Intrinsically Safe Instrumentation: Circuit Design Principles und IEC 60079 Standard erläutert
In gefährlichen Industrieumgebungen, in denen brennbare Gase, Dämpfe oder Staub vorhanden sein können, ist die elektrische Sicherheit nicht optional.Eigene Sicherheit (IS), eine Konstruktionsphilosophie, die sicherstellt, dass elektrische Schaltkreise keine explosionsfähige Atmosphäre entzünden können, selbst unter Fehlbedingungen.
In diesem Blog werden die Grundprinzipien für das Design von Schaltkreisen hinter intrinsisch sicheren Instrumenten aufgedeckt und der IEC 60079-Standard, der ihre Zertifizierung regelt, entmystifiziert.
Was ist innere Sicherheit?
Die innere Sicherheit ist eine Schutztechnik, die die in einem Stromkreis verfügbare elektrische und thermische Energie unter die Zündschwelle der umgebenden Atmosphäre begrenzt.Im Gegensatz zu explosionssicheren Gehäusen, ist aufVerhinderung der Entzündung an der Quelle, so dass es ideal für geringe Leistung Geräte wie Sensoren, Sender und Handgeräte.
Schaltkreiskonstruktionsprinzipien von IS-Instrumenten
Die Konstruktion eines sicheren Stromkreises erfordert eine sorgfältige Kontrolle der Energie, der Fehlerverträglichkeit und des Verhaltens der Komponenten.
1.Energieeinschränkung
- Spannung und Strom sind auf sichere Werte (normalerweise < 30 V und < 100 mA) beschränkt.
- Die in Induktoren und Kondensatoren gespeicherte Energie muss minimiert werden, um eine Funkenausladung zu verhindern.
2.Zenerbarrieren und Galvanisches Isolieren
- Zener-Schranken klemmen die Spannung und leiten überschüssige Energie an die Erde ab.
- Galvanische Isolatoren verwenden Transformatoren oder Optikupplungen, um sichere und gefährliche Zonen zu trennen.
3.Strombegrenzungswiderstände
- Serienwiderstände beschränken den Fehlerstrom und zerstreuen die Energie sicher.
4.Komponentenwahl
- Es werden nur zertifizierte Bauteile mit vorhersehbaren Ausfallmodi verwendet.
- Kondensatoren und Induktoren sind sorgfältig so eingestellt, dass die Zündenergie nicht überschritten wird.
5.Überflüssigkeit und Fehleranalyse
- Die Schaltkreise sind so konzipiert, dass sie unter Ein- oder Doppelfehlbedingungen sicher bleiben.
- FMEDA (Failure Modes, Effects, and Diagnostic Analysis) wird häufig verwendet, um die Sicherheit zu überprüfen.
IEC 60079: Die Leitnorm
DieIEC 60079-Serieist die internationale Benchmark für Geräte, die in explosionsgefährdeten Umgebungen verwendet werden.
IEC 60079-11: Eigene Sicherheit
- Definition der Anforderungen an IS-Ausrüstung und -Systeme.
- Es gibt die maximal zulässige Energie, die Fehlerverträglichkeit und die Prüfverfahren an.
IEC 60079-25: IS-Systemkonstruktion
- Deckt die Vernetzung von IS-Geräten und zugehörigen Geräten ab.
- Sicherstellung der Einhaltung der Vorschriften für das gesamte System, nicht nur für einzelne Komponenten.
Zertifizierung und Kennzeichnung
- Zertifizierte IS-Geräte tragen Markierungen wieEx ia IIC T4, mit Angabe:
- Schutztyp: (Zwei-Fehltoleranz)
- Gasgruppe: IIC (Wasserstoff, Acetylen)
- Temperaturklasse: T4 (maximale Oberflächentemperatur ≤ 135°C)
Warum es für den Export und die Einhaltung der Vorschriften wichtig ist
Für Hersteller und Exporteure von Geräten, insbesondere in Sektoren wie Öl und Gas, Chemie und Keramik, ist die Einhaltung der IEC 60079 für den Zugang zum Weltmarkt unerlässlich.Eigentlich sichere Konstruktionen erfüllen nicht nur die gesetzlichen Anforderungen, sondern senken auch die Installationskosten, da schwere explosionssichere Gehäuse entfallen.
Sicherheit als Eleganz
Im Geist des taoistischen Designs geht es um innere Sicherheit.Weniger tun, um mehr zu erreichenDie Schutzmethode ist eine leise Form des Schutzes, bei der Eleganz und Technik aufeinander treffen.