ایمنی ذاتی چیست؟ تعریف، محدودیت ها و طراحی مناطق خطرناک

یک تکنسین یک آشکارساز نشت را روی یک چیلر شارژ شده با پروپان R290 می‌بندد. این ابزار با یک باتری 9 ولتی کار می کند، حدود 20 میلی متر از مفصلی که به تازگی شروع به گریه کرده است، قرار می گیرد و هیچ کس دو بار به لوازم الکترونیکی داخل آن نگاه نمی کند. ایمنی ذاتی وجود دارد زیرا این نگاه دوم چیزی است که از انفجار جلوگیری می کند. این اصطلاح تکنیک حفاظتی را توصیف می‌کند که انرژی الکتریکی و حرارتی را در یک مدار کمتر از سطحی نگه می‌دارد که می‌تواند جو قابل اشتعال اطراف را در شرایط عادی و در تعداد معینی از شرایط خطا مشتعل کند.

این تعریف ساده به نظر می رسد، اما همه چیز را در پایین دست تغییر شکل می دهد. از آنجایی که حفاظت از محدود کردن انرژی به جای انفجار ناشی می شود، کل حلقه را پوشش می دهد، از جمله سیم هایی که به سمت کابینت کنترل می روند. همچنین به این معنی است که می توان طرح را قبل از اینکه چیزی به سایت برسد محاسبه و تأیید کرد.

تعریف رسمی و سه حد

عبارت رسمی از IEC 60079-11، استاندارد پشت علامت Ex i آمده است، و در دستورالعمل ATEX اروپا 2014/34/EU و در طرح IECEx تکرار شده است. یک دستگاه زمانی که انرژی آزادش محدود باشد به گونه ای که احتراق در عملکرد عادی یا در شرایط خطای تعریف شده رخ ندهد، به عنوان ذاتاً ایمن است.

سه مقدار با هم کنترل می شوند و هر یک از آنها می تواند آتش ایجاد کند:

• ولتاژ، زیرا یک جرقه به پتانسیل کافی برای شکستن شکاف بین هادی ها نیاز دارد.
• جریان، زیرا انرژی در جرقه شکست با جریان و با اندوکتانس مدار افزایش می یابد.
• قدرت و دمای سطح، زیرا یک سطح داغ می تواند گاز را بدون هیچ جرقه ای مشتعل کند.

محدودیت ها توسط طراح انتخاب نمی شوند. هر دستگاه میدان تایید شده با پارامترهای موجود منتشر می شود: حداکثر ولتاژ ورودی Ui، جریان ورودی Ii، توان ورودی Pi، و ظرفیت داخلی و اندوکتانس Ci و Li. مانع یا جداکننده در انتهای دیگر کابل مقادیر منطبق خروجی Uo، Io و Po را منتشر می کند، در حالی که کابل به ازای هر متر طول خود ظرفیت و اندوکتانس اضافه می کند. یک حلقه فقط زمانی سازگار است که هر جفت با مارجین اضافی در یک ردیف قرار گیرند.

قوانین عمدا محافظه کارانه هستند. منحنی‌های اشتعال جرقه با ضریب ایمنی معمولاً 1.5 اعمال می‌شوند، بنابراین حد مجاز در آزمایش‌های آزمایشگاهی کمتر از انرژی است که گاز را مشتعل کرده است. برای گازهای گروه IIC مانند هیدروژن و استیلن، یک مدار معمولی زیر 30 ولت، نزدیک به 100 میلی آمپر و کسری از وات باقی می ماند، در حالی که یک طراحی قابل مقایسه برای متان می تواند به میزان قابل توجهی بیشتر را حمل کند. T6 دمای سطح را در 85 درجه سانتیگراد و T4 را در 135 درجه سانتیگراد قرار می دهد، که بسیار کمتر از دمای اشتعال خودکار گازهایی است که پوشش می دهند.

یک مدار ذاتا ایمن در واقع شامل چه چیزی است

سه قسمت یک نصب کار را تشکیل می دهند و هر سه باید قبل از سفارش هر یک از آنها روی کاغذ مطابقت داشته باشند.

