본질 안전이란 무엇입니까? 정의, 한계 및 위험 지역 설계

기술자가 R290 프로판을 충전한 냉각기에 누출 감지기를 고정합니다. 이 도구는 9V 배터리로 작동하며, 방금 울기 시작한 연결부에서 약 20mm 떨어진 곳에 위치하며, 누구도 그 내부의 전자 장치를 두 번 쳐다보지 않습니다. 두 번째 시선이 폭발을 방지하기 때문에 본질적인 안전이 존재합니다. 이 용어는 정상 작동 및 정의된 수의 오류 조건에서 회로 내부의 전기 및 열 에너지를 주변 가연성 대기를 발화시킬 수 있는 수준 아래로 유지하는 보호 기술을 설명합니다.

정의는 평범해 보이지만 다운스트림의 모든 것을 재구성합니다. 보호는 폭발을 억제하는 것이 아니라 에너지를 제한함으로써 이루어지기 때문에 제어 캐비닛으로 다시 연결되는 전선을 포함하여 전체 루프를 덮습니다. 이는 또한 어떤 것이 현장에 도착하기 전에 설계를 계산하고 인증할 수 있음을 의미합니다.

공식적인 정의와 세 가지 한계

공식적인 표현은 Ex i 표시의 표준인 IEC 60079-11에서 유래되었으며 유럽 ATEX 지침 2014/34/EU 및 IECEx 체계에서도 반복됩니다. 장치가 방출할 수 있는 에너지가 제한되어 정상 작동이나 정의된 결함 조건에서 점화가 발생할 수 없는 경우 장치는 본질적으로 안전한 것으로 간주됩니다.

세 가지 양이 함께 제어되며 그 중 하나가 화재를 일으킬 수 있습니다.

• 전압은 스파크가 도체 사이의 간격을 무너뜨리기에 충분한 잠재력이 필요하기 때문입니다.
• 전류는 브레이크 스파크의 에너지가 전류 및 회로 인덕턴스에 따라 증가하기 때문입니다.
• 전력 및 표면 온도. 뜨거운 표면은 스파크 없이 가스를 발화시킬 수 있기 때문입니다.

한계는 디자이너가 선택하지 않습니다. 인증된 모든 현장 장치에는 최대 입력 전압 Ui, 입력 전류 Ii, 입력 전력 Pi, 내부 정전 용량 및 인덕턴스 Ci 및 Li 등 엔터티 매개변수가 포함되어 게시됩니다. 케이블 반대쪽 끝에 있는 장벽 또는 절연체는 일치하는 출력 값 Uo, Io 및 Po를 게시하는 반면, 케이블은 길이의 모든 미터에 대해 정전 용량과 인덕턴스를 추가합니다. 루프는 각 쌍이 여유 여유가 있는 경우에만 규격을 준수합니다.

규칙은 의도적으로 보수적입니다. 스파크 점화 곡선은 안전계수(일반적으로 1.5)가 적용되므로 인증된 한계는 이미 실험실 테스트에서 가스를 점화시키는 에너지 아래에 있습니다. 수소 및 아세틸렌과 같은 그룹 IIC 가스의 경우 일반적인 회로는 30V 미만, 거의 100mA 및 1와트에 불과한 반면, 메탄에 대한 유사한 설계는 눈에 띄게 더 많은 전력을 전달할 수 있습니다. T6은 표면 온도를 섭씨 85도, T4는 섭씨 135도로 제한합니다. 이는 다루는 가스의 자동 점화 온도보다 훨씬 낮습니다.

본질 안전 회로에 실제로 포함되는 내용

세 부분이 작동 설치를 구성하며, 세 부분 모두 주문하기 전에 종이에 일치해야 합니다.

분류된 구역의 현장 장치

이것은 대기에 노출된 계측기, 스위치, 코일 또는 센서이며, 표시는 결함 허용 범위를 나타냅니다. Ex ia는 두 가지 결함으로 안전하게 유지되며 가연성 대기가 지속적으로 또는 장기간 존재하는 구역 0에서 허용됩니다. Ex ib는 단층이 하나 있는 구역 1을 다루고, Ex ic는 대기가 존재할 가능성이 낮고 수명이 짧은 구역 2를 다룹니다.

안전 지역의 장벽 또는 격리 장치

관련 장치는 장에 도달하는 에너지를 제한합니다. 제너 배리어는 션트 다이오드, 퓨즈 및 저항기를 사용하며 1Ω 미만으로 측정된 전용 안전 접지가 필요합니다. 갈바닉 아이솔레이터는 변압기나 광 커플링을 통해 작동하며 안전 접지가 필요하지 않습니다. 따라서 접지를 증명하고 유지 관리하기 어려운 곳에서 자주 선택됩니다.

