Коэффициенты искробезопасности.

Содержание

 

1.Введение...........................................................................................................................................3стр.

2. Электрическая принципиальная схема барьера искробезопасности БИ-001.....................5стр.

3. Назначение и основные технические характеристики.............................................................6стр.

4. Работа БИ........................................................................................................................................7стр.

5. Функциональные схемы подключений БИ-001.......................................................................10стр.

6. Влияние условий эксплуатации..................................................................................................12стр.

7. Теоретические сведения о показателях надежности..............................................................14стр.

8. Расчет коэффициентов нагрузки элементов..............................................................................17стр.

9. Расчет показателей надежности..................................................................................................18стр.

10. График вероятности безотказности БИ-001............................................................................18стр.

11. Вывод...........................................................................................................................................19стр.

12. Литература...................................................................................................................................20стр.

Введение.

Искробезопасная электрическая цепь — электрическая цепь, выполненная так, что электрический разряд не может воспламенить взрывоопасную среду с вероятностью боль­шей 0,001 при предписанных условиях испытания. Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» основывается на поддержании искробезопасного тока (напряжения, мощности или энергии) в электрической цепи.

Искробезопасность электрических цепей делится на три уровня:

Уровень ia ( Особо взрывобезопасный)

Уровень ib ( Взрывобезопасный)

Уровень ic ( Повышенная надежность против взрыва)

Коэффициенты искробезопасности.

Под коэффициентом искробезопасности понимается отношение минимальных воспла­меняющих параметров к соответствующим искробезопасным. По стандартам США для вида взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» приняты следующие коэффи­циенты искробезопасности:

· 1,5 — при наиболее неблагоприятных условиях и одном повреждении,

· 1 — при наиболее неблагоприятных условиях и двух повреждениях.

Повышения значений коэффициентов искробезопасности при теоретических исследо­ваниях является неизвестность номинальных значений компонентов. Например, значение индуктивности может зависеть от метода измерения.

В соответствии с европейскими стандартами и отечественным ГОСТом искробезопас­ные цепи должны иметь коэффициент искробезопасности не ниже 1,5 в нормальном ре­жиме работы электрооборудования, а также в аварийных режимах при искусственно соз­даваемых повреждениях его элементов и соединений. Коэффициент искробезопасности 1,5 применяется к напряжению и току, ему соответствует коэффициент 2,25 по энергии.

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.

 

Четырехпроводная схема

Рисунок 3. Четырехпроводная схема подключения термопреобразователя сопротивления (ТС)

Подключение термопар.

                         

Рисунок 4 Схема подключения термопар

   

 При использовании БИ-001 с термоэлектрическими преобразователями (термопарами) основную трудность представляет компенсация термоЭДС свободных концов (термоЭДС холодного спая). Холодный спай образуется там, где заканчиваются удлинительные термоэлектроды (термокомпенсационные провода). Если барьера нет, то холодный спай образуется на входных клеммах вторичного измерительного преобразователя. Все доброкачественные преобразователи, рассчитанные на подключение термопар, содержат специальные схемотехнические решения для компенсации термоЭДС холодного спая. Если в состав измерительного канала входит барьер искрозащиты, то объектовые удлинительные термоэлектроды заканчиваются на клеммах барьера. Здесь и образуется холодный спай. Если монтаж от выходных клемм барьера до входных клемм вторичного измерительного преобразователя вести обычными медными проводами, возникает погрешность, обусловленная разностью температур этих клемм. Просто разместить барьер рядом с преобразователем, чтоб уровнять их температуры – плохое решение: оба прибора в процессе работы могут достаточно сильно нагреваться, поэтому погрешность все равно возникнет. Правильный шаг – вести монтаж от барьера до преобразователя термокомпенсационными проводами. В этом случае возникает две встречно включенные термопары на входных и выходных клеммах барьера. Они находятся практически при тождественной температуре, поэтому значимой погрешности в результат измерения не вносят.

Таблица интенсивности отказов

Наименование	Кн	а i	λ 0i, 10 ^-6 1/ч	λ i = а i λ 0i, 10 ^-6 1/ч	N	λ i N, 10 ^-6 1/ч
Резисторы
R1-R3	0,33	0,76	0,03	0,0228	3	0,0684
R4-R6	2,64	0,76	0,05	0,038	3	0,114
R7-R9	0,2	0,76	0,06	0,0456	3	0,1368
∑(R)					9	0,3192
Диоды
V1-V12	0,9	0,94	0,2	0,188	12	2,256
Предохранители
F1-F3	0,18	1	0,8	0,8	3	2,4
СУММА						5,2944

 

Вывод.

Целью данной курсовой работы являлась оценка показателей безотказности барьера искробезопасности БИ-001. Для осуществления данного проекта была взята электрическая принципиальная схема и исходные данные к ней.

По результатам расчетов показателей надёжности видно, что устройство способно проработать более 188878,9 часов. Кроме того, оценивая вероятность безотказной работы за 1000 часов, которая равна 0,99, можно сказать, что у данного устройства очень хорошие показатели надежности.

 

Литература.

1. Техническая эксплуатация, надежность и диагностика авиационного радиоэлектронного оборудования. Е.С. Дмитриевский. СПБ 1996 г.

2. http://lpadevice.ru/products/pass/bi_001/

Содержание

 

1.Введение...........................................................................................................................................3стр.

2. Электрическая принципиальная схема барьера искробезопасности БИ-001.....................5стр.

3. Назначение и основные технические характеристики.............................................................6стр.

4. Работа БИ........................................................................................................................................7стр.

5. Функциональные схемы подключений БИ-001.......................................................................10стр.

6. Влияние условий эксплуатации..................................................................................................12стр.

7. Теоретические сведения о показателях надежности..............................................................14стр.

8. Расчет коэффициентов нагрузки элементов..............................................................................17стр.

9. Расчет показателей надежности..................................................................................................18стр.

10. График вероятности безотказности БИ-001............................................................................18стр.

11. Вывод...........................................................................................................................................19стр.

12. Литература...................................................................................................................................20стр.

Введение.

Искробезопасная электрическая цепь — электрическая цепь, выполненная так, что электрический разряд не может воспламенить взрывоопасную среду с вероятностью боль­шей 0,001 при предписанных условиях испытания. Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» основывается на поддержании искробезопасного тока (напряжения, мощности или энергии) в электрической цепи.

Искробезопасность электрических цепей делится на три уровня:

Уровень ia ( Особо взрывобезопасный)

Уровень ib ( Взрывобезопасный)

Уровень ic ( Повышенная надежность против взрыва)

Коэффициенты искробезопасности.

Под коэффициентом искробезопасности понимается отношение минимальных воспла­меняющих параметров к соответствующим искробезопасным. По стандартам США для вида взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» приняты следующие коэффи­циенты искробезопасности:

· 1,5 — при наиболее неблагоприятных условиях и одном повреждении,

· 1 — при наиболее неблагоприятных условиях и двух повреждениях.

Повышения значений коэффициентов искробезопасности при теоретических исследо­ваниях является неизвестность номинальных значений компонентов. Например, значение индуктивности может зависеть от метода измерения.

В соответствии с европейскими стандартами и отечественным ГОСТом искробезопас­ные цепи должны иметь коэффициент искробезопасности не ниже 1,5 в нормальном ре­жиме работы электрооборудования, а также в аварийных режимах при искусственно соз­даваемых повреждениях его элементов и соединений. Коэффициент искробезопасности 1,5 применяется к напряжению и току, ему соответствует коэффициент 2,25 по энергии.