Что такое искробезопасная электрическая цепь

Основы искробезопасности цепей

Возникновение искры или нагрев какого-либо элемента на взрывоопасных объектах может привести к необратимым последствиям. Для безопасности производства, хранения и транспортировки нефтепродуктов или горючих газов необходимо устанавливать дополнительное оборудование, обеспечивающее взрывозащиту. Для искробезопасности электрических цепей применяются барьеры искрозащиты ОВЕН Искра. Во взрывоопасных зонах необходимо создавать условия, неспособные вызвать воспламенение горюче-смазочных материалов, т.е. помимо применения оборудования в искробезопасном исполнении должны применяться искробезопасные цепи.

Искробезопасная электрическая цепь i – вид взрывозащиты, основанный на ограничении энергии искры, которая может возникнуть внутри оборудования или проводки, находящихся во взрывоопасной зоне, например, на объектах с горючими газами. Требования к искробезопасному (ex ia) оборудованию и обеспечению искробезопасности прописаны в ГОСТ 31610.11 (IEC 60079-11:2011).

Смесь газа (5 – 15 %) с воздухом может взорваться только в случае возникновения искры, способной «поджечь» эту взрывоопасную смесь. Если энергии искры будет недостаточно, то взрыва не произойдет. Для удержания энергии искры на уровне, недостаточном для воспламенения взрывоопасной смеси, необходимо ограничивать электрические параметры (напряжение, ток, емкость и индуктивность) в цепи «датчик – прибор».
У датчиков в искробезопасном исполнении и у барьеров есть собственные пороговые значения напряжения (Ui, Uo), тока (Ii, Io), индуктивности (Li, Lo), емкости (Ci, Co) (рис.1), которые должны находиться между собой в определенных соотношениях. Кроме этого, следует учитывать, что соединительный кабель также имеет емкость и индуктивность (Lc, Cc).

Датчики давления или температуры устанавливаются во взрывоопасной зоне, а вторичный прибор – измеритель, терморегулятор, контроллер и т.п. – должен располагаться во взрывобезопасной зоне. Электрические параметры датчиков ограничивает производитель, то есть датчик в исполнении ex ia не может служить причиной мощной искры. Но для искробезопасной цепи этого недостаточно – нужно, чтобы искра не имела возможности проникнуть во взрывоопасную зону извне, от вторичного прибора. Это условие обеспечивает барьер искрозащиты ОВЕН ИСКРА.03. Барьер устанавливается во взрывобезопасной зоне и не позволяет превысить пороговые значения электрической цепи. Маркировка барьера ИСКРА.03 показана на рис. 2.

Из табл. 1 видно, что напряжение и ток искробезопасного датчика должны быть выше соответствующих параметров искробарьера. Только при таких условиях барьер обеспечивает взрывобезопасность датчика. При этом суммарные значения емкости и индуктивности соединения «датчик – кабель» не должны превышать максимальных выходных параметров искробарьера. Это необходимо для того, чтобы накопленная в реактивных компонентах (катушки индуктивности, конденсаторы и т.п.) энергия в случае короткого замыкания не вызвала искру, способную поджечь газовоздушную смесь.
Искробарьеры делятся на два класса: активные и пассивные.

Пассивный тип барьеров искрозащиты

Пассивные или шунт-диодные искробарьеры включают так называемые диоды Зенера D (стабилитроны), резисторы R и плавкие предохранители F (рис. 3). При возникновении опасной ситуации (например, скачка напряжения на входе барьера) стабилитроны D открываются и сбрасывают излишки напряжения на землю. Предохранитель F защищает барьер от повреждения, резистор R ограничивает ток в цепи. Совместная работа этих элементов гарантирует невозможность превышения тока и напряжения в цепи выше Io и Uo. В конструкцию барьера могут быть заложены 1, 2 или 3 стабилитрона, их количество влияет на уровень искробезопасности.

