می شود تا از نفوذ اتمسفر خطرناک جلوگیری شود.

گروه دمایی (Temperature Class – T-Class): علاوه بر Class و Zone، تجهیز باید دارای گروه دمایی (مانند T1 تا T6) باشد که نشان دهنده حداکثر دمای سطحی تجهیز (Maximum Surface Temperature) در شرایط کاری است. این حداکثر دما نباید از دمای اشتعال (Ignition Temperature) مواد خطرناک موجود در محیط تجاوز کند.

هنگام خرید، مهندس ابزار دقیق باید ابتدا ناحیه نصب تجهیز را به طور دقیق طبقه بندی کند (مثلاً Class I, Division 1, Group C, T4 یا Ex II 2 G Ex d IIC T4). سپس تجهیزاتی را انتخاب کند که دارای گواهینامه های معتبر و علامت گذاری دقیق برای آن طبقه بندی باشند. عدم تطابق در هر یک از این پارامترها (زون، نوع حفاظت، گروه ماده و گروه دمایی) می تواند منجر به ریسک بالای انفجار و عدم انطباق قانونی شود.

عوامل موثر بر قیمت تجهیزات Ex نسبت به مدل های معمولی

قیمت تجهیزات Ex یا ضد انفجار معمولاً بالاتر از مدل های معمولی است و این تفاوت به عوامل متعددی بستگی دارد. اولین عامل، طراحی و استانداردهای ایمنی است که برای تجهیزات Ex لازم است. این تجهیزات باید تحمل شرایط انفجاری را داشته باشند و مطابق با استانداردهای بین المللی، مانند IECEx یا ATEX طراحی شوند. رعایت این استانداردها به معنی استفاده از مواد خاص، عایق بندی دقیق و کنترل های مهندسی پیشرفته است که هزینه تولید را افزایش می دهد.

عامل دیگر، نوع و جنس مواد استفاده شده در تجهیزات است. تجهیزات ضد انفجار معمولاً از فلزات مقاوم و عایق های ویژه ساخته می شوند تا در برابر فشار و حرارت ناشی از انفجار ایمن باقی بمانند. همچنین طراحی محفظه ها و کابل کشی ها به گونه ای است که حتی کوچکترین جرقه یا حرارت اضافی باعث خطر نشود. این ویژگی ها باعث افزایش قیمت نهایی نسبت به مدل های معمولی می شود.

تولید و تست تجهیزات Ex نیز فرآیندی پیچیده و زمان بر است. هر تجهیز باید تحت آزمایش های سختگیرانه ای مانند تست فشار، تست حرارت و تست جرقه قرار گیرد تا مطابقت با استانداردها تأیید شود. علاوه بر این، نصب و نگهداری این تجهیزات نیازمند مهندسین متخصص است که این نیز به صورت مستقیم بر هزینه های کلی تأثیر می گذارد.

در نهایت، تقاضا و کمبود عرضه در بازار نیز نقش مهمی در تعیین قیمت دارد. تجهیزات Ex به دلیل کاربرد محدود در محیط های پرخطر و صنعتی، حجم تولید کمتری دارند و تولیدکنندگان برای پوشش هزینه های توسعه و تست، قیمت بالاتری ارائه می کنند. بنابراین وقتی تصمیم به خرید تجهیزات Ex می گیرید، باید ترکیبی از استانداردهای ایمنی، کیفیت مواد، پیچیدگی تولید و الزامات بازار را در نظر بگیرید تا تفاوت قیمت نسبت به مدل های معمولی قابل توجیه باشد.

نحوه استعلام قیمت دقیق از تامین کنندگان داخلی و خارجی

استعلام قیمت یا Price Inquiry یکی از مراحل کلیدی در فرآیند تأمین کالا و تجهیزات است که نقش مهمی در مدیریت هزینه و برنامه ریزی خرید دارد. برای استعلام دقیق از تامین کنندگان داخلی و خارجی، ابتدا باید مشخصات دقیق کالا یا خدمات مورد نیاز را تعریف کرد. این مشخصات شامل ابعاد فنی، کیفیت مورد انتظار، استانداردها، تعداد سفارش و زمان تحویل است. هرچه اطلاعات ارائه شده دقیق تر و کامل تر باشد، پاسخ دریافتی از تامین کننده نیز قابل اعتمادتر خواهد بود و احتمال خطا یا تفاوت در قیمت کاهش می یابد.

در استعلام از تامین کنندگان داخلی، معمولاً روش هایی مانند ارسال درخواست رسمی به چند تامین کننده معتبر و بررسی قیمت، شرایط پرداخت، زمان تحویل و گارانتی مرسوم است. تهیه فرم های استاندارد استعلام قیمت به کاهش ابهام کمک می کند و امکان مقایسه دقیق بین گزینه ها را فراهم می آورد. همچنین، رعایت اصول اخلاقی و شفافیت در مکاتبات با تامین کنندگان باعث ایجاد اعتماد و رابطه بلندمدت با فروشنده می شود.

برای استعلام از تامین کنندگان خارجی، علاوه بر مشخصات فنی کالا، باید به مسائل حمل و نقل، بیمه، تعرفه های گمرکی و تغییرات نرخ ارز نیز توجه شود. استفاده از ابزارهای الکترونیکی و پلتفرم های B2B می تواند روند دریافت پیشنهاد قیمت را سریع تر و شفاف تر کند. در این مرحله، درخواست رسمی از طریق ایمیل یا فرم های آنلاین همراه با توضیح کامل الزامات فنی و کمی، بیشترین دقت را در پاسخ تامین کننده تضمین می کند. اگرچه وضع تحریم از سوی کشورهای مختلف این تعاملات را تحت تاثیر قرار داده است.