دستگاه میدانی در منطقه طبقه بندی شده

این ابزار، سوئیچ، سیم پیچ یا سنسوری است که در معرض جو قرار دارد و علامت گذاری آن تحمل خطا را نشان می دهد. Ex ia با دو خطا ایمن می ماند و در منطقه 0 مجاز است، جایی که جو قابل اشتعال به طور مداوم یا برای مدت طولانی وجود دارد. Ex ib منطقه 1 را با یک خطا پوشش می دهد و Ex ic منطقه 2 را پوشش می دهد، جایی که جو بعید است و عمر کوتاهی دارد.

مانع یا ایزوله در منطقه امن

دستگاه مربوطه انرژی را که به میدان می رسد محدود می کند. یک مانع زنر از دیودهای شنت، فیوز و مقاومت استفاده می کند و به یک زمین ایمنی اختصاصی با اندازه گیری کمتر از 1 اهم نیاز دارد. جداساز گالوانیکی از طریق ترانسفورماتور یا کوپلینگ نوری کار می کند و نیازی به زمین ایمنی ندارد، به همین دلیل است که اغلب در جایی انتخاب می شود که اثبات و نگهداری ارتینگ دشوار باشد.

دستگاه ساده و تماس های غیرفعال

هر جزء نیاز به گواهینامه خاص خود ندارد. IEC 60079-11 به دستگاه ساده ای اجازه می دهد که به عنوان دستگاهی تعریف شود که بیش از 1.2 ولت، 0.1 آمپر، 20 میکروژول یا 25 میلی وات را تولید و ذخیره نمی کند. سوئیچ های غیرفعال، ترموکوپل ها، جعبه های ترمینال و کنتاکت های سوئیچ فشار ساده واجد شرایط هستند تا زمانی که حلقه اطراف از قبل انرژی محدودی داشته باشد. اینجاست که یک کنترل‌کننده فشار تبرید جایگاه خود را در طراحی به دست می‌آورد: کنتاکت‌های آن دارای یک محفظه مشترک با اتصال فرآیندی هستند که ممکن است در یک منطقه طبقه‌بندی شده قرار بگیرند، و از آنجا که این کنتاکت‌ها فقط یک جریان حلقه محدود را حمل می‌کنند، محفظه نیازی به تبدیل شدن به یک جعبه ضد شعله نیست.

کنترل کننده فشار تبرید کنترل کننده فشار تبرید دارای یک جعبه مستطیل شکل با محفظه پلاستیکی سفید و مقاوم در برابر خوردگی است. فشارسنج های مکانیکی در دو طرف ... مشاهده محصول →

کابل بین آنها

کابل یک جزء است، نه یک لوازم جانبی. سیم کشی ذاتا ایمن معمولاً غلاف آبی است و 50 میلی متر یا توسط یک پارتیشن فلزی زمین شده از مدارهای غیر IS جدا می شود و ظرفیت و اندوکتانس آن در هر متر در محاسبه حلقه وارد می شود.

ایمنی ذاتی در مقایسه با سایر روش های حفاظتی

حفاظت از مناطق خطرناک به جای یک پاسخ واحد، خانواده ای از تکنیک ها است. جدول زیر ایمنی ذاتی را در کنار روش هایی که اغلب با آن سنجیده می شود قرار می دهد.

جایی که ایمنی ذاتی در تبرید و تهویه مطبوع نمایان می شود

مبردهای قابل اشتعال سوژه را از کارخانه شیمیایی به اتاق چیلر منتقل کردند. R290 و R600a در گروه A3 قرار می‌گیرند، در حالی که R32 و R454B در A2L قرار می‌گیرند، به این معنی که فضای اطراف یک دستگاه را می‌توان در جایی طبقه‌بندی کرد که نشتی معتبر است. هنگامی که یک منطقه وجود دارد، قطعات الکتریکی متصل به آن مدار باید بر این اساس محافظت شوند.

اجزای الکتریکی داخل یک پاکت مبرد قابل اشتعال

یک سیم پیچ برقی که تحت بار باز می شود، دقیقاً جرقه شکست القایی را ایجاد می کند که پارامترهای موجود برای اندوکتانس برای آن نوشته شده است، و باز شدن سوئیچ فشار روی یک خطا نیز همین کار را انجام می دهد. بنابراین سیم پیچ ها، سوئیچ ها و سنسورها با در نظر گرفتن منطقه انتخاب می شوند و درجه بندی سیم پیچ جدا از بدنه شیر بررسی می شود. شیر برقی تبرید مانند سری EVR نمونه‌ای آشنا از بدنه‌ای است که برای فشار، سازگاری مبرد و آب‌بندی انتخاب شده است، که تنها زمانی برای یک منطقه طبقه‌بندی‌شده مناسب می‌شود که با یک سیم پیچ و مدار دارای رتبه‌بندی صحیح جفت شود.

