ความปลอดภัยที่แท้จริงคืออะไร? ความหมาย ขีดจำกัด และการออกแบบพื้นที่อันตราย

ช่างเทคนิคยึดเครื่องตรวจจับการรั่วไหลไว้บนเครื่องทำความเย็นที่มีโพรเพน R290 เครื่องมือนี้ใช้แบตเตอรี่ขนาด 9 โวลต์ โดยอยู่ห่างจากข้อต่อที่เพิ่งเริ่มร้องไห้ประมาณ 20 มม. และไม่มีใครมองดูอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ข้างในอีกเลย ความปลอดภัยที่แท้จริงมีอยู่เพราะการมองครั้งที่สองคือสิ่งที่ป้องกันการระเบิด คำนี้อธิบายถึงเทคนิคการป้องกันที่เก็บพลังงานไฟฟ้าและความร้อนภายในวงจรให้ต่ำกว่าระดับที่สามารถจุดติดไฟบรรยากาศที่ติดไฟได้โดยรอบ ในการทำงานปกติและภายใต้สภาวะความผิดปกติตามจำนวนที่กำหนด

คำจำกัดความฟังดูเรียบง่าย แต่ปรับเปลี่ยนทุกอย่างในขั้นปลายน้ำ เนื่องจากการป้องกันมาจากการจำกัดพลังงานมากกว่าการป้องกันการระเบิด การป้องกันจึงครอบคลุมทั้งลูป รวมถึงสายไฟที่วิ่งกลับไปยังตู้ควบคุมด้วย นอกจากนี้ยังหมายความว่าการออกแบบสามารถคำนวณและรับรองได้ก่อนที่จะมีสิ่งใดมาถึงไซต์

คำจำกัดความที่เป็นทางการและขอบเขตสามประการ

ข้อความที่เป็นทางการมาจาก IEC 60079-11 ซึ่งเป็นมาตรฐานเบื้องหลังเครื่องหมาย Ex i และมีการใช้ซ้ำใน European ATEX Directive 2014/34/EU และในโครงการ IECEx อุปกรณ์มีคุณสมบัติว่าปลอดภัยจากภายในเมื่อพลังงานที่สามารถปล่อยออกมามีจำกัด เพื่อไม่ให้เกิดการจุดระเบิดในการทำงานปกติหรือภายใต้สภาวะความผิดปกติที่กำหนดไว้

มีการควบคุมปริมาณสามปริมาณด้วยกัน และปริมาณใดปริมาณหนึ่งสามารถจุดไฟได้:

• แรงดันไฟฟ้า เนื่องจากประกายไฟต้องการศักย์ไฟฟ้าเพียงพอที่จะทำลายช่องว่างระหว่างตัวนำ
• กระแสไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานในช่วงจุดประกายไฟจะเพิ่มขึ้นตามกระแสและด้วยความเหนี่ยวนำของวงจร
• กำลังและอุณหภูมิพื้นผิว เนื่องจากพื้นผิวที่ร้อนสามารถติดไฟก๊าซได้โดยไม่มีประกายไฟเลย

ผู้ออกแบบไม่ได้เป็นผู้เลือกขีดจำกัด อุปกรณ์ภาคสนามที่ได้รับการรับรองทุกเครื่องได้รับการเผยแพร่พร้อมพารามิเตอร์เอนทิตี ได้แก่ แรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงสุด Ui, กระแสอินพุต Ii, กำลังอินพุต Pi และความจุภายในและความเหนี่ยวนำ Ci และ Li แผงกั้นหรือตัวแยกสายที่ปลายอีกด้านของสายเคเบิลจะเผยแพร่ค่าเอาต์พุตที่ตรงกัน Uo, Io และ Po ในขณะที่สายเคเบิลจะเพิ่มความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำให้กับทุกๆ เมตรของความยาว การวนซ้ำจะเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะเมื่อแต่ละคู่เรียงกันโดยมีระยะขอบเหลือไว้