تحلیل دقیق اطلاعات دریافتی و مقایسه بین گزینه های مختلف اهمیت دارد. علاوه بر قیمت نهایی، شرایط تحویل، کیفیت کالا، خدمات پس از فروش و توانایی تامین کننده در اجرای تعهدات باید بررسی شود. رعایت این مراحل باعث می شود که استعلام قیمت نه تنها برای تعیین هزینه، بلکه به عنوان یک ابزار مدیریت ریسک و اطمینان از کیفیت خرید مورد استفاده قرار گیرد و تصمیمات مهندسی و تجاری با دقت بالاتر اتخاذ شوند.

شرکت ایمن کنترل سهند (ایمن کنترلز) آمادگی دارد تا پاسخ استعلام شما را جهت دریافت قیمت تجهیزات ابزار دقیق با اصول رعایت قیمت رقابتی و تضمین اصالت کالا اعلام کند. این شرکت با بهره گیری از تجربه 15 ساله خود در زمینه تأمین تجهیزات ابزار دقیق در حوزه­ ی صنایع نفت و گاز ، پتروشیمی، فولاد و صنایع وابسته­ به آن و همکاری با شرکت ­های بزرگ این صنعت ، با توجه به نیاز کشور و با هدف اشتغال زایی و حمایت از تولید کالای ساخت داخل، دامنه­ ی فعالیت خود را از حوزه­ ی تأمین به مهندسی و تولید گسترش داده و با بهره گیری از نیروی متخصص و با تکیه بر دانش مهندسی آن­ها، اقدام به تولید محصولات خود در زمینه­ ی تجهیزات ابزار دقیق نموده است. همچنین توانسته است با بهره گیری از دانش تجربی و تکنولوژی های پیشرو و قطعات و محصولات از کشور های آلمان، سنگاپور، کانادا، ژاپن، کره، آمریکا، انگلیس، استرالیا و کشور عزیزمان ایران محصولات و خدمات با کیفیت و دقیق با توجه به نیاز روز در اختیار مصرف کنندگان قرار دهیم. این شرکت با دارا بودن موجودی انبار بالا در سریع ترین زمان ممکن آماده خدمت رسانی به مشتریان عزیز بوده است و همچنین با بکارگیری نیروی مجرب در زمینه واردات توانسته در کمترین زمان ممکن نسبت به رقیبان خود از تمام جهان و برند های معتبر جهانی ، تامین تجهیز نماید.

تفاوت کالای اصل، High Copy، استوک و Repaired در ابزار دقیق

در صنعت اتوماسیون و کنترل فرایند، تجهیزات ابزار دقیق یا Instrumentation به عنوان چشم و گوش سیستم های کنترلی عمل می کنند و صحت عملکرد آن ها رابطه مستقیمی با ایمنی فرایند (Process Safety) و کیفیت محصول نهایی دارد. با این حال، در زنجیره تأمین امروزی، تنوعی از وضعیت های کالایی شامل اورجینال، های کپی، استوک و تعمیری وجود دارد که تشخیص تمایز فنی آن ها برای مهندسان خرید و بهره برداری، جهت اجتناب از ریسک های عملیاتی و مالی، بسیار حیاتی است.

تجهیزات اورجینال یا OEM (Original Equipment Manufacturer) محصولاتی هستند که مستقیماً از خط تولید سازنده اصلی خارج شده و دارای قابلیت ردیابی کامل یا Full Traceability می باشند. مهم ترین شاخص فنی این تجهیزات، تطابق کامل مشخصات عملکردی با برگه اطلاعات فنی یا Datasheet منتشر شده توسط سازنده است. در این تجهیزات، تمام تست های کنترل کیفیت شامل کالیبراسیون، تست فشار هیدرواستاتیک، و تست های محیطی با موفقیت گذرانده شده و گواهی هایی نظیر Certificate of Origin و Certificate of Conformance به همراه سریال نامبر یونیک ارائه می شود. از دیدگاه مهندسی، متریال های به کار رفته در سنسور و بدنه (مانند SS316L یا Hastelloy C-276) دقیقاً مطابق استاندارد ASTM بوده و رفتار سنسور از نظر هیسترزیس، خطی بودن و پایداری بلندمدت تضمین شده است.

در مقابل، تجهیزات High Copy یا طرح اصلی، محصولاتی هستند که با مهندسی معکوس یا Reverse Engineering تولید شده و ظاهری بسیار شبیه به نمونه اصلی دارند، اما در باطن از نظر تکنولوژی ساخت سنسور و کیفیت قطعات الکترونیک تفاوت های فاحشی دارند. در این تجهیزات، معمولاً از سنسورهای ارزان قیمت با تکنولوژی پایین تر استفاده می شود که منجر به دریفت (Drift) بالا و عدم پایداری در شرایط تغییر دما می شود. مشکل اصلی فنی در تجهیزات High Copy، استفاده از آلیاژهای ضعیف تر در دیافراگم ها و بدنه است که مقاومت لازم در برابر خوردگی شیمیایی را ندارند. همچنین، این تجهیزات فاقد تاییدیه های واقعی ایمنی نظیر ATEX یا SIL هستند و استفاده از آن ها در محیط های Hazardous به دلیل عدم رعایت استانداردهای طراحی مدارهای Intrinsically Safe یا محفظه های Flameproof، می تواند خطرات جانی و مالی جبران ناپذیری ایجاد کند.

