صاعقه، قاتل تابستانی که شرکت‌های صنایع شیمیایی باید از آن مراقب باشند!

Thread Content

حفاظت در برابر صاعقه، بخشی بسیار مهم از تدابیر ایمنی در شرکت‌های پتروشیمی است. شرکت‌های پتروشیمی در فرآیند تولید، مقادیر زیادی از مواد قابل اشتعال را ذخیره و استفاده می‌کنند؛ این کار منجر به تولید گازها و ذرات قابل اشتعال می‌شود و محیطی پرخطر از نظر انفجار ایجاد می‌گردد. در صورت بروز آتش‌سوزی ناشی از صاعقه، مخلوط گازها یا ذرات قابل اشتعال می‌سوزد؛ در حالت خفیف، این امر باعث توقف تولید و آسیب به تجهیزات و هزینه‌های اقتصادی می‌شود، اما در حالت شدید، می‌تواند منجر به کشته و زخمی شدن افراد و پیامدهای منفی اجتماعی شود. حادثه صاعقه در یک کارخانه شیمیایی
حدود ساعت ۲۲:۲۵ شب روز ۲۱ آوریل ۲۰۰۵، کارخانه تولید داروهای امولسیونی شرکت شیمیایی دونگشی در شهر چونگچینگ، واقع در حومه روستای گونان، در استان چیجیانگ، به دلیل ضربه صاعقه دچار انفجار بزرگی شد؛ در نتیجه این انفجار، ۱۲ نفر کشته، ۷ نفر ناپدید شدند و ۱۲ نفر دیگر مجروح گردیدند. 　　در ساعت ۲۳:۰۴ روز ۲۲ مارس ۲۰۱۳، کارخانه تولید مواد آتش‌بازی «جیودو» در شهرک داهو (متخصص در فرآوری پودرهای تک‌بازی) به دلیل ضربه صاعقه‌ای نادر، دچار انفجار در کوره‌های آن شد. این انفجار منجر به هیچ کشته یا مجروحی نشد، اما باعث خسارتاتی به درها و پنجره‌های بیش از ۵۰۰ خانوار در اطراف آن شد. 　　یک شرکت تولید گاز، مورد ضربه صاعقه قرار گرفت که منجر به خرابی سنسور جریان گاز شد؛ خسارت مالی مستقیم حدود ۲۰ هزار یوان بود و توقف فوری تولید رخ داد؛ خسارات غیرمستقیم نیز ۸۰ هزار یوان بود. 　　یک شرکت تولیدی شیمیایی مورد ضربه صاعقه قرار گرفت؛ در اثر آن، یک دستگاه اندازه‌گیری میزان اکسیژن، یک فرستنده سطح مایع نوع خازنی، یک دستگاه تحلیل هیدروژن، یک دستگاه اندازه‌گیری سطح مایع نوع مغناطیسی، ۲ دستگاه هشداردهنده هوشمند، برد کنترلی DAVC برای حذف گرد و غبار الکتریکی در کوره‌ها، و کلید ۳۶۶ در ایستگاه تقویت ولتاژ ۳۵ کیلوولتی، از بین رفتند. خسارت مالی مستقیم حدود ۹۰ هزار یوان بود و این امر باعث توقف فعالیت کل خط تولید شرکت به مدت ۲ روز شد؛ خسارات غیرمستقیم نیز ۲۰۰ هزار یوان بود. چرا کارخانه‌های شیمیایی در تابستان مستعد بروز حوادث رعد و برق هستند؟ ترکیب تجهیزات و دستگاه‌های شرکت‌های پتروشیمی: مناطق مخازن و پمپاژ. این یک بخش معمول در شرکت‌های پتروشیمی است. منطقه مخازن برای نگهداری انواع مواد خام و محصولات تولیدی است؛ مخازن با یکدیگر و همچنین با منطقه پمپاژ، از طریق لوله‌ها به هم متصل می‌شوند. منطقه پمپاژ معمولاً با منطقه مخازن ترکیب می‌شود و برای انتقال مواد موجود در مخازن، به کمک پمپ‌های مکانیکی، به محل تولید یا برداشتن آن‌ها از مخازن جهت حمل و نقل، استفاده می‌گردد. 　　منطقه تجهیزات تولید. این بخشی از جدایی‌ناپذیر شرکت‌های پتروشیمی است. ساختار تجهیزات تولید نسبتاً پیچیده است و بسته به فرآیندهای مختلف، تجهیزات مورد نیاز کاملاً متفاوت هستند. در تجهیزات تولید، واکنش‌های شیمیایی یا فیزیکی مختلفی رخ می‌دهد؛ در این فرآیند، مواد قابل اشتعال مختلفی درگیر هستند. ممکن است در طول فرآیند تولید گازهای قابل اشتعال مختلفی تولید شود، یا نیاز به دفع گازهای زائد قابل اشتعال باشد. 　　