กฎเกณฑ์มีเจตนาอนุรักษ์นิยม กราฟการจุดระเบิดด้วยประกายไฟใช้กับปัจจัยด้านความปลอดภัย โดยทั่วไปคือ 1.5 ดังนั้นขีดจำกัดที่ได้รับการรับรองจึงต่ำกว่าพลังงานที่จุดไฟแก๊สในการทดสอบในห้องปฏิบัติการอยู่แล้ว สำหรับก๊าซกลุ่ม IIC เช่น ไฮโดรเจนและอะเซทิลีน วงจรทั่วไปจะอยู่ภายใต้ 30 V ใกล้ 100 มA และเสี้ยวหนึ่งของวัตต์ ในขณะที่การออกแบบที่มีเทนที่เทียบเคียงกันสามารถพกพาได้มากกว่าอย่างเห็นได้ชัด T6 ปิดฝาอุณหภูมิพื้นผิวที่ 85 องศาเซลเซียส และ T4 ที่ 135 องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิการจุดระเบิดอัตโนมัติของก๊าซที่ครอบคลุมอยู่มาก

จริงๆ แล้ววงจรที่ปลอดภัยจากภายในประกอบด้วยอะไรบ้าง

สามส่วนประกอบเป็นการติดตั้งที่ใช้งานได้ และทั้งสามส่วนจะต้องตรงกันบนกระดาษก่อนจึงจะสั่งซื้อชิ้นส่วนใดชิ้นหนึ่งได้

อุปกรณ์ภาคสนามในพื้นที่จำแนก

นี่คือเครื่องมือ สวิตช์ คอยล์ หรือเซ็นเซอร์ที่สัมผัสกับบรรยากาศ และเครื่องหมายแสดงถึงความทนทานต่อข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้น Ex ia คงความปลอดภัยด้วยข้อผิดพลาดสองประการ และได้รับอนุญาตในโซน 0 ซึ่งมีบรรยากาศที่ติดไฟได้อย่างต่อเนื่องหรือเป็นระยะเวลานาน Ex ib ครอบคลุมโซน 1 ด้วยข้อบกพร่องเดียว และ Ex ic ครอบคลุมโซน 2 ซึ่งบรรยากาศไม่น่าเป็นไปได้และมีอายุสั้น

สิ่งกีดขวางหรือเครื่องแยกในพื้นที่ปลอดภัย

อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องจะจำกัดพลังงานที่มาถึงสนาม แผงกั้นซีเนอร์ใช้ไดโอดแบ่ง ฟิวส์ และตัวต้านทาน และต้องการสายดินนิรภัยโดยเฉพาะ โดยวัดที่ต่ำกว่า 1 โอห์ม เครื่องแยกกระแสไฟฟ้าแบบกัลวานิกทำงานผ่านหม้อแปลงหรือข้อต่อแบบออปติคัล และไม่จำเป็นต้องต่อสายดินที่ปลอดภัย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมักเลือกใช้สายดินในกรณีที่พิสูจน์และบำรุงรักษาสายดินได้ยาก

อุปกรณ์ที่เรียบง่ายและหน้าสัมผัสแบบพาสซีฟ

ไม่ใช่ทุกองค์ประกอบที่ต้องการใบรับรองของตัวเอง IEC 60079-11 อนุญาตให้ใช้อุปกรณ์ง่ายๆ ซึ่งกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ที่ไม่สร้างหรือกักเก็บแรงดันไฟฟ้าเกิน 1.2 V, 0.1 A, 20 ไมโครจูล หรือ 25 mW สวิตช์แบบพาสซีฟ เทอร์โมคัปเปิล กล่องขั้วต่อ และหน้าสัมผัสสวิตช์แรงดันแบบธรรมดามีคุณสมบัติเหมาะสม ตราบเท่าที่วงรอบนั้นมีพลังงานจำกัดอยู่แล้ว นี่คือจุดที่ตัวควบคุมความดันการทำความเย็นได้รับตำแหน่งในการออกแบบ: หน้าสัมผัสจะแชร์ตัวเรือนกับการเชื่อมต่อกระบวนการที่อาจอยู่ในพื้นที่จัดประเภท และเนื่องจากหน้าสัมผัสเหล่านั้นจะมีกระแสลูปจำกัดเท่านั้น ตู้จึงไม่จำเป็นต้องกลายเป็นกล่องกันไฟ