دسته سوم، تجهیزات استوک یا Surplus (New Old Stock) هستند. این ها تجهیزاتی کاملاً اورجینال می باشند که در پروژه های قبلی خریداری شده اما هرگز استفاده نشده اند و برای مدت طولانی در انبار نگهداری شده اند. چالش اصلی مهندسی در تجهیزات استوک، پدیده پیری یا Aging است. قطعات الاستومری مانند اورینگ ها (O-rings) و گسکت ها به مرور زمان خاصیت ارتجاعی خود را از دست داده و خشک می شوند که این امر منجر به نشتی و از بین رفتن درجه حفاظت IP می شود. همچنین، خازن های الکترولیتی موجود در بردهای الکترونیک در صورت عدم برق دار شدن طولانی مدت، دچار دگرگونی شیمیایی شده و ممکن است به محض اتصال به برق دچار خرابی شوند. سنسورهای فشار نیز ممکن است به دلیل تنش های پسماند در طول انبارش طولانی، از کالیبراسیون خارج شده باشند. بنابراین استفاده از تجهیزات استوک بدون انجام تست مجدد، تعویض کیت های آب بندی و کالیبراسیون مجدد (Recalibration) توصیه نمی شود.

تجهیزات تعمیری یا Repaired/Refurbished دارای بالاترین ریسک فنی هستند. این تجهیزات معمولاً از ترکیب قطعات سالم چندین دستگاه معیوب (Cannibalization) مونتاژ می شوند. در فرایند تعمیر، اغلب پوشش های محافظتی بردهای الکترونیک (Conformal Coating) آسیب می بینند و یا قطعات معیوب با نمونه های غیر اصلی جایگزین می شوند. نکته بسیار مهم در مورد تجهیزات تعمیری، به ویژه در ترانسمیترهای فشار و سطح، آسیب دیدن احتمالی دیافراگم ایزوله یا نشت روغن سیلیکون داخل کپیلاری است که دقت اندازه گیری را به شدت کاهش می دهد. علاوه بر این، اگر تجهیز دارای گواهینامه ضد انفجار (Ex d) باشد، هرگونه ماشین کاری، سندبلاست یا تعمیر بدنه می تواند مسیرهای شعله (Flame Paths) را تغییر داده و گواهینامه ایمنی تجهیز را باطل کند، به طوری که تجهیز دیگر قادر به حبس انفجار داخلی نباشد. انتخاب بین این گزینه ها باید بر اساس آنالیز ریسک و حساسیت لوپ کنترلی صورت گیرد. برای لوپ های ایمنی (SIS) و مناطق خطرناک، تنها استفاده از تجهیزات اورجینال با مدارک معتبر قابل قبول است، در حالی که برای کاربردهای غیرحساس و آموزشی ممکن است گزینه های دیگر با پذیرش ریسک های مربوطه مد نظر قرار گیرند. مهندسان باید توجه داشته باشند که هزینه پایین تر خرید تجهیزات غیر اورجینال یا تعمیر شده، اغلب با هزینه های پنهان ناشی از توقف خط تولید، تعمیرات مکرر و خطرات ایمنی در چرخه عمر تجهیز خنثی می شود.

نصب، راه اندازی و نگهداری تجهیزات ابزار دقیق

نصب تجهیزات اندازه گیری در محیط های صنعتی نیازمند رعایت اصول دقیق فنی و ایمنی است تا عملکرد ابزارها بهینه باشد و ریسک های عملیاتی به حداقل برسد. در محیط های Safe، تجهیزات معمولاً تحت شرایط استاندارد فشار، دما و رطوبت نصب می شوند و تمرکز بر صحت اندازه گیری و دسترسی آسان برای کالیبراسیون و تعمیرات است. رعایت اصول نصب شامل موقعیت دهی مناسب، جلوگیری از لرزش و نویز، و دسترسی به مسیرهای سیگنال و تغذیه می باشد تا دقت و طول عمر ابزارها حفظ شود.

در محیط های Hazardous، شرایط پیچیده تر است و الزامات ایمنی بالاتر است. تجهیزات باید مطابق با استانداردهای ضد انفجار نصب شوند و زون بندی تجهیزات ضد انفجار به دقت رعایت شود. انتخاب تجهیزات دارای گواهی مناسب، مانند دتکتور شعله با کیفیت بالا، و توجه به قیمت دتکتور شعله برای تأمین بودجه پروژه اهمیت دارد. این اقدامات باعث می شود عملکرد سیستم در شرایط بحرانی بدون خطر و قابل اعتماد باقی بماند.

یکی دیگر از نکات مهم نصب، اطمینان از صحت عملکرد مکانیکی و الکتریکی تجهیزات است. استفاده از ابزارهایی مانند کالیبره پوزیشنر و بررسی مداوم عملکرد دتکتورها، اطمینان می دهد که اندازه گیری ها دقیق و پایدار هستند. برنامه ریزی نصب باید طوری باشد که دسترسی برای سرویس و نگهداری ساده باشد و در عین حال با الزامات ایمنی سازگار باشد.

در نهایت، آموزش پرسنل و رعایت دستورالعمل های نصب نقش کلیدی در عملکرد سیستم دارد. نصب صحیح نه تنها دقت اندازه گیری را تضمین می کند بلکه از بروز حوادث جلوگیری می کند و طول عمر تجهیزات را افزایش می دهد. ترکیب دانش فنی، انتخاب تجهیزات مناسب و رعایت استانداردهای نصب، پایه ای برای عملکرد ایمن و بهینه در محیط های Safe و Hazardous است.

دستورالعمل نصب ترانسمیترهای ضدانفجار و نیاز به گواهی نصب

• دستورالعمل های فنی نصب ترانسمیترهای ضد انفجار (Explosion-Proof Transmitters)

نصب صحیح تجهیزات ابزار دقیق در نواحی خطرناک (Hazardous Areas) یک ضرورت مهندسی است که برای تضمین ایمنی پرسنل و یکپارچگی فرآیند الزامی می باشد. ترانسمیترهای ضد انفجار (Ex-rated Transmitters)، اعم از ترانسمیترهای فشار، دما یا جریان، باید دقیقاً مطابق با نوع حفاظت تعیین شده و استاندارد مربوطه (مانند ATEX یا IECEx) نصب گردند. هر گونه انحراف از دستورالعمل های نصب می تواند گواهی انطباق (Certificate of Conformity) تجهیز را باطل کرده و ریسک انفجار را افزایش دهد.

