เหตุใดมอเตอร์แบบถาวรแม่เหล็กที่ป้องกันการระเบิดจึงจำเป็นสำหรับโรงงานปิโตรเคมีและโรงงานที่มีก๊าซอันตราย

มอเตอร์ที่ติดตั้งผิดโซน

โรงงานทาสีแห่งหนึ่งติดตั้งเครื่องผสมตัวใหม่และใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนมาตรฐานในพื้นที่ที่การตรวจสอบภายหลังจัดอยู่ในโซน 1 ซึ่งอาจมีไอของตัวทำละลายเกิดขึ้นระหว่างการทำความสะอาด คณะกรรมการประเมินความปลอดภัยจึงสั่งหยุดการผลิตจนกว่าจะเปลี่ยนมอเตอร์ตัวดังกล่าวออกอย่างสมบูรณ์ มอเตอร์พีเอ็มแบบกันระเบิดถูกกำหนดให้ใช้แทนเพื่อกำจัดแหล่งจุดระเบิดที่มอเตอร์มาตรฐานตัวเดิมสร้างขึ้น ค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงย้อนหลังสูงกว่าการเลือกมอเตอร์ที่เหมาะสมตั้งแต่ต้นมาก และรายได้ที่สูญเสียจากการหยุดการผลิตนั้นมากกว่าเงินที่ประหยัดได้หลายเท่า

การค้นพบความเสี่ยงนี้เป็นอย่างไร

การศึกษาการจัดประเภทพื้นที่ได้ทำแผนที่ระบุตำแหน่งที่ไอระเหยติดไฟได้อาจสะสมตัว และให้ระดับความเสี่ยงของแต่ละพื้นที่ตามชนิดก๊าซและความถี่ของการเกิด ตัวผสมตั้งอยู่ภายในเขตโซน 1 แต่ใช้มอเตอร์ที่ไม่มีการรับรองสำหรับพื้นที่อันตราย มอเตอร์แบบพีเอ็มกันระเบิดจะสามารถตอบสนองข้อกำหนดของโซนนั้นได้ตั้งแต่วันแรก การตรวจพบช่องว่างนี้เกิดขึ้นจากการวิเคราะห์เอกสารก่อนเกิดเหตุการณ์ใดๆ ซึ่งเป็นวิธีเดียวที่เหมาะสมในการค้นหาข้อบกพร่องเช่นนี้ในโรงงานปิโตรเคมี

เหตุใดหน่วยงานมาตรฐานจึงไม่ปลอดภัย

มอเตอร์ทั่วไปอาจเกิดประกายไฟภายใน ผิวภายนอกอาจร้อนจัด และเกิดประกายไฟที่ขั้วต่อ ซึ่งในเวิร์กชอปที่มีก๊าซอันตราย สิ่งเหล่านี้ถือเป็นแหล่งจุดระเบิด ไม่ใช่ข้อบกพร่องเล็กน้อย มอเตอร์แบบพีเอ็มกันระเบิดถูกออกแบบมาให้แม้เกิดข้อผิดพลาดภายใน ก็ไม่สามารถจุดระเบิดบรรยากาศรอบข้างได้ ผ่านหลักการกักเก็บ ควบคุมอุณหภูมิผิวให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย และปิดผนึกช่องทางเข้าอย่างแน่นหนา ความแตกต่างนี้ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการ ไม่ใช่เพียงการสันนิษฐาน และใบรับรองนั้นคือสิ่งที่เจ้าหน้าที่ตรวจสอบพิจารณา

อะไรทำให้มอเตอร์กันระเบิด

การป้องกันนี้คือชุดของอุปสรรคที่ออกแบบมาอย่างพิถีพิถัน โดยแต่ละอุปสรรคมีจุดมุ่งหมายเพื่อปิดกั้นเส้นทางการจุดระเบิดเฉพาะหนึ่งเส้นทาง และทุกอุปสรรคต้องสามารถรับมือได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้อุปกรณ์นั้นปลอดภัย