간단한 장치 및 수동 접점

모든 구성 요소에 자체 인증서가 필요한 것은 아닙니다. IEC 60079-11에서는 1.2V, 0.1A, 20마이크로줄 또는 25mW 이상을 생성하거나 저장하지 않는 장치로 정의된 간단한 장치를 허용합니다. 패시브 스위치, 열전대, 터미널 박스 및 간단한 압력 스위치 접점은 주변 루프에 이미 에너지가 제한되어 있는 한 적합합니다. 이는 냉동 압력 컨트롤러가 설계에서 그 자리를 차지하는 곳입니다. 접점은 기밀 영역에 있을 수 있는 프로세스 연결과 하우징을 공유하며 이러한 접점은 제한된 루프 전류만 전달하기 때문에 인클로저가 방폭 상자가 될 필요가 없습니다.

냉동 압력 컨트롤러 냉동 압력 컨트롤러는 흰색의 내부식성 플라스틱 하우징이 있는 직사각형 상자로 구성되어 있습니다. 양쪽에 기계식 포인터 압력 게이지가 있습니다. 제품보기 →

그들 사이의 케이블

케이블은 액세서리가 아닌 구성 요소입니다. 본질 안전 배선은 일반적으로 파란색으로 피복되어 있으며 비IS 회로와 50mm 또는 접지된 금속 파티션으로 분리되어 있으며 미터당 정전 용량과 인덕턴스가 루프 계산에 입력됩니다.

다른 보호 방법과 비교한 본질 안전

위험 지역 보호는 단일 답변이 아닌 일련의 기술입니다. 아래 표에는 가장 자주 평가되는 방법 옆에 본질 안전이 포함되어 있습니다.

냉장 및 공조에서 본질 안전이 나타나는 곳

가연성 냉매가 대상을 화학 공장에서 냉각실로 옮겼습니다. R290과 R600a는 그룹 A3에 있고 R32와 R454B는 A2L에 있습니다. 이는 기기 주변 공간을 누출이 확실한 곳으로 분류할 수 있음을 의미합니다. 영역이 존재하면 해당 회로에 연결된 전기 부품을 그에 따라 보호해야 합니다.

가연성 냉매 봉투 내부의 전기 부품

부하가 있을 때 열리는 솔레노이드 코일은 인덕턴스에 대한 엔터티 매개변수가 작성된 유도 차단 스파크를 정확하게 생성하며 오류 발생 시 압력 스위치가 열리는 경우에도 동일한 작업을 수행합니다. 따라서 코일, 스위치 및 센서는 구역을 염두에 두고 선택되며 코일 정격은 밸브 본체와 별도로 확인됩니다. EVR 시리즈와 같은 냉동 솔레노이드 밸브는 압력, 냉매 호환성 및 밀봉을 위해 선택된 본체의 친숙한 예이며, 올바른 정격 코일 및 회로와 쌍을 이룰 때만 분류된 영역에 적합하게 됩니다.

EVR 솔레노이드 밸브 EVR 솔레노이드 밸브s are key components in refrigeration and air conditioning, controlling the flow of refrigerant through electromagnetic induction. Available in direc... 제품보기 →

이 사이트는 방법에 대한 간단한 기술 노트를 유지합니다. 냉동 회로의 EVR 유형 솔레노이드 밸브 이는 해당 점검에 유용한 출발점이 됩니다.

개방 회로 근처의 열 에너지 및 열간 작업

본질 안전에는 전기 에너지뿐만 아니라 열 에너지도 포함되며, 서비스 작업에서는 이러한 구별이 중요합니다. 방금 개방된 회로의 접합부를 브레이징한다는 것은 라인에 여전히 존재할 수 있는 화염, 뜨거운 튜브 및 냉매를 의미합니다. 실용적인 제어 방법은 질소 퍼지, 토치에 불을 붙이기 전의 가스 점검, 그리고 가능한 가장 큰 설정이 아닌 조인트에 실제로 필요한 크기로 불꽃을 유지할 수 있는 토치입니다.

이중 튜브 MAPP 용접 건 이중 튜브 MAPP 용접 건은 공조 및 냉동 시스템 유지 관리, 구리 파이프의 정밀 용접 등과 같은 시나리오를 위해 설계되었습니다. 제품보기 →

우리가 실제로 이야기하고 있는 에너지의 양은 얼마입니까?

일반적인 가연성 물질의 점화 에너지

그림 1은 냉장 및 가공 공장에서 발생하는 5가지 물질의 점화 에너지를 나타냅니다. 수소는 약 0.017mJ만 필요하며 이는 메탄이 필요로 하는 에너지의 대략 16분의 1에 해당합니다. 그렇기 때문에 동일한 트랜스미터가 천연가스 플랜트에서 편안한 전류 마진을 전달할 수 있지만 여전히 수소 스키드에 대한 엔터티 점검에 실패할 수 있습니다. 가스 그룹이 계산이 실행되는 곡선을 변경하기 때문입니다. 또한 이 수치는 표준이 밀리와트 단위로 작동하는 이유를 설명합니다. 왜냐하면 잘 충전된 인체는 0.017mJ보다 훨씬 더 많은 양을 방출할 수 있기 때문입니다. 따라서 실제적인 설계는 밀리와트 작동을 목표로 하며 이는 1.5 안전율의 산술입니다.

