Трябва да сте влезли в
-
moreX
-
Компоненти
-
-
Category
-
полупроводници
- Диоди
- Тиристори
-
Електрически изолирани модули
- Електроизолирани модули VISHAY (IR).
- Електроизолирани модули INFINEON (EUPEC).
- Електрически изолирани модули на Semikron
- Електроизолирани модули POWEREX
- Електроизолирани модули IXYS
- Електроизолирани модули от POSEICO
- Електрически изолираните модули на ABB
- Електроизолационни модули от TECHSEM
- Go to the subcategory
- Мостови токоизправители
-
Транзистори
- GeneSiC транзистори
- Mitsubishi SiC MOSFET модули
- STARPOWER SiC MOSFET модули
- ABB SiC MOSFET модули
- IGBT модули от MITSUBISHI
- Транзисторни модули MITSUBISHI
- MITSUBISHI MOSFET модули
- Транзисторни модули ABB
- IGBT модули от POWEREX
- IGBT модули - от INFINEON (EUPEC)
- Полупроводникови елементи от силициев карбид
- Go to the subcategory
- Шофьори
- Силови блокове
- Go to the subcategory
- Преобразуватели за ток и напрежение LEM
-
Пасивни компоненти (кондензатори, резистори, предпазители, филтри)
- Резистори
-
Предпазители
- Миниатюрни предпазители за електронни системи серия ABC и AGC
- Бързодействащи тръбни предпазители
- Забавени вложки с GL/GG и AM характеристики
- Изключително бързи предпазители
- Британски и американски стандартни бързодействащи предпазители
- Бързодействащи предпазители европейски стандарт
- Тягови предпазители
- Предпазители за високо напрежение
- Go to the subcategory
-
Кондензатори
- Кондензатори за двигатели
- Електролитни кондензатори
- Icel филмови кондензатори
- Силови кондензатори
- Кондензатори за постояннотокови вериги
- Кондензатори за компенсация на мощността
- Кондензатори за високо напрежение
- Кондензатори за индукционно нагряване
- Импулсни кондензатори
- DC LINK кондензатори
- Кондензатори за AC/DC вериги
- Go to the subcategory
- Филтри против смущения
- Суперкондензатори
-
Защита от пренапрежение
- Отводители за пренапрежение за радиочестотни приложения
- Отводители на пренапрежения за системи за зрение
- Отводители за пренапрежение в електропроводи
- LED предпазители от пренапрежение
- Отводители за фотоволтаици
- Отводители на пренапрежения за системи за претегляне
- Отводители за пренапрежение за fieldbus
- Go to the subcategory
- Разкриващи емисионни филтри TEMPEST
- Go to the subcategory
-
Релета и контактори
- Теория на релетата и контакторите
- AC 3-фазни твърдотелни релета
- DC твърдотелни релета
- Регулатори, системи за управление и аксесоари
- Мек старт и реверсивни контактори
- Електромеханични релета
- Контактори
- Ротационни превключватели
-
Еднофазни AC твърдотелни релета
- Еднофазни променливотокови полупроводникови релета Серия 1 | D2425 | D2450
- Еднофазни AC полупроводникови релета CWA и CWD серия
- Еднофазни AC полупроводникови релета серии CMRA и CMRD
- Еднофазни AC твърдотелни релета PS серия
- AC твърдотелни релета двойни и четворни серии D24 D, TD24 Q, H12D48 D
- Еднофазни полупроводникови релета от серия GN
- Еднофазни променливотокови твърдотелни релета серия CKR
- Монофазни AC релета за DIN шина ERDA и ERAA СЕРИЯ
- Монофазни AC релета за ток 150А
- Двойни твърдотелни релета, интегрирани с радиатор на DIN шина
- Go to the subcategory
- AC еднофазни печатни твърдотелни релета
- Интерфейсни релета
- Go to the subcategory
- Ядра и други индуктивни компоненти
- Радиатори, Варистори, Термична защита
- Фенове
- Климатик, Аксесоари за табла, Охладители
-
Батерии, зарядни устройства, буферни захранвания и преобразуватели
- Батерии, зарядни устройства - теоретично описание
- Литиево-йонни батерии. Персонализирани батерии. Система за управление на батерията (BMS)
- Батерии
- Зарядни за батерии и аксесоари
- UPS и буферни захранвания
