Активный барьер искробезопасности модели 9185

Маркировка взрывозащиты

• [Exib]IIC.

Количество каналов

• 1.

Сигналы со стороны безопасной зоны

• RS485, RS422, RS232;
• скорость 1,2 кбит/с…1,5 Мбит/с;
• ручное/автоматическое определение скорости передачи.

Сигналы со стороны взрывоопасной зоны

• RS485.

Гальваническая развязка

• RS485 (Ex)/RS232, RS485, RS422/питание: 1,5 кВ.

Условия безопасности (ExibIIC)

• Uмакс.: 3,73 В;
• Iк.з.: 149 мА.

Питание

• 18…31 В пост. тока (66 мА).

Температура окружающей среды

• - 20…70 °С.

Монтаж

• на DIN-рейку.

Габариты

• 35,2х108х114 мм.

Типовые применения

• передача сигналов по цифровым последовательным интерфейсам во взрывоопасную зону.

Отличительные черты и преимущества

• поддержка скоростных каналов передачи данных до 1,5 Мбод;
• поддержка Profibus DP с автоматической настройкой на скорость передачи;
• возможность преобразования типа интерфейса RS485Ex  RS485, RS422, RS232.

Электрооборудование, размещаемое во взрывоопасной зоне, должно быть безопасным при эксплуатации. Это достигается наличием специальных мер защиты от воспламенения взрывоопасных смесей, которыми могут стать газы, пары, пыль (стружка).
Для правильного выбора электрооборудования, соответствующего классу взрывоопасной зоны, необходима следующая информация:

• класс взрывоопасной зоны;
• группа взрывоопасной смеси;
• категория взрывоопасной смеси (для группы II);
• температурный класс взрывоопасной смеси (температура ее самовоспламенения).

Класс взрывоопасной зоны

Взрывоопасные зоны в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывчатой газовой смеси подразделяют на три класса (ГОСТ Р 51330.9–99):

• зона класса 0: зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени;
• зона класса 1: зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации;
• зона класса 2: зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко и существует очень непродолжительное время.

При такой классификации взрывоопасной зоне каждого класса соответствует электрооборудование со взрывозащитой определенного уровня:

• зона 0: «особовзрывобезопасный»;
• зона 1: «взрывобезопасный»;
• зона 2: «повышенной надежности против взрыва».

Группы взрывоопасных смесей

• Группа I — метан подземных выработок (для использования в подземных горных выработках).
  В данном каталоге отсутствует оборудование для Группы I, поэтому в дальнейшем данная группа рассматриваться не будет.
• Группа II — прочие газы и пары, кроме метана подземных выработок (для применения в других отраслях промышленности).

Категории взрывоопасных смесей
(подгруппы электрооборудования группы II)

Подробная классификация газов и паров по категориям приведена в ГОСТ Р 51330.11–99.

В зависимости от температуры самовоспламенения газовые смеси делятся на 6 классов:

Подробная классификация взрывоопасных смесей по температурным классам приведена в ГОСТ Р 51330.5–99.

Пример классификации взрывоопасной зоны

1 IIA T3.

ВЗЭО согласно ГОСТ Р 51330.0–99 классифицируется и маркируется по:

• виду взрывозащиты;
• уровню взрывозащиты;
• области применения (группе);
• температурному классу.

Виды взрывозащиты

Существуют следующие методы обеспечения взрывозащиты:

• снижение вероятности возникновения электрической искры;
• изоляция электрических цепей от взрывоопасных смесей;
• сдерживание взрыва;
• ограничение мощности искры.

Снижение вероятности возникновения электрической искры обеспечивают:

• взрывозащита вида «е» (повышенная безопасность): предусматривает дополнительные конструктивные меры против возможного превышения допустимой температуры и возникновения дуговых и искровых разрядов при нормальной работе оборудования;
• взрывозащита вида «n»: предусматривает дополнительные конструктивные меры против возможности превышения допустимой температуры и возникновения дуговых и искровых разрядов при нормальном и некоторых ненормальных режимах работы;
• взрывозащита вида «s» (специальный): может обеспечиваться следующими средствами:

Изоляция электрических цепей от взрывоопасных смесей

По данному методу реализуются следующие виды взрывозащиты, которые применяются только для ВЗО группы II:

• взрывозащита вида «m» (заливка специальным компаундом);
• взрывозащита вида «о» (масляное заполнение оболочки);
• взрывозащита вида «q» (заполнение оболочки кварцевым песком);
• взрывозащита вида «р» (заполнение или продувка оболочки взрывобезопасным газом под избыточным давлением).