ตัวควบคุมความดันทำความเย็น ตัวควบคุมความดันทำความเย็นมีกล่องสี่เหลี่ยมพร้อมตัวเครื่องพลาสติกสีขาวป้องกันการกัดกร่อน เกจวัดแรงดันตัวชี้แบบกลไกทั้งสองด้านของ... ดูผลิตภัณฑ์ →

สายระหว่างพวกเขา

สายเคเบิลเป็นส่วนประกอบ ไม่ใช่อุปกรณ์เสริม การเดินสายที่ปลอดภัยจากภายในโดยปกติแล้วจะหุ้มด้วยเปลือกสีน้ำเงินและแยกจากวงจรที่ไม่ใช่ IS 50 มม. หรือโดยฉากกั้นโลหะที่ต่อสายดิน และค่าความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำต่อเมตรจะถูกป้อนเข้าสู่การคำนวณแบบวนซ้ำ

ความปลอดภัยจากภายในเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการป้องกันอื่นๆ

การป้องกันพื้นที่อันตรายเป็นเทคนิคที่รวมกลุ่มกันมากกว่าคำตอบเดียว ตารางด้านล่างแสดงความปลอดภัยที่แท้จริงนอกเหนือจากวิธีการชั่งน้ำหนักบ่อยที่สุด

ความปลอดภัยที่แท้จริงปรากฏขึ้นในการทำความเย็นและการปรับอากาศ

สารทำความเย็นที่ติดไฟได้ย้ายวัตถุจากโรงงานเคมีไปยังห้องทำความเย็น R290 และ R600a อยู่ในกลุ่ม A3 ในขณะที่ R32 และ R454B อยู่ใน A2L ซึ่งหมายความว่าพื้นที่รอบๆ เครื่องสามารถจัดประเภทได้ในบริเวณที่การรั่วไหลมีความน่าเชื่อถือ เมื่อมีโซนแล้ว ชิ้นส่วนไฟฟ้าที่ติดอยู่กับวงจรนั้นจะต้องได้รับการป้องกันตามนั้น

อุปกรณ์ไฟฟ้าภายในซองสารทำความเย็นที่ติดไฟได้

คอยล์โซลินอยด์ที่เปิดภายใต้โหลดจะทำให้เกิดประกายไฟแตกหักแบบเหนี่ยวนำซึ่งมีการเขียนพารามิเตอร์เอนทิตีสำหรับการเหนี่ยวนำไว้ และสวิตช์ความดันที่เปิดบนข้อบกพร่องก็ทำเช่นเดียวกัน ดังนั้นจึงเลือกคอยล์ สวิตช์ และเซ็นเซอร์โดยคำนึงถึงโซน และตรวจสอบพิกัดคอยล์แยกต่างหากจากตัววาล์ว โซลินอยด์วาล์วทำความเย็น เช่น ซีรีส์ EVR เป็นตัวอย่างที่คุ้นเคยของตัวเครื่องที่เลือกไว้สำหรับแรงดัน ความเข้ากันได้ของสารทำความเย็น และการปิดผนึก ซึ่งจะเหมาะสำหรับพื้นที่จำแนกเฉพาะเมื่อจับคู่กับขดลวดและวงจรที่ได้รับพิกัดอย่างถูกต้องเท่านั้น

โซลินอยด์วาล์ว EVR โซลินอยด์วาล์ว EVRs are key components in refrigeration and air conditioning, controlling the flow of refrigerant through electromagnetic induction. Available in direc... ดูผลิตภัณฑ์ →