شیر برقی EVR شیر برقی EVRs are key components in refrigeration and air conditioning, controlling the flow of refrigerant through electromagnetic induction. Available in direc... مشاهده محصول →

این سایت یک یادداشت فنی کوتاه در مورد نحوه نگهداری دارد شیرهای برقی نوع EVR در مدارهای تبرید رفتار در خدمات، که نقطه شروع مفیدی برای آن بررسی است.

انرژی حرارتی و کار گرم در نزدیکی مدار باز

ایمنی ذاتی انرژی حرارتی و همچنین انرژی الکتریکی را پوشش می‌دهد، و کار خدماتی جایی است که این تمایز به آن اهمیت می‌دهد. لحیم کاری اتصال در مداری که به تازگی باز شده است به معنای شعله، لوله داغ و مبرد است که ممکن است هنوز در خط وجود داشته باشد. کنترل‌های عملی عبارتند از: تصفیه نیتروژن، بررسی گاز قبل از روشن شدن مشعل، و مشعل که شعله آن را می‌توان در اندازه‌ای که اتصال واقعاً به آن نیاز دارد نگه داشت و نه در بزرگترین تنظیم موجود.

تفنگ جوشکاری MAPP دو لوله تفنگ جوشکاری دو لوله MAPP برای سناریوهایی مانند نگهداری تهویه مطبوع و سیستم تبرید، جوشکاری دقیق لوله های مسی و غیره طراحی شده است. مشاهده محصول →

واقعاً در مورد چقدر انرژی صحبت می کنیم

انرژی اشتعال مواد قابل اشتعال رایج

شکل 1 انرژی اشتعال پنج ماده ای را که در کارخانه های تبرید و فرآوری پیدا می شود، نشان می دهد. هیدروژن تنها به 0.017 میلی ژول نیاز دارد که تقریباً یک شانزدهم انرژی مورد نیاز متان است. به همین دلیل است که همان فرستنده می‌تواند حاشیه جریان راحت را در یک نیروگاه گاز طبیعی حمل کند و همچنان در بررسی موجودیت در یک لغزش هیدروژنی شکست بخورد، زیرا گروه گاز منحنی محاسبه را تغییر می‌دهد. اعداد همچنین توضیح می‌دهند که چرا این استاندارد بر حسب میلی‌وات کار می‌کند، زیرا بدن انسان با شارژ خوب می‌تواند بیش از 0.017 میلی‌ژول آزاد کند. بنابراین هدف طراحی عملی عملکرد میلی‌وات است و این محاسبات پشت ضریب ایمنی 1.5 است.

انرژی ذخیره شده در کابل اتصال

شکل 2 ظرفیت کابل را به انرژی ذخیره شده با رابطه مربع نیم C V در ولتاژ حلقه 24 ولت تبدیل می کند. کابل ابزار در حدود 60 pF بر متر به 8.6 میکروژول در 500 متر می رسد، در حالی که کابل هدف عمومی در 200 pF بر متر از همان فاصله 28 میکروژول عبور می کند. خط چین انرژی اشتعال 0.017 میلی ژول هیدروژن را نشان می دهد که کابل هدف عمومی در حدود 300 متر از آن عبور می کند و کابل ابزار هرگز به محدوده نمودار نمی رسد. این تقاطع به همین دلیل است که نوع کابل، طول کابل و ولتاژ حلقه به جای اینکه به نصاب واگذار شود، به نقشه کنترل تعلق دارد. همچنین توضیح می دهد که چرا تعویض کابل در محل با ظرفیت ظرفیت بالاتر، یک تغییر طراحی است تا یک تصمیم تعمیر و نگهداری.

