2. 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 строятся на диодах, стабилитронах, резисторах и предохранителях, помещаются в неразборный корпус и заливаются компаундом для исключения возможности их ремонта. Активные являются повторителями сигнала, состоящими из искробезопасной и искроопасной частей, разделеннных оптронами и трансформаторами.

Рис.7.2. 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.7.2. 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.

На переменном токе применяют схему барьеров со встречно включенными стабилитронами (рис.7.2,б). Для передачи дифференциального сигнала используют цепь, показанную на (рис.7.2,в). Поскольку блок искрозащиты относится к связанному оборудованию, он устанавливается вне взрывоопасной зоны (рис.7.3).

Рис.7.3. Пример применения устройств без маркировки взрывозащиты совместно с барьерами искрозащиты

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.7.3) или используют выносной датчик температуры холодного спая.

Параметры искробезопасных цепей барьеров безопасности указывают с помощью описанных выше понятий и условных обозначения (п.7.1).

3. Правила применения искробезопасных устройств

В соответствии с принципами обеспечения искробезопасности, суммарная емкость и индуктивность кабеля и соединенного с ним оборудования не должны превышать значений С₀ и L₀, указанных на корпусе устройства или в технической документации. Например, для модулей серии NL-Ex [НИЛ АП] при типовом значении емкости кабеля 100пФ/м и индуктивности 0,3мкГн/м ограничение длины кабеля определяется допустимой индуктивностью и составляет 200м. Поэтому для всех используемых кабелей должны быть известны их погонная емкость и индуктивность. Если эти параметры не известны, в расчете используются наихудшие значения, указанные изготовителем.

Значения допустимого входного напряжения U_i, входного тока и входной мощности P_i каждого искробезопасного устройства должны быть не менее соответствующих значений U₀, I₀ и Р₀ подключенного к нему оборудования.

Правила монтажа оборудования во взрывоопасной зоне изложены в ПУЭ и ГОСТ 51330.13. В искробезопасных электрических цепях могут использоваться только изолированные кабели. Изоляция между жилами кабеля, между жилами и экраном и между жилами и заземлением экрана должна выдерживать испытательное напряжение не менее 500 В (действующее значение перенменного напряжение 50Гц, прикладываемого в течение 60с).

Концы многожильных проводников (жил) в кабеле должны быть защищены от разделения на отдельные проводники, например, с помощью наконечника. Отдельные провода многопроволочной жилы должны иметь диаметр не менее 0,1мм. Для провода заземления в качестве защиты от разделения на проводники не допускается применение пайки, поскольку вследствие хладотекучести припоя возможно ослабление мест контактного давления в винтовых зажимах.

Кабельные линии и арматура должны располагаться по возможности в местах, которые предотвращают опасность их механического повреждения, коррозии или химических воздействий.

Кабели искробезопасных цепей должны быть отделены от всех кабелей искроопасных цепей (например, прокладкой в разных лотках, экраном, броней или металлической оболочкой). В частности, проводники искроопасных и искробезопасных цепей не должны располагаться в одном и том же кабеле. При прокладке в общем пучке или канале кабели с искроопасными и искробезопасными цепями должны быть разделены промежуточным слоем изоляционного материала или заземленной металлической перегородкой. Разделения не требуется, если используются кабели с металлической оболочкой или экраном.

Кабели, содержащие искробезопасные цепи, должны быть промаркированы синим цветом или надписями. Маркировка не требуется, если кабели бронированы, заключены в металлическую оболочку или экранированы.

При монтаже искробезопасных модулей в шкафу зажимы искробезопасных цепей должны быть отделены от искроопасных цепей разделительной панелью или промежутком не менее 50мм. Если разделение обеспечивается только воздушным промежутком, должны быть приняты меры для предотвращения замыкания между цепями в случае отсоединения проводника.

При монтаже искробезопасных электрических цепей должны быть приняты меры для защиты от проникновения энергии из других источников в случае возникновения в цепи обрывов, к.з. или замыкания на землю.

Если при монтаже искробезопасных цепей используются простые элементы (выключатели, распределительные коробки, резисторы, диоды, стабилитроны, конденсаторы, катушки индуктивности, термопары, фотоэлементы), то маркировка взрывозащиты на них может отсутствовать, однако они должны удовлетворять требованиям ГОСТ Р 51330.10 и ГОСТ Р 51330.0.

Модули, расположенные во взрывоопасной зоне, не должны подвергаться чистке, протиранию на месте их установки или воздействию струи воздуха с частицами пыли для исключения возможности электризации.

Искробезопасные цепи модулей должны монтироваться в шкафу, который имеет запорное устройство по ГОСТ Р 51330.0 или пломбируется.

Более подробно правила монтажа искробезопасного оборудования изложены в ГОСТ Р 51330.13-99 и ПУЭ. Правила заземления искробезопасного оборудования изложены в главе 3ххх.