Čo je to vlastná bezpečnosť? Definícia, limity a návrh nebezpečných oblastí

Technik pripevní detektor úniku na chladič naplnený propánom R290. Náradie beží na 9 V batérii, sedí asi 20 mm od kĺbu, ktorý práve začal plakať, a nikto sa dvakrát nepozerá na elektroniku vo vnútri. Vlastná bezpečnosť existuje, pretože práve tento druhý pohľad zabraňuje výbuchu. Tento výraz opisuje ochrannú techniku, ktorá udržuje elektrickú a tepelnú energiu vo vnútri obvodu pod úrovňou, ktorá môže zapáliť okolitú horľavú atmosféru, pri normálnej prevádzke a pri definovanom počte poruchových stavov.

Definícia znie skromne, no pretvára všetko nadol. Pretože ochrana pochádza skôr z obmedzenia energie, než z obmedzenia výbuchu, pokrýva celú slučku vrátane káblov, ktoré vedú späť do riadiacej skrine. Znamená to tiež, že návrh možno vypočítať a certifikovať skôr, ako sa čokoľvek dostane na miesto.

Formálna definícia a tri limity

Formálne znenie pochádza z IEC 60079-11, normy za označením Ex i, a je zopakované v európskej smernici ATEX 2014/34/EU a v schéme IECEx. Zariadenie sa kvalifikuje ako vnútorne bezpečné, keď je energia, ktorú môže uvoľniť, obmedzená tak, že zapálenie nemôže nastať pri normálnej prevádzke alebo za definovaných poruchových podmienok.

Tri veličiny sú riadené spoločne a ktorákoľvek z nich môže zapáliť oheň:

• Napätie, pretože iskra potrebuje dostatočný potenciál na prelomenie medzery medzi vodičmi.
• Prúd, pretože energia v prerušovanej iskre stúpa s prúdom a s indukčnosťou obvodu.
• Výkon a povrchová teplota, pretože horúci povrch môže zapáliť plyn úplne bez iskry.

Limity nevolí projektant. Každé certifikované prevádzkové zariadenie je publikované s parametrami entity: maximálne vstupné napätie Ui, vstupný prúd Ii, vstupný výkon Pi a vnútorná kapacita a indukčnosť Ci a Li. Bariéra alebo izolátor na druhom konci kábla zverejňuje zodpovedajúce výstupné hodnoty Uo, Io a Po, zatiaľ čo kábel pridáva kapacitu a indukčnosť na každý meter svojej dĺžky. Slučka je kompatibilná iba vtedy, keď je každý pár zarovnaný s rezervou.

Pravidlá sú zámerne konzervatívne. Krivky iskrového vznietenia sa aplikujú s bezpečnostným faktorom, bežne 1,5, takže certifikovaný limit už leží pod energiou, ktorá zapálila plyn pri laboratórnom testovaní. Pre plyny skupiny IIC, ako je vodík a acetylén, zostáva typický obvod pod 30 V, blízko 100 mA a zlomok wattu, zatiaľ čo porovnateľný dizajn pre metán môže niesť výrazne viac. T6 obmedzuje povrchovú teplotu na 85 stupňov Celzia a T4 na 135 stupňov Celzia, čo je výrazne pod teplotou samovznietenia plynov, ktoré pokrývajú.

Čo skutočne obsahuje iskrovo bezpečný obvod

Tri časti tvoria funkčnú inštaláciu a všetky tri sa musia zhodovať na papieri, kým sa niektorá z nich objedná.

Poľné zariadenie v klasifikovanej oblasti

Toto je prístroj, spínač, cievka alebo snímač vystavený atmosfére a jeho označenie ukazuje odolnosť voči poruchám, ktoré nesie. Ex ia zostáva bezpečný s dvomi poruchami a je povolený v zóne 0, kde je horľavá atmosféra prítomná nepretržite alebo po dlhú dobu. Ex ib pokrýva zónu 1 s jednou chybou a Ex ic pokrýva zónu 2, kde je atmosféra nepravdepodobná a má krátke trvanie.

Bariéra alebo izolátor v bezpečnej oblasti

Pridružený prístroj obmedzuje energiu, ktorá sa dostane do poľa. Zenerova bariéra používa bočné diódy, poistku a rezistor a potrebuje špeciálne bezpečnostné uzemnenie merané pod 1 ohm. Galvanický izolátor pracuje cez transformátory alebo optickú väzbu a nepotrebuje žiadne bezpečnostné uzemnenie, a preto sa často vyberá tam, kde je ťažké dokázať a udržiavať uzemnenie.

