Mi az a belső biztonság? Meghatározás, határértékek és veszélyes terület kialakítása

Egy technikus egy szivárgásérzékelőt rögzít egy R290 propánnal töltött hűtőre. A szerszám 9 V-os elemmel működik, körülbelül 20 mm-re helyezkedik el egy éppen sírni kezdett csuklótól, és senki sem néz kétszer a benne lévő elektronikára. A belső biztonság azért létezik, mert ez a második pillantás az, ami megakadályozza a robbanást. A kifejezés olyan védelmi technikát ír le, amely az áramkörön belül az elektromos és hőenergiát olyan szint alatt tartja, amely normál üzemben és meghatározott számú hibaállapot esetén meggyújthatja a környező gyúlékony légkört.

A meghatározás szerénynek hangzik, de mindent átformál a folyásirányban. Mivel a védelem az energia korlátozásából, nem pedig a robbanás visszatartásából származik, lefedi a teljes hurkot, beleértve a vezérlőszekrényhez visszavezető vezetékeket is. Ez azt is jelenti, hogy a terv kiszámítható és hitelesíthető, mielőtt bármi is eljutna a helyszínre.

A formális definíció és a három határ

A formális megfogalmazás az IEC 60079-11 szabványból származik, amely az Ex i jelölés mögötti szabvány, és megismétlődik a 2014/34/EU európai ATEX irányelvben és az IECEx rendszerben. Egy eszköz akkor minősül gyújtószikramentesnek, ha az általa kibocsátható energia korlátozott, így normál működés vagy meghatározott hibaállapotok esetén nem fordulhat elő gyulladás.

Három mennyiséget együtt szabályozunk, és bármelyik tüzet okozhat:

• Feszültség, mert a szikrának elegendő potenciálra van szüksége ahhoz, hogy lebontsa a vezetők közötti rést.
• Áram, mert a szikratörés energiája az áramerősséggel és az áramköri induktivitással emelkedik.
• Teljesítmény és felületi hőmérséklet, mert a forró felület szikra nélkül meggyújthatja a gázt.

A határértékeket nem a tervező határozza meg. Minden tanúsított terepi eszköz entitásparaméterekkel van közzétéve: maximális bemeneti feszültség Ui, bemeneti áram Ii, bemeneti teljesítmény Pi, valamint belső kapacitás és induktivitás Ci és Li. A kábel másik végén lévő sorompó vagy leválasztó az egyező kimeneti értékeket Uo, Io és Po, míg a kábel kapacitást és induktivitást ad hozzá hosszának minden méteréhez. A hurok csak akkor kompatibilis, ha minden pár sorba áll tartalék margóval.

A szabályok tudatosan konzervatívak. A szikragyújtás görbéit általában 1,5-ös biztonsági tényezővel alkalmazzák, így a hitelesített határérték már a laboratóriumi vizsgálatok során a gázt meggyújtó energia alatt van. Az IIC csoportba tartozó gázok, például a hidrogén és az acetilén esetében a tipikus áramkör 30 V alatt marad, közel 100 mA és egy watt töredéke, míg a metán hasonló kialakítása észrevehetően többet képes szállítani. A T6 sapkák felületi hőmérséklete 85 Celsius fok, a T4 pedig 135 Celsius fok, ami jóval az általuk borított gázok öngyulladási hőmérséklete alatt van.

Mit is tartalmaz egy gyújtószikramentes áramkör

Három rész alkot egy működő installációt, és mindháromnak egyeznie kell papíron, mielőtt bármelyiket megrendelné.

A terepi eszköz a minősített területen

Ez a légkörnek kitett műszer, kapcsoló, tekercs vagy érzékelő, és jelölése mutatja az általa hordozott hibatűrést. Az Ex ia két hibával is biztonságban marad, és a 0 zónában engedélyezett, ahol folyamatosan vagy hosszú ideig gyúlékony légkör van jelen. Az Ex ib egy hibával fedi le az 1. zónát, az Ex ic pedig a 2. zónát, ahol a légkör valószínűtlen és rövid életű.

A sorompó vagy szigetelő a biztonságos területen

A kapcsolódó berendezés korlátozza a mezőt elérő energiát. A Zener sorompó söntdiódákat, biztosítékot és ellenállást használ, és külön biztonsági földelésre van szüksége, 1 ohm alatti méréssel. A galvanikus leválasztó transzformátorokon vagy optikai csatoláson keresztül működik, és nincs szükség biztonsági földelésre, ezért gyakran olyan helyeken választják, ahol a földelést nehéz bizonyítani és fenntartani.

Egyszerű készülékek és passzív érintkezők

Nem minden alkatrésznek van szüksége saját tanúsítványra. Az IEC 60079-11 szabvány lehetővé teszi az egyszerű készülékeket, amelyek nem generálnak és nem tárolnak 1,2 V-nál, 0,1 A-nél, 20 mikrojoule-nál vagy 25 mW-nál nagyobb feszültséget. A passzív kapcsolók, hőelemek, kapocsdobozok és az egyszerű nyomáskapcsoló érintkezők mindaddig megfelelőek, amíg a környező hurok már energiakorlátozott. Itt kapja meg a helyét a hűtési nyomásszabályozó egy kialakításban: érintkezői egy házon osztoznak egy folyamatcsatlakozóval, amely besorolt ​​területen helyezkedhet el, és mivel ezek az érintkezők csak korlátozott hurokáramot visznek át, a háznak nem kell lángálló dobozává válnia.