1. ic – самый низкий уровень взрывозащиты классифицируется как «повышенная надежность против взрыва», применяется для Зоны 2;
2. ib – высокий уровень защиты, классифицируется как «взрывобезопасный», применим для Зоны 1 и Зоны 2;
3. ia — очень высокий уровень защиты, классифицируется как «особо взрывобезопасный», применяется для Зоны 0, Зоны 1 и Зоны 2.

Преимущества пассивных искробарьеров:

• бюджетность;
• надежность;
• не требуют питания.

Особенности пассивных искробарьеров:

• требуется заземление искробарьера (это ограничивает их применение с датчиками, установленными во взрывоопасной зоне – Зоне «0»);
• вносят дополнительную погрешность в показания датчиков;
• узкий диапазон питающих напряжений;
• сгорает предохранитель при бросках напряжения питания.

ОВЕН ИСКРА.03 относится к пассивным искробарьерам с классом взрывозащиты «ia».

Активный тип барьеров искрозащиты

Принципиальное отличие активных барьеров от пассивных заключается в том, что активный барьер имеет в своем составе активные полупроводниковые элементы, которые обеспечивают питание датчика с ограниченными параметрами по току и напряжению, позволяют выдавать/принимать сигналы и преобразовывать их в унифицированные (4…20 мА) и т.д.
Современные активные барьеры имеют гальваническую развязку между цепью датчика и цепью связанного оборудования, находящегося во взрывобезопасной зоне. Гальваническая развязка означает, что датчик, находящийся во взрывоопасной зоне, и контроллер, находящийся в безопасной зоне, не имеют непосредственного электрического контакта. Цепи с гальванической развязкой являются самыми безопасными и помехозащищенными.
Активные барьеры включают в себя пассивный барьер со средствами развязки (транзисторные оптопары или трансформаторы), преобразователи сигнала и т.д. (рис. 4).

Преимущества активных барьеров:

• гальваническая развязка (высокая безопасность и помехозащищенность);
• не требуется заземление;
• преобразование сигнала от сенсора в унифицированный (0. 10 В или 4…20 мА);
• не вносят погрешность в показания датчиков;
• широкий диапазон питающих напряжений;
• сохраняют работоспособность при бросках напряжения питания.

Слабые места активных барьеров:

• высокая цена (по сравнению с пассивными барьерами);
• обязательное наличие внешнего источника питания (обычно =24 В).

В ассортименте ОВЕН есть активный искробарьер – НПТ-1К.Ех.

Тел: +7 (495) 64-111-56 e-mail: aip@owen.ru
111024, Москва, 2-я ул. Энтузиастов, д. 5, корп. 5
редакция АиП

© Автоматизация и Производство, 2024. Все права защищены. Любое использование материалов допускается только с согласия редакции. За достоверность сведений, представленных в журнале, ответственность несут авторы статей.

Издание зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации средств массовой информации ПИ № ФС77-68720.

3.3.2. Промышленные приборы «искробезопасная цепь»

Основу взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» составляет снижение значений параметров электрической цепи до искробезопасных, при которых исключается появление электрической дуги, искры или существенного теплового нагрева частей электрооборудования, которые могут стать источником взрыва/3-5/.

Некоторые термины и определения, специфические для искробезопасного исполнения, приведены ниже/3-19…3-21/.

Диодный барьер безопасности – блок, состоящий из шунтирующих диодов (в том числе стабилитронов), защищенных резисторами или резисторами и предохранителями, и изготовленный в виде отдельного электрооборудования или его части.

Искробезопасный ток (напряжение, мощность или энергия) – наибольший ток (напряжение, мощность или энергия) в электрической цепи (электрическом разряде), который не вызывает воспламенение взрывоопасной смеси в предписанных стандартом условиях испытаний с вероятностью большей 10 -3 .

Искробезопасные электрические цепи разделяются на три уровня, которые приведены в таблице 3.2.