Сдерживание взрыва

Ограничение мощности искры

Наиболее распространенными видами взрывозащиты, применяемыми в контрольноизмерительных приборах, являются:

• искробезопасная цепь («i»);
• взрывонепроницаемая оболочка («d»).

Комбинированные виды взрывозащиты
Различные виды взрывозащиты могут применяться совместно (комбинироваться). При этом на маркировке вначале указывается основной вид защиты, а затем — дополнительный (например, «d[ib]«).

Уровень взрывозащиты
(для группы II)

По уровню взрывозащиты оборудование подразделяется на:

Электрооборудование повышенной надежности (знак уровня: «2»)
К нему относятся устройства, в которых взрывозащита обеспечивается только при нормальном режиме работы.
Повышенная надежность электрооборудования против взрыва может обеспечиваться:

• взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи «ic» и выше;
• взрывозащитой вида «d».

Взрывобезопасное электрооборудование (знак уровня: «1»)
Это электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждения средств взрывозащиты.
Взрывобезопасность электрооборудования может обеспечиваться:

• взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи не ниже «ib»;
• взрывозащитой вида «d».

Особовзрывобезопасное электрооборудование (знак уровня: «0»)
оборудование, в котором приняты дополнительные меры обеспечения взрывозащиты по сравнению с предусмотренными стандартами для взрывобезопасного электрооборудования.
Особая взрывобезопасность электрооборудования может обеспечиваться:

• взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи «iа»;
• специальным видом взрывозащиты «s»;
• дополнительными к основной видами защиты. При этом для отходящих соединений должен обеспечиваться уровень искробезопасных цепей «ia».

Т. к. электрооборудование группы II подразумевает наличие газовых смесей, имеющих различные БЭМЗ и МВТ (см. раздел «Классификация взрывоопасных зон. Категория взрывоопасной смеси (для группы II)»), то взрывозащищенное оборудование группы II с видами защиты «i», «d» делится на подгруппы:

Температурный класс взрывозащиты электрооборудования

Т. к. электрооборудование группы II подразумевает наличие газовых смесей, имеющих различную температуру самовоспламенения, то взрывобезопасное электрооборудование классифицируется/маркируется также по максимальной температуре нагрева поверхности конструкции.

1. Уровень взрывозащиты для группы II:
2 — для электрооборудования повышенной надежности против взрыва;
1 — для взрывобезопасного электрооборудования;
0 — для особовзрывобезопасного электрооборудования.

2. Знак Ех указывает, что электрооборудование соответствует стандартам на взрывозащиту.

3. Обозначение вида взрывозащиты:
о — масляное заполнение оболочки;
p — заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением;
q — кварцевое заполнение оболочки;
d — взрывонепроницаемая оболочка;
е — защита вида «е»;
ia — искробезопасность, уровень «ia» (категория «ia»);
ib — искробезопасность, уровень «ib» (категория «ib»);
m — герметизация компаундом;
n — защита вида «n»;
s — специальный вид взрывозащиты.

После основного вида защиты может быть указан дополнительный.

4. Обозначение группы электрооборудования:
I — для электрооборудования, предназначенного для подземных выработок шахт и рудников и их наземных строений, опасных по рудничному газу или пыли;
II или IIA, или IIB, или IIC — для электрооборудования внутренней и наружной установки, предназначенного для применения в местах с потенциально взрывоопасной газовой средой, кроме шахт и их наземных строений, опасных по рудничному газу.
Буквы, А, В, С должны использоваться для обозначения подгрупп ЭО, при использовании видов защиты «d» и «i».

5. Для электрооборудования группы II — обозначение температурного класса или максимальной температуры поверхности.

