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
Наименование уровня взрывозащиты электрооборудования по
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 Ui , В
максимальный входной ток Ii , мА
максимальная внутренняя емкость Ci , пФ
максимальная внутренняя индуктивность Li , 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.
© 2002 — 2021. 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
Источник
Взрывозащита вида «Искробезопасная электрическая цепь»
Источник: Библиотека специалиста по КИПиА
Искробезопасная электрическая цепь – электрическая цепь, в которой любые искрения не вызывают воспламенение с вероятностью большей 10 -3 , а любое тепловое воздействие не способно воспламенить взрывоопасную смесь. То есть на 16 тысяч искрений допускается не более 16 воспламенений.Это достигается путем ограничения мощности электрической энергии в цепи.Взрывозащита вида Искробезопасная электрическая цепь устанавливается ГОСТ Р 51330.10-99 (МЭК 60079-11-79)
Взрывозащиту этого вида обозначают буквой «i».
В настоящее время производители контрольно-измерительного оборудования выпускают весьма сложную аппаратуру, управляемую маломощным оборудованием по интерфейсу типа токовая петля. Идентичные маломощные (4 мА — 20 мА) схемные решения, используемые при проектировании искробезопасных электрических цепей, способствуют расширению области их применения, обеспечивая эффективную искробезопасность электрооборудования с низкой себестоимостью.
Вид взрывозащиты i основан на принципе ограничения предельной энергии, накапливаемой или выделяемой электрической цепью в аварийном режиме, или рассеивания мощности до уровня значительно ниже минимальной энергии или температуры воспламенения.
Допустимые уровни энергии в искробезопасной электрической цепи простираются от 20 до 180 мкДж (максимальное напряжение разомкнутой электрической цепи 36 В, значение тока короткого замыкания 120 мА, допустимая мощность 0,45 Вт).
Cуществуют три уровня взрывозащиты вида i:
Уровень ia предполагает сохранение условий безопасности даже в случае одновременных и независимых повреждений, поэтому этот уровень взрывозащиты обеспечивает наибольшую безопасность, и применим для Зоны 0, Зоны 1 и Зоны 2.
Уровень ib допускает только одно повреждение, и поэтому применим только для Зоны 1 и Зоны 2.
Уровень iс не допускает повреждений, и поэтому применим только для Зоны 2.
Искробезопасное электрооборудование – электрооборудование, в котором все электрические цепи искробезопасны.
Связанное электрооборудование – электрооборудование, которое содержит как искробезопасные, так и искроопасные цепи, при этом конструкция электрооборудования выполнена так, что искроопасные цепи не могут оказать отрицательного влияния на искробезопасные цепи.
Связанное оборудование может:
а) иметь взрывозащиту другого вида, отвечающую требованиям применения во взрывоопасной зоне;
б) не иметь взрывозащиты, например, регистрирующий прибор, расположенный вне взрывоопасной зоны, с входной искробезопасной цепью датчика, установленного во взрывоопасной зоне.
Ограничение энергии искробезопасных электрических цепей производится, в основном, искробезопасными электрическими цепями связанного электрооборудования (блоками искрозащиты на стабилитронах – БИС, другое наименование – барьеры безопасности на шунтирующих диодах Зенера), которые при нормальном или аварийном режиме работы не отделены гальванически от искробезопасных цепей.
В большинстве случаев связанное электрооборудование размещается в безопасной зоне и защищено в местах установки искробезопасными электрическими цепями. Это оборудование ограничивает максимальное напряжение и ток, протекающий через искробезопасные электрические цепи даже в случае аварии. Защита может быть выполнена с применением БИС или гальванически изолированных средств сопряжения — развязывающих устройств (преобразователей сигналов с универсальным входом, повторителей аналоговых сигналов, формирователей аналоговых выходных сигналов, устройств управления интеллектуальных электропневматических преобразователей, повторителей состояний переключателей и др.). В БИС применяются защищенные плавкими предохранителями, стабилитроны для ограничения максимального напряжения шунтированием аварийного тока на землю. Последовательно с предохранителями включены ограничительные резисторы, лимитирующие ток до максимально допустимого для искробезопасных цепей значения.
Барьер безопасности на диодах (стабилитронах) представляет собой узел законченной конструкции, удовлетворяющий требованиям настоящего стандарта, который может изготавливаться в виде отдельного электрооборудования или части искробезопасного и связанного электрооборудования. Барьеры безопасности служат в качестве разделительных элементов между искробезопасными и искроопасными цепями и состоят из шунтирующих диодов (стабилитронов) и последовательно включенных резисторов или резисторов и предохранителей.
