Proses ünitelerinde, prefabrik modüler binalar petrol-doğalgaz endüstrisinde sıklıkla kullanılmaktadır. Tipik bir proses ünitesinde kullanılan; proses tankları, kompresörler, manifoldlar gibi çeşitli yanıcı malzemeler içerebilir. Çoğu vakada bina içleri NFPA 70’in NFPA 500/505başlığına göre Class I Tehlikeli alan olarak sınıflandırılır Eğer bir proses ünitesi tehlikeli alan olarak sınıflandırılırsa, elektriksel ekipmanlar ve kablolama da buna göre etkilenmektedir. Normalde Şalt, MCC ve proses kontrol odaları ve ekipmanları,tehlikesiz ortamlarda var olacak şekilde dizayn ve montaj edilir. Bu ana enstrümantasyon, koruma ve kontrol ekipmanlarının ünite dışı bir bölümde, uzak bir bina lokasyonunda yer almasını gerektirir. Elektriksel donanım bağlantıları ise proses ünitesi sahaya kurulduğunda yapılır. Bu yaklaşım iç bağlantıların, devreye almanın ve testlerin sahada yapılmasını gerektirir. Bu işlem pahalı olduğu kadar, zaman alan ve prosesten anlayan yetkin çalışanlarla yapılabilecek bir işlemdir. Bunun yerine proses ekipmanları ile koruma, enstrümantasyon ve kontrol ekipmanlarının aynı proses ünitesinde kurulumu yapılsaydı nasıl olurdu? Bu işlem sistemin kendi içindeki kablo bağlantılarının ve proses ekipmanlarının devreye almalarının fabrikada yapılmasına fırsat verirdi. Bu da saha işçiliğinin azalmasına, kolay kuruluma, ana işlemler fabrika ortamında yapıldığı için kalitenin artmasına olanak sağlardı. Bunların hepsi toplanınca ise kurulum masraflarıyla beraber toplam maliyet azalabileceği görülürdü.

Entegre Dizayn Konseptinin gerçekleştirilebilmesi için Zone sınıflandırması, Bina planı ve imalat metotlarıyla ilgili olarak birkaç alternatif ortaya çıkar. Bu makale proses ekipmanları ve elektrik, enstrüman, kontrol ekipmanlarının aynı proses ünitesinde nasıl entegre dizaynlar yapılabileceği alternatiflerini açıklamaktadır.

Standart Modüler Proses Paket Konsepti

Tipik bir Petrol Doğalgaz ünitesi genelde sadece proses ekipmanlarını içerir. Bu da proses ekipmanı çevresini tehlikeli alan olarak sınıflandırır. Yanıcı maddelerin ortaya çıkma ihtimaline göre, proses ünitesi Class I, Zone 1, 2 olarak sınıflandırılabilir.

Proses ünitesinin sınıflandırılma derecesine göre elektrik enstrüman ekipmanları tehlikeli alan sınıfına göre sertifikalandırılır. Tehlikeli alan için sertifikalanmış ekipmanlar çoğu zaman maliyetli ve bulunması zordur. Bu sebeple elektrik-enstrüman ekipmanları proses ünitesinin dışında, sınıflandırılmamış bir alana yerleştirilir. Bu da yüksek miktarda kablolama işlemi ve/veya ekstra saha toplayıcı ekipmanlarının( Junction Box vs.) kullanımını gerektirir. Şekil-1 de buna uygun bir resmi inceleyebilirsiniz

Entegre Modüler Proses Paketi Konsepti

Entegre Modüler Dizayn Konsepti, Proses Elektrik,Enstrüman ekipmanlarının aynı ünitede olması demektir. Tehlikesiz alanda çalışan elektrik, enstrüman paketleri için güvenli bir alan oluşturulmalıdır. Bu aşağıdaki 3 yöntemden biri ile oluşturulur.

1. Fiziksel olarak sınıflandırılmamış alanı sınıflandırılmış alandan ayırma
2. Sınıflandırılmamış alandan alınan havayı kullanarak pozitif basınç alanı oluşturma
3. Gaz-Buhar Geçirmez Bariyer kullanarak sınıflandırılmış bölgeyi sınıflandırılmamıştan ayırmak

Seçenek 1- Fiziksel olarak Ayırma

Seçenek-1 sınıflandırılmış alanı sınıflandırılmamıştan mesafe koyarak ayrıştırmadır. Proses Ekipmanları ile bağlı, fakat zone sınıflandırması hesaplarına bağlı olarak uygun uzaklıkta bir bina oluşturulur. Bu uzaklık yanıcı buharın boşluğa dağılması için uygun bir uzaklıktır. Resim-2’de bu sistemi inceleyebilirsiniz.

Bu sistemin en büyük dezavantajı sınıflandırılmış bölge ile sınıflandırılmamış bölge arasında uzaklık oluşturduğu için, proses ünitesinin fiziksel olarak büyümesidir. Bu genel olarak Modüler Sistemi büyütür ve ağırlaştırır. Dolayısıyla ekstra lojistik maliyetleri ortaya çıkmaktadır.

Seçenek-2 Sınıflandırılmış Alanda Basınçlandırılmış Oda

Seçenek-2 pozitif basınç ile sınıflandırılmamış bir alan oluşturmaktır. Kapalı bir bina normal hava basıncından bir miktar fazla basınç uygulanarak sınıflandırılmış alandan sınıflandırılmamış alana olacak kaçakları önlenir. Bu yöntem NFPA 496’da açıklanmıştır ve bina gereklilikleri aşağıdaki gibidir.

