Circuite cu siguranță intrinsecă în tehnologia de măsurare, comandă și reglare Tipul de protecție cu siguranță intrinsecă (Ex i) s-a impus la nivel mondial pentru tehnologia de măsurare, comandă și reglare în domeniile ce prezintă potențial exploziv. Află mai multe despre proiectarea circuitelor cu siguranță intrinsecă aici.
Ce este un circuit cu siguranță intrinsecă?
Componentele unui circuit cu siguranță intrinsecă
Un circuit cu siguranță intrinsecă este format din cel puțin un echipament cu siguranță intrinsecă, un echipament asociat și cabluri de legătură. Echipamentele cu siguranță intrinsecă pot fi conectate la circuite fără siguranță intrinsecă numai prin intermediul echipamentelor asociate.
Un echipament asociat are atât circuite cu siguranță intrinsecă, cât și fără siguranță intrinsecă. Separarea se realizează prin bariere Zener sau separatoare galvanice. În conformitate cu IEC/EN 60079-11, echipamentele cu siguranță intrinsecă se împart în nivelurile de protecție ia, ib și ic.
Principiul de protecție al tipului de protecție cu siguranță intrinsecă
Principiul de protecție al tipului de protecție cu siguranță intrinsecă se bazează pe limitarea energiei conduse în domeniul ce prezintă potențial exploziv și stocate în acesta. Energia unei posibile scântei trebuie să fie întotdeauna mai mică decât energia minimă de aprindere a atmosferei explozive înconjurătoare.
Tipul de protecție cu siguranță intrinsecă se referă la întregul circuit cu siguranță intrinsecă în conformitate cu IEC/EN 60079-11.
Pentru a menține energia scânteii mai mică decât energia de aprindere, tensiunea este limitată. Limitarea curentului previne efectele termice cauzate de suprafețele prea fierbinți.
Schema circuitului de bază pentru limitarea tensiunii și a curentului
- Limitarea tensiunii: dioda Zener devine conductoare peste o valoare de tensiune definită și limitează tensiunea.
- Limitarea curentului: o rezistență conectată în serie limitează curentul maxim.
Proiectarea circuitelor cu siguranță intrinsecă
Verificarea caracterului adecvat al dispozitivelor pe baza marcajului
Pentru a se asigura că circuitul cu siguranță intrinsecă este sigur, operatorul trebuie să execute și să pună în aplicare măsurile de evaluare a caracterului adecvat al echipamentelor în ceea ce privește nivelul de protecție necesar și grupele de materiale prezente, de la confirmarea siguranței intrinsece până la instalare. Operatorul determină zona, grupul și clasa de temperatură pentru dispozitivul de câmp pe baza analizei riscurilor și verifică aprobarea dispozitivelor pentru aplicație. Acest lucru se poate face, de exemplu, prin marcarea echipamentelor conform tabelului.
Notă: „EX” reprezintă aici utilizarea simbolului Ex
|
Echipament cu siguranță intrinsecă (dispozitiv de câmp):
EX II 1 G Ex ia IIB T6 Ga |
Evaluarea marcajului Ex |
Echipament asociat
EX II (1) G [Ex ia Ga] IIC |
|
|---|---|---|---|
| a) | .... 1 .... Ga | Categoria de dispozitive/nivelul de protecție al dispozitivelor pentru dispozitivul de câmp cu siguranță intrinsecă corespunde zonei specificate | |
| b) | ... 1 ... ia ... Ga | Tipul de protecție al dispozitivului de câmp cu siguranță intrinsecă este permis în zona specificată | |
| c) | ... 1 G ... IIB T6 .... | Utilizarea dispozitivului de câmp cu siguranță intrinsecă este permisă în atmosfera gazoasă existentă | |
| d) | Marcarea echipamentelor asociate cu paranteze, fără indicarea clasei/limitelor de temperatură | ... (1) ... [ ... ] ... | |
| e) | ... 1 G ... Ga | Categoria de dispozitive/nivelul de protecție al dispozitivelor pentru echipamentul asociat corespunde unui dispozitiv de câmp cu siguranță intrinsecă | ... (1) G [ ... Ga] ... |
| f) | ... Ex ia ... | Tipul de protecție al echipamentului asociat corespunde cu cel al dispozitivului de câmp cu siguranță intrinsecă | ... [Ex ia ... ] ... |
| g) | ... IIB ... | Echipamentul asociat este aprobat pentru același grup sau pentru un grup cu o valoare mai mare | ... IIC |
Confirmarea siguranței intrinsece
Circuitul cu siguranță intrinsecă constă, de obicei, din echipamentul cu siguranță intrinsecă, echipamentul asociat și cablurile de legătură. Pentru a asigura siguranța combinației de dispozitive, trebuie confirmată siguranța intrinsecă a circuitului. Acest lucru se face în conformitate cu IEC/EN 60079-14 și cu alte norme și reglementări aplicabile.
