Luonnostaan vaarattoman suojausmenetelmän ymmärtäminen

 

Missä luonnostaan vaarattomia suojausmenetelmiä tarvitaan?

Räjähdysalttiit alueet, jotka voivat sisältää syttyviä kaasuja, höyryjä, palavaa pölyä tai lentäviä kuituja, ovat yleisiä öljy- ja kaasuteollisuudessa, kemikaali-, elintarvike- ja juomateollisuudessa sekä lääketeollisuudessa. Nämä olosuhteet aiheuttavat tulipalon tai räjähdyksen riskin, ellei niitä hallita asianmukaisesti.

Työntekijöiden suojelemiseksi organisaatioiden on arvioitava toimintansa, tunnistettava nämä vaaralliset olosuhteet ja ryhdyttävä toimenpiteisiin onnettomuusriskin vähentämiseksi. Euroopan unioni (EU) on luonut direktiivejä ja standardeja työpaikan turvallisuudesta ja laitteista potentiaalisesti räjähdysvaarallisissa tiloissa.

ATEX-työpaikkadirektiivi 1999/92/EC määrittelee vähimmäisvaatimukset työntekijöiden turvallisuuden parantamiseksi räjähdysvaarallisissa ympäristöissä. Tämä sisältää seuraavat:
 

• Räjähdysvaarojen estäminen ja syttymislähteiden välttäminen.
• Räjähdysvaarojen todennäköisyyden ja keston analysoiminen ja niiden luokittelu vyöhykkeiksi.
• Oikeiden varoitusmerkkien asentaminen alueille, joilla on räjähdysvaara.
  Kattavan koulutuksen tarjoaminen työntekijöille.
• Ex-sertifioidun laitteiston käyttäminen.
   

ATEX "laitteisto" direktiivi 2014/34/EU koskee potentiaalisesti räjähdysalttiisiin ilmakehiin suunniteltuja laitteita ja suojajärjestelmiä, määritellen olennaiset turvallisuusvaatimukset ja yhdenmukaisuuden arviointimenettelyt.

Sähkölaitteiden ja mittalaitteiden käyttö vaarallisilla alueilla on usein välttämätöntä. IEC/EN60079-standardisarja määrittelee vaatimukset sähkölaitteiden suunnittelulle, valinnalle ja asennukselle näillä alueilla. Laitteet sertifioidaan vaarallisille vyöhykkeille ja räjähdyssuojamenetelmille perustuen, ja ne merkitään Ex-merkinnöillä tunnistamista varten.

Vaaralliset vyöhykkeet luokitellaan räjähdysalttiiden kaasuseosten esiintymistiheyden perusteella:
 

• Vyöhyke 0 (kaasu), 20 (pöly): Jatkuva tai usein esiintyvä räjähdysaltis ilmakehä.
• Vyöhyke 1 (kaasu), 21 (pöly): Satunnainen räjähdysaltis ilmakehä.
• Vyöhyke 2 (kaasu), 22 (pöly): Räjähdysaltis ilmakehä ei ole tyypillisesti läsnä.

Laitteiden suojausmenetelmät

On olemassa erilaisia laitteiden suojamenetelmiä, esimerkkeinä:
 

1. Exd - Suojaus liekkisuojauskotelolla IEC/EN 60079-1: Tämä menetelmä pysäyttää räjähdyksen koteloon estääkseen liekin leviämisen, joka voisi sytyttää ympäröivän kaasun. Tätä kutsutaan "Exd" suojaukseksi.
2. Exe - Suojaus lisääntyneellä turvallisuudella IEC/EN 60079-7: "Exe" menetelmä varmistaa, että sähkölaitteet eivät normaali- eikä vikatilanteissa synnytä kipinöitä ja, että pinnan lämpötila pysyy turvallisissa rajoissa.
3. Exi - Suojaus luonnostaan vaarattomalla tuotteella IEC/EN 60079-11: "Exi" rajoittaa virran, jännitteen ja varastoidun energian sähköpiirissä niin pieneksi, että syttymistä ei synny. Siinä on kolme alakategoriaa, jotka perustuvat vaaralliseen vyöhykkeeseen: Exia, Exib ja Exic.

Exia – käytettäväksi vyöhykkeen 0/20 sovelluksissa
Exib – käytettäväksi vyöhykkeen 1/21 sovelluksissa s
Exic – käytettäväksi vyöhykkeen 2/22 sovelluksissa 

Mikä on luonnostaan vaaraton piiri?

Luonnostaan vaarattoman piirin turvallisuus eroaa muista suojamenetelmistä, koska se edellyttää kaikkien piirissä olevien laitteiden huomioimista ja luonnostaan vaarattoman turvallisuuden kokonaisuuslaskelman suorittamista yhteensopivuuden varmistamiseksi ja hyväksyttävistä sähköisistä ominaisuuksista.