- Конвертори и аксесоари за фотоволтаици
- Съхранение на енергия
- Водородни горивни клетки
- Литиево-йонни клетки
- Go to the subcategory
-
Автоматизация
- Спирални асансьори
- Части за дронове Futaba
- Крайни изключватели, Микро ключове
- Сензори, Преобразуватели
- Пирометри
- Броячи, Релета за време, Панелни измервателни уреди
- Индустриална защитна екипировка
- Светлинни и звукови сигнали
- Термовизионна камера
- LED дисплеи
- Бутони и превключватели
- Go to the subcategory
-
Кабели, Litz проводници, Тръбопроводи, Гъвкави връзки
- Проводници
- Кабелни щуцери и ръкави
- лица
-
Кабели за специални приложения
- Удължителни и компенсаторни кабели
- Кабели за термодвойки
- Свързващи кабели за PT сензори
- Многожилни кабели темп. -60°C до +1400°C
- Кабели средно напрежение SILICOUL
- Кабели за запалване
- Нагревателни кабели
- Едножилни кабели темп. -60°C до +450°C
- Железопътни проводници
- Нагревателни кабели в Ex
- Кабели за отбранителната промишленост
- Go to the subcategory
- тениски
-
Плитки
- Плоски плитки
- Кръгли плитки
- Много гъвкави плитки - плоски
- Много гъвкави плитки - кръгли
- Цилиндрични медни оплетки
- Медни цилиндрични оплетки и капаци
- Гъвкави ленти за заземяване
- Цилиндрични оплетки от поцинкована и неръждаема стомана
- Медни оплетки с PVC изолация - температура до 85 градуса
- Плоски алуминиеви оплетки
- Комплект за свързване - оплетки и тръби
- Go to the subcategory
- Тягово оборудване
- Накрайници за кабели
- Изолирани гъвкави релси
- Многослойни гъвкави шини
- Системи за управление на кабели
- Go to the subcategory
- View all categories
-
полупроводници
-
-
- Suppliers
-
Applications
- CNC машини
- DC и AC задвижвания (инвертори)
- Двигатели и трансформатори
- Енергетика
- Енергийни банки
- Заваръчни машини и заварчици
- Захранвания (UPS) и токоизправителни системи
- Измерване и регулиране на температурата
- Изследвания и лабораторни измервания
- Индукционно нагряване
- Индустриална автоматизация
- Индустриална защитна екипировка
- Компоненти за зони с опасност от експлозия (EX)
- Машини за сушене и обработка на дървесина
- Машини за термоформоване на пластмаси
- Минно дело, металургия и леярство
- Оборудване за разпределителни и контролни шкафове
- ОВК автоматизация
- Печат
- Трамвайна и железопътна тяга
-
Инсталация
-
-
Индуктори
-
-
Индукционни устройства
-
-
Обслужване
-
- Contact
- Zobacz wszystkie kategorie
Promieniowanie optyczne - jak się przed nim chronić?

Jednym z rodzajów efektywnych źródeł zapłonu, które zostało wymienione w normie „Atmosfery wybuchowe – zapobieganie wybuchowi i ochrona przed wybuchem” jest promieniowanie optyczne. Z punktu widzenia fizyki jest to oddziaływanie podlegające prawom optyki geometrycznej i falowej, a od strony bezpieczeństwa procesowego jeden z czynników, które w odpowiednich warunkach mogą doprowadzić do poważnej awarii przemysłowej. To, że światło i energia świetlna mogą spowodować zapłon atmosfer wybuchowych ustalił w latach 90-tych Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB – Narodowy Instytut Metrologii Niemiec), czego efektem było powstanie w 2006 roku standardu IEC 60078-28, który normalizuje optyczną ochronę przeciwwybuchową (Ex op). Druga wersja tej normy obowiązuje od 2015 r. Główną przyczyną rozpoczęcia prac nad tym tematem był fakt, że raz po raz użytkownicy i operatorzy systemów przemysłowych stawali w obliczu podobnej sytuacji: powszechności obszarów z niebezpiecznymi gazami i pyłami przy jednoczesnym licznym występowaniu na nich urządzeń optycznych, opraw oświetleniowych LED czy światłowodów, które muszą być odpowiednio wykonane i zabezpieczone, aby nie stanowiły zagrożenia wybuchowego.