دودکش و فانوس. این نشانه‌ای بارز برای شرکت‌های صنایع شیمیایی است. دودکش به عنوان مسیر خروج دود در تجهیزات گرمایشی عمل می‌کند و شعله برای تخلیه گازهای قابل اشتعال مختلف استفاده می‌شود. با استفاده از تجهیزاتی مانند مخازن گاز کمپرسور، فشار هوا درون شعله همواره بالاتر از فشار هوای محیطی خواهد بود. 　　قاب لوله‌ها. قاب لوله‌ها برای انتقال لوله‌ها یا به عنوان محل نصب پلتفرم‌های کابل در فضای باز استفاده می‌شوند. لوله‌ها برای انتقال مواد بین مناطق تولید و ذخیره‌سازی استفاده می‌شوند، در حالی که سیستم‌های پل کابلی برای انتقال انرژی الکتریکی بین تجهیزات توزیع و دستگاه‌های مصرف‌کننده انرژی به کار می‌روند. 　　اتاق کنترل تولید. اتاق کنترل برای کنترل فرآیند تولید استفاده می‌شود و درون آن دستگاه‌های الکترونیکی فراوانی وجود دارد که برای کنترل راه‌اندازی و خاموش کردن دستگاه‌ها، نظارت بر وضعیت کاری آن‌ها، هشداردهی در صورت بروز خطر، و همچنین نظارت بر سطح مایع و دمای مخازن موجود در منطقه مخازن به کار می‌روند. 　　کارخانه فاضلاب. شرکت‌های پتروشیمی در فرآیند تولید، معمولاً مقدار زیادی آب فاضلاب صنعتی تولید می‌کنند؛ این آب‌ها باید پس از تصفیه و رسیدن به استانداردهای لازم، قابل تخلیه باشند. 　　اتاق پمپ‌های آتش‌نشانی. در داخل، تجهیزات آتش‌نشانی مانند پمپ‌های آتش‌نشانی وجود دارد. 　　استخر توزیع و تغذیه. به دلیل نیاز برخی تجهیزات پرمصرف به برق، شرکت‌های پتروشیمی معمولاً ایستگاه‌های تبدیل برق خود را ایجاد می‌کنند و حداقل دو خط برق با ولتاژ بالا را از ایستگاه‌های تبدیل عمومی وارد این ایستگاه‌ها می‌کنند. پس از تغییر ولتاژ در ایستگاه تبدیل، اتاقک‌های توزیع برق برای هر منطقه ایجاد می‌شوند و سیم‌ها از این اتاقک‌ها به تجهیزات مصرفی مختلف می‌روند. 　　تجهیزات بارگیری و تخلیه. از سکوهای بارگیری و تخلیه، مخازن ذخیره‌سازی، لوله‌کشی‌ها و تجهیزات اندازه‌گیری تشکیل شده است. خطرات صاعقه بر کارخانه‌های پتروشیمی ۱. صاعقه مستقیم: صاعقه مستقیم به آن دسته از صاعقه‌ها گفته می‌شود که مستقیماً به ساختمان‌ها، اشیاء دیگر، زمین یا تجهیزات محافظتی در برابر صاعقه برخورد کرده و باعث ایجاد اثرات الکتریکی، حرارتی و نیروهای مکانیکی می‌شود. صاعقه مستقیم می‌تواند به ساختمان‌ها آسیب برساند، منجر به کشته و مجروح شدن افراد شود و همچنین باعث خرابی تجهیزات و توقف فعالیت‌ها گردد. در هنگام وقوع صاعقه مستقیم، دمای بالای مسیر صاعقه می‌تواند مواد قابل اشتعال اطراف را به آتش بکشد و در نتیجه منجر به حوادثی مانند انفجار شود. اصول پیشگیری از ضربه صاعقه مستقیم عبارتند از: اول، استفاده از رزوناتور برای کنترل نقطه برخورد صاعقه و هدایت آن به دور از اشیاء یا فضاهایی که نیاز به محافظت دارند؛ دوم، پراکندن ایمن جریان صاعقه در خاک. در این فرآیند، باید از ایجاد خطرات ناشی از بازخورد الکتریکی بر روی اشیاء یا سیستم‌های فلزی اطراف جلوگیری شود. برای این منظور، مقاومت زمین‌سازی باید کم باشد، سیم‌های هدایت‌کننده باید کوتاه و مستقیم باشند، و مقدار ایندوکتانس نیز باید کم باشد تا ولتاژ در سیم‌های هدایت‌کننده و دستگاه‌های زمین‌سازی کاهش یابد. 　　