Hűtőnyomás szabályozó A hűtőnyomás-szabályozó téglalap alakú dobozzal rendelkezik, fehér, korrózióálló műanyag házzal. Mechanikus mutatós nyomásmérők mindkét oldalán... Termék megtekintése →

A kábel közöttük

A kábel alkatrész, nem tartozék. A gyújtószikramentes vezetékek általában kék burkolatúak, és 50 mm-rel vagy földelt fém válaszfallal el vannak választva a nem IS áramköröktől, és méterenkénti kapacitását és induktivitását a hurokszámításba kell beírni.

Gyújtós biztonság más védelmi módszerekkel összehasonlítva

A veszélyes terület védelme inkább technikák családja, mint egyetlen válasz. Az alábbi táblázat a gyújtószikramentes biztonságot a leggyakrabban mérlegelt módszerek mellé sorolja.

Ahol a belső biztonság megmutatkozik a hűtésben és a légkondicionálásban

A gyúlékony hűtőközegek átvitték az alanyt a vegyi üzemből a hűtőkamrába. Az R290 és R600a az A3 csoportba, míg az R32 és az R454B az A2L csoportba tartozik, ami azt jelenti, hogy a készülék körüli tér besorolható oda, ahol a szivárgás hiteles. Amint egy zóna létezik, az ehhez az áramkörhöz csatlakoztatott elektromos részeket megfelelően védeni kell.

Elektromos alkatrészek gyúlékony hűtőközeg-burokban

A terhelés alatt kinyíló mágnestekercs pontosan azt az induktív törésszikrát hoz létre, amelyre az induktivitás entitásparamétereit írták, és a hiba esetén kinyíló nyomáskapcsoló ugyanezt teszi. A tekercseket, kapcsolókat és érzékelőket ezért a zóna figyelembevételével választják ki, és a tekercs besorolását a szeleptesttől külön ellenőrzik. Az EVR sorozathoz hasonló hűtőmágneses szelep jól ismert példája a nyomás, a hűtőközeg-kompatibilitás és a tömítés szempontjából kiválasztott testnek, amely csak akkor válik alkalmassá minősített területre, ha megfelelően névleges tekercssel és áramkörrel párosul.

EVR mágnesszelep EVR mágnesszeleps are key components in refrigeration and air conditioning, controlling the flow of refrigerant through electromagnetic induction. Available in direc... Termék megtekintése →

Az oldal rövid technikai megjegyzést vezet a módjáról EVR típusú mágnesszelepek a hűtőkörökben viselkedni a szolgáltatásban, ami hasznos kiindulópont az ellenőrzéshez.

Hőenergia és melegmunka nyitott áramkör közelében

A gyújtószikramentes biztonság magában foglalja a hőenergiát és az elektromos energiát is, és a szervizmunkában ez a megkülönböztetés harap. Az éppen megnyitott áramkör kötésének forrasztása lángot, forró csövet és hűtőközeget jelent, amely még jelen lehet a vezetékben. A praktikus kezelőszervek egy nitrogén-öblítés, egy gázellenőrzés a fáklya felgyújtása előtt, és egy olyan fáklya, amelynek lángja a kötésnek ténylegesen szükséges méretben tartható, nem pedig az elérhető legnagyobb beállításon.

Kétcsöves MAPP hegesztőpisztoly A kétcsöves MAPP hegesztőpisztolyt olyan forgatókönyvekhez tervezték, mint a légkondicionáló és hűtőrendszer karbantartása, rézcsövek precíziós hegesztése stb. Termék megtekintése →

Mennyi energiáról beszélünk valójában

Közönséges gyúlékony anyagok gyulladási energiája

Az 1. ábra öt olyan anyag gyulladási energiáját ábrázolja, amelyek a hűtő- és feldolgozóüzemekben fordulnak elő. A hidrogénnek mindössze körülbelül 0,017 mJ-ra van szüksége, ami nagyjából a metán energiaszükségletének egy tizenhatoda. Ez az oka annak, hogy ugyanaz a távadó kényelmes áramtartalékot hordozhat egy földgázüzemben, és még mindig megbukhat az egységellenőrzésen egy hidrogéncsúszáson, mert a gázcsoport megváltoztatja a számítási görbét. A számok azt is megmagyarázzák, hogy miért működik a szabvány milliwattban, hiszen egy jól feltöltött emberi test sokkal több mint 0,017 mJ-t képes felszabadítani. A praktikus kialakítás ezért a milliwattos működést célozza meg, és ez az 1,5-ös biztonsági tényező mögötti számtan.