Perus, luonnostaan turvalliseen piiriin kuuluu yksinkertaisia ja/tai luonnostaan turvallisia laitteita vaarallisella alueella, jotka on yhdistetty liittyviin laitteisiin turvallisella alueella käyttämällä luonnostaan turvallista kaapelointia.


 
 

Mikä on yksinkertainen laite?

Yksinkertainen laite tarkoittaa sähkölaitteita, joilla on selkeästi määritellyt sähköiset ominaisuudet, jotka vastaavat piirin luonnollista turvallisuutta. Ne eivät yleensä tuota tai säilytä enempää kuin 1,5 volttia, 0,1 ampeeria, 25 milliwattia tai 20 mikrojoulea, ja niihin sisältyy usein laitteita kuten resistanssiantureita (RTD), lämpöpariantureita, potentiometrejä ja kytkimiä. Yksinkertaiset laitteet eivät yleensä vaadi sertifiointia.
 
 

Mikä on luonnostaan vaaraton turvalaite?

Luonnostaan turvalliset laitteet, kuten lämpötilalähettimet, solenoidiventtiilit ja I/P-muuntimet, on suunniteltu käytettäviksi vaarallisilla alueilla, ja niiden on oltava sertifioituja niiden kyvyn vuoksi varastoida energiaa. Sertifiointi sisältää vaarallisten alueiden luokittelun ja erityiset parametrit jännitteelle, teholle ja virtarajoille, jotka ovat olennaisia luonnostaan turvallisen silmukan laskelmille.
 
 

Mikä on liitännäislaite?

Luonnostaan turvalliset silmukat, jotka on suunniteltu estämään sähköisen tai lämpöenergian aiheuttamia räjähdyksiä vaarallisilla alueilla, vaativat turvallisen liittymän laitteiden välille, jotka sijaitsevat sekä vaarallisilla että turvallisilla alueilla. Tämän saavuttamiseksi käytetään yleisesti luonnostaan turvallisia rajoittimia, joita usein kutsutaan "Zener-rajoittimiksi" tai "luonnostaan turvallisiksi galvaanisiksi erotinlaitteiksi".

Liittyvät laitteet ovat pohjimmiltaan sähkölaitteita, jotka on strategisesti sijoitettu teollisuuslaitoksen vaarattomiin alueisiin. Niiden ensisijainen tehtävä on säädellä ja rajoittaa energiansiirtoa turvalliselta alueelta vaaralliseen vyöhykkeeseen. Entistä tärkeämpää on, että ne on suunniteltu varmistamaan, että missään vikatilanteessa näiden laitteiden vapauttama energia ei riitä sytyttämään räjähdysvaarallista ilmakehää.
 
 

Luonnostaan vaarattoman kokonaisuuden parametrit ja silmukka laskelmat 

Luonnostaan turvallisten piirien suunnittelu perustuu "I.S. silmukka" -laskentaan. Kunkin komponentin tai laitteen erityiset entiteettiparametrit vertaillaan yhteensopivuuden määrittämiseksi. Sen jälkeen suoritetaan laskenta, joka perustuu kapasitanssi- ja induktanssiarvoihin, jotta voidaan määrittää enimmäiskaapelin pituus.

Kunkin silmukan komponentin tyypilliset entiteettiparametrit on esitetty alla olevassa taulukossa.
 

Yhteensopivuuden tarkistamiseksi vertaamme liittyvien laitteiden arvoja luonnostaan turvallisten laitteiden arvoihin. Laskenta suoritetaan enimmäiskaapelin pituuden löytämiseksi ottaen huomioon asiaankuuluvat kapasitanssi- ja induktanssiarvot.

Tässä ovat vaatimukset luonnostaan turvalliselle (I.S.) silmukalle:
 

Luonnostaan vaarattomien piirien edut

Intrinsikaalinen turvallisuus tarjoaa useita etuja:
 

• Yksinkertaistettu huolto, jossa työskentely on mahdollista ilman jännitteen katkaisemista.
• Alhaisemmat kustannukset verrattuna räjähdyssuojattuihin koteloihin ja niihin liittyviin komponentteihin.
• Epätodennäköisesti vikaantuva  desing.
• Soveltuvuus kaikkiin kaasu- ja pölyvyöhykkeisiin.

Lisätietoja PR electronicsin valikoimasta intrinsikaalisesti turvallisia rajapintoja ja intrinsikaalisesti turvallisia lämpötilanmittareita löydät tutustumalla tuotevalikoimaamme.

 

Tutustu muihin artikkeleihin

• Zener-barrierin ja luonnostaan vaarattoman galvaanisen erottimen ero.
• Takaisin PR-kirjastoon