ما هو كابل الأجهزة الآمن جوهريًا؟
ما هو كابل الأجهزة الآمن جوهريًا؟
في صناعات مثل تكرير النفط، والمعالجة الكيميائية، والتعدين، يحتوي الهواء على غازات أو أبخرة أو غبار قابلة للاشتعال. في هذه المناطق الخطرة، يمكن لشرارة كهربائية بسيطة من كابل جهاز تالف أن تتسبب في انفجار كارثي.
أنكابل أجهزة آمن جوهريًا (IS)الحل هو استخدام كابل IS. على عكس الكابلات أو المواسير التقليدية المقاومة للانفجار (Ex-d) التي تحاول احتواء الانفجار داخل غلاف محكم الإغلاق، فإن كابل IS يمنع الانفجار تمامًا من خلال ضمان أن الطاقة الكهربائية التي تنتقل عبر السلكلا تصل أبدًا إلى مستوى كافٍ لإحداث شرارةقد يؤدي ذلك إلى إشعال فتيل التوتر.
يشرح هذا الدليل كيفية عمل كابلات أجهزة IS، ومتطلبات بنائها الإلزامية، والمعايير الكهربائية الهامة، وكيفية تحديدها بشكل صحيح لتركيبات المناطق الخطرة الخاصة بك.
- التعريف ومبدأ العمل
المعيار الدوليIEC 60079-11يُعرّف الأمان الجوهري بأنه أسلوب حماية قائم على مبدأ الحد من الطاقة.
التعريف الرسمي:الدائرة الآمنة جوهريًا هي واحدة"حيث لا يمكن لأي شرارة أو تأثير حراري أن يتسبب في اشتعال خليط من المواد القابلة للاشتعال أو الاحتراق في الهواء في ظل ظروف اختبار محددة."
(آمن جوهريًا مقابل مقاوم للانفجار: يمنع الأمان الجوهري الاشتعال عن طريق الحد من الطاقة (IEC 60079-11) بينما يحتوي Ex-d على الانفجارات داخل حاويات محكمة الإغلاق)
كيف يعمل؟
- الاحتواء (Ex-d):قم ببناء صندوق معدني ثقيل قوي بما يكفي لاحتواء انفجار داخلي.
- الوقاية (Ex-i / IS):يجب الحد من الجهد والتيار والطاقة الداخلة إلى المنطقة الخطرة إلى مستوى منخفض للغاية بحيث ينتج حتى قصر الدائرةلا شرارةولا يوجد تأثير حراريقابلة للاشتعال.
في شركة دينغزون للكابلات،نقوم بتصنيع كابلات أجهزة IS المصممة للحفاظ على حدود الطاقة الصارمة هذه حتى في ظل ظروف الأعطال، مما يضمن بقاء أجهزة القياس في المناطق الخطرة آمنة.
- المتطلبات الأساسية لكابلات أجهزة القياس IS (وفقًا للمعيار IEC 60079-14)
لا يمكن استخدام كل كابل في نظام آمن جوهريًا. تتميز كابلات الأمان الجوهري بمتطلبات بناء وتحديد محددة لضمان سلامة النظام.
الجدول 1: متطلبات كابلات أجهزة القياس الإلزامية
| متطلبات | مواصفة | معيار المصدر | لماذا يهم ذلك |
| قيود الطاقة | يجب عزلها فعلياً عن الدوائر غير التابعة لشبكة المعلومات | IEC 60079-14 | يمنع انتقال الطاقة الخطرة إلى المنطقة الخطرة |
| الحماية | مطلوب (رقائق معدنية أو جديلة) لمنع اقتران التداخل الكهرومغناطيسي | NFPA 70 القسم 504.30 | يحجب تداخل الترددات اللاسلكية الذي قد يتسبب في حدوث تيار كهربائي |
| التحكم في الحث (Lc) | يجب توثيق ذلك (ميكروهنري/متر) | IEC 60079-14 | يمنع ارتفاعات الجهد عند فتح الدوائر |
| التحكم في السعة (Cc) | يجب توثيق ذلك (نانو فاراد/كم) | IEC 60079-14 | يحد من الشحنة المخزنة التي يمكن أن تفرغ على شكل شرارة |
| الحماية الميكانيكية | غلاف متين (PUR أو LSZH) | IEC 60092-502 | يتحمل الظروف الصناعية القاسية |
| تعريف | غلاف خارجي أزرق فاتح (RAL 5015) | المعيار العالمي (IEC 60079-14) | يمنع التعرف البصري الفوري الاتصال العرضي بمصدر طاقة غير تابع لنظام المعلومات. |
| موصل | نحاس مجدول(الصف الخامس أو السادس) | IEEE 1580 | مرونة في التركيب ومقاومة للاهتزازات |
ملاحظة هامة حول تحديد الهوية:يشترط معيار IEC 60079-14 بشكل صارم أن تكون الدوائر الآمنة جوهريًا قابلة للتحديد بواسطةلون أزرق فاتح(RAL 5015). إذا كان غلاف الكابل أسود اللون، فهولامتوافق مع تطبيقات نظم المعلومات.