Confirmarea siguranței intrinsece pentru circuitele cu siguranță intrinsecă cu o singură sursă de curent
Circuitele cu siguranță intrinsecă conțin de obicei o singură sursă de energie sau un singur echipament. În primul rând, criteriile sunt verificate în conformitate cu tabelul „Verificarea caracterului adecvat al dispozitivelor pe baza marcajului”. Instrucțiunile de operare furnizează datele necesare legate de siguranță. Parametrii de tensiune, curent, putere, capacitate și inductanță ai circuitului sunt apoi verificați.
Pentru a confirma siguranța intrinsecă, capacitățile și inductanțele cablurilor pot fi găsite în fișele cu date tehnice ale cablurilor. Alternativ, pot fi adoptate următoarele valori orientative pentru cel mai rău caz, în conformitate cu IEC/EN 60079-14:
- Capacitățile cablurilor: 200 nF/km
- Inductanțele cablurilor: 1 mH/km
Parametrii specificați de producătorii de cabluri sunt în general mai mici.
Condiții de confirmare a siguranței intrinsece
Dacă cele cinci condiții sunt îndeplinite, combinația de echipamente, echipamente asociate și cabluri prezintă siguranță intrinsecă.
|
Echipament cu siguranță intrinsecă (dispozitiv de câmp)
EX II 1 G Ex ia IIB T6 Ga |
Cabluri de legătură |
Echipament asociat
EX II (1) G [Ex ia Ga] IIC |
|
|---|---|---|---|
| 1) | Ui | ≥ Uo | |
| 2) | Ii | ≥ Io | |
| 3) | Pi | ≥ Po | |
| 4) | Ci | + Cc | ≤ Co |
| 5) | Li | + Lc | ≤ Lo |
Exemplu pentru confirmarea siguranței intrinsece: INTRARE analogică
Amplificator separator cu alimentare pentru senzor cu siguranță intrinsecă
Dispozitivul transmite semnale analogice de 4 ... 20 mA în mod separat galvanic de la un traductor de măsură pasiv din domeniul ce prezintă potențial exploziv către un controler și alimentează cu energie traductorul de măsură.
Compararea datelor legate de siguranță Exemplu de INTRARE analogică
Ipoteză: Cc = 180 nF/km, Lc = 1 mH/km
|
Echipament cu siguranță intrinsecă (dispozitiv de câmp)
Traductor de presiune |
Cabluri de legătură
Lungime = 500 m |
Echipament asociat
Amplificator separator cu alimentare pentru senzor cu siguranță intrinsecă MACX MCR-EX-RPSSI-I |
Condiție îndeplinită? | |
|---|---|---|---|---|
| 1) | Ui = 30 V | ≥ Uo = 25,2 V | da | |
| 2) | Ii = 100 mA | ≥ Io = 93 mA | da | |
| 3) | Pi = 750 mW | ≥ Po = 587 mW | da | |
| 4) | Ci = 0 nF | + Cc = 90 nF | ≤ Co = IIC: 107 nF | da |
| 5) | Li = 0 mH | + Lc = 0,5 mH | ≤ Lo = IIC: 3 mH | da |
Concluzie: sunt îndeplinite condițiile de confirmare a siguranței intrinsece.
Exemplu pentru confirmarea siguranței intrinsece: IEȘIRE analogică
Amplificatoare separatoare de ieșire cu siguranță intrinsecă
Dispozitivul transmite semnale analogice de 0/4 ... 20 mA în mod separat galvanic de la un controler către un actuator din domeniul ce prezintă potențial exploziv.