۱. الزامات پیش از نصب و انتخاب نوع حفاظت

قبل از اقدام به نصب فیزیکی، مهندس مسئول باید به طور کامل مشخصات فنی محیط نصب و ترانسمیتر را بررسی کند:

تطبیق طبقه بندی محیط: باید اطمینان حاصل شود که طبقه بندی محیط (مثلاً Zone 1 یا Division 1 و گروه دمایی T-Class) با علامت گذاری (Marking) روی پلاک مشخصات ترانسمیتر (Nameplate) کاملاً تطابق دارد. استفاده از تجهیز با سطح حفاظت پایین تر از محیط مجاز نیست.
بررسی اسناد: کلیه اسناد فنی، شامل گواهی انطباق (CoC)، دفترچه راهنمای نصب و نگهداری (Installation and Maintenance Manual)، و نقشه کنترل (Control Drawing) مخصوصاً برای روش های حفاظت ایمنی ذاتی (Intrinsic Safety – Ex i)، باید در دسترس باشند.
بررسی کابل کشی (Cabling): نوع کابل و گلند کابل (Cable Gland) باید متناسب با روش حفاظت و شرایط محیطی (مثل مقاومت در برابر رطوبت و خوردگی) انتخاب شوند.

۲. دستورالعمل های نصب متناسب با نوع حفاظت

عمده ترانسمیترها در نواحی خطرناک بر اساس دو روش اصلی حفاظت نصب می شوند:

• الف) روش حفاظت ضد انفجار (Explosion-Proof / Flameproof – Ex d)

این روش بر جداسازی فیزیکی منبع اشتعال از اتمسفر قابل انفجار متمرکز است.

نصب گلند کابل: در این روش، استفاده از گلندهای کابل ضد انفجار (Ex d Cable Glands) الزامی است. این گلندها باید متناسب با نوع کابل (آرموردار یا غیر آرموردار) انتخاب شوند و با توجه به استانداردها، باید تمامی درزها و منافذ ورودی به محفظه ترانسمیتر را به طور کامل آب بندی (Seal) کنند تا از نفوذ شعله به محیط بیرون جلوگیری شود.
مسدود کردن ورودی های اضافی: تمامی ورودی های اضافی کابل که استفاده نمی شوند، باید با درپوش های (Blanking Plugs) مورد تأیید و ضد انفجار با درجه حفاظتی یکسان، مسدود شوند.
اجرای اتصالات سیم کشی: تمامی سیم کشی های داخلی باید با استفاده از ابزار مناسب و مطابق با نمودار ترمینال (Terminal Diagram) انجام شوند. برای حفظ ایمنی، اتصالات باید محکم باشند تا از شل شدن یا ایجاد جرقه (Spark) جلوگیری شود.

• ب) روش حفاظت ایمنی ذاتی (Intrinsic Safety – Ex i)

این روش بر محدود کردن انرژی الکتریکی متمرکز است به طوری که انرژی در مدار برای ایجاد اشتعال کافی نباشد.

استفاده از سد ایمنی (Safety Barrier): ترانسمیتر Ex i (نصب شده در ناحیه خطرناک) باید توسط یک سد ایمنی (مانند Zener Barrier یا Galvanic Isolator) از سیستم کنترل (نصب شده در ناحیه ایمن – Safe Area) جدا شود.
کابل کشی اختصاصی: کابل های مربوط به مدارهای ذاتاً ایمن باید کاملاً از کابل های مدارهای غیرایمن (Non-IS Circuits) جدا باشند. این جداسازی باید حداقل ۵۰ میلی متر فاصله فیزیکی یا استفاده از موانع سفت و سخت (Solid Barriers) را شامل شود.
اتصال ارتینگ (Earthing): در صورت استفاده از Zener Barrier، اتصال زمین (Earth Connection) سد ایمنی باید با مقاومت بسیار پایین و به صورت اختصاصی انجام شود. کیفیت و تداوم این اتصال برای حفظ ایمنی ذاتی حیاتی است.

۳. لزوم گواهی نصب و بازرسی اولیه

نصب تجهیزات ضد انفجار یک فرآیند تخصصی است که باید توسط پرسنل آموزش دیده و مجاز انجام شود. پس از اتمام نصب، فرآیند بازرسی اولیه (Initial Inspection) ضروری است.

بازرسی انطباق: در این مرحله، تمامی جنبه های نصب، از جمله صحت اجرای گلندها، محکم بودن اتصالات، و مسیر کابل کشی، طبق چک لیست های استاندارد (مانند IEC 60079-14) مورد بررسی قرار می گیرد.
نیاز به گواهی نصب (Installation Certificate): در بسیاری از پروژه های صنعتی و طبق الزامات نهادهای بازرسی، پس از تأیید نهایی بازرس مبنی بر نصب صحیح و انطباق با استانداردها، یک گواهی نصب یا گواهی انطباق نصب (Installation Compliance Certificate) صادر می شود. این گواهی به عنوان یک سند رسمی اثبات می کند که تجهیزات در شرایط ایمنی و مطابق با قوانین محلی و بین المللی نصب شده اند و بخش مهمی از پرونده ایمنی کارخانه (Plant Safety File) محسوب می شود. در صورت عدم وجود این گواهی، بهره برداری از تجهیزات در نواحی خطرناک می تواند نقض قانون محسوب شده و مستلزم توقف فرآیند باشد.

