نظرية نظام الحماية من الصواعق في أنظمة أجهزة البتروكيماويات #3 - — المبادئ الأساسية وإجراءات حماية معدات أجهزة الحماية من الصواعق

بعد قراءة المقالتين السابقتين، ربما تكون قد فهمت أنواع الصواعق التي قد تؤثر على نظام الأجهزة، وتعرفت على أنواع طرق التأريض للحماية من الصواعق. في هذا الفصل، سنتناول بعض التدابير المناسبة للحماية من الصواعق. تتنوع تدابير التحكم في نظام الأجهزة، وتشمل بشكل أساسي الحماية من الصواعق، والمعادلة، والتحويل، والتأريض، والحماية من التلف، وغيرها. يجب دمج هذه التدابير معًا لتحقيق الحماية المثلى لنظام الأجهزة من الصواعق. يجب مراعاة الجوانب التالية عند اتخاذ تدابير الحماية من الصواعق لنظام الأجهزة في شركات النفط: 3.1 يجب أن تستند تدابير الحماية الشاملة من الصواعق إلى نظام التحكم في الأجهزة، وهيكل غرفة التحكم، والأجهزة الميدانية، وغيرها من العوامل ذات الصلة. يجب أن يتكامل نظام التحكم الآلي للحماية من الصواعق، مثل أجهزة القياس الميدانية، مع تدابير الحماية من الصواعق، مثل تصميم معدات المعالجة، وذلك وفقًا للظروف الفعلية، مع مراعاة فئة الحماية المشتركة (قضيب الصواعق، أو حزام الحماية من الصواعق، أو شبكة الحماية من الصواعق). 3.2 يجب أن يمنع نظام الحماية من الصواعق تدفق التيار العابر عبر الموصل وتفريغه العكسي بين الأجسام المعدنية، مما قد يتسبب في تلف معدات القياس، أو يعيق التشغيل الطبيعي لنظام التحكم في القياس. يجب أن تكون مناطق الحماية من الصواعق في أرضية غرفة التحكم، بما في ذلك الأجهزة والمعدات وخطوط الأنابيب، مثل معدات المعالجة، محمية من الصواعق، وذلك عن طريق توصيلها بنظام تأريض غرفة التحكم، لتشكيل اتصال متساوي الجهد أكثر كفاءة. 3.3 يُعد التأريض تطبيقًا مهمًا في تدابير الحماية من الصواعق، ويجب أن يراعي جميع العوامل، بحيث يضمن نظام التأريض أن يكون تدرج الجهد الكهربائي صغيرًا، قدر الإمكان، لتحقيق تأثير جهد التوازن. في حالة استخدام التأريض العائم أو متعدد النقاط، كما هو الحال في حالات الصواعق القوية، قد يؤدي التأريض الوقائي بين غلاف الجهاز أو معدات نظام التحكم الموزع (DCS) والدائرة الداخلية إلى تكوين فرق جهد عالٍ، مما يتسبب في انهيار العزل بين الفجوتين وتلف الدائرة. لذلك، يمكن توصيل التأريض الوقائي أثناء العمل، والوصول إلى نظام التأريض المقاوم للصواعق. يوجد في أنظمة أجهزة القياس الكيميائية النفطية المحلية نوعان رئيسيان من إجراءات التأريض: التأريض العائم والتأريض متعدد النقاط. يتم تركيب أنظمة الحماية من الصواعق في جميع أنحاء الموقع، حيث يشكل كل اتصال نظامًا يُسمى أنظمة التأريض المنفصلة. تتمثل الميزة البارزة لطريقة التأريض في إمكانية استخدام أرض قريبة، حيث يكون الحث الطفيلي لسلك التأريض صغيرًا. ولكن في حالة مرور موجة كهربائية قوية من الرعد عبر المواقع إلى النظام، ستتضرر الدائرة الإلكترونية أيضًا بسبب تحملها ضغطًا عاليًا. إذا تم دمج الأنظمة الثلاثة معًا، لتشكيل نظام تأريض موحد، يُطلق عليه نظام التأريض المتكامل. يُزيل نظام التأريض المتكامل فرق الجهد المحتمل