Podzespoły optyczne w systemach przemysłowych
Rzadko zdarza się, aby w instalacjach przemysłowych nie można było stosować rozwiązań optycznych. Są one nie tylko używane, ale też ich przybywa. Postępująca automatyzacja i cyfryzacja powoduje wprowadzanie coraz większej liczby maszyn i systemów, które do celów funkcjonowania, komunikacji, monitorowania czy pomiarów wykorzystują podzespoły optyczne. Przykładem są oprawy oświetleniowe, lasery, diody LED tudzież wszelkiego rodzaju sensory, rozwiązania czujnikowe oraz światłowody, które w zależności od rodzaju mogą mierzyć od 2 do 30 km. Biorąc pod uwagę warunki, w jakich muszą ww. urządzenia pracować – obecna atmosfera wybuchowa – istotne jest, aby spełniały wymagania dyrektywy ATEX 114, która określa całą procedurę wdrożenia wyrobu na rynek.
Światło: niebezpieczeństwo zapłonu
Łatwo zrozumieć dlaczego promieniowanie optyczne stwarza zagrożenie zapłonem – wystarczy użyć szkła powiększającego, aby skoncentrować trochę światła słonecznego na słomie i zobaczyć, jak szybko zaczyna się palić. Kiedy energia jest skupiona na małym obszarze, jest jednocześnie wzmacniana, co oznacza, że jest wielokrotnie silniejsza w ognisku niż w jego otoczeniu. Z kolei przewodnik optyczny skupia światło do bardzo małego punktu. Raport PTB W-67 pt. "Zapalanie wybuchowych mieszanin para/powietrze i gaz/powietrze w wyniku ciągłego promieniowania optycznego" omawiający to zjawisko został opublikowany już w 1996 roku. W 2006 r. opublikowano normę IEC 60079-28 „Atmosfery wybuchowe – Część 28: Ochrona urządzeń i systemów przesyłowych za pomocą promieniowania optycznego”. Po stosownych uzupełnieniach i doprecyzowaniu definicji norma ta została wdrożona na rynek europejski.
Zasadniczo norma ta omawia cztery potencjalne mechanizmy zapłonu:
- Promieniowanie optyczne powoduje, że cząsteczki nagrzewają się – w pewnych warunkach mogą osiągnąć temperaturę powierzchni, która może spowodować zapłon atmosfery wybuchowej,
- Zapłon termiczny objętości gazu, ponieważ długość fali optycznej odpowiada pasmu absorpcji gazu (rodzaj efektu rezonansowego),
- Zapłon fotochemiczny spowodowany fotochemiczną dysocjacją cząsteczek tlenu przez promieniowanie w zakresie ultrafioletowym,
- Bezpośredni, indukowany laserem rozkład gazu w ognisku silnej wiązki, wytwarzający plazmę lub falę uderzeniową, które potencjalnie działają jako źródło zapłonu.
Pierwszy potencjalny mechanizm – zapłon spowodowany nadmierną temperaturą powierzchni – ma w praktyce największe znaczenie.
Zgodnie z normą instalacje można zabezpieczyć na trzy sposoby:
- Chronione promieniowanie optyczne „op pr”,
- Układy optyczne z urządzeniami blokującymi „op sh” (wyłączone),
- Z natury bezpieczne promieniowanie optyczne „op is”.
W przeciwieństwie do sygnałów elektrycznych światło nie jest ograniczone pod względem lokalizacji. W rezultacie nawet źródło światła znajdujące się na zewnątrz lub w sąsiedztwie obszaru niebezpiecznego może paść na ten obszar i spowodować wybuch. Należy to wziąć pod uwagę na etapie projektowania systemu bezpieczeństwa i oceny ryzyka.
Zwłaszcza drugie wydanie normy wyraźnie mówi o tym, że nie każdy promień światła czy dioda LED stanie się od razu niebezpiecznym źródłem zapłonu. Zakres źródeł promieniowania dopuszczonych przepisami jest wyraźnie określony:
- Diody LED o promieniowaniu rozbieżnym, które nie są zaprojektowane w układzie matrycowym ani w technologii laserowej i są używane do wyświetlania stanu urządzenia lub jako podświetlenie wyświetlaczy LCD,
- Oprawy oświetleniowe z ciągłymi, rozbieżnymi źródłami światła (do wszystkich EPL) i oprawy oświetleniowe ze źródłami światła LED (wyłączone tylko dla EPL „Gc” lub „Dc”). Wszystkie oprawy oświetleniowe muszą jednak spełniać ogólne wymagania dotyczące sprzętu oświetleniowego np. minimalne odległości między częścią generującą światło, a elementami, które mogą je pochłaniać.
