Классификация искробезопасного оборудования.

Простое электрооборудование.

Простое электрооборудование — электрическое устройство или совокупность элек­трических устройств простой конструкции с установленными значениями электрических параметров, которые соответствуют параметрам искробезопасной электрической цепи, в которой они используются.

Считают простым следующее электрооборудование:

a) пассивные электрические устройства, например выключатели, распределительные ко­робки, резисторы и простые полупроводниковые приборы;

b) электрические устройства, способные накапливать энергию, с установленными элек­трическими параметрами, значения которых учитывают при определении искробезопас­ности цепей (например конденсаторы или катушки индуктивности);

c) электрические устройства, способные генерировать энергию, например термопары и фотоэлементы, параметры которых не превышают 1,5 В, 100 мА и 25 мВт. Значения ин­дуктивности или емкости, которыми обладают эти электрические устройства, учитывают, как указано в подпункте b.

Искробезопасное электрооборудование.

Искробезопасным электрооборудованием является электрооборудование, у которого внешние и внутренние электрические цепи искробезопасны. Внешнее оборудование (вы­ходные элементы, преобразователи «ток-давление», клапаны соленоидов и т.д.), применяю­щееся во взрывоопасных зонах, должно быть сертифицировано на искробезо­пасность. Сертификация основывается на максимальном уровне энергии (группа газа) и величине температуры самовоспламенения. Маркировка электрооборудования, устанавли­ваемого во взрывоопасных условиях, должна содержать обозначения уровня искробезо­пасной цепи.

Связанное электрооборудование.

К этому типу устройств относят электрооборудование или его цепи, которые при нор­мальном или аварийном режиме работы не отделены гальванически от искробезопасных цепей. Пассивные барьеры, изолированные барьеры постоянного тока и контрольно - из­мерительное оборудование, которые применяются для сопряжения и измерения сигналов, поступающих из опасных зон, являются основной частью этого типа оборудования и должны быть сертифицированы на соответствие максимальному значению энергии (группа газа), которое может быть передано во взрывоопасную зону.

Электрооборудование должно размещаться во взрывобезопасной зоне, а при размеще­нии во взрывоопасной среде должно иметь соответствующие виды взрывозащиты.

     

 

 

Электрическая принципиальная схема барьера искробезопасности БИ-001.

 

 

 

Перечень элементов.

Поз. обозначение

Наименование

Кол Примечание F1-F3

Предохранитель Wickmann 201 50 mA

2 R ³ 8 Ом R1-R3

Резистор MF60 0,6W 5,1R

3   R4-R6

Резистор MF25 0,25W 1,5R

3   R7-R9

Резистор подстроечный 75H 0,5W 10R

3   V1-V12

Диод SM4007

12  

XT1, XT2

Колодка клемная MSTBO 2,5/2-G1L 2  

XT3, XT4

Колодка клемная MSTBO 2,5/2-G1R 2            

 

Назначение и основные технические характеристики.

Барьер искробезопасности (искрозащиты) БИ-001 предназначен для обеспечения искробезопасности электрических цепей первичных преобразователей, в роли которых, например, могут выступать термоэлектрические преобразователи и термопреобразователи сопротивления.

Основные характеристики барьера

• максимальное сопротивление канала барьера не превышает 19 Ом;

• максимальная разность сопротивлений каналов одного барьера не превышает 0,04 Ом;

• максимально допустимое входное напряжение барьера, при котором обеспечивается искробезопасность защищаемой цепи — напряжение переменного тока 250 В, 50 Гц;

• рабочий диапазон температур — от +5 до +60 °С (исполнение А) либо от −40 до +70 °С (исполнение Б);

• габаритные размеры барьера — не более 114х99х12,5 мм;

• средний срок службы барьера - 12 лет;

• средняя наработка до отказа барьера не менее 150 000 ч;

• барьер является невосстанавливаемым изделием и ремонту не подлежит (согласно п. 9.1.2.3 ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010 должна быть исключена возможность ремонта или замены элементов внутреннего монтажа барьеров).           

 

Работа БИ.

Барьеры искробезопасности применяются на предприятиях химической, угольной, нефтехимической, газовой промышленности для сопряжения контрольно-измерительного оборудования, размещённого во взрывобезопасной зоне, с устройствами и приборами, установленными во взрывоопасных зонах, в качестве разделительных элементов между искробезопасными и искроопасными цепями применяются барьеры искрозащиты.