การกักเก็บประจุไฟฟ้าภายในที่เกิดการลัดวงจรแบบอาร์ก

การออกแบบแบบ Ex d หรือแบบกันระเบิดนั้น ใช้โครงหุ้มที่แข็งแรงล้อมรอบส่วนที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ซึ่งสามารถทนต่อการระเบิดภายในและลดอุณหภูมิของก๊าซที่หลุดออกมาให้ต่ำกว่าจุดที่จะจุดระเบิดได้ มอเตอร์แบบกันระเบิดชนิด PM ใช้วิธีนี้เพื่อให้ข้อบกพร่องยังคงถูกกักเก็บไว้ภายในโครงหุ้มอย่างสมบูรณ์ รอยต่อระหว่างแผ่นยึด (flange gaps) ต้องมีความแม่นยำสูง เนื่องจากความกว้างและความยาวของรอยต่อนั้นมีบทบาทสำคัญในการดับแนวเปลวไฟ ด้วยเหตุนี้ จึงอนุญาตให้ติดตั้งอุปกรณ์ที่ผ่านการรับรองเท่านั้นในบริเวณอันตราย และห้ามมิให้มีการดัดแปลงอุปกรณ์ในสนามโดยเด็ดขาด

ระดับอุณหภูมิ (Temperature Class) และกลุ่มก๊าซ (Gas Group)

พื้นที่อันตรายทุกแห่งมีการกำหนดทั้งกลุ่มก๊าซและระดับอุณหภูมิที่มอเตอร์ต้องปฏิบัติตามอย่างเคร่งครัด มอเตอร์แบบกันระเบิดชนิด PM จะระบุค่า T-rating (T1 ถึง T6) ซึ่งต้องต่ำกว่าอุณหภูมิจุดติดไฟเอง (auto-ignition temperature) ของไอระเหยในพื้นที่นั้น และต้องมีกลุ่มก๊าซที่ตรงกับชนิดของก๊าซที่มีอยู่ มาตรฐาน IEC 60079 เป็นผู้กำหนดกรอบเกณฑ์นี้ การระบุค่า T-class ผิดพลาด แม้เพียงค่าเดียว ก็อาจเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ปลอดภัยให้กลายเป็นแหล่งอันตรายได้ ฉลากข้อมูลจำเพาะบนตัวมอเตอร์จึงต้องสอดคล้องกับชนิดของก๊าซที่ใช้งานจริงในโรงงาน ไม่ใช่เลือกใช้ฉลากทั่วไปที่คัดลอกมาจากแคตาล็อก

เหตุใด PM Construction จึงช่วยได้

โรเตอร์แบบแม่เหล็กถาวรไม่จำเป็นต้องใช้แปรงถ่านหรือแหวนลื่น จึงกำจัดแหล่งการเกิดประกายไฟที่พบบ่อยออกไป ดังนั้นมอเตอร์แบบแม่เหล็กถาวรที่ผ่านการรับรองให้ใช้งานในพื้นที่ระเบิดได้จึงลดความเสี่ยงในการจุดระเบิดลงอีกหนึ่งประการนอกเหนือจากเปลือกหุ้มที่ได้รับการรับรองแล้ว การเกิดอาร์กภายในที่น้อยลงหมายความว่ามีสิ่งที่ต้องควบคุมให้น้อยลง ซึ่งทำให้กรณีความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการปิโตรเคมีเรียบง่ายขึ้น ทั้งนี้การออกแบบแม่เหล็กยังมักทำงานที่อุณหภูมิผิวต่ำกว่า จึงเพิ่มระยะห่างจากขีดจำกัดของคลาส T มากขึ้น

ความเสี่ยงจากการรับรองที่ไม่ถูกต้อง

ปัญหามักเกิดขึ้นที่เอกสารและกระบวนการจับคู่ ไม่ใช่ที่ตัวฮาร์ดแวร์เอง และข้อผิดพลาดเหล่านี้มักไม่ถูกตรวจพบจนกว่าเจ้าหน้าที่ตรวจสอบจะมาถึงสถานที่