- Źródła promieniowania optycznego do zastosowań Gb lub Gc i Db lub Dc, które odpowiadają wartościom granicznym klasy 1 w normie IEC 60825-1 „Bezpieczeństwo produktów laserowych — Część 1: Klasyfikacja i wymagania dotyczące sprzętu”. Jednak w przypadku tych laserów klasy 1 odległość „oko do lasera”, która jest określona w stosownych przypadkach, jest również istotna dla celów ochrony przeciwwybuchowej.
Dodatek C normy wymienia procedurę oceny zagrożenia wystąpienia zapłonu w odniesieniu do promieniowania optycznego.


Chronione lub zablokowane
Bezpieczeństwo promieniowania optycznego „op pr” opiera się na pomyśle zapobiegania „ucieczce” promieniowania z jego obudowy. Kable światłowodowe muszą być zaprojektowane tak, aby były wystarczająco wytrzymałe dla tego typu ochrony lub ułożone w taki sposób, aby były chronione przed czynnikami, które mogłyby je zniszczyć. Obudowy muszą być zaprojektowane w taki sposób, aby eksplozja wewnątrz obudowy nie mogła spowodować zapłonu atmosfery zewnętrznej oraz aby żadna niebezpieczna ilość energii świetlnej nie przedostała się na zewnątrz – w związku z tym nie mogą zawierać okien inspekcyjnych ani podobnych elementów. Oznacza to, że ten sposób ochrony w dużej mierze odpowiada znanym z elektrycznych zabezpieczeń przeciwwybuchowych metodom „podwyższonego bezpieczeństwa” i „obudowy ognioszczelnej”. Inną opcją jest ochrona typu Ex p , czyli obudowy ciśnieniowej. Wymagane są również specjalne przepusty kablowe i złącza wtykowe. W związku z tym każde połączenie zewnętrzne w strefie 1 musi spełniać wszystkie odpowiednie wymagania normy IEC 60079-0. Skrzynki łączeniowe, które są również dostępne w certyfikowanej wersji dla strefy 1 są odpowiednią, niezawodną opcją do układania i dystrybucji kabli optycznych.
Drugi rodzaj ochrony wspomniany powyżej czyli zasada blokowania i wyłączania „op sh”, opiera się na natychmiastowym wykryciu uszkodzonych włókien i bezpiecznym wyłączeniu promieniowania optycznego, gdy tylko to nastąpi. Zasada ochrony leżąca u podstaw tej metody ochrony opiera się na ocenie ryzyka. W tym temacie użytkownikom urządzeń polecany jest zestaw norm dotyczących „bezpieczeństwa funkcjonalnego” (IEC 61508 i IEC 61511). IEC 60079-28 również zawiera wyraźne odniesienie do tych norm. Ze względu na niezwykle rygorystyczne wymagania dotyczące oprogramowania i sprzętu, na rynku dostępnych jest tylko kilka produktów spełniających wymagania stawiane tego rodzaju rozwiązaniom.
Optycznie iskrobezpieczny
Zasada „op is” z natury bezpiecznego promieniowania optycznego jest bardzo podobna do koncepcji iskrobezpieczeństwa elektrycznego „Ex i”. Opiera się na idei ograniczenia energii optycznej w systemie – na przykład w kablu światłowodowym – w normalnych warunkach pracy i w określonych warunkach awarii. Ogranicza to dopuszczalną moc promieniowania optycznego do użytku w obszarach niebezpiecznych w strefie 1 i grupie wybuchowej IIB w klasie temperaturowej T4 do maksymalnie 35 mW. Ponadto dodatkowe wymagania dotyczą promieniowania pulsacyjnego i są związane z czasem trwania impulsu. Dodatek E drugiego wydania normy IEC 60079-28 zawiera schemat blokowy do oceny impulsów optycznych.