เว็บไซต์จะเก็บบันทึกทางเทคนิคสั้นๆ เกี่ยวกับวิธีการ โซลินอยด์วาล์วชนิด EVR ในวงจรทำความเย็น ประพฤติตนในการบริการซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นที่เป็นประโยชน์สำหรับการตรวจสอบนั้น

พลังงานความร้อนและงานร้อนใกล้วงจรเปิด

ความปลอดภัยที่แท้จริงครอบคลุมถึงพลังงานความร้อนและพลังงานไฟฟ้า และงานบริการคือจุดที่ความแตกต่างนั้นกัดกร่อน การประสานข้อต่อบนวงจรที่เพิ่งเปิดจะทำให้เกิดเปลวไฟ ท่อร้อน และสารทำความเย็นที่อาจยังอยู่ในท่อ การควบคุมในทางปฏิบัติ ได้แก่ การไล่ไนโตรเจน การตรวจสอบแก๊สก่อนจุดคบเพลิง และคบเพลิงที่สามารถจับเปลวไฟได้ตามขนาดที่ข้อต่อต้องการจริงๆ แทนที่จะใช้การตั้งค่าที่ใหญ่ที่สุดที่มีอยู่

ปืนเชื่อม MAPP ท่อคู่ ปืนเชื่อม MAPP แบบท่อคู่ได้รับการออกแบบมาสำหรับสถานการณ์ต่างๆ เช่น การบำรุงรักษาเครื่องปรับอากาศและระบบทำความเย็น การเชื่อมท่อทองแดงอย่างแม่นยำ ฯลฯ โดยนำมาใช้... ดูผลิตภัณฑ์ →

เรากำลังพูดถึงพลังงานมากแค่ไหน

พลังงานการจุดติดไฟของสารไวไฟทั่วไป

รูปที่ 1 แสดงพลังงานการจุดติดไฟของสาร 5 ชนิดที่เกิดขึ้นในโรงงานทำความเย็นและโรงงานแปรรูป ไฮโดรเจนต้องการเพียงประมาณ 0.017 mJ หรือประมาณหนึ่งในสิบหกของพลังงานที่มีเทนที่ต้องการ นั่นคือเหตุผลที่เครื่องส่งสัญญาณเครื่องเดียวกันสามารถจ่ายกระแสได้สบายในโรงงานก๊าซธรรมชาติ และยังคงไม่ผ่านการตรวจสอบเอนทิตีของการลื่นไถลของไฮโดรเจน เนื่องจากกลุ่มก๊าซเปลี่ยนเส้นโค้งที่การคำนวณดำเนินไป ตัวเลขยังอธิบายด้วยว่าเหตุใดมาตรฐานจึงมีหน่วยเป็นมิลลิวัตต์ เนื่องจากร่างกายมนุษย์ที่มีประจุดีสามารถปล่อยประจุได้มากกว่า 0.017 mJ การออกแบบเชิงปฏิบัติจึงมุ่งเป้าไปที่การทำงานเป็นมิลลิวัตต์ และนั่นคือเลขคณิตเบื้องหลังปัจจัยด้านความปลอดภัย 1.5

พลังงานที่สะสมอยู่ในสายเชื่อมต่อ

รูปที่ 2 แปลงความจุของสายเคเบิลเป็นพลังงานที่เก็บไว้โดยมีความสัมพันธ์แบบครึ่ง CV กำลังสองที่คุ้นเคยที่แรงดันไฟฟ้าลูปที่ 24 V สายเคเบิลเครื่องมือที่ประมาณ 60 pF ต่อเมตรสูงถึงประมาณ 8.6 ไมโครจูลในระยะทางมากกว่า 500 ม. ในขณะที่สายเคเบิลเอนกประสงค์ที่ 200 pF ต่อเมตรส่งผ่าน 28.8 ไมโครจูลในระยะทางเดียวกัน เส้นประแสดงถึงพลังงานการจุดระเบิดของไฮโดรเจน 0.017 mJ ซึ่งสายเคเบิลเอนกประสงค์ตัดผ่านที่ประมาณ 300 ม. และสายอุปกรณ์ไม่เคยไปถึงภายในช่วงที่แผนภูมิไว้ การข้ามดังกล่าวเป็นสาเหตุว่าทำไมประเภทสายเคเบิล ความยาวสายเคเบิล และแรงดันไฟฟ้าของลูปจึงอยู่ในภาพวาดควบคุม แทนที่จะปล่อยให้ผู้ติดตั้งเป็นผู้ติดตั้ง นอกจากนี้ยังอธิบายด้วยว่าเหตุใดการเปลี่ยนสายเคเบิลที่ไซต์งานเพื่อให้เทียบเท่ากับความจุที่สูงกว่าจึงเป็นการเปลี่ยนแปลงการออกแบบมากกว่าการตัดสินใจในการบำรุงรักษา