Уровень искробезопасных электрических

ГОСТ Р 51330.10-99/3-19/

Наименование уровня взрывозащиты электрооборудования по

ГОСТ Р 51330.0-99/3-21/

Электрооборудование повышенной надежности против взрыва

Основные параметры «искробезопасной электри-ческой цепи» (напряжение, мощность, ток) регламенти-рованы требованиями стандартов/3-19…3-21/.

Таким образом, к электрической цепи с видом защиты « искробезопасная электрическая цепь » предъявляются требования как по ограничению энергии, аккумулируемой электрической цепью, и зависящей от значения электрических емкости и индуктивности этой цепи, а также включенных в ее состав более сложных элементов, так и по предотвращению попадания высокого потенциала или прохождения высокого тока со стороны системы управления в эту защищенную цепь.

Сигнализирующие группы манометрических приборов традиционно имеют простую конструкцию и не содержат элементов, накапливающих электрический потенциал.

С целью исключения режимов с образованием искр в контактах сигнализирующих групп во взрывоопасной зоне применяют барьеры искробезопасности . Практически барьеры искробезопасности монтируются в цепях питания, сигнальных цепях между системой управления или сигнализации и сигнализирующими группами манометрических приборов, монтируемых во взрывоопасных зонах. Барьеры безопасности могут представлять собой узел законченной конструкции или могут быть частью искробезопасного или связанного электрооборудования.

Конструктивно барьеры искробезопасности подразделяются на две группы : пассивные, с использованием стабилитронов и предохранителей, и активные, с гальванической изоляцией, требующие собственного источника питания.

Барьер искробезопасности на стабилитронах/3-22/, называемый пассивным, конструктивно представлен на рисунке 3.19. Шунтирующие стабилитроны и последовательно включенные резисторы или резисторы и предохранители представляют собой основу такого барьера искробезопасности. Защита от повышенного напряжения обеспечивается стабилитронами, защита от превышения тока – резистором, защита элементов электрической цепи от перегрузки – предохранителями.

Во взрывоопасной зоне допускается подключение только взрывозащищенных сигнализирующих манометрических приборов с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь». Такие приборы должны иметь соответствующее конструктивное исполнение для установки в конкретных классах взрывоопасных зон, иметь сертификат соответствия, сертификат о взрывозащите и разрешение Госгортехнадзора (если требуется разрешение!) на применение во взрывоопасных зонах.

Рис.3.19. Принципиальная электрическая схема барьера искрозащиты на стабилитронах

Преимущество барьеров искробезопасности на стабилитронах состоит в простоте их конструкции, хотя, по требованиям ГОСТ, конструктивно барьер должен представлять собой неразборный блок, заполненный затвердевающим компаундом или смонтированный в неразборной оболочке. Такая конструкция исключает возможность ремонта или замены элементов электрической схемы. Существенным достоинством этой группы барьеров искробезопасности является их невысокая цена.

К недостаткам таких устройств относятся:

— необходимость обязательного заземления со строго лимитированными параметрами;

— оборудование опасной зоны должно быть обязательно изолировано от земли;

— необходимость использования только низковольтного электрооборудования, обусловленная гальванической связью между опасной и безопасной зонами;

— возможность перегорания предохранителя барьера с выводом его из строя.

Барьер искробезопасности с гальванической изоляцией в полной мере выполняет функцию искробезопасности. Его функционирование организовано на основе трансформаторной или оптической связи с обеспечением полной развязки искробезопасной цепи от контура системы управления (рис. 3.20). Такие барьеры не требуют их заземления и называются активными.

Рис.3.20. Принципиальная схема работы барьера искрозащиты с гальванической развязкой.

Для обеспечения функционирования трансформаторной или оптической связи такие барьеры требуют внешнего питания. Схемы барьеров искрозащиты с гальванической развязкой конструктивно более сложны и, соответственно, имеют относительно высокую цену. Однако существенное преимущество таких барьеров, как гальваническая развязка, обеспечивают им в последнее время наибольшее распространение.