Tárolt energia a csatlakozó kábelben

A 2. ábra a kábel kapacitását tárolt energiává alakítja át az ismert fél C V négyzetes összefüggéssel 24 V hurokfeszültség mellett. A műszerkábel körülbelül 60 pF/méter mellett nagyjából 8,6 mikrojoule-t ér el 500 méteren, míg az általános célú kábel méterenként 200 pF-nél 28,8 mikrojoule-t halad át ugyanezen a távolságon. A szaggatott vonal a hidrogén 0,017 mJ gyújtási energiáját jelöli, amelyet az általános célú kábel körülbelül 300 m-en keresztez, és a műszerkábel soha nem éri el a diagramon feltüntetett tartományt. Ez a keresztezés az oka annak, hogy a kábel típusa, hossza és hurokfeszültsége a vezérlési rajzon szerepel, ahelyett, hogy a telepítőre bíznák. Ez azt is megmagyarázza, hogy a kábel helyszíni cseréje nagyobb kapacitású egyenértékűre miért nem karbantartási döntés, hanem tervezési változtatás.

Két összehasonlítás, amely eldönti a tervezést

Mennyi akadálybesorolást fogyaszt egy hurok

A 3. ábra egy általános elrendezést mutat be: egy 24 V-os adó 20 mA-t vesz fel a 28 V-os, 93 mA-es és 0,65 W-os sorompóból, és bemutatja, hogy az egyes határértékekből mennyit fogyaszt a hurok. A feszültség a legszigorúbb korlát, körülbelül 86 százalék, a teljesítmény nagyjából 74 százaléknál következik, az áramerősség pedig alig érinti 22 százalék körül. Ez a kiegyensúlyozatlanság normális, mert a veszélyes terület hurkok szinte mindig feszültségkorlátozottak, miközben az aktuális belmagasság nagyvonalúnak tűnik. Számít, ha valaki egy második eszközt szeretne ugyanahhoz a korláthoz hozzáadni, vagy meghosszabbítja a futási időt, mivel a feszültség-költségvetés jóval az aktuális költségvetés előtt eltűnik. A hurok hitelesítését a három pár ellenőrzése teszi lehetővé, nem pedig azt, amelyik kényelmesnek tűnik.

Védelmi módszerek öt gyakorlati kritériumon keresztül

A 4. ábra a gyújtószikramentes biztonságot, a lángálló védelmet és a gyújtásmentes védelmet 1-től ötig értékeli azon kritériumok alapján, amelyek általában egy projektet döntenek el: alkalmasság a 0. zónára, az éles karbantartás tűrése, a telepítési költség, a vezetékek egyszerűsége és a hardver súlya. A gyújtószikramentes biztonság kitölti az alakot a 0. zóna és az éles karbantartás felé, ezért ez az alapértelmezett azoknál a műszereknél, amelyeket az üzem működése közben kell kalibrálni. A lángálló védelem a vezetékezés egyszerűsége felé nyúlik, mert a ház elvégzi a munkát, és nincs szükség hurokszámításra, viszont alacsony az élő karbantartás és a hardver súlya. A gyújtásmentes védelem a költségek és a vezetékek külső szélét éri el, mert csak a 2. zónához készült, ahol nem valószínű, hogy gyúlékony légkör alakul ki és rövid életű. A három alakzat egybeolvasása adja a gyakorlati szabályt: először illessze a módszert a zónához, majd hagyja, hogy a költség és a karbantartás válasszon a megfelelő módszerek közül.

Az ellenőrzés az, ami megkülönbözteti a megfelelő telepítést a pusztán meggyőzőnek tűnő telepítéstől. A hurok üzembe helyezése előtt ellenőrizze a tanúsítvány számát és a jelölést az eszközön, győződjön meg arról, hogy az Uo az Ui-nál vagy az alatt van, az Io az Ii-nél vagy az alatt van, és a Po értéke a Pi-nél vagy az alatt van, majd adja hozzá a kábel kapacitását és induktivitását Co és Lo ellen. Olvassa el a tanúsítvány száma után nyomtatott speciális feltételeket is, mivel ezek gyakran X-et és korlátozást tartalmaznak az eszköz használatára vonatkozóan. Végül erősítse meg a hőmérsékleti osztályt a ténylegesen jelenlévő gázzal vagy gőzzel, mert a T4-re besorolt ​​eszköz nem fogadható el automatikusan, ha T6 határértéket állítottak be.

Az összetevők kiválasztása általában azt határozza meg, hogy mennyire lesz könnyű az adott gyakorlat. A közzétett entitásparaméterekkel rendelkező nyomáskapcsoló, a zónára méretezett mágnestekercs és egy kábel, amelynek kapacitása az adatlapon szerepel, egy nehéz számítást egy rövid ellenőrzőlistává varázsol. Ha egy projekt gyúlékony hűtőközeg-köröket kever be osztályozott területekkel, érdemes korán, a rajzok rögzítése előtt áttekinteni az alkatrészlistát a hurokszámítással összehasonlítva.

Ha egy ilyen rendszerhez ad meg alkatrészeket, beszéljen mérnöki csapatunkkal a hűtőközegről, a zónáról és a vezérlőfeszültségről a megrendelés előtt.