연결 케이블에 저장된 에너지

그림 2는 루프 전압 24V에서 친숙한 절반 CV 제곱 관계를 통해 케이블 정전 용량을 저장된 에너지로 변환합니다. 미터당 약 60pF의 계측기 케이블은 500m에서 약 8.6마이크로줄에 도달하는 반면, 미터당 200pF의 범용 케이블은 같은 거리에서 28.8마이크로줄을 전달합니다. 점선은 수소의 0.017mJ 점화 에너지를 표시하며, 범용 케이블은 약 300m에서 교차하고 계기 케이블은 차트 범위 내에 결코 도달하지 않습니다. 이러한 교차로 인해 케이블 유형, 케이블 길이 및 루프 전압이 설치자에게 맡겨지지 않고 제어 도면에 속하게 됩니다. 또한 현장에서 케이블을 더 높은 정전 용량으로 교체하는 것이 유지 관리 결정이 아닌 설계 변경인 이유도 설명합니다.

디자인을 결정하는 두 가지 비교

루프가 소비하는 장벽 등급의 양

그림 3은 28V, 93mA 및 0.65W 정격 배리어에서 20mA를 끌어오는 24V 트랜스미터라는 일반적인 배열을 취하고 루프가 소비하는 각 제한의 양을 보여줍니다. 전압은 약 86%로 가장 엄격한 제약이고, 전력은 약 74%, 전류는 약 22%로 거의 건드리지 않습니다. 이러한 불균형은 정상적인 현상입니다. 왜냐하면 위험 지역 루프는 거의 항상 전압이 제한되어 있고 현재 헤드룸은 넉넉해 보이기 때문입니다. 현재 예산이 사라지기 오래 전에 전압 예산이 사라지기 때문에 누군가가 동일한 장벽에 두 번째 장치를 추가하거나 실행 시간을 연장하려는 경우 중요합니다. 편안해 보이는 쌍보다 세 쌍을 모두 확인하는 것이 루프 인증을 유지하는 방법입니다.

5가지 실제 기준에 따른 보호 방법

그림 4는 일반적으로 프로젝트를 결정하는 기준(Zone 0에 대한 적합성, 실시간 유지 관리 허용 오차, 설치 비용, 배선 단순성 및 하드웨어 무게)에 대해 본질 안전, 방폭 보호 및 비착화 보호를 1~5점으로 평가합니다. 본질 안전은 Zone 0 및 실시간 유지 관리를 향한 형태를 채우므로 공장이 가동되는 동안 교정해야 하는 기기의 기본값입니다. 방폭 보호는 인클로저가 작업을 수행하고 루프 계산이 필요하지 않기 때문에 배선 단순성을 지향하지만 실시간 유지 관리 및 하드웨어 무게 측면에서 낮은 점수를 얻습니다. 비착화 보호는 가연성 대기가 발생하지 않고 수명이 짧은 구역 2에만 사용되기 때문에 비용 및 배선 측면에서 바깥쪽 가장자리에 도달합니다. 세 가지 모양을 함께 읽으면 실용적인 규칙이 제공됩니다. 먼저 영역에 방법을 일치시킨 다음 비용과 유지 관리에 적합한 방법 중에서 선택하십시오.

검증은 단순히 설득력이 있어 보이는 설치와 규정을 준수하는 설치를 구분하는 것입니다. 루프가 서비스되기 전에 인증서 번호와 장치의 표시를 확인하고 Uo가 Ui 이하인지, Io가 Ii 이하인지, Po가 Pi 이하인지 확인한 다음 Co 및 Lo에 대해 케이블 정전 용량과 인덕턴스를 추가합니다. 인증서 번호 뒤에 인쇄된 특별 조건도 읽어 보십시오. 특수 조건에는 종종 X 표시와 장치 사용 방법에 대한 제한 사항이 표시되어 있기 때문입니다. 마지막으로, 실제로 존재하는 가스 또는 증기에 대한 온도 등급을 확인하십시오. 왜냐하면 T4 등급의 장치는 T6 한계가 설정된 경우 자동으로 허용되지 않기 때문입니다.

구성요소 선택은 일반적으로 운동이 얼마나 쉬워지는지를 결정합니다. 게시된 엔터티 매개변수가 있는 압력 스위치, 구역에 맞는 솔레노이드 코일 및 데이터시트에 정전용량이 명시되어 있는 케이블은 어려운 계산을 짧은 체크리스트로 바꿔줍니다. 프로젝트에서 가연성 냉매 회로와 분류된 영역을 혼합하는 경우 도면을 수정하기 전에 루프 계산과 비교하여 구성 요소 목록을 조기에 검토하는 것이 좋습니다.

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