يُعدّ معيار API 670 أحد أهمّ المعايير العالمية وأكثرها اعترافاً في مجال أنظمة حماية الآلات الدوّارة. وقد طُوّر هذا المعيار من قِبل المعهد الأمريكي للبترول ( API)، ويهدف إلى توفير إطار عمل دقيق وآمن وموثوق لرصد وحماية والتحكّم في الاهتزازات في المعدات الدوّارة في الصناعات الحيوية مثل النفط والغاز والبتروكيماويات ومحطات توليد الطاقة والصناعات الثقيلة.
في الصناعات الكبيرة، تلعب الآلات الدوارة ، مثل المضخات والضواغط والتوربينات الغازية والبخارية والمولدات والمراوح الصناعية وعلب التروس والمحركات الكهربائية الضخمة، دورًا حيويًا. ويمكن أن تؤدي أعطال هذه المعدات أو خللها إلى خسائر بملايين الدولارات، وتوقف الإنتاج، بل وحتى حوادث السلامة. وتتمثل مهمة معيار API 670 في وضع معايير لمراقبة حالة هذه المعدات، وأنظمة الإنذار المبكر، والحماية الآلية، وآليات السلامة الخاصة بها.
في هذه المقالة، نحاول تقديم تعريف كامل، وتطبيق، وهيكل قياسي، ومعدات مطلوبة، ومتطلبات التثبيت، ومزايا، واختلافات مع المعايير الأخرى، وأهمية API 670 بلغة بسيطة ولكنها احترافية.
ما هو معيار API 670؟
يُعدّ معيار API 670 – أنظمة حماية الآلات – دليلاً لتصميم واختيار وتركيب وتشغيل واختبار أنظمة الحماية والمراقبة للآلات الدوارة . ويحدد هذا المعيار ما يلي:
-
ما هي أجهزة الاستشعار ومعدات المراقبة التي ينبغي استخدامها؟
-
كيف ينبغي تثبيت النظام وتكوينه واختباره؟
-
ما مدى حساسية ودقة هذه المستشعرات؟
-
ما هي شروط نطاق الإنذار ونطاق التفعيل؟
-
كيفية تخزين البيانات وتحليلها
-
ما هي متطلبات حماية النظام والاهتزازات؟
وبعبارة أخرى، فإن معيار API 670 يخلق لغة مشتركة بين مصنعي المعدات (OEMs) ومهندسي الأجهزة ومقاولي المشاريع وفرق التشغيل والصيانة.
لماذا يعتبر معيار API 670 مهماً؟
يحتل معيار API 670 مكانة خاصة في الصناعة لعدة أسباب مهمة:
1. منع الخسائر الاقتصادية الكبيرة
قد تتسبب أعطال الآلات الدوارة في توقف الإنتاج وخسائر بملايين الدولارات. ويمكن لأنظمة الحماية المتوافقة مع معايير API 670 أن تقلل من هذا الخطر.
2. تحسين الأمن
قد يؤدي التشغيل غير السليم للآلات الثقيلة إلى حدوث انفجارات وحرائق وإصابات شخصية خطيرة.
3. إطالة العمر الافتراضي للمعدات
يمكن أن يؤدي رصد الاهتزازات ومنعها من تجاوز الحدود المسموح بها إلى إطالة عمر المحامل والأعمدة والدوارات والمكونات.
4. التقييس الدولي
لأن معيار API 670 هو معيار، فإنه يستخدم من قبل شركات النفط في مختلف البلدان.
5. موثوقية عالية للغاية
يحدد هذا المعيار الحد الأدنى لمستوى الجودة لمعدات الحماية من الاهتزازات، مما يحسن بشكل كبير من موثوقية التشغيل.
وفقًا لمعيار API 670، ما هي المكونات التي يتضمنها نظام الحماية؟
يتكون النظام الكامل القائم على معيار API 670 من المكونات التالية:
1. مستشعر قياس الاهتزاز
يشمل:
-
مسبار قصير المدى
-
مستشعر سرعة الاهتزاز
-
مستشعر تسارع الاهتزاز (مقياس التسارع)
تقيس هذه المستشعرات الخصائص الديناميكية للدوار.
2. مستشعر الموضع المحوري (الموضع المحوري)
يتم قياس الإزاحة المحورية للعمود لمنع التصادمات بين شفرات التوربين.