6. Дополнительная маркировка (при необходимости):
Х (или предупредительная надпись) — для обеспечения безопасности при эксплуатации необходимы специальные условия;
U — данное устройство является компонентом Ex-оборудования.

Маркировка в квадратных скобках указывает на то, что это связанное оборудование. Например, маркировка [Exia]IIC указывает на связанное оборудование, располагающееся во взрывоопасной зоне. Связанное оборудование, размещенное во взрывоопасной зоне и имеющее вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка», маркируется следующим образом: 1Exd[ia]IICT4.

Область применения оборудования Маркировка взрывозащиты оборудования

1. Взрывозащищенное оборудование имеет сертификаты одной из испытательных лабораторий стран ЕС.

2. Область применения:
I — подземные выработки;
II — наземное применение.

3. Категория зоны:
0 — постоянное присутствие взрывоопасных веществ (более 1000 часов в год);
1 — частое 10…1000 часов в год;
2 — краткосрочное менее 10 часов в год.

4. Окружающая атмосфера:
G — газ;
D — пыль.

5. Е — согласно евронормам (требования CENELEC);
Ex — взрывозащищенное оборудование.

6. Классификация видов защиты:
d — взрывонепроницаемая оболочка;
e — защита вида «е» (повышенная);
о — масляное заполнение;
р — заполнение или продувка оболочки под Р_изб.;
q — кварцевое заполнение;
m — заполнение компаундом;
i — искробезопасная электроцепь;
ia — опасная ситуация не может возникнуть при нормальной эксплуатации, при помехах на линии и при любой комбинации двух возможных неисправностей;
ib — опасная ситуация не может возникнуть при нормальной эксплуатации, при помехах на линии и одной неисправности.
После главного вида защиты может указываться дополнительный.

7. Область применения:
I — подземные работы;
II — наземное применение.
Для видов защиты «d» и «i» в случае наземного применения вводятся подгруппы IIA, IIB и IIC (по величине БЭМЗ или МТВ).

8. Температурный класс.

Выбор электрооборудования, соответствующего классу взрывоопасной зоны, осуществляется по:

• классу взрывоопасной зоны;
• группе взрывоопасной смеси (области применения);
• категории взрывоопасной смеси (для группы II);
• температурному классу взрывоопасной смеси.

Выбор электрооборудования согласно классу взрывоопасной зоны

Выбор электрооборудования по области применения

Выбор электрооборудования по категории взрывоопасной смеси
(для группы II и защиты вида «i» и «d»)

Выбор электрооборудования по температурному классу взрывоопасной смеси

Пример выбора взрывозащищенного оборудования

Продолжая пример с гравитационным сепаратором нефть/вода (см. «Классификация взрывоопасных зон»), для использования в зоне «1 IIA T3» выбираем оборудование с маркировкой взрывозащиты:

• по классу взрывоопасной зоны: с защитой «ia», «ib», «d»;
• по категории взрывоопасной смеси: со знаком подгруппы IIA, IIB или IIC;
• по температурному классу взрывоопасной смеси — с классом Т3, Т4, Т5 или Т6.

Например:

или
1Exd[ib]IICT5.

Наиболее распространенными видами взрывозащиты, применяемыми в измерительных приборах, являются:

• искробезопасная цепь;
• взрывонепроницаемая оболочка.

Искробезопасная цепь

В искробезопасных электрических цепях приборов можно выделить несколько основных частей:

• прибор в искробезопасном исполнении (расположен во взрывоопасной зоне);
• связанное электрооборудование, которое при нормальном или аварийном режиме работы имеет гальваническую связь с искробезопасными цепями. Это могут быть барьеры и вторичные приборы, использующиеся для сопряжения и измерения сигналов, поступающих из опасных зон. Связанное оборудование должно быть сертифицировано для работы с приборами в опасной зоне. Обычно оно размещается во взрывобезопасной зоне. При установке во взрывоопасной среде связанное оборудование должно иметь соответствующие виды взрывозащиты;
• элементарные устройства, к которым относят приборы, негенерирующие и ненакапливающие энергию, достаточную для образования электрической искры (не превышается ни одно из следующих значений: 1,2 В; 0,1, А, 20 мкДж; 25 мВт). Это резисторы, диоды, механические контакты, термопары, термосопротивления. Такие приборы не требуют сертификации по взрывозащите;
• кабельные соединения (связывающие прибор с барьером искрозащиты).