- دراسة معمقة: متطلبات الحماية لكابلات IS
لا يُعدّ التدريع خيارًا لكابلات أجهزة IS، بل هو إلزامي بموجب القسم 504.30 من معيار NFPA 70. ولكن لماذا؟
المشكلة:في المصانع الصناعية، تُولّد محركات التردد المتغير (VFDs) وأجهزة الإرسال اللاسلكي ومعدات اللحام تداخلاً كهرومغناطيسياً (EMI). يمكن أن يؤدي هذا التداخل الكهرومغناطيسي إلىحث الجهد والتيارعلى كابل طويل للأجهزة. حتى لو حدّ الحاجز من الطاقة إلى 1.2 واط، فإن جهاز إرسال لاسلكي قريب قد يُولّد طاقة كافية على كابل غير محمي لإحداث شرارة قادرة على الاشتعال.
الحل:أدرع (مضفر أو رقائق معدنية)يحيط بالأزواج الحاملة للإشارة. ويعمل كقفص فاراداي، حيث يقوم بتصريف الضوضاء المستحثة بأمان إلى الأرض (عند نقطة واحدة) قبل أن تصل إلى مستشعر المنطقة الخطرة.
(مقطع عرضي لكابل أجهزة معتمد وآمن جوهريًا يتميز بموصلات نحاسية مجدولة مطلية بالقصدير، وعزل منخفض السعة من البولي إيثيلين/البولي إيثيلين المتشابك، وغطاء خارجي من جدائل النحاس، وغلاف أزرق فاتح إلزامي وفقًا لمعيار IEC 60079-14)
الجدول 2: أنواع الحماية لكابلات أجهزة القياس IS
| نوع الدرع | التغطية | أفضل تطبيق | ملاءمة نظم المعلومات |
| درع رقائق معدنية | 100% | التركيبات الثابتة، التداخل الكهرومغناطيسي عالي التردد | مناسب للتشغيلات القصيرة والثابتة |
| واقي الضفائر | 70-95% | التطبيقات الديناميكية/المرنة، التداخل الكهرومغناطيسي منخفض التردد | موصى به للتعدين والروبوتات ونقل المعدات |
| مركب (رقائق معدنية + جديلة) | 100% + ضفيرة | بيئة صناعية قاسية، تداخل كهرومغناطيسي عالي | مثالي للمصافي ومصانع الكيماويات ومحطات توليد الطاقة |
قاعدة التأريض لدروع IS:يجب تأريض الدرع عندنقطة واحدة فقط(عادةً في المنطقة الآمنة عند الحاجز) لمنع الحلقات الأرضية التي يمكن أن تُدخل طاقة خطرة.
في شركة دينغزون للكابلات،تتميز كابلات أجهزة IS الخاصة بناحماية بضفيرة نحاسية مطلية بالقصدير (تغطية ≥85%)كمعيار قياسي، مع خيارات مركبة للبيئات الكهرومغناطيسية الشديدة - مما يضمن بقاء دوائر المناطق الخطرة آمنة.
- المعايير الكهربائية: السعة والحث
الكابل ليس مجرد موصل سلبي. إنه يخزن الطاقة الكهربائية في شكلين يمكن أن يصبحا مصدرين للاشتعال أثناء حدوث عطل.
