Использование искробезопасности в качестве превентивной меры

Искробезопасная система может быть (Рис. 1):

• сертифицированной искробезопасной системой, т.е. системой, для которой выдан сертификат, подтверждающий соответствие электрической системы стандарту PN-EN 60079-25,
• несертифицированной искробезопасной системой, т.е. системой, в которой знание электрических параметров отдельных сертифицированных электрических устройств, сертифицированных сопутствующих устройств, простых устройств в значении PN-EN 60079-11, а также знание электрических и физических параметров соединительной проводки позволяет однозначно заключить, что искробезопасность сохраняется.

Рис. 1. Раздел искробезопасных систем

Искробезопасность каждой системы, сертифицированной или нет, должна быть подтверждена в документе описания системы, содержащем спецификацию электрических устройств, их электрические параметры и параметры соединительной проводки.

Документ описания системы должен включать соответствующий анализ достигнутого уровня безопасности, в том числе, как минимум:

• блок-схему системы со всеми устройствами системы, включая простые устройства и соединительную проводку,
• указание на подгруппу (в случае групп II и III), уровень защиты каждого компонента системы, температурный класс, категорию и номинальную температуру окружающей среды,
• требования и допустимые параметры соединительной проводки, от которых зависит искробезопасность.
В качестве альтернативы, в документе следует указать конкретный тип кабеля или провода и обоснование его использования, включая допустимые типы многожильных кабелей или проводов, которые могут использоваться в каждой цепи.
• Подробная информация о заземлении и выравнивании потенциалов точек системы (если используются устройства защиты от перенапряжения, следует также включить соответствующий анализ); Необходимо указать, какая(ие) точка(и) системы предназначена(ы) для подключения к опорному потенциалу установки, а также любые особые требования к этому подключению.
• При необходимости, обоснование оценки устройств как простых устройств в соответствии с PN-EN 60079-11.
• Если искробезопасная цепь содержит несколько искробезопасных устройств, должен быть доступен анализ суммы их параметров (анализ должен включать все простые устройства и сертифицированные искробезопасные устройства).
• Диапазон температур окружающей среды, если часть системы или вся система предназначена для работы вне нормального диапазона температур окружающей среды от -20°C до +40°C.
• Анализ конкретных условий эксплуатации отдельных устройств, указанных в руководствах/сертификатах на устройства.

Документ, описывающий систему, должен иметь уникальную маркировку, быть подписан и датирован проектировщиком системы.

Уровень защиты системы

Каждая часть искробезопасной системы, предназначенной для использования во взрывоопасной атмосфере, должна иметь уровень защиты «ia», «ib» или «ic» в соответствии с EN 60079-11. Не требуется, чтобы вся система имела единый уровень защиты. Устройство с уровнем защиты «ia», питаемое от источника питания «ib», представляет собой систему «ib». Система может иметь уровень «ib» в нормальных условиях эксплуатации при питании от внешнего источника питания, но когда этот источник питания отключается в соответствии с указанными условиями безопасности, система, питаемая от резервной батареи, может иметь уровень «ia».

Требования к многожильным кабелям/проводам

Многожильные кабели или провода, содержащие цепи с уровнями защиты «ia», «ib» или «ic», не должны содержать неискробезопасных цепей. Стандарт EN 60079-25:2011 выделяет три типа многожильных кабелей/проводов (типы A, B и C). Требования к отдельным типам многожильных кабелей/проводов представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Требования к отдельным типам кабелей/многожильных проводов

Заземление и эквипотенциальное выравнивание искробезопасных систем

Искробезопасная цепь должна быть либо незаземленной, либо подключена только в одной точке к опорному потенциалу, связанному с опасной зоной. При подключении искробезопасной цепи к заземлению внутри системы необходимо использовать эквипотенциальное выравнивание. В цепи допускается более одного соединения с заземлением при условии, что цепь гальванически разделена на подцепи, каждая из которых имеет только одну точку заземления. Экраны кабелей/проводов должны быть подключены к заземлению (в одной точке).

