تصميم رافعة مقاومة للانفجار للبيئات النووية: إحكام وحماية وقفل أمان
تصميم خاص للرافعات في البيئات النووية والمقاومة للانفجار: تُصمَّم الرافعة المقاومة للانفجار وفقًا للمعيار GB/T 3836-2021، وتكون تكلفة الرافعة العلوية المقاومة للانفجار بفئة Ex d e IIB T4x d e IIB T4 أعلى بنسبة 50-300% من الرافعة العلوية العادية، وتتطلب محركًا مضادًا للانفجار، وخزانة مقاومة للانفجار، وعجلات من مواد غير مولدة للشرر. أما الرافعة النووية فيجب أن تستوفي متطلبات مقاومة الزلازل (0.3g)، والحماية من الإشعاع، ومستوى الأمان 1E، وعمر تصميمي يبلغ 30 عامًا، مع تنفيذ مواصفتي RCC-M وASME.
الرافعة المقاومة للانفجار (Explosion-proof Crane) هي معدات رفع متخصصة مصممة للبيئات المتفجرة التي تحتوي على غازات أو أبخرة أو غبار قابل للاشتعال. يتمثل مبدأ تصميمها الأساسي في عدم إشعال البيئة المتفجرة المحيطة أثناء التشغيل العادي أو عند حدوث شرر أو قوس كهربائي أو درجات حرارة مرتفعة. أما الرافعة النووية فتضيف متطلبات مقاومة الزلازل والحماية من الإشعاع فوق ذلك. تستعرض هذه المقالة، بالاستناد إلى المعيار GB/T 3836-2021 ومعايير السلامة النووية، نظام فئات الحماية من الانفجار، وتكوينات الحماية، والتصميم الخاص للرافعات النووية.
فئات الحماية من الانفجار وتصنيف المناطق الخطرة
يصنف المعيار GB/T 3836-2021 البيئات المتفجرة حسب الوسيط الخطير إلى أماكن غازية وأماكن غبارية. تنقسم الأماكن الغازية إلى المنطقة 0 (وجود مستمر)، والمنطقة 1 (احتمال ظهور في التشغيل العادي)، والمنطقة 2 (احتمال ظهور في التشغيل غير العادي)، وتناسب الرافعة العلوية المنطقتين 1 و2. أما الأماكن الغبارية فتنقسم إلى المناطق 20 و21 و22، وتناسب الرافعة العلوية المنطقتين 21 و22.
علامة مقاومة الانفجار Ex d e IIB T4 Gb تعني: d تشير إلى النوع المقاوم للهب (غلاف يتحمل الانفجار الداخلي دون إشعال البيئة الخارجية)، e تشير إلى نوع الأمان المتزايد (إجراءات أمان معززة تمنع توليد شرر أو أقواس كهربائية)، IIB تشير إلى مجموعة الغاز (مستوى الإيثيلين، أقصى درجة حرارة سطحية ≤135°C)، Gb تشير إلى مستوى حماية الجهاز (مستوى حماية عالٍ).
| علامة مقاومة الانفجارمثال | نوع الحماية | الغازات المناسبة | فئة حرارة | حمايةالمستوى |
|---|---|---|---|---|
| Ex d IIC T6 Gb | مقاوم للهب | هيدروجين/أسيتيلين(IIC) | ≤85°C(T6) | عالٍ |
| Ex e IIB T4 Gb | أمان متزايد | إيثيلين(IIB) | ≤135°C(T4) | عالٍ |
| Ex d e IIB T4 Gb | مضاد للانفجار+أمان متزايد مركب | إيثيلين(IIB) | ≤135°C(T4) | عالٍ |
| Ex tb IIIC T85°C Db | مضاد لانفجار الغبار | غبار موصل | ≤85°C | عالٍ |
متطلبات تكوين الرافعة العلوية المقاومة للانفجار
يتمثل الفرق الرئيسي بين الرافعة العلوية المقاومة للانفجار والرافعة العلوية العادية في التحديث المقاوم للانفجار للمكونات الكهربائية ومكونات الآلات. يوضح الجدول التالي الفروق الأساسية في التكوين بين رافعة علوية مقاومة للانفجار من نوع Ex d e IIB T4 ورافعة علوية عادية:
| المكوّن | الرافعة العادية | الرافعة المقاومة للانفجار |
| المحرك | محرك عادي | محرك مقاوم للانفجار |
| جهاز التحكم | موصلات عادية | موصلات مقاومة للانفجار |
| نظام الحماية | حماية عادية | حماية مقاومة للانفجار |
| صندوق التوصيل | صندوق توصيل عادي | صندوق توصيل مقاوم للانفجار |
| جهاز الحد | مفتاح حد عادي | مفتاح حد مقاوم للانفجار |