Jednoduché zariadenie a pasívne kontakty

Nie každý komponent potrebuje vlastný certifikát. IEC 60079-11 umožňuje jednoduché zariadenie definované ako zariadenie, ktoré negeneruje ani neuchováva viac ako 1,2 V, 0,1 A, 20 mikrojoulov alebo 25 mW. Pasívne spínače, termočlánky, svorkovnice a jednoduché kontakty tlakových spínačov spĺňajú podmienky, pokiaľ je už okolitá slučka energeticky obmedzená. Toto je miesto, kde si regulátor tlaku chladenia zasluhuje svoje miesto v dizajne: jeho kontakty zdieľajú puzdro s procesným pripojením, ktoré môže byť umiestnené v klasifikovanej oblasti, a pretože tieto kontakty vždy vedú iba obmedzený prúd slučky, kryt sa nemusí stať ohňovzdornou skriňou.

Regulátor tlaku chladenia Regulátor tlaku chladenia má obdĺžnikovú skrinku s bielym plastovým krytom odolným voči korózii. Mechanické ručné tlakomery na oboch stranách... Zobraziť produkt →

Kábel medzi nimi

Kábel je komponent, nie príslušenstvo. Iskrovo bezpečné vedenie je zvyčajne modré opláštené a oddelené od obvodov bez IS o 50 mm alebo uzemnenou kovovou prepážkou a ich kapacita a indukčnosť na meter sa zadávajú do výpočtu slučky.

Vnútorná bezpečnosť v porovnaní s inými metódami ochrany

Ochrana nebezpečných oblastí je skôr skupinou techník ako jedinou odpoveďou. Nižšie uvedená tabuľka uvádza vnútornú bezpečnosť popri metódach, s ktorými sa najčastejšie porovnáva.

Tam, kde sa vnútorná bezpečnosť prejavuje v chladení a klimatizácii

Horľavé chladivá presunuli subjekt z chemického závodu do chladiarne. R290 a R600a sú v skupine A3, zatiaľ čo R32 a R454B sú v A2L, čo znamená, že priestor okolo spotrebiča možno klasifikovať tam, kde je netesnosť vierohodná. Keď už zóna existuje, elektrické časti pripojené k tomuto obvodu musia byť príslušne chránené.

Elektrické komponenty vo vnútri horľavého chladiaceho obalu

Solenoidová cievka, ktorá sa otvára pri zaťažení, vytvára presne tú indukčnú prerušovaciu iskru, pre ktorú boli napísané parametre entity pre indukčnosť, a rozpojenie tlakového spínača pri poruche robí to isté. Cievky, spínače a snímače sa preto vyberajú s ohľadom na zónu a hodnotenie cievky sa kontroluje oddelene od tela ventilu. Solenoidový ventil chladenia, ako je séria EVR, je známym príkladom telesa vybraného pre tlak, kompatibilitu chladiva a tesnenie, ktoré sa stáva vhodným pre klasifikovanú oblasť iba vtedy, keď je spárované so správne dimenzovanou cievkou a okruhom.

Solenoidový ventil EVR Solenoidový ventil EVRs are key components in refrigeration and air conditioning, controlling the flow of refrigerant through electromagnetic induction. Available in direc... Zobraziť produkt →

Stránka obsahuje krátku technickú poznámku o tom, ako Solenoidové ventily typu EVR v chladiacich okruhoch správať sa v prevádzke, čo je užitočný východiskový bod pre túto kontrolu.

Tepelná energia a horúca práca v blízkosti otvoreného okruhu

Iskrová bezpečnosť zahŕňa tepelnú energiu, ako aj elektrickú energiu a servisné práce sú tým rozdielom. Spájkovanie spoja na okruhu, ktorý bol práve otvorený, znamená plameň, horúcu trubicu a chladivo, ktoré môže byť stále prítomné v potrubí. Praktické ovládacie prvky sú preplachovanie dusíkom, kontrola plynu pred zapálením horáka a horák, ktorého plameň možno držať na veľkosti, ktorú kĺb skutočne potrebuje, a nie na najväčšom dostupnom nastavení.

Dvojrúrková zváracia pištoľ MAPP Dvojrúrková zváracia pištoľ MAPP je navrhnutá pre scenáre, ako je údržba klimatizačného a chladiaceho systému, presné zváranie medených rúr atď. Zobraziť produkt →

O koľkej energii skutočne hovoríme

Energia vznietenia bežných horľavých látok

Obrázok 1 znázorňuje energiu vznietenia piatich látok, ktoré sa objavujú v chladiacich a spracovateľských zariadeniach. Vodík potrebuje len asi 0,017 mJ, čo je zhruba jedna šestnástina energie, ktorú potrebuje metán. To je dôvod, prečo ten istý vysielač môže niesť pohodlnú prúdovú rezervu v plynárni a stále neprejde kontrolou entity na vodíkovom šmyku, pretože skupina plynov mení krivku, proti ktorej výpočet prebieha. Čísla tiež vysvetľujú, prečo štandard funguje v miliwattoch, pretože dobre nabité ľudské telo môže uvoľniť oveľa viac ako 0,017 mJ. Praktický dizajn sa preto zameriava na prevádzku v miliwattoch, a to je aritmetika za bezpečnostným faktorom 1,5.

