یک سیستم خاموشی اضطراری یا (emergency shutdown system)ESD، سیستمی است که در مناطق خطرناک به‌کار می‌رود تا از بروز موقعیت‌هایی که می‌توانند اثرات فاجعه‌بار اقتصادی، زیست‌محیطی یا عملیاتی داشته باشند، جلوگیری کند. این سیستم‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که پیامدهای شرایط اضطراری مانند آسیب به کارکنان یا خسارت به تجهیزات را با محافظت در برابر عواملی مانند نشت، فرار هیدروکربن‌ها، آتش‌سوزی و انفجار به حداقل برسانند. سیستم‌های خاموشی اضطراری را می‌توان در میادین نفتی (سر چاه‌های نفت)، تأسیسات فرآوری نفت و گاز، نیروگاه‌های توربین گاز و بخار، و دیگ‌های بخار یافت.
برای آشنایی بیشتر با نحوه عملکرد سیستم‌های خاموشی اضطراری در کاربردهای مختلف و چگونگی استفاده از کلیدهای دما و فشار در این سیستم‌ها، ادامه مطلب را بخوانید.
سیستم خاموش‌سازی اضطراری (ESD) یک سیستم بسته‌شدن سریع است که در بسیاری از واحدهای صنعتی مشاهده می‌شود. این سیستم می‌تواند به‌صورت دستی یا خودکار در مواقع اضطراری فعال شود. در صورت فعال شدن، تمامی شیرهایی که نیاز به بسته شدن دارند را می‌بندد و همچنین تمامی ماشین‌آلات را متوقف می‌کند.
سیستم ESD باعث کاهش ریسک در یک واحد صنعتی می‌شود و روشی سریع و ایمن برای توقف فرآیند یا واحد در صورت بروز هرگونه شرایط خطا فراهم می‌کند.
سیستم‌های خاموشی اضطراری با تشخیص شرایط بحرانی در یک سیستم فعال می‌شوند تا از نشت، انفجار یا سایر نقص‌های عمده جلوگیری کنند. فعال‌سازی یک سیستم ESD ممکن است شامل موارد زیر باشد:
برای مثال، زمانی که از این سیستم در یک چاه نفت استفاده می‌شود، هدف آن جلوگیری از ترکیدن فشار از طریق سر چاه است، در صورتی که فشار داخل سیستم از حد تعیین‌شده فراتر رود و بیش‌فشار ایجاد شود.
به‌طور مشابه، فشار داخل یک دیگ بخار (بویلر) می‌تواند از سطح ایمن فراتر رود و باعث انفجار آن شود. در این سیستم، هم فشار و هم دمای بخار می‌توانند در صورت عبور از مقدار از پیش تعیین‌شده، فعال‌سازی سیستم خاموشی اضطراری (ESD) را تحریک کنند.
در نیروگاه‌ها، سیستم‌های خاموشی اضطراری ممکن است توسط عوامل مختلفی فعال شوند. برای مثال، در یکی از کاربردها، زمانی که دمای گاز خروجی به سطحی ناایمن برسد، سیستم ESD توربینی را که این گاز را تولید می‌کند خاموش می‌کند تا دمای کلی سیستم کاهش یابد.
اجزای اصلی یک سیستم ESD
این سیستم شامل حسگرهای نصب‌شده در میدان (Field-mounted sensors)، شیرها (Valves)، رله‌های قطع‌کننده (Trip relays)، منطق سیستمی برای پردازش سیگنال‌های ورودی، آلارم‌ها (Alarms) و واحدهای رابط انسان و ماشین (HMI) است.
این سیستم قادر است سیگنال‌های ورودی را پردازش کرده و بر اساس وضعیت اضطراری، خروجی‌های مورد نیاز را فعال کند. همچنین این سیستم دارای شیرهای اطمینان (Relief valves) و ایستگاه‌های خاموش‌سازی از راه دور (Remote shut down stations) نیز می‌باشد.