Promieniowanie można również wyznaczyć jako iloraz emitowanej mocy optycznej w mW i napromieniowanej powierzchni w mm². Ochrona typu „op is” jest szczególnie zalecana dla instalacji Industrial Ethernet, ponieważ światłowody oferują te same zalety, co te znane już z iskrobezpieczeństwa elektrycznego. W szczególności optycznie nieodłączne bezpieczeństwo zapewnia wyjątkową elastyczność; dzięki temu rodzajowi ochrony, światłowody mogą być podłączane i odłączane w obszarach niebezpiecznych podczas pracy. Oznacza to, że prace instalacyjne i konserwacyjne można wykonywać w Strefie 1 równie łatwo, jak w systemach innych niż niebezpieczne. Podczas instalowania światłowodów „op is” należy szczególnie zwrócić uwagę na to, aby nie można było zmniejszać przekrojów kabli optycznych używanych w systemie. Może to spowodować kurczenie się ogniska wiązki światła, w wyniku czego dostępna energia zapłonu wzrośnie do niedopuszczalnego poziomu. Obowiązuje zasada podobna do tej stosowanej w obwodach iskrobezpiecznych: przy dużej liczbie kabli optycznych połączenie musi być zrealizowane w taki sposób, aby żadna dodatkowa energia nie mogła dostać się do światłowodu.
Jedną z łatwiejszych od strony eksploatacyjnej opcji w tych warunkach jest zastosowanie systemów operacyjnych i monitorujących, które można bez trudu podłączać i odłączać w aplikacjach mobilnych oraz w stale zmieniających się lokalizacjach. Nadają się również do instalacji zdalnych wejść/wyjść, w których dokonywane są częste modyfikacje i rozszerzenia. Ochrona typu „op is” jest również najprostszym rozwiązaniem dla tych, którzy chcą nadal używać technologii światłowodowej w strefie 0. Chociaż „op sh” i „op pr” można łączyć jako alternatywną metodę osiągnięcia tego celu, ta opcja wymaga znacznego więcej wydatków i jest mniej elastyczna w użyciu. Zdalne systemy wejść/wyjść już obsługują transmisję Ethernet w wersji przeciwwybuchowej za pośrednictwem połączenia Ex op i światłowodu.
Dostępna technologia
Do tworzenia sieci optycznie iskrobezpiecznych wymagane są specjalne izolatory optyczne. Od bardzo wczesnego etapu, produkty tego typu były opracowywane w oparciu o zasadę wewnętrznie bezpiecznego promieniowania optycznego, a pierwsze rozwiązania Remote I/O pojawiły się na rynku pod koniec lat 90-tych. Późniejsze wersje tego produktu zostały nawet zaprojektowane tak, aby umożliwić instalowanie pierścieni optycznych w obszarach niebezpiecznych przez co prowadzenie diagnostyki i wysyłanie alertów dotyczących tych produktów, na przykład w przypadku pęknięcia włókna szklanego lub poziomów sygnału, jest proste.
Dostępne są również rozwiązania dla Ethernetu przemysłowego, które można wdrożyć praktycznie za pomocą konwerterów mediów lub przełączników. Do tej pory Profibus DP był jednym z najlepszych sieci fieldbus, które są w stanie przesyłać duże ilości danych związanych ze zdalnym systemem we/wy w akceptowalnym czasie i które można wykorzystać do projektowania nawet dużych struktur systemowych w opłacalny sposób. Co więcej, jest dostępny zarówno dla kabli miedzianych, jak i światłowodowych w wersji przeciwwybuchowej. Ethernet przemysłowy otwiera nowe możliwości jeszcze szybszej i wydajniejszej transmisji sygnału. System komunikuje się za pomocą szeregu protokołów Ethernet czasu rzeczywistego, takich jak PROFINET, EtherNet/P i Modbus TCP. Ponadto technologia OPC UA lub klasyczna technologia FDT/DTM gwarantuje prostą integrację z systemami diagnostyki i zarządzania majątkiem.
Cyfryzacja systemów w przemyśle przetwórczym jest możliwa dzięki obecności Ethernetu w terenie. Od lat jednak coraz częściej instaluje się światłowody, ponieważ umożliwiają one mostkowanie dużych odległości i zapewniają lepszą odporność niż kable miedziane. Niezależnie od tego czy użytkownicy wybiorą światłowody „op is” czy kable miedziane dla Ethernet-APL z 2-WISE (2-Wire iskrobezpieczny Ethernet), zawsze będą mogli wybrać spośród szerokiego wyboru potencjalnych opcji i urządzeń, które mogą być użyte w sposób idealnie dopasowany do ich instalacji.
Related products
Related posts



Leave a comment