Все элементы барьера безопасности должны представлять собой единый неразборный блок, залитый компаундом или выполненный в неразборной оболочке, исключающей возможность ремонта или замены элементов его внутреннего монтажа.
Рисунок 1 — Принципиальные электрические схемы блоков искрозащиты на стабилитронах
В схеме на рис. 1 V1, V2, V3, V4 — шунтирующие стабилитроны; F1, F2 — предохранители; R1, R3 — токоограничительные резисторы; R2, R4 — балластные резисторы
Этот вид защиты требует отдельной точки заземления с низким значением сопротивления (изопотенциальная земля безопасности), с которой должны сопрягаться все защитные цепи.
Почти все стандарты по установке электрооборудования требуют, чтобы суммарное значение сопротивления от наиболее удаленного БИС до центральной шины аварийной защиты не превышало 1 Ом. Это позволяет ограничивать кратковременные перенапряжения в искробезопасных электрических цепях, вызванные аварийными бросками тока в контуре сопротивления заземления.
Особенность такого изопотенциального заземления — соединение с землёй должно выполняться в одной точке. Требуется надежная изоляция от земли всех прочих искробезопасных электрических цепей, чтобы препятствовать образованию опасных и неконтролируемых утечек контурных токов заземления во взрывоопасные участки. Развязывающие устройства, в дополнение к ограничивающим напряжение стабилитронам, обеспечивают надежную электрическую изоляцию между искробезопасными электрическими цепями и неискробезопасными цепями посредством традиционных трансформаторов, оптопар, реле.
Обеспечение электроизоляции между двумя контурами в развязывающих устройствах не требует введения отдельной системы заземления для системы аварийной защиты и позволяет применять изолированные или заземленные искробезопасные цепи независимо.
Искробезопасные цепи искробезопасного и связанного электрооборудования должны быть отнесены к одному из уровней ia, ib или ic.
В искробезопасных цепях по отношению к напряжению, току или их комбинации применяется коэффициент искробезопасности 1,5.
Под коэффициентом искробезопасности понимается отношение минимальных воспламеняющих параметров к соответствующим искробезопасным.
Искробезопасные и гальванически связанные с ними искроопасные цепи должны иметь гальваническое разделение от силовой, сигнальной или осветительной сетей переменного тока.
Маркировка
Объем сведений, указываемых в маркировке искробезопасного и связанного электрооборудования, должен быть не менее, чем требуется по ГОСТ Р 51330.0.
Обязательно должна быть нанесена маркировка с указанием всех относящихся к искробезопасности параметров, например Um, Li, Ci, L0, C0 и т.п.
Соединительные средства, например клеммные коробки, соединения посредством электрических разъемов искробезопасного и подключенного электрооборудования должны быть четко промаркированы и легко идентифицироваться. Если для этой цели используют цвет, то это должен быть голубой цвет.
Если части электрооборудования или различные аппараты соединены между собой с помощью разъемов, последние должны быть идентифицированы как содержащие только искробезопасные цепи. Там, где для этой цепи используют цвет, он должен быть голубым.
Дополнительно должна быть обеспечена достаточная и понятная маркировка с целью гарантии правильного соединения для всей искробезопасной цепи в целом.
Для достижения этого необходимо использовать дополнительные табличеки на соединительных средствах или около них.
Техническая документация, представляемая вместе с электрооборудованием должна содержать:
а) в стандартах и технических условиях на электрооборудование — требования к искрозащитным элементам и средствам, а также указания о маркировке согласно настоящему стандарту;
б) в эксплуатационных документах — разделы с описанием искрозащитных элементов и средств и указаниями о сохранении искробезопасных параметров электрических цепей при монтаже, эксплуатации и ремонте электрооборудования.
В электрических принципиальных схемах электрооборудования, а также в инструкции по монтажу и эксплуатации элементы, используемые в качестве искрозащитных, должны маркироваться в соответствии с ГОСТ 2.710. При этом после буквы F должен ставиться знак уровня искробезопасной цепи ia, ib и ic.
Если в качестве искрозащитных используют группу элементов, допускается каждый элемент не маркировать, а их все вместе обвести штриховой линией и около нее поставить один знак Fia, Fib, или Fiс.
Источник
Adblockdetector