При конструировании электротехнических устройств можно применять элементы искрозащиты, позволяющие ограничивать значения электрического тока и напряжения, как части общих схем.

НПО ЮМАС совместно с НПП «Сенсор» производятся взрывозащищенные сигнализирующие манометры с видом защиты «искробезопасная электрическая цепь» на основе манометров ЭКМ100Н с микровыключателями в сигнализирующем устройстве (Рис.3.21).

Рис. 3.21. Взрывозащищённый манометр ЭКМ100 с видом

взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь».

Барьером искрозащиты служит сигнализатор МС-3-2Р (Рис.3.22), который является связанным электрооборудованием с уровнем искробезопасных цепей «ia» для взрывоопасных смесей категории IIВ; выполняет функции барьера искрозащиты с гальванической развязкой, т.е. ограничивает параметры цепей, находящихся во взрывоопасной зоне, соответственно, до искробезопасных значений. Сигнализатор осуществляет контроль состояния выходных цепей манометра и при достижении контролируемым давлением установленных на манометре значений, осуществляет соответствующую световую, звуковую сигнализацию (через встроенный пьезозвонок или выносную сирену) и переключение контактов реле.

Сигнализатор МС-3-2Р подключается к взрывозащищённому сигнализирующему манометру только двухпроводным кабелем, при этом электронный блок сигнализатора, построенный на базе микроконтроллера, позволяет определить не только достижение соответствующего значения давления, но и обрыв кабеля между манометром и сигнализатором.

Алгоритмы работы сигнализатора имеют дополнительную защиту от дребезга контактов выходных цепей манометра, снижающую вероятность ложного срабатывания, повышающую устойчивость, надёжность работы технологического оборудования.

Сигнализатор МС-3-2Р имеет варианты исполнения на напряжение питания 220 В переменного тока и 6. 42 В постоянного тока.

Сигнализаторы на напряжение питания 220 В имеют два варианта исполнения: в пластиковом корпусе (рис.3.21а) и во «взрывонепроницаемой оболочке (рис.3.21б).

Рис.3.22. Вид сигнализатора МС-3-2Р, смонтированного в пластиковом корпусе (а) и во «взрывонепроницаемой оболочке» (б).

Сигнализатор на напряжение питания постоянного тока МС-3-2Р-DIN-DC (рис.3.23) выполнен в корпусе для монтажа на DIN-рейку. Кроме того, в отличие от других вариантов исполнения, в нём предусмотрена настройка алгоритмов световой, звуковой сигнализации и переключения реле.

Рис.3.23. Сигнализатор МС-3-2Р-DIN-DC в исполнении «для монтажа на DIN-рейку

Выше представлены принципиальные электрические схемы барьеров искрозащиты. На практике эксплуатационники КИПа не соприкасаются с вопросами устройства барьеров искрозащиты. Определяющим служат технические характеристики устройств, их подбор для систем контроля и управления, согласованности с взаимодействующими техническими узлами, обеспечения в комплекте взрывозащищенности применяемых приборов.

Как правило, производители приборов контроля давления взрывозащищенного исполнения с искробезопасной цепью « i » предлагают непосредственно электроконтактные приборы, а искрозащитные блоки поставляются иными специализированными компаниями. В таких ситуациях подключаемые к манометрическим приборам с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» источники питания и регистрирующая аппаратура должны иметь искробезопасные электрические цепи по ГОСТ 30852.10-2002 (МЭК 60079‑11:1999), а их искробезопасные параметры (уровень искробезопасной электрической цепи и подгруппа электрооборудования) должны соответствовать условиям применения манометрических приборов во взрывоопасной зоне.

Так, например, НПО ЮМАС сертифицировало непосредственно манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, дифманометры электроконтактные с блоками искрозащиты различных производителей, имеющими самостоятельный сертификат взрывозащиты и обладающими входными электрическими параметрами, значения которых не превышают представленных в табл.3.3. Указанные значения контролируются в процессе производства.