Compararea datelor legate de siguranță Exemplu de IEȘIRE analogică
Ipoteză: Cc = 180 nF/km, Lc = 1 mH/km
|
Echipament cu siguranță intrinsecă
Ventil de ajustare |
Cabluri de legătură
Lungime = 250 m |
Echipament asociat
Amplificator separator de ieșire cu siguranță intrinsecă MINI MCR-EX-IDS-I-I-PT |
Condiție îndeplinită? | |
|---|---|---|---|---|
| 1) | Ui = 28 V | ≥ Uo = 26,4 V | da | |
| 2) | Ii = 110 mA | ≥ Io = 98 mA | da | |
| 3) | Pi = 770 mW | ≥ Lo = 647 mW | da | |
| 4) | Ci = 5 nF | + Cc = 45 nF | ≤ Co = IIC: 89 nF | da |
| 5) | Li = 0 mH | + Li = 0,25 mH | ≤ Lo = IIC: 2 mH | da |
Concluzie: sunt îndeplinite condițiile de confirmare a siguranței intrinsece.
Instalarea dispozitivelor electrice pentru transmiterea semnalului în domeniul ce prezintă potențial exploziv
Cerințe de aplicare pentru echipamentele electrice
În instalațiile cu domenii ce prezintă potențial exploziv, există cerințe de aplicare diferite pentru echipamentele electrice. De exemplu, pot apărea următoarele aplicații pentru tehnologia MCR:
- Senzorii și actuatoarele sunt distribuite în toate zonele Ex
- Amplificatoarele de izolare sunt amplasate în zona 1, zona 2 sau în zona sigură
- Controlerul este amplasat în general în zona sigură
Instrumentația poate avea tipul de protecție cu siguranță intrinsecă și/sau alt tip de protecție.
Transmiterea semnalului cu siguranță intrinsecă în domeniul ce prezintă potențial exploziv
Senzorii și actuatoarele din zona 0 sunt de obicei instalate cu tipul de protecție cu siguranță intrinsecă Ex ia și conectate la echipamentele asociate. Datele legate de siguranță sunt specificate în certificatul de examinare UE al separatorului cu siguranță intrinsecă.
Separatoarele cu siguranță intrinsecă pot fi instalate numai în afara domeniului ce prezintă potențial exploziv, cu excepția cazului în care sunt protejate de un alt tip de protecție, cum ar fi o carcasă rezistentă la explozie:
• Instalare în zona 1, de exemplu, în carcase încapsulate rezistente la explozie
• Instalare în zona 2, de exemplu, în combinație cu o siguranță sporită: aici trebuie îndeplinite condițiile din IEC 60079-15, de exemplu, carcasele trebuie să aibă cel puțin protecție IP54.
Transmiterea semnalului fără siguranță intrinsecă în domeniul ce prezintă potențial exploziv
Dacă sunt prezenți senzori sau actuatoare cu alte tipuri de protecție, cum ar fi Ex d sau Ex e, este permisă utilizarea separatoarelor fără siguranță intrinsecă. Pentru dispozitivele din zona 2, este necesară aprobarea Ex ec, care stipulează condiții speciale, cum ar fi o carcasă aprobată în conformitate cu IEC/EN 60079-15 și IEC/EN 60079-0 cu cel puțin clasa de protecție IP54. Fără această aprobare, separatoarele trebuie să fie instalate într-o carcasă rezistentă la explozie (Ex dc).
Un senzor sau un actuator „ec” poate fi conectat la un separator cu sau fără siguranță intrinsecă în zona 2. Atunci când este conectat la un separator cu siguranță intrinsecă, siguranța intrinsecă nu se mai aplică; separatorul trebuie marcat corespunzător.
Cerințe de instalare
Ilustrația prezintă diferite opțiuni de instalare a dispozitivelor electrice în atmosfere gazoase potențial explozive. Cerințele pentru proiectare, selectare și instalare sunt cuprinse în IEC/EN 60079-14. Testarea, întreținerea și repararea sunt definite în IEC/EN 60079-17 și IEC/EN 60079-19.
Amplificatoare de izolare și traductoare de măsură pentru protecția împotriva exploziilor
În plus față de funcțiile standard, amplificatoarele de izolare și traductoarele de măsură pentru protecția împotriva exploziilor asigură protecția electrică împotriva exploziilor pentru toate grupele de materiale și zonele în conformitate cu standardele relevante. Produsele sunt dezvoltate și evaluate consecvent în conformitate cu SIL IEC 61508 și PL DIN EN ISO 13849. Acest lucru minimizează pericolele la un risc rezidual acceptabil și asigură protecția persoanelor, a utilajelor și a mediului.