Energia uložená v pripojovacom kábli

Obrázok 2 prevádza kapacitu kábla na uloženú energiu so známym pomerom polovice C V na druhú pri napätí slučky 24 V. Kábel prístroja pri asi 60 pF na meter dosahuje približne 8,6 mikrojoulov na 500 m, zatiaľ čo kábel na všeobecné použitie pri 200 pF na meter prejde na rovnakú vzdialenosť 28,8 mikrojoulov. Prerušovaná čiara označuje zápalnú energiu vodíka 0,017 mJ, ktorú univerzálny kábel prekročí vo vzdialenosti približne 300 m a kábel prístroja nikdy nedosiahne uvedený rozsah. Toto kríženie je dôvodom, prečo typ kábla, dĺžka kábla a napätie slučky patria do kontrolného výkresu a nie sú ponechané na inštalatérovi. Vysvetľuje tiež, prečo je výmena kábla na mieste za ekvivalent vyššej kapacity skôr konštrukčnou zmenou než rozhodnutím o údržbe.

Dve porovnania, ktoré rozhodujú o dizajne

Koľko bariérového hodnotenia spotrebuje slučka

Obrázok 3 zobrazuje bežné usporiadanie, 24 V vysielač, ktorý odoberá 20 mA z bariéry s menovitým napätím 28 V, 93 mA a 0,65 W, a ukazuje, koľko z každého limitu slučka spotrebuje. Napätie je najprísnejším obmedzením približne 86 percent, výkon nasleduje približne 74 percent a prúd sa sotva dotýka približne 22 percent. Táto nerovnováha je normálna, pretože slučky v nebezpečných oblastiach sú takmer vždy obmedzené napätím, zatiaľ čo súčasná svetlá výška vyzerá veľkoryso. Záleží na tom, keď chce niekto pridať druhé zariadenie k tej istej bariére alebo predĺžiť beh, pretože napäťový rozpočet zmizne oveľa skôr ako súčasný rozpočet. Kontrola všetkých troch párov namiesto toho, ktorý vyzerá pohodlne, je to, čo udržuje slučku certifikovanú.

Metódy ochrany podľa piatich praktických kritérií

Obrázok 4 hodnotí vnútornú bezpečnosť, ohňovzdornú ochranu a nevýbušnú ochranu od jednej do päť podľa kritérií, ktoré zvyčajne rozhodujú o projekte: vhodnosť pre zónu 0, tolerancia údržby pod napätím, náklady na inštaláciu, jednoduchosť zapojenia a hmotnosť hardvéru. Istrová bezpečnosť vypĺňa tvar smerom k zóne 0 a živej údržbe, a preto je predvolená pre nástroje, ktoré sa musia kalibrovať počas prevádzky zariadenia. Ohňovzdorná ochrana sa tiahne smerom k jednoduchosti zapojenia, pretože kryt robí prácu a nie je potrebný žiadny výpočet slučky, ale má nízke skóre z hľadiska údržby a hmotnosti hardvéru. Nezápalná ochrana dosahuje vonkajšiu hranicu nákladov a káblov, pretože je určená len pre zónu 2, kde je horľavá atmosféra nepravdepodobná a má krátke trvanie. Spoločné čítanie troch tvarov dáva praktické pravidlo: najprv priraďte metódu k zóne, potom nechajte náklady a údržbu, aby si vybrali medzi metódami, ktoré sa kvalifikujú.

Overenie je to, čo oddeľuje vyhovujúcu inštaláciu od tej, ktorá len vyzerá presvedčivo. Pred uvedením slučky do prevádzky skontrolujte číslo certifikátu a označenie na zariadení, potvrďte, že Uo je na alebo pod Ui, že Io je na alebo pod Ii a že Po je na alebo pod Pi, potom pridajte kapacitu a indukčnosť kábla voči Co a Lo. Prečítajte si aj špeciálne podmienky vytlačené za číslom certifikátu, pretože často obsahujú X a obmedzenie, ako možno zariadenie používať. Nakoniec potvrďte teplotnú triedu voči skutočne prítomnému plynu alebo pare, pretože zariadenie určené pre T4 nie je automaticky prijateľné tam, kde bol nastavený limit T6.

Výber komponentov zvyčajne rozhoduje o tom, aké ľahké sa toto cvičenie stane. Tlakový spínač s publikovanými parametrami entity, solenoidová cievka dimenzovaná pre zónu a kábel, ktorého kapacita je uvedená v technickom liste, premenia zložitý výpočet na krátky kontrolný zoznam. Keď sa v projekte mieša horľavé chladiace okruhy s klasifikovanými oblasťami, stojí za to skontrolovať zoznam komponentov v porovnaní s výpočtom slučky skôr, než sa opravia výkresy.

Ak špecifikujete diely pre takýto systém, porozprávajte sa s naším inžinierskym tímom o chladive, zóne a riadiacom napätí pred zadaním objednávky.