Электрические параметры кабелей или проводов

Для оценки искробезопасности системы используются электрические параметры (C_c и L_c или C_c и L_c/R_c) всех кабелей или проводов:

• предоставленные производителем кабеля или провода (наиболее неблагоприятные параметры),
• определенные выборочными измерениями в соответствии с Приложением G стандарта PN-EN 60079-25,
• Если проводка состоит из двух или трех жил обычных кабелей или проводов (с экраном или без него): 200 пФ/м и 1 мкГн/м или отношение индуктивности к сопротивлению (L_c/R_c), которое рассчитывается путем деления 1 мкГн на указанное производителем сопротивление петли на метр. В качестве альтернативы, для токов до I_o = 3 А, можно использовать отношение L/R 30 мкГн/Ом.

Оценка искробезопасной системы

Подход к оценке искробезопасных систем зависит от того, состоит ли система из сертифицированных или несертифицированных устройств, а также от типа и количества источников питания. Подробные правила оценки систем приведены в приложениях к PN-EN 60079-25 (Рис. 2).

Системы, состоящие из устройств, которые не были отдельно оценены на соответствие PN-EN 60079-11, а также системы, в которых линейные и нелинейные цепи соединены или могут быть соединены в аварийных ситуациях, должны быть оценены компетентным органом по сертификации, испытательной лабораторией или уполномоченным инженером в связи с необходимостью обеспечения доступа к специализированным знаниям и соответствующему испытательному оборудованию.

Рис. 2. Режим оценки искробезопасных систем

Большинство искробезопасных систем просты и содержат один источник питания, подключенный к одному искробезопасному полевому устройству.

Оценка системы начинается с определения входных и выходных параметров взаимосвязанных устройств и параметров соединительного кабеля.

Оценка простой искробезопасной цепи включает следующие этапы:

1. Сравнение групп устройств (если они различаются, система принимает самую низкую группу; например, если одно устройство относится к IIC, а другое к IIB, то система становится IIB).
2. Сравнение уровней защиты (если они различаются, система принимает самый низкий уровень защиты; например, если одно устройство относится к "ia", а другое к "ib", то система становится "ib").
3. Определение температурного класса устройств, установленных во взрывоопасной зоне (а не системы).
4. Допустимый диапазон температур окружающей среды для каждого устройства должен быть зафиксирован.
5. Параметры выходного напряжения источника питания: напряжение (U_o), ток (I_o) и мощность. Параметр (P_o) следует сравнивать с входными параметрами полевого устройства (U_i, I_i и P_i), а выходные параметры не должны превышать соответствующие входные параметры. Иногда безопасность полевого устройства полностью определяется только одним из этих параметров. В таких случаях неопределенные параметры не имеют значения.
   
   

   U_o ≤ U_i
   I_o ≤ I_i
   P_o ≤ P_i

6. Определение допустимых параметров кабеля или провода.
   
   

   C_c = C_o - C_i
   L_c = L_o - L_i

7. Проверка того, что уровень изоляции относительно земли является допустимым или что выполняются требования к заземлению системы.

Удобный способ документирования результатов анализа и оценки искробезопасной цепи — это Создайте таблицу (Пример: Таблица 2, представляющая оценку системы, которая включает в себя искробезопасный интерфейс и работающий с ним датчик температуры).

Таблица 2. Результаты анализа и оценки искробезопасной системы

Краткое изложение

Проектирование искробезопасных систем — ответственная задача из-за потенциальных последствий неправильного выбора устройств и неправильных соединений между ними (потеря искробезопасности). Представленный метод анализа и документирования искробезопасных систем, основанный на стандарте PN-EN 60079-25, позволяет избежать многих ошибок на этапе проектирования. Правильно подготовленная документация по искробезопасной системе также дает проектировщику уверенность в том, что предлагаемая им система соответствует техническим требованиям, отражающим современный уровень технических знаний в области взрывобезопасности.