Искробезопасные параметры манометрических приборов Ех i -исполнений («сухой контакт»), пр-ва НПО ЮМАС

максимальное входное напряжение U_i , В

максимальный входной ток I_i , мА

максимальная внутренняя емкость C_i , пФ

максимальная внутренняя индуктивность L_i , мкГн

Одним из основных определяющих требований в производстве взрывозащищенных электроконтактных приборов с искробезопасной цепью является контроль активной составляющей сигнализирующей группы. Должны проверяться электрические параметры каждой линии подвода сигнализирующей группы относительно корпуса манометра.

В сертифицированных взрывозащищенных сигнализирующих манометрических приборах с искробезопасной цепью имеют место манометры с корпусами диаметром 63, 80, 100 и 160 (150) мм (раздел 3.2) с трубчатыми и мембранными ЧЭ (детально см.раздел 2). С такими же диаметрами корпусов производятся взрывозащищенные электроконтактные дифманометры исполнения «0 ExiaIICT 4» (разделы 3.2 и 2.4.2).

IP взрывозащищенных искробезопасных приборов идентично их общетехническим аналогам. Так манометры в корпусах из нержавеющей стали, а это, как правило, исполнение «байонет», обеспечивают в зависимости от исполнения от IP 53 до IP 68.

Для условий эксплуатации с повышенными внешними вибрационными воздействиями, а также пульсациями среды заканчивается разработка искробезопасного исполнения модели с заполнением герметичного корпуса из нержавеющей стали вязкой жидкостью.

Как подтвердили многолетние промышленные исследования и испытания наших приборов вязкая жидкость не только снижает «дергание» конца чувствительного элемента, но также является смазывающей средой для цапф и зубчатых зацеплений механизма, тем самым существенно увеличивая ресурс его работы. Как показали предварительные испытания взрывозащищенных манометрических приборов дополнительная защита от вибрационных воздействий существенно расширяет спектр их применения.

Открывают возможности более широкого применения электроконтактные манометры исполнения СВу, в которых обеспечивается демпфирование измеряемого параметра.

ул. Ярцевская, д. 29, корп.2

© 2002 — 2024. НПО ЮМАС
Разработка и производство приборов измерения давления и температуры: манометров, термометров,
напоромеров и клапанов в Москве, Екатеринбурге, Самаре, Санкт-Петербурге, Уфе, Омске, Тюмени и Нижнем Новгороде.
Все права защищены.

Уважаемый пользователь. Уведомляем Вас о том, что персональные данные, которые Вы можете оставить на сайте, обрабатываются в целях его функционирования. Если Вы с этим не согласны, то пожалуйста покиньте сайт. В противном случае это будет считаться согласием на обработку Ваших персональных данных.
Политика конфиденциальности

Искробезопасная электрическая цепь

Защита данного типа довольно распространена в контроллерах и находит применение в промышленности.В случаях образования искр в участке цепи не вызывая воспламенения, называют “искробезопасной” так как вероятность образования огня меньше 0,001%.Тепловыделение от самой цепи не способно спровоцировать реакцию возгорания горючих продуктов.

ГОСТ Р 51330.10 — стандарт требований, в частности ограничивающий мощность энергии тем самым сводя к минимуму уровень искрения, что подразумевает под собой искробезопасность. Данный способ защиты строится на условии, что воспламенение образуется в случае, когда мощность искры способна вызвать возгорание в цепи, тем самым замещая уровень тепла в источнике. Возгорание происходит при 8-50 мДж для зерновой пыли; при 60 мкДж для продуктов водородно-воздушных свойств.

Фиксируя уровень энергии, необходимо W установить определенное значение напряжения, тока и длительности возникновения искрения, так как

где u(t) — напряжение между элементами, i(t) — сила тока искрящего участка, t — время, T — длительность возникновения искры.