یک سیستم خاموشی اضطراری (ESD) در سیستم کنترل فرآیند شامل یک شیر خاموشی اضطراری (ESD valve) و محرک مربوط به آن (valve actuator) است.
یک کنترلر خاموشی اضطراری (ESD Controller) در صورت وقوع خرابی در سیستم کنترل فرآیند، سیگنال‌های خروجی به شیر ESD ارسال می‌کند.
یک شیر سلونوئیدی (Solenoid Valve) در پاسخ به کنترلر ESD، محرک را به وضعیت ایمنی (Fail State) تخلیه فشار می‌کند. همچنین یک کنترلر دیجیتال شیر (DVC – Digital Valve Controller) عملکرد آزمایشی (Test Stroke) شیر ESD را انجام می‌دهد.
یک تقویت‌کننده امپدانس (Impedance Booster Device) امکان تغذیه DC شیر سلونوئیدی و DVC را از طریق یک خط دو سیمه فراهم می‌کند، در حالی که ارتباط دیجیتال نیز هم‌زمان روی همان خط دو سیمه انجام می‌شود.
بر اساس تحلیل‌های ریسک سنتی، سیستم ESD معمولاً نیازمند سطح بالایی از یکپارچگی ایمنی (Safety Integrity Level – SIL) است، که معمولاً SIL 2 یا SIL 3 می‌باشد.
اساساً این سیستم شامل اجزای زیر است:
سیستم توانایی پردازش سیگنال‌های ورودی و فعال‌سازی خروجی‌ها را طبق نمودارهای علت و معلول (Cause & Effect Charts) تعریف‌شده برای تأسیسات دارد.
از آنجا که سیستم ESD روی همان پلتفرم کنترلی که سیستم اتوماسیون فرآیند (Process Automation System) اجرا می‌شود، بنا شده است، می‌توان نیازهای کنترل فرآیند و ایمنی عملکردی را به‌صورت هم‌زمان و با استفاده از یک پلتفرم مشترک پاسخ داد.
سیستم خاموشی اضطراری (ESD) سامانه‌ای تخصصی و بسیار قابل‌اعتماد برای صنایع پرخطر مانند نفت و گاز، نیروگاه‌های هسته‌ای یا سایر محیط‌هایی با خطر انفجار (Ex) است. هدف این سیستم، محافظت از کارکنان، تأسیسات و محیط زیست در مواقعی است که فرآیند از محدوده‌های کنترل‌شده خارج می‌شود.
سیستم خاموشی اضطراری (ESD) به‌گونه‌ای طراحی شده است تا پیامدهای وضعیت‌های اضطراری مانند آب‌گرفتگی‌های غیرقابل‌کنترل، نشت هیدروکربن‌ها یا بروز آتش‌سوزی در نواحی حامل هیدروکربن یا سایر نواحی خطرناک را به حداقل برساند.
اهداف اصلی سیستم ESD عبارت‌اند از:
معمولاً سیستم ESD اهداف فوق را از طریق اجرای اقدامات زیر محقق می‌سازد:
کلیدهای دما و فشار در سیستم‌های خاموشی اضطراری برای پایش نقاط تنظیم‌شده فشار و دما به‌کار می‌روند. زمانی که این نقطه تنظیم‌شده (setpoint) برسد، کلیدهای ساخته شده با استفاده از فنرهای دیسکی بلویل (Belleville disc springs) به‌طور ناگهانی باز یا بسته می‌شوند تا سیستم ESD را فعال کنند و در هر بار عملکرد، دقت و واکنشی فوری تضمین گردد.
ادغام سیستم‌های مختلف مانند سیستم آتش‌نشانی و گاز (Fire and Gas)، کمپرسور، سیستم کنترل توزیع‌شده (DCS) یا سایر سیستم‌ها می‌تواند از صنعتی به صنعت دیگر متفاوت باشد. این موضوع به استانداردهای خاص هر صنعت بستگی دارد.
شکل زیر یک نمونه ساده از سیستم ESD را نشان می‌دهد.
یک سیستم ساده ESD