الجدول 3: المعايير الكهربائية الحرجة لكابلات IS
| المعلمة | رمز | الوحدات | لماذا يُعد ذلك مهمًا للسلامة الجوهرية |
| السعة (اللب-اللب) | نسخة | نانو فاراد/كم | تُخزّن الكابلات الشحنات مثل البطاريات. عند فصلها، تُفرّغ هذه الشحنة على شكل شرارة. كلما زادت سعة الشحنة (Cc)، قلت مسافة الأمان. |
| السعة (اللب - الشاشة) | نسخة | نانو فاراد/كم | يخزن الشحنة بين الموصل والدرع. أمر بالغ الأهمية للكابلات المحمية. |
| الحث | Lc | µH/m أو mH/km | تُولد الدوائر الحثية ارتفاعات مفاجئة في الجهد عند فتحها. كلما زادت قيمة Lc، زادت طاقة الشرارة. |
| نسبة اليسار إلى اليمين | يسار/يمين | µH/Ω | يُحدد ثابت الزمن للدائرة. يُستخدم في المواصفة البريطانية BS 6704 لكابلات التعدين. |
الأثر العملي:إذا استخدمت كابلًا قياسيًا عالي السعة (سلك معزول بمادة PVC رخيصة) بدلاً من كابل IS معتمد (عزل PE/XLPE منخفض السعة)، فقد تتجاوز الطاقة المخزنة في الكابل شهادة السلامة الخاصة بالحاجز - مما يحول النظام "الآمن" إلى نظام قابل للانفجار، حتى مع وجود الحاجز الصحيح.
- مفهوم الكيان: مطابقة الكابل والحاجز والجهاز
لكي يتم اعتماد نظام ما على أنه آمن جوهريًا،جميع المكونات الثلاثةيجب أن تتمتع كل من الحاجز والكابل وجهاز القياس الميداني بمعايير كهربائية متوافقة. وهذا ما يسمى بـمفهوم الكيان.
الجدول 4: معلمات الكيان للتحقق من نظام المعلومات
| عنصر | المعايير الرئيسية | وصف |
| حاجز (منطقة آمنة) | مهني(جهد الدائرة المفتوحة)،Isc(تيار الدائرة القصيرة)،الذي - التي(السعة القصوى المسموح بها)،ال(الحد الأقصى المسموح به للحث) | يحدد مقدار الطاقة التي يمكن للحاجز الحد منها |
| كابل IS | نسخة(سعة الكابل/كم)،Lc(حث الكابل/كم) | يجب توثيق ذلك في ورقة بيانات الكابل |
| أداة ميدانية | هناك(السعة الداخلية)،الذي - التي(الحث الداخلي) | مقدمة من الشركة المصنعة للأجهزة |
صيغ التحقق:
- فحص السعة:(سعة الكابل × الطول) + سعة الجهاز ≤ سعة الحاجز ((Cc × L) + Ci ≤ Ca)
- فحص الحث:(حث الكابل × الطول) + حث الجهاز ≤ حث الحاجز ((Lc × L) + Li ≤ La)
الآثار الحاسمة:إذا لم يقم مصنع الكابلات بتوفيرنسخةوLcبناءً على هذه القيم، لا يمكن استخدام هذا الكابل في نظام أمن معلومات معتمد. ولهذا السبب، يُعد استخدام أي كابل محمي أمرًا خطيرًا ومخالفًا للمعايير.
في شركة دينغزون للكابلات،نحن نقدممعايير معتمدة من Lc و Ccمع كل شحنة من كابلات IS، مما يتيح لك إجراء حسابات دقيقة للكيانات والحفاظ على الامتثال للمناطق الخطرة.
- Ex-ia مقابل Ex-ib: مستويات السلامة الجوهرية
يتم تصنيف دوائر IS بشكل إضافي حسب قدرتها على تحمل الأعطال ومنطقة التركيب المسموح بها.