ความไม่สอดคล้องกันของโซน ประเภทก๊าซ และคลาส T

มอเตอร์ที่รับรองสำหรับก๊าซชนิดหนึ่งอาจไม่เหมาะสมสำหรับก๊าซอีกชนิดที่มีจุดติดไฟเองต่ำกว่า มอเตอร์แบบถาวรแม่เหล็ก (PM) ที่ออกแบบให้กันระเบิดได้ต้องสอดคล้องกับโซน กลุ่ม และชั้นอุณหภูมิ (T-class) ของตำแหน่งที่ติดตั้งอย่างแม่นยำ ข้อกำหนด OSHA 1910.307 และรหัสมาตรฐานแห่งชาติที่เกี่ยวข้อง กำหนดให้บันทึกการจัดประเภทที่ถูกต้องไว้ การเลือกใช้มอเตอร์ที่ไม่ตรงกับข้อกำหนดอาจทำให้ระบบป้องกันสูญเสียประสิทธิภาพ แม้ว่าฝาครอบภายนอกจะดูเหมาะสมก็ตาม เพราะค่าการรับรองเท่านั้นที่ป้องกันไม่ให้ไอระเหยลุกไหม้

การติดตั้งและการเชื่อมต่อสายดิน

แม้แต่หน่วยที่ผ่านการรับรองแล้ว ก็อาจล้มเหลวหากติดตั้งอย่างไม่เหมาะสม มาตรฐาน IEC 60079-14 ควบคุมกระบวนการต่อสาย ต่อสายดิน และปิดผนึกท่อเดินสายสำหรับมอเตอร์แบบถาวรแม่เหล็ก (PM) ที่ออกแบบให้กันระเบิดได้ เนื่องจากการเข้าถึงที่หลวมจะทำให้ไอระเหยสามารถแทรกซึมเข้าไปภายในได้ การต่อสายดินอย่างถูกต้องและใช้ข้อต่อที่ผ่านการรับรองจะช่วยรักษาอุปสรรคในการป้องกันให้สมบูรณ์ การติดตั้งที่มีคุณภาพเป็นส่วนหนึ่งของการรับรอง ไม่ใช่สิ่งที่แยกจากกัน ดังนั้นงานของช่างไฟฟ้าจึงมีความสำคัญพอๆ กับงานของโรงงานหล่อ

การเลือก การใช้งาน และการตรวจสอบ

อายุการใช้งานอย่างปลอดภัยของมอเตอร์ขึ้นอยู่กับการตัดสินใจที่กระทำก่อนและหลังการติดตั้ง ทั้งสองฝ่ายจึงจำเป็นต้องมีวินัยในระดับเดียวกัน

ระบุและตรวจสอบมอเตอร์แบบเอ็กซ์พลอชัน-พรูฟที่เหมาะสม

เริ่มต้นจากการจัดจำแนกพื้นที่: โซน กลุ่มก๊าซ และคลาสที (T-class) ที่ตำแหน่งที่แน่นอน สำหรับมอเตอร์แบบเอ็กซ์พลอชัน-พรูฟชนิด PM ต้องมีเครื่องหมายรับรองตามมาตรฐาน IEC 60079 หรือ ATEX ที่ตรงกัน และวิธีการป้องกันที่เหมาะสมกับประเภทก๊าซนั้นๆ โปรดให้รายการก๊าซที่ใช้ในโรงงานแก่ผู้จัดจำหน่าย เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ได้รับการยืนยันอย่างถูกต้อง ไม่ใช่การคาดเดาเท่านั้น ควรยืนยันเครื่องหมายรับรองก่อนออกใบสั่งซื้อ เพราะการคืนสินค้าจากงานในพื้นที่อันตรายเป็นเรื่องยากมาก แม้ตัวเรือนที่ได้รับการรับรองแล้วก็ยังต้องตรวจสอบเพิ่มเติม เช่น ความแน่นของข้อต่อสายไฟ (gland) สภาพของหน้าแปลน (flange) และแนวโน้มของอุณหภูมิผิวหน้า สำหรับมอเตอร์แบบเอ็กซ์พลอชัน-พรูฟชนิด PM ที่ติดตั้งตามแผนล่วงหน้าจะคงความปลอดภัยได้นานกว่ามอเตอร์ที่ปล่อยไว้จนเกิดความผิดปกติ ห้ามเจาะหรือดัดแปลงตัวเรือนโดยเด็ดขาด เพราะจะทำลายเกราะป้องกันที่ได้รับการรับรองแล้ว บันทึกผลการตรวจสอบแต่ละครั้งไว้อย่างเป็นระบบ เพื่อให้แฟ้มข้อมูลด้านความปลอดภัยอัปเดตอยู่เสมอสำหรับผู้ตรวจสอบ ซึ่งมักจะขอเอกสารบันทึกก่อนที่จะขอตรวจสอบตัวมอเตอร์เอง