Искробезопасность выходных электрических цепей барьеров достигается за счет ограничения напряжения и тока до безопасных значений; схемных и конструктивных решений, соответствующих ГОСТ Р 51330.10-99 (МЭК 60079-11-99).

При попадании высокого напряжения в искроопасную цепь барьер обеспечивает перегорание встроенного предохранителя и тем самым отключает защищаемую цепь от опасного напряжения. Дальнейшее использование «сработавшего» барьера невозможно.

                   

Рисунок 1. Пример электрической схемы барьера искрозащиты на стабилитронах.

    

В нормальном режиме работы электрооборудования напряжение пробоя стабилитронов не превышается - стабилитрон не проводит ток. При возникновении аварии во вторичной части измерительной системы, расположенной в безопасной зоне, и при превышении внешним напряжением значения напряжения пробоя стабилитрона (рабочей областью стабилитронов является участок на обратной ветви вольтамперной характеристики) он переходит в режим стабилизации уровня напряжения при изменении величины протекающего через него тока. Стабилитрон начинает проводить ток. Последовательно включённый резистор ограничивает ток в цепи взрывоопасной зоны. При достижении током определённого значения срабатывает встроенный предохранитель F1, что предотвращает передачу недопустимо большой электрической мощности из безопасной зоны в электрические цепи оборудования, расположенного во взрывоопасной зоне.

Таким образом обеспечивается искробезопасный ток (напряжение, мощность или энергия) в электрической цепи, при котором не может произойти воспламенение во взрывоопасной зоне, и в то же время сохраняются нормальные условия для прохождения через барьер электрических сигналов без их шунтирования. Точки 3 и 4 подключаются к электрооборудованию, установленному вне взрывоопасной зоны. Это оборудование не должно содержать источников энергии с напряжением выше 250 В относительно земли. К точкам 1 и 2 допускается подключение только взрывозащищённого электрооборудования с видом взрывозащиты <искробезопасная электрическая цепь>, предназначенного для установки в конкретных классах взрывоопасных зон, имеющего сертификат соответствия, свидетельство о взрывозащищённости и разрешение Госгортехнадзора РФ на применение во взрывоопасных зонах.

В барьере БИ-001 выходное напряжение ограничивается диодами V1-V12. Ток через диоды ограничивается предохранителями F1-F3. Ограничение тока в искробезопасных цепях обеспечивается резисторами R7, R8, R9.

Искробезопасные электрические цепи могут быть:

§ изолированными от земли, или

§ соединены в одной точке с системой уравнивания потенциалов, если она существует в зоне, в которой расположены искробезопасные электрические цепи, и если это предусмотрено технической документацией на электрооборудование.

Метод монтажа должен быть выбран с учетом функциональных требований к цепям и в соответствии с инструкциями изготовителя.

Допускается наличие нескольких точек заземления цепи при условии, что она гальванически разделена на участки, каждый из которых имеет лишь одну точку заземления.

В искробезопасных электрических цепях заземляющие зажимы барьеров безопасности без гальванического разделения должны быть: соединены с системой уравнивания потенциа­лов самым коротким доступным путем, или только для TN-S систем соединены с точкой заземления способом, который гарантирует, что полное сопротивление между точками соединения и заземления основной системы питания не более 1 Ом. Это может быть до­стигнуто соединением с шиной заземления внутри выключателя или использованием от­дельных заземляющих стержней. Используемый проводник должен быть изолирован, чтобы предотвратить попадание токов короткого замыкания, которые могли бы протекать в металлических конструкциях, с которыми он может соприкасаться (например, корпус панели управления). Он должен также иметь механическую защиту в местах, где высок риск его повреждения.

Поперечное сечение заземляющего проводника должно представлять собой:

§ либо не менее чем два независимых провода, каждый из которых способен пропускать максимальный возможный номинальный длительный ток и обладать проводимостью, соответствующей проводимости медного проводника с сечением не менее 1,5 мм²;

§ либо не менее чем один провод, проводимость которого соответствует проводимости проводника, выполненного из меди, сечением менее 4 мм².

Барьеры имеют дублированную цепь заземления (РА).

Конструктивно барьеры выполнены в неразборном пластмассовом корпусе, предназначенном для установки на монтажный рельс шириной 35 мм. Барьер оборудован винтовыми клеммами для подключения внешних цепей и заземления. Для подключения заземления предусмотрено не менее двух клемм.

В корпусе расположена печатная плата, покрытая защитной маской. На печатной плате расположены элементы электрической принципиальной схемы. Монтаж элементов на плату производится пайкой.