Резисторы применяются в случае необходимости фиксирования уровня тока, стабилитронов — фиксирования уровня напряжения. и RC или LR — постоянные времени используемые при фиксировании продолжительности возникновения искры, где L — индуктивность, C — емкость, R — сопротивление.

Стандарт условностей введенных по ГОСТу к схемам данного вида

Не повреждаемый элемент (при оценке безопасности которого можно не учитывать вероятность неисправности); повреждение учитываемое (возможное число, которых указывают степень безопасности); повреждение неучитываемое (повсеместно возможное).

Пример: Повреждение учитываемое, неисправность резистора при условии его нагрузки максимально на 2/3 от исходных значений. Резистор считается неисправным при значениях выше заявленных. Повреждение неучитываемое, неисправность просвета до 0,5 мм в ширину. Это значит то, что при определении степени безопасности они предположительно неисправны на постоянной основе.

• ia — уровень при котором исключается возгорание горючего продукта в цепи, при условии всех неучитываемых повреждений и 1-2 учитываемых.
• ib — уровень при котором исключается возгорание горючего продукта в цепи, при условии всех неучитываемых повреждений и 1 учитываемое.
• ic — уровень при котором исключается возгорание горючего продукта в цепи, при условии всех либо некоторых неучитываемых повреждений.

Сохранение и использование элементов неповреждаемого типа способствует поднятию уровня.

• Исключительно безопасные цепи;
• Повсеместно используемые вместе с барьерами безопасности;
• Используемые в связке, имеющие искроопасные и искробезопасные цепи, при том, что воздействия искроопасных над искробезопасными не имеется.

Обмен данными между взрывобезопасной и опасной зонами с помощью устройств работающих в связке.

Пример: Связанные устройства, те к которым причисляют преобразователи в т.ч RS-485, RS-232. В случае наличия у RS-485 — искробезопасной цепи, а RS-232 — искроопасной цепи, между которыми имеется разделение(изоляция), относят к таковым. Барьеры безопасности характерный тому пример.Использование определенных скобок при маркировке, напр. [Exia] IIC, является отличительной особенностью устройств подобного типа. В случае искробезопасных устройств, скобки отсутствуют,напр. ExiaIICТ6.

Устройства искробезопасного типа, имеют место быть как вне огнеопасной области, так и в ней. Только за пределами огнеопасной области может располагаться связанное устройство, а безопасная цепь от него ,имеет возможность располагаться в огнеопасной области.

• искроопасные соединения связанных устройств при предельном напряжении и отсутствии факторов препятствующих безопасности;
• искробезопасные цепи при предельном входном напряжении на соединительные элементы и отсутствии факторов препятствующих безопасности;
• искробезопасные цепи при Um предельных значениях и,а так же предельном значении входного напряжения на соединения;
• искобезопасные устройства при воздействии предельного входного тока в цепи и отсутствии факторов препятствующих безопасности;
• искробезопасные устройства при предельных значениях Um и, а так же воздействии предельного выходного тока в цепи;
• искробезопасные цепи при воздействии предельной входной мощности с последующем ее рассеиванием, а так же отсутствии факторов препятствующих безопасности;
• искробезопасные цепи при воздействии передельной мощности на выходе;
• предельная величина емкости, ее последующем соединением с устройством при отсутствии факторов препятствующих безопасности;
• емкость элемента равносильная общей, ее последующем соединении с устройством;
• предельное величина индуктивности, ее последующем соединении с устройством при отсутствии факторов препятствующих безопасности;
• индуктивность элемента равносильная общей, ее последующем соединении с устройством;
• предельный уровень индуктивности по отношению к сопротивлению внешней цепи;
• предельный уровень индуктивности по отношению сопротивлению внутреннему, имеется на элементах соединения.

Выше описанные параметры считаются нормативом, и прилагаются с каждым искробезопасным устройством.

Что касается напряжения переменного Um характера, указанных в обозначении, принято понимать как величину его отклонения, не считая эффективной .