تست و راه اندازی سیستم های ابزار دقیق در کلاس های مختلف محیطی

تست و راه اندازی سیستم های ابزار دقیق در محیط های صنعتی یکی از مراحل کلیدی برای اطمینان از عملکرد صحیح تجهیزات و ایمنی فرآیند است. این سیستم ها شامل سنسورها، ترانسمیترها، پوزیشنرها و کنترلرها هستند که باید در شرایط واقعی فرآیند تست شوند تا صحت عملکرد آن ها در کلاس های مختلف محیطی مانند Zone 1 یا Zone 2 تضمین شود. ارزیابی و تست این تجهیزات کمک می کند تا خطاهای نصب یا عملکرد پیش از شروع بهره برداری شناسایی و اصلاح شوند.

در فرایند راه اندازی، تنظیم دقیق ابزارها و کالیبراسیون آن ها اهمیت بالایی دارد. برای مثال، کالیبره پوزیشنرها و بررسی صحت دتکتورهای مختلف باعث می شود پاسخ سیستم به تغییرات فرآیندی سریع و دقیق باشد. همچنین، تجهیزات باید با توجه به استانداردهای ضد انفجار و زون بندی تجهیزات ضد انفجار نصب و بررسی شوند تا خطرات احتمالی ناشی از محیط های انفجاری کاهش یابد و ایمنی کارکنان و تجهیزات تضمین شود.

یکی دیگر از نکات مهم، تست عملکرد ابزارها در شرایط واقعی محیطی است. دتکتورهای شعله، ترانسمیترهای فشار و دما، و سایر تجهیزات ابزار دقیق باید در شرایط دمایی، رطوبتی و فشار متفاوت آزمایش شوند تا اطمینان حاصل شود که عملکرد آن ها تحت شرایط محیطی مختلف ثابت و قابل اعتماد باقی می ماند. این مرحله همچنین کمک می کند تا در صورت نیاز، تجهیزات جایگزین یا اصلاحات لازم قبل از راه اندازی نهایی انجام شود.

در نهایت، مستندسازی و ثبت نتایج تست و راه اندازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این مستندات شامل پارامترهای کالیبراسیون، نتایج تست دتکتورهای شعله و سایر تجهیزات، و تایید رعایت زون بندی تجهیزات ضد انفجار است. توجه به این موارد نه تنها موجب افزایش طول عمر سیستم های ابزار دقیق می شود بلکه بهبود قابلیت اطمینان، کاهش ریسک های عملیاتی و کاهش هزینه های نگهداری را نیز تضمین می کند.

خطاهای رایج در نصب تجهیزات Ex و روش کاهش ریسک

نصب تجهیزات ضد انفجار یا Ex یکی از بخش های حساس در صنایع فرآیندی است و کوچک ترین خطا می تواند باعث بروز حادثه جدی شود. یکی از رایج ترین اشتباهات، عدم رعایت زون بندی تجهیزات ضد انفجار است که منجر به نصب تجهیزات نامناسب در محیط های با ریسک بالا می شود. در چنین شرایطی، خطر اشتعال یا انفجار افزایش پیدا می کند و ایمنی پرسنل و تاسیسات به خطر می افتد.

خطای دیگر مربوط به نصب نادرست کابل ها و اتصالات برق است. استفاده از کابل های استاندارد نشده یا اتصال ناصحیح می تواند باعث جرقه و نقص عملکرد تجهیزات شود. علاوه بر آن، عدم توجه به مشخصات محیطی مانند دما، رطوبت و فشار نیز باعث کاهش کارایی تجهیزات Ex و افزایش احتمال خطا می شود.

روش کاهش ریسک در نصب تجهیزات Ex شامل آموزش و آگاهی کامل پرسنل، استفاده از تجهیزات معتبر و مطابق با استانداردهای بین المللی و رعایت دقیق زون بندی است. همچنین بررسی و تست دوره ای سیستم ها، از جمله خرید دتکتور شعله استاندارد و کالیبره پوزیشنر، می تواند اطمینان از عملکرد صحیح تجهیزات را افزایش دهد. رعایت دستورالعمل های تولیدکننده و استانداردهای ایمنی، احتمال خطای انسانی را کاهش می دهد و ایمنی فرآیند را تضمین می کند.

در نهایت، مدیریت ریسک نصب تجهیزات Ex نیازمند برنامه ریزی دقیق و نظارت مستمر است. انجام بازرسی های منظم، رعایت استانداردهای SIL و IEC 61511، و توجه به جزئیات فنی مانند نحوه اتصال و نصب تجهیزات باعث کاهش خطا و افزایش ایمنی می شود. این اقدامات باعث می شود سیستم ها در طول زمان قابل اعتماد باقی بمانند و خطرات محیط های انفجاری به حداقل برسد.

برنامه های نگهداری دوره ای و مستندسازی بر اساس استاندارد ISA

در محیط های صنعتی پیچیده امروزی، مدیریت نگهداری و تعمیرات (Maintenance) تجهیزات ابزار دقیق و سیستم های کنترل برای تضمین ایمنی، قابلیت اطمینان (Reliability) و کارایی فرآیند (Process Efficiency) حیاتی است. استانداردها و رویه های انجمن بین المللی اتوماسیون (ISA) چارچوب های معتبری را برای طراحی و اجرای برنامه های نگهداری دوره ای (Routine or Scheduled Maintenance) و سیستم های مستندسازی (Documentation Systems) فراهم می کنند که به طور گسترده در صنایع پذیرفته شده اند.

