Što je intrinzična sigurnost? Definicija, ograničenja i projekt opasnog područja

Tehničar pričvršćuje detektor curenja na hladnjak napunjen propanom R290. Alat radi na bateriji od 9 V, nalazi se oko 20 mm od zgloba koji je upravo počeo plakati, i nitko ne gleda dvaput u elektroniku unutar njega. Intrinzična sigurnost postoji jer je taj drugi pogled ono što sprječava eksploziju. Pojam opisuje zaštitnu tehniku ​​koja održava električnu i toplinsku energiju unutar strujnog kruga ispod razine koja može zapaliti okolnu zapaljivu atmosferu, u normalnom radu i pod određenim brojem kvarova.

Definicija zvuči skromno, ali preoblikuje sve nizvodno. Budući da zaštita dolazi od ograničavanja energije, a ne od zadržavanja eksplozije, ona pokriva cijelu petlju, uključujući žice koje se vraćaju do kontrolnog ormarića. To također znači da se dizajn može izračunati i certificirati prije nego što bilo što stigne na mjesto.

Formalna definicija i tri granice

Formalni tekst dolazi iz IEC 60079-11, standarda koji stoji iza oznake Ex i, a ponavlja se u europskoj ATEX Direktivi 2014/34/EU iu IECEx shemi. Uređaj se kvalificira kao svojstveno siguran kada je energija koju može osloboditi ograničena tako da do paljenja ne može doći u normalnom radu ili pod definiranim uvjetima kvara.

Zajedno se kontroliraju tri veličine, a svaka od njih može izazvati požar:

• Napon, jer iskra treba dovoljno potencijala da razbije razmak između vodiča.
• Struja, jer energija u prekidnoj iskri raste sa strujom i induktivitetom kruga.
• Snaga i temperatura površine, jer vruća površina može zapaliti plin bez ikakve iskre.

Granice ne bira projektant. Svaki certificirani terenski uređaj objavljen je s parametrima entiteta: maksimalni ulazni napon Ui, ulazna struja Ii, ulazna snaga Pi te unutarnji kapacitet i induktivitet Ci i Li. Barijera ili izolator na drugom kraju kabela objavljuje odgovarajuće izlazne vrijednosti Uo, Io i Po, dok kabel dodaje kapacitet i induktivitet za svaki metar svoje duljine. Petlja je usklađena samo kada se svaki par poreda s rezervom.

Pravila su namjerno konzervativna. Krivulje paljenja svjećicom primjenjuju se uz sigurnosni faktor, obično 1,5, tako da je certificirana granica već ispod energije koja je zapalila plin u laboratorijskim ispitivanjima. Za plinove skupine IIC kao što su vodik i acetilen, tipični krug ostaje ispod 30 V, blizu 100 mA i djelić vata, dok usporedivi dizajn za metan može nositi osjetno više. T6 ograničava površinsku temperaturu na 85 stupnjeva Celzijusa, a T4 na 135 stupnjeva Celzijusa, znatno ispod temperature samozapaljenja plinova koje pokrivaju.

Što zapravo sadrži intrinzično siguran krug

Tri dijela čine radnu instalaciju i sva tri moraju biti usklađena na papiru prije nego što se bilo koji od njih naruči.

Terenski uređaj u klasificiranom prostoru

Ovo je instrument, sklopka, zavojnica ili senzor izložen atmosferi, a njegova oznaka pokazuje toleranciju greške koju nosi. Ex ia ostaje siguran s dvije greške i dopušten je u Zoni 0, gdje je zapaljiva atmosfera prisutna kontinuirano ili dulje vrijeme. Ex ib pokriva zonu 1 s jednim rasjedom, a Ex ic pokriva zonu 2, gdje je atmosfera malo vjerojatna i kratkotrajna.

Barijera ili izolator u sigurnom području

Pripadajući uređaj ograničava energiju koja dopire do polja. Zener barijera koristi shunt diode, osigurač i otpornik i treba namjensko sigurnosno uzemljenje izmjereno na manje od 1 ohma. Galvanski izolator radi preko transformatora ili optičke spojke i ne treba sigurnosno uzemljenje, zbog čega se često bira tamo gdje je uzemljenje teško dokazati i održavati.