صاعقه مستقیم می‌تواند به تمام ساختمان‌ها و تأسیسات در شرکت‌های پتروشیمی آسیب برساند و عمدتاً منجر به تخریب یا آسیب دیدن این ساختمان‌ها و تجهیزات می‌شود. به‌ویژه در مناطق خطرناک مانند مناطق مخازن، تجهیزات تولیدی در فضای باز و ایستگاه‌های بارگیری و تخلیه، آسیب بیشتری وجود دارد؛ زیرا دمای بالای مسیر صاعقه می‌تواند مواد خطرناک موجود در این مناطق را مستقیماً آتش بزند یا منفجر کند. بنابراین، در این مناطق باید نقاط برخورد صاعقه را کنترل کرده و آن‌ها را در فضایی ایمن قرار داد. هنگام استفاده از مخازن فلزی و خود دستگاه‌های فلزی به عنوان رعدگیر، باید الزامات مربوط به استانداردهای مربوط به مقابله با صاعقه رعایت شود؛ در صورت عدم رعایت این الزامات، باید از رعدگیر برای حفاظت استفاده کرد. ۲ القای صاعقه‌ای: القای الکتریستاتیکی. از آنجایی که قسمت پایین ابرهای رعد و برق دارای بار الکتریکی خالص است، هنگامی که این ابرها در یک منطقه قرار می‌گیرند، به دلیل اثر میدان الکتروستاتیکی، رساناهای فلزی موجود در آن منطقه بار الکتریکی‌ای با خواص مخالف بار قسمت پایین ابرهای رعد و برق تولید می‌کنند. هنگامی که ابر رعد و برق دچار تخلیه الکتریکی شدید می‌شود، بار الکتریکی موجود در پایه ابر رعد و برق خنثی می‌گردد؛ بارهای الکتریکی ناشی از القای الکتریکی در رساناهای فلزی نیز دیگر محبوس نمی‌مانند و به بارهایی تبدیل می‌شوند که می‌توانند آزادانه حرکت کنند. اگر این بارها به موقع به زمین منتقل نشوند، پتانسیل الکتریکی بسیار بالایی ایجاد می‌شود؛ این پتانسیل باعث می‌شود فاصله هوایی بین آن‌ها و اشیاء فلزی مجاور از بین برود و صاعقه‌ای بین آن‌ها ایجاد شود. اگر مواد قابل اشتعال در این فضاها وجود داشته باشد، جرقه می‌تواند آن‌ها را به آتش بکشد یا منجر به انفجار شود و پیامدهای جدی به همراه داشته باشد. 　　القای الکترومغناطیسی. از آنجایی که جریان صاعقه، موجی پالسی است که مدت زمان آن در مقیاس میلی‌ثانیه یا میکروثانیه است، این جریان در مدت زمان بسیار کوتاهی از صفر به چند ده یا حتی چند صد کیلوآمپر می‌رسد و دوباره در همان مدت کوتاه، از چند ده یا حتی چند صد کیلوآمپر به صفر کاهش می‌یابد؛ بنابراین نوسانات جریان صاعقه بسیار زیاد است. ولتاژ القایی در مسیرهای اطراف، متناسب با نوسان جریان رعد است. این ولتاژ القایی می‌تواند باعث گرم شدن بیش از حد رسانا شود، یا به دلیل عدم اتصال صحیح مدار، منجر به انفجار جرقه شود، یا در اثر تعامل با سایر فلزات موجود در نزدیکی، جرقه تولید شود. اگر مواد قابل اشتعال در این فضاها وجود داشته باشد، جرقه می‌تواند آن‌ها را به آتش بکشد یا منجر به انفجار شود و پیامدهای جدی به همراه داشته باشد. 　　