۱. اصول نگهداری دوره ای بر اساس استاندارد ISA

نگهداری دوره ای که اغلب به عنوان نگهداری پیشگیرانه (Preventive Maintenance – PM) شناخته می شود، شامل وظایفی است که طبق یک برنامه زمانی مشخص (Scheduled Basis) و بدون توجه به وضعیت تجهیز، انجام می گردد. هدف اصلی این برنامه ها جلوگیری از خرابی ناگهانی (Sudden Failure) و به حداقل رساندن زمان از کارافتادگی برنامه ریزی نشده (Unscheduled Downtime) است.

کالیبراسیون دوره ای (Routine Calibration): یکی از مهم ترین فعالیت های نگهداری پیشگیرانه در حوزه ابزار دقیق، تأیید صحت اندازه گیری حسگرها و فرستنده ها (Sensors and Transmitters) است. استاندارد ISA-RP12.06.01 توصیه هایی را در مورد نصب، آزمون و نگهداری ابزارهای اندازه گیری فراهم می آورد. کالیبراسیون باید شامل مراحل “As-Found” (وضعیت اولیه) و “As-Left” (وضعیت پس از تنظیم) باشد تا تاریخچه انحراف (Drift History) تجهیز مستند شود.
بازرسی های عملکردی (Functional Checks): شامل تست های دوره ای عملکرد ولوهای کنترلی، سوئیچ ها و سیستم های اینترلاک (Interlock Systems) است. برای مثال، آزمون جزئی ضربه ای (Partial Stroke Test – PST) برای ولوهای قطع و وصل ایمنی (Safety Shutoff Valves) به منظور اطمینان از عملکرد صحیح آن ها بدون ایجاد اختلال کامل در فرآیند اجرا می شود.
تعمیر و جایگزینی مبتنی بر زمان (Time-Based Replacement): قطعاتی که عمر مفید محدودی دارند (مانند باتری های پشتیبان، فیلترها، یا واشرهای آب بندی) باید بر اساس توصیه های سازنده (Vendor Recommendations) یا سوابق خرابی تاریخی (Historical Failure Data) و طبق زمان بندی مشخص جایگزین شوند.

تمرکز مهندسی: نگهداری PM مؤثر، نه تنها شامل انجام وظایف، بلکه شامل بازنگری مداوم برنامه بر اساس تحلیل حالت خرابی و اثرات آن (Failure Mode and Effects Analysis – FMEA) برای بهینه سازی فواصل زمانی فعالیت ها است.

۲. اهمیت و چارچوب مستندسازی بر اساس استاندارد ISA

مستندسازی دقیق و به روز، ستون فقرات هر برنامه نگهداری موفق است و انطباق با استانداردهای ISA را تضمین می کند. استانداردهای ISA-5.1 تا ISA-5.5 در زمینه نمادگذاری و شناسایی (Identification and Tagging) تجهیزات و همچنین ISA-RP12.06.01 به طور غیرمستقیم بر نیاز به مستندات جامع تأکید دارند.

سیستم مدیریت اطلاعات نگهداری (CMMS/EAM): کلیه فعالیت های نگهداری، از جمله صدور مجوز کار (Work Orders)، سوابق آزمون و نتایج کالیبراسیون باید در یک سیستم نرم افزاری مدیریت نگهداری کامپیوتری شده (Computerized Maintenance Management System – CMMS) یا مدیریت دارایی های سازمانی (Enterprise Asset Management – EAM) ثبت شوند.
مستندات کلیدی مورد نیاز:
تاریخچه دارایی (Asset History): سوابق جامع تمامی تعمیرات، خرابی ها، تنظیمات و جایگزینی های انجام شده بر روی هر تجهیز.
برگه های داده کالیبراسیون (Calibration Data Sheets): شامل مقادیر “As-Found” و “As-Left” و جزئیات ابزارهای مرجع استفاده شده (Test Equipment).
روال های عملیاتی استاندارد (Standard Operating Procedures – SOPs): دستورالعمل های گام به گام برای انجام وظایف نگهداری و عیب یابی (Troubleshooting).
نقشه های به روز (As-Built Drawings): شامل نمودارهای لوله کشی و ابزار دقیق (Piping and Instrumentation Diagrams – P&IDs)، نمودارهای منطقی (Logic Diagrams) و شماتیک های الکتریکی. طبق استانداردهای ISA، تمامی تجهیزات باید دارای تگ های شناسایی (Tag Numbers) منحصر به فرد و مشخص باشند که مستقیماً به P&IDs و پایگاه داده CMMS لینک می شوند.

فایده فنی مستندسازی: مستندات دقیق به مهندسان کمک می کنند تا الگوهای خرابی (Failure Patterns) را شناسایی کرده و به تدریج برنامه نگهداری را از واکنشی (Reactive) به پیش بینانه (Predictive) تغییر دهند.

۳. نگهداری مبتنی بر ریسک (Risk-Based Maintenance – RBM)

برنامه های مدرن نگهداری دوره ای فراتر از جداول زمانی ساده هستند و مفهوم RBM را ادغام می کنند. این رویکرد، فرکانس نگهداری را بر اساس ریسک ترکیبی از احتمال خرابی (Probability of Failure) و شدت پیامدهای آن (Consequence of Failure) تعیین می کند. تجهیزات حیاتی (Critical Equipment) که خرابی آن ها منجر به خطر ایمنی یا خسارت مالی قابل توجه می شود، حتی اگر دارای نرخ خرابی پایینی باشند، نیازمند بازرسی های مکررتر و دقیق تر هستند.

پیاده سازی RBM: ارزیابی ریسک باید با در نظر گرفتن نوع تجهیز (مثلاً یک ترانسمیتر فشار در خط گاز سمی در مقایسه با یک ترانسمیتر سطح آب)، محیط عملیاتی، و سوابق نگهداری تاریخی انجام شود. تجهیزاتی که بیشترین ریسک را دارند، اولویت بالاتری در نگهداری پیشگیرانه پیدا می کنند.