| نظام الفرامل | فرامل عادية | فرامل مقاومة للانفجار |
| مكون | عاديرافعة علوية | Ex d e IIB T4مقاوم للانفجاررافعة علوية | فرق السعر |
|---|---|---|---|
| محرك | YZPسلسلةمحرك متغير التردد | YB3/YBZسلسلةمحرك مضاد للانفجار | +50~100% |
| خزانة كهربائية | عاديخزانة حماية | مقاوم للانفجارخزانة ضغط إيجابي/خزانة عازلة للانفجار | +100~200% |
| زر تحكم | عاديصندوق أزرار | مقاوم للانفجارصندوق أزرار(Ex d) | +100~200% |
| محدد | عاديمحدد | مقاوم للانفجارمحدد(Ex d) | +200~300% |
| إضاءة | عاديLEDمصباح | مصباح مقاوم للانفجار(Ex d) | +100~200% |
| كابل | عاديمثبط للهب | مثبط للهب+مدرع | +30~50% |
| عجلة/سكة | عاديفولاذي | مادة غير مولدة للشرر(سبيكة نحاسية/فولاذ مقاوم للصدأ) | +50~100% |
| المكوّن | البديل المقاوم للانفجار |
| المحرك | محرك مقاوم للانفجار بفئة حرارة T4 أو أعلى |
| نظام الكبح | فرامل مزدوجة معتمدة مقاومة للانفجار |
| الحبل السلكي | حبل سلكي بطلاء سبيكة زنك-ألمنيوم مقاوم للصدأ ومنع للشرر |
| الخطاف | خطاف بسبيكة نحاسية لمنع شرر التصادم |
| الخزانة الكهربائية | خزانة كهربائية مقاومة للانفجار معتمدة مع غدة كابل معزولة |
إلى جانب استبدال المكوّنات المادية، يجب أن يفي النظام الكهربائي للرافعة العلوية المقاومة للانفجار بالمتطلبات التالية: جميع المعدات الكهربائية حاصلة على شهادة مقاومة الانفجار، ويتم إدخال الكابلات عبر غدد كابلات مقاومة للانفجار مانعة للانفجار، ويجب أن تكون الوصلات مضادة للارتخاء ومانعة للشرر الكهربائي، ويُعتمد نظام تأريض مزدوج يجمع بين التأريض الوظيفي والتأريض الوقائي، مع ضبط حماية التسرب على 30mA للفصل. أما على الصعيد الميكانيكي، فيجب أن تستخدم الفرامل مواد احتكاك نحاسية أو خالية من الشرر، وأن يُطلى الحبل السلكي بطبقة سبيكة زنك-ألمنيوم لمنع الصدأ والشرر، وأن يُصنع الخطاف من سبيكة نحاسية لمنع شرر التصادم.
فيما يتعلق بقيود التشغيل، يجب ألا تتجاوز سرعة الرفع 8م/دقيقة، وألا تتجاوز سرعة الجسر والعربة 20م/دقيقة، ويتم ضبط محدد الحمل الزائد للإنذار عند أقل من 100% من الحمولة المقدرة، مع إجراء فحص دوري لأداء مقاومة الانفجار كل ستة أشهر. يدعم نظام مراقبة وإدارة السلامة من كيلود للصناعات الثقيلة الربط المتشابك مع الرافعات العلوية المقاومة للانفجار (لمزيد من التفاصيل، راجع خطة السلامة المتشابكة SIL3).
التصميم الخاص للرافعات النووية
تعمل الرافعة النووية (Nuclear-grade Crane) داخل الجزيرة النووية أو الجزيرة التقليدية في محطات الطاقة النووية، وتواجه ثلاثة متطلبات استثنائية: مقاومة الزلازل (الحفاظ على الوظيفة تحت زلزال التوقف الآمن SSE)، ومقاومة الإشعاع (بيئة أشعة جاما والنيوترونات)، ومستوى الأمان (المستوى النووي 1E).
يجب أن تُصنع مواد الرافعة النووية من مواد خالية من الهالوجين ومنخفضة الكوبالت لتقليل التنشيط الإشعاعي، وأن يكون المحرك من فئة 1E النووية (مقاوم للزلازل والإشعاع)، وأن يعتمد نظام التحكم على PLC مزدوج التكرار مع تشغيل احتياطي ساخن، وأن تستخدم الفرامل نظام فرامل مزدوجة (يمكن لأي مكبح إكمال الكبح الآمن بشكل مستقل)، وأن تكون الكابلات من نوع HFFR منخفض الدخان وخالٍ من الهالوجين، وأن يُستخدم طلاء قابل لإزالة التلوث (سطح أملس سهل التنظيف). تتطلب معايير التصميم: الحفاظ على الوظيفة تحت تسارع زلزالي 0.3g، وعدم تأثير الأعطال أحادية النقطة على السلامة، وعمر تصميمي يبلغ 30 عامًا، مع إجراء تحقق دوري من مقاومة الزلازل.