الجدول 5: تصنيفات Ex-ia مقابل Ex-ib لكابلات الأجهزة
| تصنيف | تحمل الأعطال | المنطقة المطبقة | تطبيق نموذجي للأجهزة |
| من الآن فصاعدًا | عطلان مستقلان | المنطقة 0(خطر انفجار مستمر) | أجهزة كشف غاز الميثان، وأجهزة تحليل الأكسجين |
| مثال واحد | عطل واحد فقط | المنطقة 1(خطر انفجار محتمل) | أجهزة إرسال الضغط، ومستشعرات درجة الحرارة، ومقاييس التدفق |
التأثير على اختيار الكابل:تتطلب الدوائر الكهربائية من نوع Ex-ia حدودًا أكثر صرامة لمعايير L/C للكابلات مقارنةً بـ Ex-ib لضمان السلامة في حالات الأعطال المزدوجة. تحقق دائمًا من مستوى الأمان المطلوب قبل تحديد الكابل.
- متطلبات بناء كابلات أجهزة القياس IS
الجدول 6: مواصفات بناء كابلات أجهزة القياس
| عنصر | متطلبات نظم المعلومات | لماذا |
| موصل | نحاس مجدول(الفئة 5 أو 6، من 7 إلى 19 خيطًا) | مرونة في التركيب ومقاومة للاهتزازات |
| مادة موصلة | نحاس مطلي بالقصدير(موصى به للاستخدام الصناعي) | مقاومة التآكل في البيئات العدائية |
| العزل | البولي إيثيلين (PE)أوXLPE | ثابت عزل كهربائي منخفض (εᵣ=2.3) = سعة منخفضة = مسافة أمان أطول |
| تحديد الأزواج | أزرق/أسود (قياسي) أو مرقم | يمنع أخطاء التوصيل |
| الحماية | جديلة نحاسية مطلية بالقصدير(تغطية ≥85%) | يحجب التداخل الكهرومغناطيسي الذي قد يُولّد طاقة قابلة للاشتعال |
| سلك التصريف | مشمول(نحاس مطلي بالقصدير) | يُسهّل إنهاء الحماية |
| الغلاف الداخلي | LSZH أو PVC | يوفر حماية ميكانيكية |
| الغلاف الخارجي | أزرق فاتح (RAL 5015)، LSZH أو PUR | يُحدد الشكل دائرة IS؛ LSZH للسلامة من الحرائق، PUR لمقاومة الزيت/التآكل |
| نطاق درجة الحرارة | من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية (قياسي)؛ من -65 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية (FEP ممتاز) | يتحمل الظروف النباتية القاسية |
- قواعد تركيب كابلات أجهزة القياس IS
حتى أفضل كابلات IS ستفشل إذا تم تركيبها بشكل غير صحيح.
الجدول 7: متطلبات تركيب كابلات IS (IEC 60079-14)
| قاعدة | متطلبات | لماذا |
| الانفصال | يجب أن تكون دوائر ISمنفصلين جسديامن دوائر غير IS | يمنع تسرب الطاقة الخطير |
| مسافة الفصل | ≥50 مم (2 بوصة) من الكابلات غير المتوافقة مع معايير السلامة (أو عبر فاصل معدني مؤرض) | يمنع الاقتران الحثي/السعوي |
| تحديد هوية الجهاز الطرفي | يستخدمأطراف زرقاء فاتحةأو تغليف | فحص السلامة البصري لفرق الصيانة |
| أنظمة المواسير | في حالة مشاركة قناة الاتصال مع جهات غير تابعة لأنظمة المعلومات، يجب أن تكون قناة الاتصالأزرق فاتحأو مصنف | يمنع الخلط العرضي أثناء السحب |
| بدون وصلات | تجنب الوصلات؛ استخدم كابلًا متصلًا | تؤدي الوصلات إلى ظهور معايير كهربائية غير معروفة |
| التأريض | تم تثبيت الدرع فينقطة واحدة فقط(منطقة آمنة) | يمنع حدوث حلقات أرضية قد تؤدي إلى إدخال طاقة خطرة |
- التطبيقات التي تتطلب كابلات أجهزة القياس IS
تُعد كابلات أجهزة القياس من نوع IS إلزامية لجميع الدوائر منخفضة الطاقة التي تدخل المناطق الخطرة.
