|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Искробезопасная электрическая цепь
Искробезопасная электрическая цепь - в которой любое искрение вызывает воспламенение с вероятностью менее 0, 001. Тепловое воздействие такой цепи также не способно воспламенить взрывоопасную смесь. Защита вида искробезопасная электрическая цепь является самой распространенной в промышленных контроллерах. Для того чтобы электрическая цепь была искробезопасной, необходимо удовлетворить множеству требований стандарта ГОСТ Р 51330.10, 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 энергия 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. Для ограничения энергии искры W нужно ограничить ток, напряжение и продолжительность искрения, поскольку
где u(t) - напряжение между искрящими проводниками, i(t) - ток искры, t - время, Т - продолжительность искрения. Ограничение тока можно осуществить с помощью резисторов, ограничение напряжения - с помощью стабилитронов, ограничение длительности искрения - с помощью постоянной времени цепи: RC или L/R, где R - сопротивление, С - емкость, L - индуктивность. Для описания требований к искробезопасным цепям указанный стандарт вводит понятия: Неповреждаемый элемент - вероятностью повреждения которого можно пренебречь при анализе искробезопасности. Учитываемое повреждение - допустимое количество которых определяют уровень искробезопасности цепи. (например, повреждение резистора, если он нагружен не более чем на 2/3 от номинального тока и напряжения, а если нагрузка превышает это значение, то считается, что резистор уже поврежден). Неучитываемое повреждение - повреждение всегда имеющее место (например, повреждения зазоров шириной менее 0, 5 мм, т.е. для оценки уровня искробезопасности следует считать, что они повреждены всегда). Уровня безопасности электрической цепи ia, ib, ic (в соответствии со стандартом) : · iа - цепь не должна воспламенять взрывоопасную смесь, если в ней произошли одновременно все неучитываемые повреждения и 1 или 2 учитываемых. · ib - цепь не должна воспламенять взрывоопасную смесь, если в ней произошли все неучитываемые повреждения и одно учитываемое. · ic - цепь не должна вызывать воспламенение, если в ней произошли некоторые или все неучитываемые повреждения. Технически повышение уровня искробезопасности достигается резервированием или применением неповреждаемых элементов. Классы устройств применяемые на взрывоопасных объектах: · устройства полностью искробезопасные; · устройства, относящиеся к связанному оборудованию, которые содержат как искробезопасные, так и искроопасные цепи, не могущие 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 разделение, то он относится к связанному оборудованию. Типичным примером связанного оборудования являются барьеры искробезопасности. В маркировке связанного оборудования присутствуют квадратные скобки, например [Exia]IIC. В маркировке искробезопасного оборудования их нет, например ExiaIICT6. Подробнее о маркировке – далее(п.7.5).
Рис.7.1. Пример расположения модулей в-в серии NL-Ex во взрывоопасной зоне
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 цепи интерфейса RS-485 и питания 12В, 0.9А). В контроллерах с искробезопасными цепями приняты меры, чтобы любые неисправности в устройстве не могли вызвать искру или нагрев поверхности до опасной температуры. Однако в результате монтажа СА 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: Um – макс. напряжение на искроопасных зажимах связанного электрооборудования, которое еще не приводит к нарушению искробезопасности; Ui – макс. входное напряжение на клеммах искробезопасных цепей, которое еще не приводит к нарушению искробезопасности; U0 – макс. выходное напряжение, которое может появиться на зажимах искробезопасных цепей в случае приложения к нему максимальных значений Um и Ui; Ii – макс. входной ток, который может протекать в соединительных цепях между искробезопасными устройствами без нарушения искробезопасности; I0 – макс. выходной ток, который может протекать в соединительных цепях между искробезопасными устройствами в случае приложения максимальных напряжений Um и Ui; Pi – макс. входная мощность искробезопасной цепи, которая может рассеиваться в электрооборудовании без нарушения его искробезопасности; Р0 – макс. электрическая мощность на выходе искробезопасной цепи устройства; С0 – макс. значение емкости, которое может быть подключено к клеммам устройства без нарушения его искробезопасности; Ci - суммарная эквивалентная внутренняя емкость устройства, которая может оказаться подключенной к его клеммам; L0 – макс. значение индуктивности, которое может быть подключено к клеммам устройства без нарушения его искробезопасности; Li - суммарная эквивалентная внутренняя индуктивность устройства, которая может оказаться подключенной к его клеммам; L0/R0 – макс. отношение индуктивности к сопротивлению внешней электрической цепи, которое не нарушает его искробезопасность; Li/Ri – макс. 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 Um, которое является действующим. Блоки искрозащиты Для обеспечения искробезопасности можно использовать специальные контроллеры или модули в-в с искробезопасными цепями. Однако эта задача может быть решена с помощью любых контроллеров общепромышленного исполнения, если использовать блоки искрозащиты (барьеры безопасности). Этот способ гораздо дороже первого, но удобен тем, что барьеры безопасности являются универсальным средством защиты и позволяют сделать выбор нужного контроллера из огромного разнообразия контроллеров, не имеющих искробезопасных цепей. Барьеры безопасности могут быть пассивными и активными. Пассивные строятся на диодах, стабилитронах, резисторах и предохранителях, помещаются в неразборный корпус и заливаются компаундом для исключения возможности их ремонта. Активные являются повторителями сигнала, состоящими из искробезопасной и искроопасной частей, разделеннных оптронами и трансформаторами.
Рис.7.2. Структурные схемы блоков искрозащиты
Конструкция барьеров безопасности должна исключать возможность неправильного монтажа (например, с асимметричной формой крепления барьера или цветовой маркировки). Структурные схемы барьеров представлены на рис.7.2. Стабилитрон V1 ограничивает напряжение между своими выводами, поэтому ток и напряжение, которые могут появиться на зажимах искробезопасной цепи, строго ограничены и не зависят от напряжения на искроопасных клеммах. Барьеры рассчитываются в предположении, что на искроопасных клеммах может появиться сетевое напряжение 220В. Для того чтобы повысить надежность барьера, стабилитроны троируют или дублируют в зависимости от требуемого уровня искробезопасности. Ток через стабилитрон ограничивается резистором Ri. и дополнительно ограничивается предохранителем F1. На переменном токе применяют схему барьеров со встречно включенными стабилитронами (рис.7.2, б). Для передачи дифференциального сигнала используют цепь, показанную на (рис.7.2, в). Поскольку блок искрозащиты относится к связанному оборудованию, он устанавливается вне взрывоопасной зоны (рис.7.3).
Рис.7.3. Пример применения устройств без маркировки взрывозащиты совместно с барьерами искрозащиты
Барьеры для термопреобразователей сопротивления отличаются от барьеров для термопар, дискретных сигналов или аналоговых сигналов. Барьеры, входящие в состав измерительного канала, относятся к СИ и характеризуются погрешностью передачи сигнала. В пассивных барьерах источником погрешности являются утечки стабилитрона и ненулевое сопротивление резисторов, которое составляет делитель напряжения с входным сопротивлением нагрузки. Для работы с термопарами барьеры включают в разрыв компенсационных термопарных проводов (рис.7.3) или используют выносной датчик температуры холодного спая. Параметры искробезопасных цепей барьеров безопасности указывают с помощью описанных выше понятий и условных обозначения (п.7.1). Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-05; Просмотров: 2500; Нарушение авторского права страницы
(7.1)