Сертификации и маркировке по взрывозащите подлежит прибор и барьер искрозащиты.

Барьеры искрозащиты (БИЗ)

Ограничивают мощность, передаваемую во взрывоопасную зону.
Подразделяются на две основные группы:

• пассивные барьеры (блоки искрозащиты на стабилитронах);
• активные барьеры (блоки с гальванической развязкой вход/выход/питание и ограничением передаваемой мощности).

Пассивные барьеры
Пассивные барьеры (блоки искрозащиты на стабилитронах) являются самыми простыми искрозащитными устройствами.
Конструктивно состоят:

• из стабилитронов, ограничивающих появление опасного напряжения на зажимах;
• резисторов, ограничивающих ток во взрывоопасной зоне;
• предохранителей, срабатывающих при превышении максимально допустимого тока.

Структура типового БИЗ приведена на рисунке.

Длина кабельных соединений между БИЗ и электрооборудованием ограничена из-за:

• способности кабеля накапливать электрическую энергию за счет собственной емкости и индуктивности;
• сопротивления кабеля, на который падает часть питающего напряжения.

Активные барьеры
Активные барьеры имеют ряд существенных конструктивных отличий от пассивных, например, цепи опасной зоны гальванически развязаны от цепей безопасной зоны и цепей питания.
В результате активные барьеры имеют следующие преимущества:

• не требуют искробезопасного заземления, т. к. ток из безопасной зоны не передается в опасную (за счет гальванической развязки). При необходимости заземление может производиться в любой точке;
• имеют внутренние регуляторы напряжения и ограничители тока, в результате короткое замыкание в опасной зоне (срабатывание защит) не приводит к выходу барьера из строя;
• обеспечивают стабилизирование питания датчика;
• часто выполняют дополнительные функции по преобразованию уровней сигнала (например, преобразование сигнала от температурного датчика в унифицированный выходной сигнал).

Ограничения активных барьеров:

• в общем случае для питания барьера необходим отдельный источник питания;
• т. к. в барьере происходит преобразование сигнала, в систему вносится дополнительная погрешность (до ± 0,1% диапазона).

Заземление и кабельные соединения:

Примечание. При использовании как пассивных, так и активных барьеров искрозащиты в систему вносится дополнительная погрешность измерения. Это нужно всегда учитывать при проектировании системы.
Рекомендуется вычислять суммарную погрешность системы из нескольких элементов (например, «датчик-барьер ИБ-вторичный прибор») нахождением среднеквадратичного значения из погрешностей каждого из приборов.
Погрешность, вносимая пассивным барьером при правильном включении, для проведения вычислений принимается равной ± 0,05% от диапазона.

Параметры, характеризующие БИЗ

При подборе БИЗ для подключения конкретного прибора необходимо учитывать его эксплуатационные параметры.

По входу:

• рабочее входное напряжение U_раб. — это напряжение, которое может быть приложено к входу БИЗ и не приводит к срабатыванию сигнала схем защиты и ограничения;
• проходное сопротивление R_внутр. — это сопротивление между входом и выходом пассивного барьера. Т. к. сопротивление меняется при изменении температуры, минимально допустимое R_внутр. определяет максимально возможный ток короткого замыкания на выходе барьера.

По выходу:

• напряжение холостого хода U_{вых.макс.} — это максимальное напряжение, которое может возникнуть на выходных клеммах БИЗ;
• допустимый ток короткого замыкания I_к.з. — это максимально возможный ток, который может быть передан в опасную зону (в режим короткого замыкания искробезопасных цепей);
• максимально допустимые емкости и индуктивности. Как ранее отмечалось, кабель и прибор, расположенные во взрывоопасной зоне, имеют емкость и индуктивность, которые способны накапливать энергию. Эта энергия в случае возникновения электрической искры суммируется с энергией, передаваемой через БИЗ. Т. о., для каждого барьера нормируются максимально допустимые значения емкости C_макс. и индуктивности L_макс. внешних цепей, которые складываются из емкости и индуктивности прибора и соединительного кабеля.