3. مستشعر السرعة/السرعة الزائدة
حماية التوربينات والضواغط من آثار زيادة السرعة.
4. نظام المراقبة والحماية
يشمل:
-
مرحل إنذار
-
مرحل إيقاف الطوارئ (مرحل الفصل)
-
بطاقة علاج بالاهتزاز
-
خزانة المراقبة
أكثر الأنظمة شيوعاً هي تلك المصنعة من قبل علامات تجارية مثل بنتلي نيفادا 3500.
5. نظام جمع البيانات
إجراء تحليل الاهتزازات، وتحليل تحويل فورييه السريع، وتحليل الاتجاهات، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
6. الكابلات والملحقات والهياكل والوصلات
يفي بمعايير الحماية الخاصة بقانون الملكية الفكرية، وهو مقاوم للانفجار ويوفر حماية للكابلات.
الآلات التي يجب حمايتها وفقًا لمعيار API 670
يوصى باستخدام معيار API 670 في جميع الآلات الدوارة الحساسة ، بما في ذلك:
-
توربين غازي
-
توربين بخاري
-
ضاغط طرد مركزي
-
ضاغط ترددي
-
مضخة طرد مركزي
-
مراوح صناعية
-
دينامو
-
علبة التروس
-
عمود المرفق
-
محركات وأنظمة دفع كبيرة
وخاصة المعدات الموجودة على خطوط الإنتاج الحيوية.
إصدارات مختلفة من معيار API 670
تم تحديث معيار API 670 عدة مرات منذ إصداره الأولي.
وتهدف هذه التحديثات إلى تحسين الأمان، ورفع مستوى الدقة، ومواكبة التقنيات الجديدة.
تشمل الأجزاء الرئيسية للتحديث ما يلي:
-
مستشعرات اهتزاز أكثر دقة
-
تتزايد متطلبات أنظمة السرعة الزائدة باستمرار.
-
متطلبات الأنظمة الرقمية
-
لوائح أكثر صرامة للمناطق المقاومة للانفجار
ما هي الفصول الرئيسية لمعيار API 670؟
يحتوي هذا المعيار على عدة أقسام مهمة وعملية:
1. مستشعر التقارب
تُستخدم هذه المستشعرات لقياس المسافة بين عمود الدوار والمحمل.
يحدد معيار API 670 ما يلي:
-
ما مدى دقة هذه المستشعرات؟
-
كيف أقوم بتثبيتها؟
-
ما هي المسافة المسموح بها من المحور؟
-
كيفية حماية الكابلات
2. مستشعرات اهتزاز السرعة والتسارع
قم بقياس اهتزاز غلاف الآلة.
تنص القاعدة على ما يلي:
-
أين ينبغي تركيب المستشعر؟
-
ما هو مستوى الحساسية الذي يجب استخدامه؟
-
كيفية التوصيل والربط؟
3. الوضع المحوري للعمود (وضع الدفع)
تم تصميم هذا الجزء لمنع العمود من التحرك ذهابًا وإيابًا بعيدًا جدًا داخل محمل الدفع.
4. نظام الحماية من السرعة الزائدة
لحماية التوربين:
-
ينبغي أن يكون هناك قناتان أو ثلاث قنوات مستقلة.
-
لا تثق بنظام التحكم الرئيسي
-
قياس السرعة بدقة عالية
5. نظام المراقبة والحماية
تنص القاعدة بوضوح على ما يلي:
-
يجب أن يحتوي النظام على مستويين من التحذير (الإنذار) والإغلاق الطارئ (التشغيل).
-
قادر على إجراء الاختبارات
-
يجب أن تتوافق مخرجات المرحلات مع مبادئ السلامة.
-
تعمل كل قناة بشكل مستقل.
6. متطلبات الكابلات والتركيب والبيئات القابلة للانفجار
يغطي هذا المعيار ما يلي:
-
أنواع الكابلات القابلة للتطبيق
-
حماية الكابلات
-
صندوق التوصيل
-
معيار EX للبيئات الخطرة
7. متطلبات الاختبار والمعايرة
يؤكد معيار API 670 على ما يلي:
-
يجب أن يخضع النظام لاختبارات شاملة قبل أن يتم تشغيله.
-
تمت معايرة المستشعر.