تتطلب المراقبة عن بعد وتسجيل البيانات للرافعات النووية دقة صارمة للغاية، حيث يجب حفظ جميع معاملات التشغيل وأحداث الأعطال وسجلات الصيانة لمدة لا تقل عن 10 سنوات، مع ضمان عدم قابلية البيانات للتلاعب. تدعم منصة المراقبة عن بعد الرقمية من كيلود للصناعات الثقيلة جمع البيانات والتخزين طويل الأمد للرافعات النووية (لمزيد من التفاصيل، راجع خطة المراقبة الرقمية عن بعد للرافعات العلوية).
قفل الأمان المتشابك للرافعات المقاومة للانفجار والنووية
تتميز أقفال الأمان المتشابكة في الرافعات المقاومة للانفجار والرافعات النووية بصرامة أعلى مقارنة بالرافعات العامة. يجب أن تتوفر في الرافعة المقاومة للانفجار: مستشعرات درجة حرارة لمراقبة درجة حرارة سطح المحرك والخزانة الكهربائية (مع فصل تلقائي للتيار عند تجاوز حد فئة الحرارة)، وجهاز فحص تركيز الغاز مرتبط بتشغيل وإيقاف الرافعة (منع التشغيل أو إيقاف قسري عند تجاوز التركيز المسموح)، ومراقبة مستمرة للتأريض (إنذار وتوقف عند مقاومة تأريض أكبر من 4Ω). أما الرافعة النووية فيجب أن تتوفر فيها: قفل متشابك مُفعّل بالزلازل (توقف تلقائي وكبح عند تجاوز تسارع زلزالي محدد)، ومراقبة جرعة الإشعاع (إنذار عند تجاوز الحد في منطقة التشغيل)، وتبديل احتياطي لمصدر الطاقة (تحويل تلقائي إلى مصدر طاقة الطوارئ عند فشل المصدر الرئيسي).
حلول كيلود للرافعات المقاومة للانفجار والنووية
تمتلك كيلود للصناعات الثقيلة مؤهلات تصميم وتصنيع الرافعات المقاومة للانفجار والرافعات النووية، حيث تغطي منتجاتها المقاومة للانفجار جميع الفئات من Ex d e IIB T4 إلى Ex d IIC T6، وقد حصلت منتجاتها النووية على ترخيص تصميم وتصنيع معدات الطاقة النووية. تشمل الأنظمة القياسية نظامًا كهربائيًا متخصصًا مقاومًا للانفجار/نوويًا، وفرامل مزدوجة مكررة، وخطة قفل أمان متشابك، مع توفير خدمات الفحص السنوي لأداء مقاومة الانفجار وإعادة التحقق من مقاومة الزلازل للنماذج النووية. تقدم كيلود للصناعات الثقيلة تقييمًا مجانيًا لفئة الحماية من الانفجار وتصميم الحلول.
الأسئلة الشائعة
س: ما هي فئات الحماية من الانفجار للرافعات المقاومة للانفجار؟
ج: وفقًا لمعيار GB/T 3836، فإن علامات مقاومة الانفجار الشائعة للرافعات هي Ex db eb ib mb nA IIB/IIC T4/T6 Gb، وكل منها يقابل نمط حماية مختلفًا. يعتمد اختيار فئة الحماية من الانفجار على تقسيم المنطقة الخطرة (Zone 1/2/21/22) وفئة الغاز أو الغبار المتفجر.
س: ما هي متطلبات التصميم الخاصة للرافعات في البيئات النووية؟
ج: تتطلب الرافعات في البيئات النووية: تصميم إحكام مضاد للإشعاع، واختيار مواد تشحيم خاصة (مقاومة للإشعاع)، ونظام كبح أمان مكرر، وتصميم مقاوم للزلازل (وفقًا لمتطلبات مستوى الأمان النووي)، وتشغيل عن بعد، ومراقبة الإشعاع مع أقفال متشابكة.
س: ما هي المعايير المطبقة على الرافعات المقاومة للانفجار؟
ج: يعتمد التصميم المقاوم للانفجار على سلسلة معايير GB/T 3836، أما جزء الرافعات فيتبع معيار JB/T 10219 للرافعات المقاومة للانفجار، بينما ترجع البيئات النووية إلى مواصفات RCC-M ومعايير ASME ذات الصلة.