بين أنواع الأرض المختلفة، وفي حالة حدوث صاعقة، يمكنه كبح ظاهرة التفريغ التي تحدث بين أنواع الأرض المختلفة بشكل أفضل. 3. نظرًا لأن نظام التحكم الآلي للأجهزة الكيميائية يستخدم عددًا كبيرًا من مكونات أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة وكابلات نقل الطاقة والإشارة، فإن حماية الأجهزة والتحكم في الموقع تتطلب مراعاة ليس فقط الضرر الناتج عن الصواعق المباشرة، بل أيضًا تأثير النبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن إشعاع الصواعق. يمكن أن تصل إشعاعات النبضات الكهرومغناطيسية مباشرةً إلى هذه المكونات، كما يمكن أن تنتقل عبر كابلات التغذية أو الإشارة مُحدثةً موجات جهد زائد عابرة، لتتسرب عبر حلقة الكابل إلى أجهزة القياس، مُسببةً تلفها. يُعد استخدام التدريع أو حجب مسار انتقال طاقة النبضات الكهرومغناطيسية أحد التدابير الوقائية الفعالة. يتضمن نظام التحكم الآلي للأجهزة المزود بحماية من الصواعق الجوانب الثلاثة التالية: 1) حماية أجهزة القياس الميدانية: يتم تحقيق حماية أجهزة القياس الميدانية من الصواعق باستخدام صندوق معدني لحماية الأجهزة، حيث يتصل هذا الصندوق بنظام تأريض مقاوم للصواعق. 2) حماية غرفة التحكم: نظرًا لحساسية غرفة التحكم الشديدة للنبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الصواعق، يتم إنشاء قفص حماية عند نقاط التوصيل الكهربائي في الهيكل الفولاذي لجدار غرفة التحكم، مع إنشاء حلقة تأريض دائرية حول الجدار الداخلي. يجب أن تكون حلقة التأريض والتوصيلات الكهربائية داخل قفص الحماية فعالة، بعد توصيلها بنظام التأريض المقاوم للصواعق. 3) حماية دائرة الإشارة ودائرة التغذية: لمنع عودة النبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن الصواعق إلى دائرة الإشارة أو الطاقة. في حالة حدوث جهد زائد عابر مستحث، يجب استخدام كابلات ذات درع معدني في جميع دوائر إمداد الطاقة ودوائر الإشارة. في الوقت نفسه، ونظرًا لأن طبقة التدريع ستؤدي إلى تأريض متعدد النقاط في قلب الكابل، فإنها ستُنتج تداخلًا منخفض التردد، لذا لا يمكن اعتماد سوى تأريض أحادي النقطة على طول الدرع. لذلك، يجب استخدام كابلات ذات درع مزدوج في دوائر إمداد الطاقة ودوائر الإشارة، حيث يمكن استخدام طبقة التدريع في تأريض أحادي النقطة، بينما يمكن استخدام الدرع الخارجي في تأريض متعدد النقاط. 3.5 بسبب وميض اللحام، يتم إطلاق تيار التفريغ بشكل رئيسي من خلال التوازي والحث بطريقتين، لذلك من خلال تحديد عدد معقول من أسلاك الحماية من الصواعق، يكون التوازي صغيرًا بعد الصاعقة، وبالتالي سيحدث وميض عكسي، وينخفض ​​تأثير الحث إلى أدنى حد. 4. الخلاصة: في شركات البتروكيماويات، يجب أن يتم بناء الأجهزة وقبولها بدقة وفقًا لمعايير مواصفات القبول الخاصة ببناء الجهاز، وفحصه وقبوله، مع ضمان جودة عالية لكل عملية تشغيل، وتعزيز موصل نظام الجهاز بأكمله. تأثير موصل، بهدف تقليل احتمالية حدوث أضرار ناجمة عن الصواعق. ضمان سلامة الإنتاج في المؤسسة. (هذه الورقة منشورة من قبل شركة إمبليش لعلوم وتكنولوجيا الأجهزة المحدودة).