Компания «КИП-АЛАН» © 2006

7.1. Искробезопасная электрическая цепь

Защита вида «искробезопасная электрическая цепь» является самой распространенной в промышленных контроллерах [Денисенко]. Искробезопасной называют электрическую цепь, в которой любое искрение не вызывает воспламенение; более точно, вероятность того, что воспламенение возникнет, составляет менее 0,001. Тепловое воздействие такой цепи также не способно воспламенить взрывоопасную смесь.

Для того, чтобы электрическая цепь была искробезопасной, необходимо удовлетворить множеству требований стандарта ГОСТ Р 51330.10 [ГОСТ], однако смысл этих требований сводится к ограничению энергии и мощности искры до безопасных значений. Возможность защиты от взрыва таким способом основана на том, что воспламенение и взрыв происходят только при условии, если энергии искры достаточна для инициализации цепной реакция горения, а мощность искры достаточна для компенсации утечки тепла из ядра пламени. Величина энергии воспламенения колеблется от 60 мкДж для водородно-воздушной смеси до 8. 50 мДж для зерновой пыли [Семенов].

Для ограничения энергии искры нужно ограничить ток, напряжение и продолжительность искрения, поскольку

где — напряжение между искрящими проводниками, — ток искры, — время, — продолжительность искрения. Ограничение тока можно осуществить с помощью резисторов, ограничение напряжения — с помощью стабилитронов, ограничение длительности искрения — с помощью постоянной времени или , где — сопротивление, — емкость, — индуктивность.

Для описания требований к искробезопасным цепям стандарт [ГОСТ] вводит понятие неповреждаемого элемента (элемент, вероятностью повреждения которого можно пренебречь при анализе искробезопасности), учитываемого повреждения (допустимое количество которых определяют уровень искробезопасности цепи) и неучитываемого повреждения (считается, что такое повреждение всегда имеет место). Например, к неучитываемым повреждениям относятся повреждения зазоров шириной менее 0,5 мм, т.е. для оценки уровня искробезопасности следует считать, что они повреждены всегда. К учитываемым относится, например, повреждение резистора, если он нагружен не более чем на 2/3 от номинального тока и напряжения. Если нагрузка превышает это значение, то считается, что резистор уже поврежден.

Стандарт [ГОСТ] вводит три уровня безопасности электрической цепи: ia, ib, iс. Искробезопасная цепь уровня iс не должна вызывать воспламенение, если в ней произошли некоторые или все неучитываемые повреждения. Цепь уровня ib не должна воспламенять взрывоопасную смесь, если в ней произошли все неучитываемые повреждения и одно учитываемое. Цепь уровня ia не должна воспламенять взрывоопасную смесь, если в ней произошли одновременно все неучитываемые повреждения и одно или два учитываемых. Технически повышение уровня искробезопасности достигается резервированием или применением неповреждаемых (в смысле ГОСТ 51330.10) элементов.

Устройства (контроллеры, модули ввода-вывода, датчики, исполнительные механизмы), применяемые на взрывоопасных объектах, делятся на три больших класса:

• устройства, являющиеся полностью искробезопасными;
• устройства, относящиеся к «cвязанному оборудованию«, которые содержат как искробезопасные, так и искроопасные цепи, причем искроопасные цепи не могут влиять на искробезопасные;
• обычные устройства, применяемые совместно с барьерами искробезопасности.

Связанное оборудование обеспечивает передачу информации между взрывоопасной и безопасной зонами. Например, если преобразователь интерфейсов RS-232 и RS-485 содержит искроопасные цепи интерфейса RS-232 и искробезопасные цепи интерфейса RS-485, между которыми существует неповреждаемое (в смысле ГОСТ 51330.10) разделение, то он относится к связанному оборудованию. Типичным примером связанного оборудования являются барьеры искробезопасности [ГОСТ]. В маркировке связанного оборудования присутствуют квадратные скобки, например: [Exia] IIC. В маркировке искробезопасного оборудования их нет, например: ExiaIICТ6. Подробнее о маркировке взрывозащищенных изделий и выборе аппаратных средств для взрывоопасных производственных объектов см. раздел «Выбор аппаратных средств» [Денисенко].