1. Basınçlandırılmış oda oluşturulurken, alınan hava sınıflandırılmamış alandan gelmeli ve eser miktarda yanıcı gazdan fazlasını içermemelidir.
2. Tahliye borusu yanıcı olmayan maddeden üretilmeli, mekanik darbelere karşı korumalı olmalı ve korozyona dayanabilmelidir. Bu sistem Binanın HVAC sistemi ile ortak çalışabilir
3. Pozitif basınç sistemi binanın tüm delikleri kapalı haldeyken 25Pa Basınç uygulamalıdır. Bu sistem delikler açıldığında ise 0.305m/sn hava akışı sağlayabilecek güçte olmalıdır. Çoğu durumda ekstra bir hava durdurucu sistemler kullanılmadan bunu gerçekleştirmek mümkün değildir.
4. Basınç sistemi akış veya basınç anahtarı ile takip edilmelidir. Basınç sisteminin durması halinde Ekipmanları tekrar enerjilendirmeden önce patlayıcı ortama uygun olmayan ürünlerin kullanımı ile ilgili bir test prosedürü devreye sokulmalıdır. Dolayısıyla bu kullanılan ekipmanlar tehlikeli ortamda çalışmaya da uygun olmalıdır.

Eğer Bu oda Class I, Zone 1 veya 2’de ise ekstra önlemler alınmalıdır. Zone 2’de Z tip basınç sistemi kullanılmalıdır. Z tip basınç sisteminin özelliği sürekli online olarak izlenmesidir. Eğer basınç sisteminde bir problem olursa alarm devreye girer. Bu kısımda ise ani bir enerji kapatma işlemine gerek yoktur. Eğer aynı işlem Zone-1’de olursa ve ekipmanlar Zone-1’de çalışmaya uygun değilse enerji kesilmesi gerekir. Bu ekipmanların tekrar çalıştırılabilmesi için 4 kez odanın tamamen hava değişiminin yapılması gerekir. Bu standardın çok benzerine EN 60079-13’de de bahsedilir. Bu basınçlandırma sistemi genel olarak etrafı sınıflandırılmış bölgelerle kaplı olan çok büyük rafineri tesisleri gibi yelerde kullanılır.

Seçenek-3 Gaz-Buhar geçirmez Bariyer Kullanımı

Sınıflandırılmamış oda direkt sınıflandırılmış bölgenin yanına konur ve ayrıştırma buhar-gaz geçirmez bariyer ile sağlanır. Bu bariyer patlayıcı gazın eser miktarda da olsa sınıflandırılmamış bölgeye girmesini engeller. Bu sistemin temel avantajı dizaynın kolaylığıdır. Bu sistemi HVAC ile beraber entegre etmeye, sisteme ekstra bir otomasyon senaryosu olarak eklemeye gerek yoktur.

Kablo ve Boru Geçiş Sistemi

Geçiş Sistemleri, Entegre Modüler Dizaynlar için önemli bir elemandır. Bu eleman kablo ve boruların duvardan geçerken yangına ve gaz-buhar geçirmezliğine göre tasarlanır. Bu sistem, değişik boyuttaki kablo ve boruların geçişine uygun olurken aynı zamanda gelecekteki modifikasyonlara uygun olmalıdır. Şekil-4’de Bu sistemi inceleyebilirsiniz.

Kablo Geçiş Sistemi ürün ailesi bu entegre çalışma sistemine uygundur. Bu ürünler metal, duvar, sandviç panel gibi uygulamalarda kullanılır. Soyulabilir katmanlı sistem sayesinde dizayn ve uygulama oldukça kolaylaşmaktadır. Bu sistem gaz-buhar geçirmez odalarda basınç kaybı olmasının önüne geçer. Bu sistem tekrar tekrar açılıp kapanabildiği için yeni kablo eklemelerine ve genişleme projelerine açıktır.

Sonuç

Elektrik, Enstrüman sistemlerinin proses ünitesi ile entegre olarak çalışmasının birçok avantajı vardır. Bu sayede kablolama fabrika ortamında yapılabilir, Kontrol-Enstürman Ekipmanlarının ön devreye alınması sahaya gitmeden gerçekleştirilir ve saha işçiliğini azaltarak Toplam maliyette avantaj sağlar.

Elektrik Enstrüman ekipmanlarının prosesle entegre olması için birkaç alternatif mevcuttur. Bunlardan bir tanesi ortak proses ünitesinde farklı bir binada yer almasıdır. Sınıflandırılmamış ekipmanlar basınçlı sistemle veya gaz geçirmez bariyerle proses ünitesinden ayrılır.

Bina Girişleri tasarımda üzerine düşünülmesi gereken bir noktadır. Bina girişlerinin Bina bütünlüğünü sağlaması açısından duvarın yapısal yangın bütünlüğü göz önüne alınmalı ve gelecekte çekilecek yeni kablolara göre yer hazırlanmalıdır. Kablo Geçiş Sistemi bu gereklilikleri sağlarken montaj maliyetlerini düşürür. Bu entegre modüler konseptinin tasarlanmasında kilit noktaya sahiptir.