ควรเลือกมอเตอร์แบบพีเอ็มที่ป้องกันการระเบิดโดยอิงจากบัญชีรายชื่อก๊าซทั้งหมดของโรงงาน ไม่ใช่เพียงแค่ไอระเหยตัวแทนเพียงตัวเดียว เนื่องจากสถานที่หนึ่งมักจัดการสารเคมีหลายชนิดในแต่ละกะ มอเตอร์ที่ออกแบบให้สอดคล้องกับก๊าซที่เห็นได้ชัดอาจไม่เหมาะสมสำหรับก๊าซอีกตัวที่ปรากฏขึ้นระหว่างการทำความสะอาด การศึกษาบริเวณพื้นที่ ไม่ใช่แคตาล็อก คือสิ่งที่กำหนดความต้องการที่แท้จริง และเครื่องหมายบนป้ายชื่อต้องสะท้อนความต้องการนั้น

มอเตอร์แบบพีเอ็มที่ป้องกันการระเบิดซึ่งติดตั้งและบันทึกข้อมูลอย่างถูกต้องจะกลายเป็นทรัพย์สินที่เงียบสงบ ในขณะที่มอเตอร์ที่เลือกโดยอาศัยการคาดเดาจะกลายเป็นประเด็นที่พบซ้ำในการตรวจสอบ ความแตกต่างนี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่จากวินัยในการระบุข้อกำหนดและการส่งมอบงาน ไม่ใช่จากตัวฮาร์ดแวร์เอง ให้ถือใบรับรองเป็นเอกสารที่มีชีวิต และกรณีด้านความปลอดภัยจะยังคงสมบูรณ์ตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

คำถามที่พบบ่อย

คำว่า ‘ป้องกันการระเบิด’ แท้จริงแล้วหมายความว่าอย่างไร

หมายความว่ามอเตอร์ถูกออกแบบให้ข้อบกพร่องภายในไม่สามารถจุดติดบรรยากาศที่ติดไฟได้รอบข้างได้ โดยปกติจะใช้โครงสร้างแบบกันระเบิด (flameproof enclosure) ซึ่งสามารถกักเก็บประกายไฟไว้และลดอุณหภูมิของก๊าซที่รั่วไหลออกมา มอเตอร์แบบพีเอ็มกันระเบิดนั้นผ่านเกณฑ์นี้ด้วยการออกแบบที่ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการ ไม่ใช่เพียงอาศัยความหวังเท่านั้น โครงสร้าง ช่องว่าง และซีลทั้งหมดจะถูกทดสอบร่วมกันเป็นระบบทั้งระบบ การรับรองในรูปแบบเอกสาร (paper certification) ไม่ใช่ลักษณะภายนอก คือสิ่งที่ยืนยันการป้องกันอย่างแท้จริง และใบรับรองนั้นต้องเดินทางไปพร้อมกับหน่วยงานนั้นเสมอ

มาตรฐานใดครอบคลุมมอเตอร์เหล่านี้

IEC 60079 คือชุดมาตรฐานหลักสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงต่อการระเบิด โดย IEC 60079-14 ครอบคลุมการติดตั้ง ส่วน ATEX 2014/34/EU ใช้บังคับในยุโรป ขณะที่ OSHA 1910.307 และ NEC เป็นกฎระเบียบที่ใช้บังคับในสถานที่ตั้งในสหรัฐอเมริกา มอเตอร์แบบพีเอ็มกันระเบิดควรแสดงเครื่องหมายที่สอดคล้องกับภูมิภาคที่มันจะถูกใช้งานเสมอ โปรดตรวจสอบให้ตรงกับมาตรฐานที่ใช้ในสถานที่ตั้งของโรงงานและชนิดของก๊าซอย่างเคร่งครัด เพราะเครื่องหมายจากยุโรปไม่สามารถใช้แทนการรับรองจากผู้ตรวจสอบในสหรัฐอเมริกาได้

