Монтаж взрывоопасного технологического оборудования

· iа - цепь не должна воспламенять взрывоопасную смесь, если в ней произошли одновременно все неучитываемые повреждения и 1 или 2 учитываемых.

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.

Искробезопасные устройства могут быть расположены как внутри взрывоопасной зоны, так и вне ее (рис.12.1). Связанное оборудование может располагаться только вне взрывоопасной зоны, но его искробезопасные цепи могут идти внутрь взрывоопасной зоны (на рис.14.1 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:

U_m – макс. напряжение на искроопасных зажимах связанного электрооборудования, которое еще не приводит к нарушению искробезопасности;

U_i – 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 U_m и U_i;

I_i – 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 U_m и U_i;

P_i – 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;

C_i - 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;

L_i - 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;

L_i/R_i – 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 U_m, 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 барьеры безопасности - строятся на диодах, стабилитронах, резисторах и предохранителях, помещаются в неразборный корпус и заливаются компаундом для исключения возможности их ремонта.

Активные барьеры безопасности - являются повторителями сигнала, состоящими из искробезопасной и искроопасной частей, разделеннных оптронами и трансформаторами.

Рис.14.2. 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.14.2. 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 R_i. и дополнительно ограничивается предохранителем F₁.

Рис.14.3. Пример применения устройств без маркировки взрывозащиты совместно с барьерами искрозащиты

На переменном токе применяют схему барьеров со встречно включенными стабилитронами (рис.14.2б). Для передачи дифференциального сигнала используют цепь, показанную на (рис.14.2в). Поскольку блок искрозащиты относится к связанному оборудованию, он устанавливается вне взрывоопасной зоны (рис.14.3).

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.14.3) или используют выносной датчик температуры холодного спая.

Параметры искробезопасных цепей барьеров безопасности указывают с помощью описанных выше понятий и условных обозначения.