دو مقایسه که یک طراحی را تعیین می کند

یک حلقه چقدر از رتبه بندی مانع مصرف می کند

شکل 3 یک آرایش معمولی دارد، یک فرستنده 24 ولتی که 20 میلی آمپر را از یک مانع با ولتاژ 28 ولت، 93 میلی آمپر و 0.65 وات می کشد و نشان می دهد که حلقه چقدر از هر محدودیت مصرف می کند. ولتاژ سخت ترین محدودیت در حدود 86 درصد است، قدرت تقریباً 74 درصد است و جریان به سختی در حدود 22 درصد لمس می شود. این عدم تعادل طبیعی است، زیرا حلقه های ناحیه خطرناک تقریباً همیشه با ولتاژ محدود هستند در حالی که فضای سر فعلی سخاوتمندانه به نظر می رسد. زمانی اهمیت دارد که شخصی بخواهد دستگاه دومی را به همان مانع اضافه کند یا کار را طولانی تر کند، زیرا بودجه ولتاژ خیلی قبل از بودجه فعلی ناپدید می شود. بررسی هر سه جفت، به جای جفتی که راحت به نظر می رسد، چیزی است که یک حلقه را تایید می کند.

روش های حفاظت در پنج معیار عملی

شکل 4 ایمنی ذاتی، حفاظت ضد شعله و حفاظت غیر محرک را از یک تا پنج بر اساس معیارهایی که معمولاً یک پروژه را تعیین می کنند، نشان می دهد: مناسب بودن برای منطقه 0، تحمل نگهداری زنده، هزینه نصب، سادگی سیم کشی و وزن سخت افزار. ایمنی ذاتی شکل را به سمت منطقه 0 و نگهداری زنده پر می کند، به همین دلیل است که برای ابزارهایی که باید در حین کارکردن کارخانه کالیبره شوند، پیش فرض است. حفاظت ضد شعله به سمت سادگی سیم کشی کشیده می شود، زیرا محفظه کار را انجام می دهد و نیازی به محاسبه حلقه نیست، اما در نگهداری زنده و وزن سخت افزار امتیاز پایینی دارد. حفاظت غیر محرک از نظر هزینه و سیم کشی به لبه بیرونی می رسد زیرا فقط برای منطقه 2 در نظر گرفته شده است، جایی که یک جو قابل اشتعال بعید است و عمر کوتاهی دارد. خواندن این سه شکل با هم قانون عملی را به دست می‌دهد: ابتدا روش را با منطقه مطابقت دهید، سپس اجازه دهید هزینه و نگهداری بین روش‌هایی که واجد شرایط هستند انتخاب کنند.

تأیید چیزی است که یک نصب سازگار را از نصبی که صرفاً قانع کننده به نظر می رسد جدا می کند. قبل از اینکه یک حلقه وارد سرویس شود، شماره گواهی و علامت گذاری روی دستگاه را بررسی کنید، تأیید کنید که Uo در Ui یا پایین تر، Io در Ii یا پایین تر و Po در Pi یا پایین تر است، سپس ظرفیت کابل و اندوکتانس را در مقابل Co و Lo اضافه کنید. شرایط ویژه چاپ شده بعد از شماره گواهی را نیز بخوانید، زیرا اغلب دارای X و محدودیتی در نحوه استفاده از دستگاه هستند. در نهایت، کلاس دما را در برابر گاز یا بخار موجود تأیید کنید، زیرا دستگاهی که برای T4 درجه بندی شده است، در جایی که حد T6 تنظیم شده است، به طور خودکار قابل قبول نیست.

انتخاب مولفه معمولاً تعیین می کند که آن تمرین چقدر آسان می شود. یک سوئیچ فشار با پارامترهای موجودیت منتشر شده، یک سیم پیچ برقی دارای امتیاز برای منطقه و یک کابل که ظرفیت آن در برگه داده ذکر شده است، یک محاسبه دشوار را به یک چک لیست کوتاه تبدیل می کند. هنگامی که یک پروژه مدارهای مبرد قابل اشتعال را با نواحی طبقه بندی شده مخلوط می کند، قبل از اینکه نقشه ها ثابت شوند، ارزش آن را دارد که لیست اجزا را در برابر محاسبه حلقه بررسی کنید.

اگر قطعاتی را برای سیستمی مانند این مشخص می کنید، با تیم مهندسی ما صحبت کنید در مورد مبرد، منطقه و ولتاژ کنترل قبل از سفارش.