راهنمای فنی و مهندسی  کاربرد ابزار دقیق در صنایع مختلف

ابزار دقیق یا Instrumentation در صنایع مختلف نقش کلیدی در کنترل و پایش فرآیندها دارد. این ابزارها به مدیران و مهندسان کمک می کنند تا داده های دقیق و واقعی از پارامترهای فرآیندی مانند فشار، دما، جریان و سطح دریافت کنند و تصمیم گیری های بهینه برای بهره وری، ایمنی و کاهش ریسک انجام شود. با استفاده از تجهیزات دقیق و کالیبره شده، امکان پایش مستمر فرآیندها و پیشگیری از خطاهای انسانی فراهم می شود و عملکرد واحدهای صنعتی بهبود می یابد.

ابزار دقیق در صنعت نفت و گاز و مناطق با ریسک انفجار بالا

در صنایع نفت و گاز، ابزار دقیق اهمیت بسیار بالایی دارد زیرا شرایط عملیاتی شامل فشار بالا، دماهای متغیر و حضور گازهای قابل اشتعال است. انتخاب تجهیزات مناسب و نصب صحیح آنها در این محیط ها باعث کاهش ریسک انفجار و حوادث جدی می شود. استفاده از سنسورها، ترانسمیترها و کنترل کننده های کالیبره شده، علاوه بر افزایش دقت اندازه گیری، قابلیت اطمینان سیستم های ایمنی را نیز تضمین می کند. زون بندی تجهیزات ضد انفجار یا Explosion-proof zoning نیز یکی از اصول ضروری در این صنایع است تا عملکرد ایمنی حفظ شود.

تجهیزات Ex در پتروشیمی و پالایشگاه ها

پتروشیمی و پالایشگاه ها محیط هایی با خطر بالای اشتعال و انفجار دارند، بنابراین تجهیزات Ex یا ضد انفجار در این واحدها حیاتی هستند. این تجهیزات شامل سنسورها، دتکتورها، ترانسمیترها و کنترلرهایی است که مطابق استانداردهای بین المللی طراحی شده اند و می توانند در شرایط انفجاری به صورت ایمن عمل کنند. خرید دتکتور شعله و سایر تجهیزات Ex با توجه به قیمت دتکتور شعله و کیفیت عملکرد آنها، برای تضمین ایمنی و پایداری فرآیند اهمیت دارد.

نقش ابزار دقیق در نیروگاه ها و واحدهای تولید برق

در نیروگاه ها و واحدهای تولید برق، ابزار دقیق برای کنترل دقیق پارامترهای کلیدی مانند دما، فشار بخار، جریان و سطح آب استفاده می شود. تجهیزات کالیبره شده به اپراتورها امکان می دهند تا فرآیندهای پیچیده تولید برق را به صورت مستمر پایش و تنظیم کنند. این ابزارها همچنین در سیستم های ایمنی نیروگاه، از جمله سیستم های Shutdown و Emergency Trip، نقش حیاتی دارند تا از وقوع حوادث و آسیب به تجهیزات جلوگیری شود.

استفاده از تجهیزات Safe و Ex در صنایع دارویی و غذایی

در صنایع دارویی و غذایی، ایمنی فرآیند و کیفیت محصول اهمیت بالایی دارد. ابزار دقیق Safe و تجهیزات Ex به کنترل دقیق دما، فشار و جریان در محیط های حساس کمک می کنند و خطرات ناشی از اشتعال یا آلودگی فرآیند را کاهش می دهند. این تجهیزات، همراه با سیستم های کالیبره و پایش مستمر، باعث تضمین کیفیت محصول نهایی و کاهش ریسک تولید می شوند و بهره وری و ایمنی خطوط تولید را همزمان افزایش می دهند.

اتوماسیون صنعتی و سیستم های پیشرفته

اتوماسیون صنعتی و سیستم های پیشرفته نقش اساسی در بهینه سازی فرآیندها و افزایش بهره وری در صنایع مختلف دارند. این سیستم ها با استفاده از فناوری های مدرن، امکان کنترل دقیق تجهیزات و کاهش خطاهای انسانی را فراهم می کنند. پیاده سازی اتوماسیون صنعتی نه تنها باعث بهبود کیفیت تولید می شود، بلکه ایمنی فرآیندها را نیز افزایش می دهد و هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد. تمرکز بر طراحی سیستم های قابل اعتماد، مقیاس پذیر و انعطاف پذیر، محور اصلی توسعه این فناوری ها در صنایع پیشرفته است.

ارتباط مستقیم ابزار دقیق با سیستم های اسکادا و PLC

ابزار دقیق یا Instrumentation Devices نقش حیاتی در جمع آوری داده های فرآیندی و کنترل اتوماتیک دارند. ارتباط مستقیم این تجهیزات با سیستم های SCADA و PLC امکان نظارت لحظه ای و اجرای دستورات کنترلی را فراهم می کند. با اتصال دقیق سنسورها، ترانسمیترها و سایر تجهیزات ابزار دقیق به کنترل کننده ها، فرآیندها به صورت پیوسته و قابل اعتماد مدیریت می شوند. این ارتباط باعث می شود داده ها در زمان واقعی تحلیل شوند و عملکرد سیستم بهینه گردد.

پروتکل های ارتباطی صنعتی در نسخه های Ex و Safe Area

در محیط های صنعتی، پروتکل های ارتباطی استاندارد، مانند Modbus، Profibus و HART، به انتقال داده ها بین ابزار دقیق و سیستم های کنترل کمک می کنند. نسخه های Ex مخصوص محیط های انفجاری و Hazardous طراحی شده اند تا خطرات ایمنی به حداقل برسند، در حالی که نسخه های Safe Area برای محیط های غیرخطرناک استفاده می شوند. انتخاب پروتکل مناسب بر اساس نوع محیط، فاصله انتقال داده و الزامات ایمنی اهمیت بالایی دارد و تاثیر مستقیمی بر عملکرد دقیق و پایدار سیستم دارد.