Искробезопасные устройства могут быть расположены как внутри взрывоопасной зоны, так и вне ее (рис. 7.1). Связанное оборудование может располагаться только вне взрывоопасной зоны, но его искробезопасные цепи могут идти внутрь взрывоопасной зоны (на рис. 7.1 искробезопасными являются цепи интерфейса RS-485 и питания 12 В, 0,9 А).

Рис. 7.1. Пример расположения модулей ввода-вывода серии NL-Ex [Денисенко] во взрывоопасной зоне

При проектировании контроллеров с искробезопасными цепями принимают меры, чтобы любые неисправности в устройстве не могли вызвать искру или нагрев поверхности до опасной температуры. Однако в результате монтажа системы автоматизации появляются дополнительные емкости и индуктивности кабелей, а также входные емкости и индуктивности других устройств, которые, суммируясь, могут превысить допустимые значения. Поэтому на корпусе искробезопасного оборудования указывают не только его собственные параметры, но и допустимые параметры подключаемых цепей. К таким параметрам относятся следующие [ГОСТ]:

• — максимальное напряжение на искроопасных зажимах связанного электрооборудования, которое еще не приводит к нарушению искробезопасности;
• — максимальное входное напряжение на клеммах искробезопасных цепей, которое еще не приводит к нарушению искробезопасности;
• — максимальное выходное напряжение, которое может появиться на зажимах искробезопасных цепей в случае приложения к нему максимальных значений и ;
• — максимальный входной ток, который может протекать в соединительных цепях между искробезопасными устройствами без нарушения искробезопасности;
• — максимальный выходной ток, который может протекать в соединительных цепях между искробезопасными устройствами в случае приложения максимальных напряжений и ;
• — максимальная входная мощность искробезопасной цепи, которая может рассеиваться в электрооборудовании без нарушения его искробезопасности;
• — максимальная электрическая мощность на выходе искробезопасной цепи устройства;
• — максимальное значение емкости, которое может быть подключено к клеммам устройства без нарушения его искробезопасности;
• — суммарная эквивалентная внутренняя емкость устройства, которая может оказаться подключенной к его клеммам;
• — максимальное значение индуктивности, которое может быть подключено к клеммам устройства без нарушения его искробезопасности;
• — суммарная эквивалентная внутренняя индуктивность устройства, которая может оказаться подключенной к его клеммам;
• — максимальное отношение индуктивности к сопротивлению внешней электрической цепи, которое не нарушает его искробезопасность;
• — максимальное отношение внутренней индуктивности к внутреннему сопротивлению, которое может иметь место на его клеммах.

Приведенные условные обозначения являются стандартными и должны быть указаны на всех видах искробезопасного оборудования.

В случае переменного напряжения в приведенных определениях везде понимается его амплитудное значение, за исключением , которое является действующим.

7. автоматизация опасных промышленных объектов

7.2. блоки искрозащиты

• 1 Архитектура системы
• 2 Промышленные сети и интерфейсы
• 3 Защита от помех
• 4 Измерительные каналы
• 5 ПИД-регуляторы
• 6 Контроллеры
• 7 Автоматизация опасных объектов
  • 7.1 Искробезопасная электрическая цепь
  • 7.2 Блоки искрозащиты
  • 7.3 Правила применения искробезопасных устройств
  • 7.4 Функциональная безопасность
  • 7.5 Выбор аппаратных средств
  • 7.6 Заключение
  Похожие публикации:

  1. В чем измеряется удельная электропроводность
  2. Как усилить дальность сигнала wifi
  3. Какие источники магнитного поля вам известны
  4. Что такое общее локализованное освещение