-
ينبغي مقارنة البيانات بمعايير الشركة المصنعة.
الاختلافات بين معيار API 670 والمعايير الأخرى
1. API 670 و API 671
-
API 670: الحماية من الاهتزازات وأجهزة القياس
-
API 671: موصل عالي القوة
2. API 670 و API 610
-
API 670: المراقبة والحماية
-
معيار API 610: معيار المضخات الطاردة المركزية
3. API 670 و ISO 10816
-
معيار تقييم الاهتزازات ISO 10816
-
معيار API 670 لأنظمة الحماية من الاهتزازات
4. API 670 و ISO 7919
-
قياس اهتزاز الدوار وفقًا للمعيار ISO 7919
-
يُعد معيار API 670 أكثر شمولاً ويركز بشكل أكبر على السلامة.
فوائد تطبيق معيار API 670
1. تحسين موثوقية المعدات
تخضع المعدات الرئيسية لمراقبة دقيقة للغاية.
2. منع الأعطال المفاجئة
يمكن اكتشاف الاهتزازات غير الطبيعية بسرعة.
3. إطالة عمر خدمة المحامل والدوارات.
سيصدر النظام تحذيراً قبل حدوث الضرر الفعلي.
4. تقليل تكاليف الصيانة
يتم اكتشاف العيوب قبل حدوث عطل كبير.
5. حماية الأفراد
إذا زاد الاهتزاز أو السرعة فجأة، فسيقوم النظام بإيقاف تشغيل الجهاز على الفور.
6. توحيد معايير المشاريع الصناعية
بإمكان الشركة استخدام معدات مماثلة في مشاريع مختلفة.
عيوب وتحديات تطبيق معيار API 670
على الرغم من أن معيار API 670 يتمتع بالعديد من المزايا، إلا أنه يطرح أيضاً بعض التحديات:
-
شراء المعدات القياسية مكلف.
-
يتطلب التركيب فنيين متخصصين ذوي خبرة.
-
المستشعر حساس للغاية للتركيب غير الصحيح .
-
يلزم إجراء معايرة دورية.
-
تعقيد أنظمة السرعة الزائدة
الأنظمة الشائعة القائمة على معيار API 670
تقوم العلامات التجارية العالمية الشهيرة بتصنيع أنظمة الحماية وفقًا لهذا المعيار:
1. بنتلي نيفادا (جنرال إلكتريك)
تُعد سلسلة 3500 و 3701 من بين أشهر الأنظمة في العالم.
2. إس كيه إف
أنظمة CM و IMx.
3. إيمرسون
أنظمة CSI و AMS.
4. بروير وقيرغيزستان
أجهزة استشعار ومعدات اهتزاز عالية الدقة .
يُستخدم هذا النوع من المعدات بشكل شائع في صناعات النفط ومحطات الطاقة.
أهمية معيار API 670 في الصناعة الإيرانية
في إيران، يكتسب معيار API 670 أهمية خاصة نظراً لازدهار صناعات النفط والبتروكيماويات والصلب وتوليد الطاقة.
معظم التوربينات والضواغط المُركّبة في إيران من علامات تجارية عالمية رائدة، وتتطلب جميع هذه الأجهزة أنظمة حماية.
وقد أسفر تطبيق معيار API 670 في الصناعة الإيرانية عن النتائج التالية:
-
تحسين سلامة خط الإنتاج
-
تقليل التوقفات الطارئة
-
إطالة عمر المعدات الحيوية
-
خفض تكاليف الصيانة الرئيسية
ختاماً
يُعدّ معيار API 670 أحد أهم المعايير الصناعية في مجال حماية المعدات الدوارة. فهو يوفر إطارًا تفصيليًا لاختيار أجهزة الاستشعار، وتصميم نظام المراقبة، والتركيب السليم للمعدات، وتنفيذ أنظمة الحماية.
إذا تم تشغيل الآلات الدوارة الحيوية بطريقة لا تتوافق مع هذا المعيار، فإن احتمالية حدوث أعطال مفاجئة، واضطرابات في الإنتاج، وخسائر بمليارات الدولارات، وحوادث تتعلق بالسلامة ستزداد بشكل كبير.
في الواقع، يضمن معيار API 670 استخدام أفضل أساليب الحماية من الاهتزازات لمنع التلف الميكانيكي.