การกำหนดระดับชั้นอุณหภูมิทำอย่างไร

ระดับ T-class ถูกกำหนดให้ต่ำกว่าอุณหภูมิการลุกไหม้เองของไอระเหยในพื้นที่ โดยเริ่มจาก T1 สำหรับก๊าซที่มีจุดลุกไหม้สูง ไปจนถึง T6 สำหรับก๊าซที่มีจุดลุกไหม้ต่ำมาก มอเตอร์แบบ PM ที่ป้องกันการระเบิดได้ต้องมีค่า T-rating ที่เย็นกว่าก๊าซที่มีจุดลุกไหม้ต่ำที่สุดในสถานที่นั้น มาตรฐาน IEC 60079 กำหนดลำดับชั้นของระดับ T-class ไว้ ส่วนการศึกษาพื้นที่จะระบุชนิดของก๊าซ การระบุระดับ T-class ผิดจะทำให้การรับรองความปลอดภัยสูญเสียผล เพราะพื้นผิวอาจร้อนเกินจุดลุกไหม้ของก๊าซ

โรเตอร์แบบแม่เหล็กถาวรเพิ่มความเสี่ยงหรือไม่

ไม่ เพลาหมุนแบบแม่เหล็กถาวรไม่มีแปรงถ่านหรือแหวนสัมผัส จึงกำจัดแหล่งการเกิดประกายไฟที่พบบ่อยภายในเครื่องจักร ดังนั้นมอเตอร์แบบ PM ที่ป้องกันการระเบิดได้จึงมีเส้นทางการจุดระเบิดน้อยลงหนึ่งเส้น เมื่อเทียบกับเปลือกหุ้มที่ได้รับการรับรองแล้ว การลดจำนวนอาร์กช่วยให้การประเมินความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการปิโตรเคมีทำได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ แม่เหล็กยังช่วยให้พื้นผิวมีอุณหภูมิต่ำลง ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์อยู่ภายใต้ขีดจำกัดของระดับ T-class ได้

สามารถปรับเปลี่ยนเปลือกหุ้มได้ที่หน้างานหรือไม่

ไม่เคยเลย การเจาะหรือตัดจะทำลายเส้นทางกันเปลวไฟ และทำให้การรับรองเป็นโมฆะ เนื่องจากช่องว่างและซีลที่ผ่านการทดสอบแล้วคือสิ่งที่ควบคุมเหตุขัดข้อง โมเตอร์แบบถาวรแม่เหล็ก (PM) ที่มีคุณสมบัติกันระเบิดต้องคงสภาพตามที่จัดส่งมา โดยใช้เฉพาะข้อต่อแบบรับรอง (glands) และช่องเข้าแบบรับรองเท่านั้น การดัดแปลงใด ๆ ก็ตามจะเปลี่ยนหน่วยที่ปลอดภัยให้กลายเป็นหน่วยที่ไม่มีการจัดประเภทอย่างเป็นทางการ การซ่อมแซมต้องส่งกลับไปยังผู้ผลิตหรือร้านซ่อมที่ได้รับการรับรองเท่านั้น ห้ามส่งไปยังช่างทั่วไปที่ใช้เครื่องเจาะเด็ดขาด

ควรตรวจสอบบ่อยแค่ไหน

การวางแผนเส้นทางการตรวจสอบอย่างเป็นระบบ เพื่อตรวจเช็กข้อต่อ (glands) สภาพของหน้าแปลน และอุณหภูมิพื้นผิวในแต่ละรอบ จะช่วยรักษาประสิทธิภาพของอุปสรรคกันระเบิดไว้ได้อย่างมั่นคง หากปล่อยให้โมเตอร์แบบถาวรแม่เหล็ก (PM) ที่มีคุณสมบัติกันระเบิดทำงานจนเกิดความล้มเหลว จะเสี่ยงต่อการแตกร้าวของซีล จนทำให้ไอระเหยซึมเข้าไปภายในได้ บันทึกผลการตรวจสอบทุกครั้งเพื่อให้แฟ้มข้อมูลด้านความปลอดภัยพร้อมสำหรับการตรวจสอบโดยหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง กำหนดช่วงเวลาในการตรวจสอบให้สอดคล้องกับระดับความเสี่ยงของพื้นที่นั้น ๆ แทนที่จะยึดตามปฏิทินทั่วไป เพราะตัวผสมในโซน 1 จำเป็นต้องได้รับการดูแลอย่างใกล้ชิดมากกว่าปั๊มที่ตั้งอยู่ห่างไกล