Jednostavan aparat i pasivni kontakti

Ne treba svaka komponenta vlastiti certifikat. IEC 60079-11 dopušta jednostavne aparate, definirane kao uređaji koji niti generiraju niti pohranjuju više od 1,2 V, 0,1 A, 20 mikrodžula ili 25 mW. Pasivne sklopke, termoelementi, priključne kutije i jednostavni kontakti tlačne sklopke ispunjavaju uvjete sve dok je okolna petlja energetski ograničena. Ovdje regulator rashladnog tlaka zaslužuje svoje mjesto u dizajnu: njegovi kontakti dijele kućište s procesnim priključkom koji se može nalaziti u klasificiranom području, a budući da ti kontakti uvijek prenose samo ograničenu struju petlje, kućište ne mora postati vatrootporna kutija.

Regulator rashladnog tlaka Regulator rashladnog tlaka ima pravokutnu kutiju s bijelim plastičnim kućištem otpornim na koroziju. Mehanički pokazivači tlakomjera s obje strane... Pogledajte proizvod →

Kabel između njih

Kabel je komponenta, a ne dodatak. Samosigurno ožičenje obično je obloženo plavom bojom i odvojeno od ne-IS krugova za 50 mm ili uzemljenom metalnom pregradom, a njegov kapacitet i induktivitet po metru unose se u izračun petlje.

Unutarnja sigurnost u usporedbi s drugim metodama zaštite

Zaštita opasnih područja je skup tehnika, a ne jedan odgovor. Donja tablica stavlja intrinzičnu sigurnost pored metoda s kojima se najčešće odmjerava.

Gdje dolazi do izražaja intrinzična sigurnost u rashladnim i klimatizacijskim uređajima

Zapaljivi rashladni fluidi premjestili su subjekt iz kemijske tvornice u prostoriju za hlađenje. R290 i R600a nalaze se u skupini A3, dok se R32 i R454B nalaze u skupini A2L, što znači da se prostor oko uređaja može klasificirati gdje je curenje vjerodostojno. Nakon što postoji zona, električni dijelovi priključeni na taj strujni krug moraju biti zaštićeni na odgovarajući način.

Električne komponente unutar zapaljive ovojnice rashladnog sredstva

Svitak solenoida koji se otvara pod opterećenjem proizvodi točno onu induktivnu prekidnu iskru za koju su napisani entitetski parametri za induktivitet, a otvaranje tlačne sklopke pri kvaru čini isto. Zavojnice, prekidači i senzori se stoga biraju imajući na umu zonu, a vrijednost zavojnice provjerava se odvojeno od tijela ventila. Solenoidni ventil za hlađenje kao što je serija EVR poznati je primjer tijela odabranog za tlak, kompatibilnost s rashladnim sredstvom i brtvljenje, ono koje postaje prikladno za klasificirano područje samo kada je upareno s pravilno naznačenom zavojnicom i krugom.

EVR solenoidni ventil EVR solenoidni ventils are key components in refrigeration and air conditioning, controlling the flow of refrigerant through electromagnetic induction. Available in direc... Pogledajte proizvod →

Stranica sadrži kratku tehničku bilješku o tome kako Elektromagnetski ventili tipa EVR u rashladnim krugovima ponašati se u službi, što je korisna polazna točka za tu provjeru.

Toplinska energija i topli rad u blizini otvorenog kruga

Unutarnja sigurnost pokriva toplinsku energiju kao i električnu energiju, a uslužni rad je mjesto gdje je ta razlika važna. Lemljenje spoja na krugu koji je upravo otvoren znači plamen, vruću cijev i rashladno sredstvo koji još uvijek mogu biti prisutni u liniji. Praktične kontrole su pročišćavanje dušikom, provjera plina prije nego što se baklja upali i baklja čiji se plamen može držati na veličini koju spoj zapravo treba, a ne na najvećoj dostupnoj postavci.

MAPP pištolj za zavarivanje dvostrukih cijevi MAPP pištolj za zavarivanje dvostrukih cijevi dizajniran je za scenarije kao što su održavanje klimatizacijskih i rashladnih sustava, precizno zavarivanje bakrenih cijevi itd. Usvaja... Pogledajte proizvod →

O koliko energije zapravo govorimo

Energija paljenja uobičajenih zapaljivih tvari

Slika 1 prikazuje energiju paljenja pet tvari koje se pojavljuju u rashladnim i procesnim postrojenjima. Vodiku je potrebno samo oko 0,017 mJ, što je otprilike jedna šesnaesta energije koju zahtijeva metan. Zbog toga isti odašiljač može nositi ugodnu strujnu marginu u postrojenju za prirodni plin i još uvijek ne prođe provjeru entiteta na vodikovom klizu, jer grupa plina mijenja krivulju prema kojoj se izvodi izračun. Brojke također objašnjavaju zašto standard radi u milivatima, jer dobro napunjeno ljudsko tijelo može osloboditi daleko više od 0,017 mJ. Praktični dizajn stoga cilja na rad u milivatima, a to je aritmetika iza faktora sigurnosti od 1,5.