آینده ابزار دقیق در شبکه های IoT صنعتی

ابزار دقیق در حال حرکت به سمت ادغام با شبکه های IoT صنعتی است تا اطلاعات فرآیندی به صورت بی درنگ و قابل تحلیل در دسترس قرار گیرد. این تحول امکان تحلیل پیش بینانه، بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش توقف های غیرمترقبه را فراهم می کند. شبکه های IoT به تجهیزات ابزار دقیق اجازه می دهند داده ها را در سطح کلان و لحظه ای جمع آوری کنند و تصمیم گیری های هوشمند را تسهیل نمایند، که این روند مسیر توسعه صنایع هوشمند را هموار می کند.

دیجیتالی شدن تجهیزات در محیط های Hazardous

دیجیتالی شدن تجهیزات ابزار دقیق در محیط های Hazardous، مانند صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، باعث افزایش دقت و ایمنی عملکرد سیستم ها می شود. سنسورها و ترانسمیترهای دیجیتال امکان انتقال داده های با کیفیت بالا و قابل اعتماد را فراهم می کنند و اتصال آن ها به سیستم های کنترل مرکزی با کاهش نیاز به کابل کشی گسترده همراه است. این تحول دیجیتال به مهندسین اجازه می دهد عملکرد تجهیزات را از راه دور پایش و بهبود دهند و ریسک خطاهای انسانی و حوادث صنعتی را به حداقل برسانند.

مدیریت ریسک و استانداردهای ایمنی

مدیریت ریسک در صنایع فرآیندی یکی از اصول پایه برای حفظ ایمنی نیروی انسانی، محیط زیست و تجهیزات است. این فرآیند شامل شناسایی خطرات، تحلیل ریسک و اجرای اقدامات کنترلی است تا احتمال وقوع حوادث کاهش یابد. استانداردهای بین المللی مانند IEC 61511، ATEX و IECEx چارچوبی برای طراحی، نصب و نگهداری سیستم های ایمنی فراهم می کنند. رعایت این استانداردها تضمین می کند که تجهیزات و سیستم ها حتی در شرایط بحرانی، عملکرد قابل اعتماد و ایمن داشته باشند و سطح ایمنی مورد نیاز یا Safety Integrity Level (SIL) حفظ شود.

تحلیل ریسک در انتخاب تجهیزات ابزار دقیق برای Zone 0، Zone 1 و Zone 2
انتخاب تجهیزات ابزار دقیق برای محیط های انفجاری نیازمند تحلیل ریسک دقیق است. Zones مختلف بر اساس احتمال حضور مخلوط های قابل انفجار تعریف می شوند؛ Zone 0 مناطق با بیشترین احتمال، Zone 1 با احتمال متوسط و Zone 2 با کمترین احتمال قرار دارند. تجهیزات باید بر اساس این تقسیم بندی انتخاب شوند تا ریسک انفجار کاهش یابد. استفاده از تجهیزات ضد انفجار با قابلیت کالیبره دقیق و تطابق با استانداردهای ATEX و IECEx، تضمین کننده عملکرد ایمن سیستم است و از حوادث جدی جلوگیری می کند.

استانداردهای ATEX، IECEx، SIL و رویکردهای ارزیابی ایمنی
استانداردهای ATEX و IECEx تمرکز بر طراحی و تولید تجهیزات برای محیط های انفجاری دارند، در حالی که IEC 61511 به طراحی سیستم های ایمنی عملکردی (SIS) و سطح SIL می پردازد. رویکردهای ارزیابی ایمنی شامل HAZOP، LOPA و Fault Tree Analysis است که میزان ریسک و نیاز به اقدامات حفاظتی را مشخص می کنند. این روش ها به مهندسین کمک می کنند تا تجهیزات ابزار دقیق و سیستم ها را به گونه ای انتخاب کنند که سطح ایمنی مورد انتظار رعایت شود و خطای انسانی یا تجهیزات به حداقل برسد.

لایه های حفاظتی در سیستم های کنترل فرآیند
سیستم های کنترل فرآیند معمولاً چند لایه حفاظتی دارند که شامل لایه کنترل اولیه، سیستم های ایمنی عملکردی و حفاظت نهایی است. این لایه ها با یکدیگر همکاری می کنند تا خطرات شناسایی شده کنترل شوند و از بروز حادثه جلوگیری شود. هر لایه حفاظتی باید بر اساس سطح SIL مورد نیاز طراحی شود و تجهیزات مانند کالیبره پوزیشنر یا دتکتورهای شعله با عملکرد تضمین شده در آن لایه قرار بگیرند. این ساختار چندلایه باعث می شود حتی در صورت شکست یک لایه، سایر لایه ها بتوانند عملکرد ایمن سیستم را حفظ کنند.

چک لیست ارزیابی ایمنی تجهیزات قبل از نصب
قبل از نصب تجهیزات ابزار دقیق در محیط های خطرناک، ارزیابی کامل ایمنی ضروری است. چک لیست ارزیابی شامل بررسی تطابق تجهیزات با استانداردهای ATEX و IECEx، اطمینان از SIL مورد نیاز، کنترل صحت کالیبراسیون، بررسی عملکرد دتکتور شعله و دیگر سنسورها و بررسی مکان نصب در زون های مناسب است. رعایت این چک لیست تضمین می کند که تجهیزات نه تنها عملکرد صحیح داشته باشند بلکه ایمنی کل سیستم در طول زمان حفظ شود و ریسک ها به حداقل برسد.