(تركيب كابلات الأجهزة الآمنة جوهريًا (IS))
الجدول 8: تطبيقات كابلات أجهزة القياس حسب الصناعة
| صناعة | منطقة خطرة | تطبيقات نظم المعلومات النموذجية |
| النفط والغاز | المنطقة 1/2 (رؤوس الآبار، المنصات) | أجهزة إرسال الضغط، ومقاييس التدفق، وأجهزة كشف الغاز، وأجهزة قياس درجة الحرارة المقاومة (RTDs). |
| المعالجة الكيميائية | المنطقة 1 (المفاعلات، خزانات التخزين) | مجسات الرقم الهيدروجيني، مجسات درجة الحرارة، مفاتيح مستوى السائل |
| المستحضرات الصيدلانية | المنطقة 1 (معالجة المذيبات) | أجهزة التحكم في الدفعات، وأجهزة استشعار الغرف النظيفة |
| التعدين (الفحم) | المنطقة 0/1 (تحت الأرض) | أجهزة كشف غاز الميثان، مصابيح القبعة، أجهزة استشعار التقارب |
| مياه الصرف الصحي | المنطقة 1 (مباني الهضم) | أجهزة مراقبة غاز الميثان، وأجهزة تحليل الأكسجين |
| كبائن الطلاء/الرش | المنطقة 1 | أجهزة استشعار جودة الهواء، وأجهزة مراقبة درجة الحرارة |
نبذة عن شركة دينغزون للكابلات: شريكك في هندسة كابلات أجهزة القياس IS
معخبرة تصنيعية متخصصة تزيد عن 20 عامًا،كابل دينغزونشريك موثوق به لمشاريع الطاقة والكيماويات والتعدين العالمية التي تتطلب شهادات معتمدةكابلات أجهزة آمنة جوهريًانجمع بين الخبرة العميقة في المناطق الخطرة وقابلية تخصيص فائقةلتوصيل كابلات تلبي مواصفات نظام المعلومات الخاص بك ومعايير الكيان بدقة.
(كابل دينغزون للأجهزة الآمنة جوهريًا - معتمد وفقًا لمعيار IEC 60079-11 لأجهزة المناطق الخطرة)
قدراتنا في مجال كابلات أجهزة القياس IS:
| القدرة | مواصفات دينغزون |
| امتثال | IEC 60079-11، IEC 60079-14، NFPA 70، IEEE 1580 |
| تصنيفات IS | من الآن فصاعدًا(المنطقة 0) ومثال واحد(المنطقة 1) |
| موصل | نحاس مجدول مطلي بالقصدير (الفئة 5/6، 18-24 AWG) |
| العزل | البولي إيثيلين أو البولي إيثيلين المتشابك(سعة منخفضة ≤150 نانو فاراد/كم) |
| الحماية | جديلة نحاسية مطلية بالقصدير(تغطية ≥85%، تم فحصها) |
| سلك التصريف | مزود لتسهيل عملية التأريض |
| لون الغلاف | أزرق فاتح (RAL 5015)إلزامي وفقًا للمعيار IEC 60079-14 |
| مادة الغلاف | LSZH (السلامة من الحرائق)، PUR (الزيت/التآكل)، PVC (عام) |
| المعايير الكهربائية | معتمد Lc (µH/m) و Cc (nF/km)مُخصصة لحسابات الكيانات |
| نطاق درجة الحرارة | من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية (قياسي)؛ من -65 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية (FEP ممتاز) |
| الاختبار | اختبار كهربائي بنسبة 100%على كل بكرة |
لماذا كابلات دينغزون لأجهزة القياس في المناطق الخطرة؟
- قابلية تخصيص فائقة— عدد الأزواج (من 1 إلى أكثر من 100)، ومقياس الموصل، وكثافة التدريع، ومادة الغلاف — جميعها مصممة خصيصًا لتطبيقك في مجال المعايير الدولية
- فريق هندسي خبير— دعم حسابات معلمات الكيان (مطابقة الكالسيوم/اللانثانوم) لضمان توافق الحاجز
- التواصل المهني المباشر— عروض أسعار سريعة، وبيانات فنية كاملة تتضمن قيم Lc/Cc، وشحن عالمي
- وثائق كاملة— تقارير الاختبار، وشهادات المطابقة، وإمكانية تتبع كل شحنة
هل تحتاج إلى كابل أجهزة معتمد من هيئة السلامة الدولية (IS) لتركيبه في منطقة خطرة؟[تواصل مع فريقنا التقني اليوم للحصول على استشارة أو عينة مخصصة].