Pohranjena energija u spojnom kabelu

Slika 2 pretvara kapacitivnost kabela u pohranjenu energiju s poznatim odnosom pola C V kvadrata pri naponu petlje od 24 V. Kabel instrumenta pri oko 60 pF po metru doseže otprilike 8,6 mikrodžula na 500 m, dok kabel opće namjene pri 200 pF po metru prolazi 28,8 mikrodžula na istoj udaljenosti. Isprekidana linija označava energiju paljenja vodika od 0,017 mJ, koju kabel opće namjene prelazi na oko 300 m, a kabel instrumenta nikada ne doseže unutar zacrtanog raspona. To križanje je razlog zašto vrsta kabela, duljina kabela i napon petlje pripadaju kontrolnom crtežu umjesto da budu prepušteni instalateru. Također objašnjava zašto je zamjena kabela na licu mjesta za ekvivalent većeg kapaciteta promjena dizajna, a ne odluka o održavanju.

Dvije usporedbe koje odlučuju o dizajnu

Koliko ocjene barijere petlja troši

Slika 3 uzima uobičajeni raspored, odašiljač od 24 V koji crpi 20 mA iz barijere ocijenjene na 28 V, 93 mA i 0,65 W, i prikazuje koliko od svakog ograničenja petlja troši. Napon je najstrože ograničenje na oko 86 posto, snaga slijedi na otprilike 74 posto, a struja je jedva dodirnuta na oko 22 posto. Ta je neravnoteža normalna, jer su petlje opasnih područja gotovo uvijek ograničene naponom, dok trenutni prostor za visinu izgleda velikodušno. Važno je kada netko želi dodati drugi uređaj istoj barijeri ili produljiti rad, budući da proračun napona nestaje mnogo prije nego što nestane trenutni proračun. Provjera sva tri para, umjesto onog koji izgleda udobno, je ono što održava petlju certificiranom.

Metode zaštite kroz pet praktičnih kriterija

Slika 4 ocjenjuje intrinzičnu sigurnost, zaštitu od plamena i nezapaljivu zaštitu od jedan do pet prema kriterijima koji obično odlučuju o projektu: prikladnost za zonu 0, tolerancija održavanja pod naponom, instalirani trošak, jednostavnost ožičenja i težina hardvera. Unutarnja sigurnost ispunjava oblik prema zoni 0 i održavanju pod naponom, zbog čega je zadana za instrumente koji se moraju kalibrirati dok postrojenje radi. Zaštita otporna na vatru proteže se prema jednostavnosti ožičenja, jer kućište obavlja posao i nije potreban izračun petlje, ali ima niske rezultate za održavanje pod naponom i težinu hardvera. Nezapaljiva zaštita doseže vanjski rub zbog troškova i ožičenja jer je namijenjena samo za zonu 2, gdje je zapaljiva atmosfera malo vjerojatna i kratkotrajna. Čitanje triju oblika zajedno daje praktično pravilo: najprije uskladite metodu sa zonom, a zatim pustite da troškovi i održavanje izaberu između metoda koje se kvalificiraju.

Provjera je ono što razlikuje usklađenu instalaciju od one koja samo izgleda uvjerljivo. Prije nego što petlja krene u rad, provjerite broj certifikata i oznaku na uređaju, potvrdite da je Uo na ili ispod Ui, da je Io na ili ispod Ii i da je Po na ili ispod Pi, zatim dodajte kapacitet i induktivitet kabela u odnosu na Co i Lo. Pročitajte i posebne uvjete otisnute iza broja certifikata jer često nose X i ograničenje kako se uređaj smije koristiti. Konačno, potvrdite temperaturnu klasu prema stvarno prisutnom plinu ili pari, jer uređaj ocijenjen za T4 nije automatski prihvatljiv ako je postavljeno ograničenje T6.

Odabir komponente obično odlučuje o tome koliko će ta vježba biti laka. Tlačna sklopka s objavljenim entitetskim parametrima, solenoidna zavojnica ocijenjena za zonu i kabel čiji je kapacitet naveden na podatkovnoj tablici pretvaraju težak izračun u kratki popis za provjeru. Kada projekt miješa krugove zapaljivog rashladnog sredstva s klasificiranim područjima, vrijedi rano pregledati popis komponenti u odnosu na izračun petlje, prije nego što se crteži poprave.

Ako specificirate dijelove za ovakav sustav, razgovarajte s našim inženjerskim timom o rashladnom sredstvu, zoni i upravljačkom naponu prije narudžbe.