اثرات صاعقه بر صنایع پتروشیمی، عمدتاً در قالب خطرات ناشی از محیط‌های پرخطر ظاهر می‌شود. به عنوان مثال، هنگامی که لوله به دلیل القای الکتریستاتیک، مقدار زیادی بار الکتریکی تولید می‌کند، اگر لوله به زمین متصل نباشد یا مقاومت اتصال آن بسیار بالا باشد، یا مقاومت در نقاط اتصال لوله بیش از حد باشد، منجر به تخلیه نامناسب الکتریسیته الکتریستاتیکی به سمت زمین می‌شود؛ در این صورت ممکن است انرژی الکتریکی به اشیاء اطراف تخلیه شود. اگر در آن زمان گازها یا مایعات قابل اشتعال وجود داشته باشد، ممکن است این مواد آتش بگیرند. به عنوان مثال دیگر، اگر مساحت حلقه الکتریکی بین لوله‌های مجاور بیش از حد باشد، ممکن است به دلیل القای الکترومغناطیسی، ولتاژ زیادی بین لوله‌ها ایجاد شود؛ این ولتاژ می‌تواند لوله‌ها را از بین ببرد. در صورتی که در داخل لوله‌ها گازها یا مایعات قابل اشتعال وجود داشته باشد، این امر بسیار خطرناک خواهد بود. بنابراین، برای لوله‌هایی که به صورت موازی قرار گرفته‌اند و فاصله آن‌ها کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر است، باید هر ۳۰ متر یکبار اتصالی بین آن‌ها ایجاد شود تا مساحت مدار القایی کاهش یافته و در نتیجه ولتاژ القایی نیز کاهش یابد. ۳. نفوذ امواج رعد و برق: امواج رعد و برق در واقع نوعی امواج پالسی با ولتاژ بالا هستند؛ این امواج می‌توانند در اثر برخورد مستقیم صاعقه به خطوط لوله ایجاد شوند، یا در اثر القای صاعقه در خطوط لوله نیز به وجود آیند. هنگامی که امواج رعد و برق از طریق لوله‌کشی‌ها وارد ساختمان می‌شوند، ولتاژ بالا می‌تواند به تجهیزات یا افراد موجود در طول مسیر آسیب برساند. 　　به دلیل ویژگی‌های خاص شرکت‌های پتروشیمی، تعداد زیادی لوله، سیستم کابل‌کشی و موارد مشابه در محوطه کارخانه وجود دارد و اکثر آن‌ها در فضای هوایی نصب شده‌اند. بسیاری از این لوله‌ها و خطوط به داخل ساختمان‌ها منتهی می‌شوند؛ اگر صاعقه مستقیماً به این لوله‌ها و خطوط برخورد کند یا الکتریسیته بیش از حد در این خطوط ایجاد شود، این ولتاژ بیش از حد از طریق این خطوط وارد ساختمان خواهد شد و باعث آسیب به تجهیزات متصل به این خطوط یا مرگ و میر افراد در اثر تماس با این خطوط خواهد شد. اگر قبل از ورود سیم‌کشی به داخل ساختمان، آن را به زمین متصل کنیم (رسانای برق‌دار از طریق SPD به طور غیرمستقیم به زمین متصل می‌شود)، می‌توان ولتاژ پالسی که وارد ساختمان می‌شود را به طور قابل توجهی کاهش داد و در نتیجه خطرات را کمتر کرد. ۴. پالس الکترومغناطیسی ناشی از صاعقه: پالس الکترومغناطیسی ناشی از صاعقه، به اثرات الکترومغناطیسی گفته می‌شود که در اثر عبور جریان صاعقه از رزستورها، ایندوکتورها و خازن‌ها ایجاد می‌شود؛ این اثرات شامل پالس‌های الکتریکی ناشی از صاعقه و میدان‌های الکترومغناطیسی تابشی می‌باشد. تأثیر پالس‌های الکترومغناطیسی ناشی از صاعقه بر شرکت‌های پتروشیمی، عمدتاً بر سیستم‌های میکروالکترونیکی موجود در این شرکت‌ها مانند سیستم‌های کنترل تولید، سیستم‌های نظارت DCS و سیستم‌های هشدار آتش‌سوزی، همچنین بر سیستم‌های الکتریکی، تأثیر می‌گذارد. ولتاژها و جریان‌های بیش از حد ناشی از پالس‌های الکترومغناطیسی می‌تواند باعث عملکرد نادرست این سیستم‌ها یا آسیب دائمی به آن‌ها شود؛ در نتیجه تولید مختل شده و خسارات اقتصادی جدی به وجود می‌آید. استفاده از اقدامات پیشگیرانه داخلی مانند محافظت کامل، اتصالات الکترودی سربار، و نصب SPDها، می‌تواند تأثیر پالس‌های الکترومغناطیسی ناشی از صاعقه بر سیستم‌های میکروالکترونیکی را به طور قابل توجهی کاهش دهد.