การเปรียบเทียบสองประการที่ตัดสินการออกแบบ

ลูปหนึ่งใช้ระดับอุปสรรคเท่าใด

รูปที่ 3 ใช้การจัดเรียงทั่วไป โดยเครื่องส่งสัญญาณ 24 V ดึงกระแส 20 mA จากสิ่งกีดขวางที่พิกัด 28 V, 93 mA และ 0.65 W และแสดงจำนวนขีดจำกัดแต่ละลูปที่ใช้ แรงดันไฟฟ้าเป็นข้อจำกัดที่เข้มงวดที่สุดที่ประมาณ 86 เปอร์เซ็นต์ กำลังไฟฟ้าตามมาที่ประมาณ 74 เปอร์เซ็นต์ และกระแสไฟแทบจะไม่แตะต้องที่ประมาณ 22 เปอร์เซ็นต์ ความไม่สมดุลนั้นถือเป็นเรื่องปกติ เนื่องจากลูปพื้นที่อันตรายมักถูกจำกัดแรงดันไฟฟ้าเกือบตลอดเวลา ในขณะที่เฮดรูมปัจจุบันดูกว้างมาก เป็นเรื่องสำคัญเมื่อมีคนต้องการเพิ่มอุปกรณ์ตัวที่สองเข้ากับแผงกั้นเดียวกันหรือยืดระยะการทำงาน เนื่องจากงบประมาณแรงดันไฟฟ้าจะหายไปก่อนที่งบประมาณปัจจุบันจะหายไปนาน การตรวจสอบทั้งสามคู่ แทนที่จะเป็นคู่ที่ดูสบายตาคือสิ่งที่ทำให้ห่วงได้รับการรับรอง

วิธีการป้องกันตามเกณฑ์การปฏิบัติ 5 ประการ

รูปที่ 4 ให้คะแนนความปลอดภัยที่แท้จริง การป้องกันที่ไม่ติดไฟ และการป้องกันที่ไม่เหนี่ยวนำจากหนึ่งถึงห้าตามเกณฑ์ที่มักจะตัดสินโครงการ: ความเหมาะสมกับโซน 0 ความทนทานต่อการบำรุงรักษาที่ใช้งานอยู่ ต้นทุนการติดตั้ง ความเรียบง่ายในการเดินสาย และน้ำหนักของฮาร์ดแวร์ ความปลอดภัยจากภายในจะเติมเต็มรูปร่างไปสู่โซน 0 และการบำรุงรักษาแบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นค่าเริ่มต้นสำหรับเครื่องมือที่ต้องสอบเทียบในขณะที่โรงงานกำลังทำงาน การป้องกัน Flameproof มุ่งสู่ความเรียบง่ายในการเดินสาย เนื่องจากตัวเครื่องทำงานได้และไม่จำเป็นต้องคำนวณลูป แต่ได้คะแนนต่ำในด้านการบำรุงรักษาแบบเรียลไทม์และน้ำหนักฮาร์ดแวร์ การป้องกันแบบไม่มีไฟกระชากจะครอบคลุมค่าใช้จ่ายและการเดินสายไฟด้านนอก เนื่องจากมีไว้สำหรับโซน 2 เท่านั้น ซึ่งไม่น่าจะมีบรรยากาศที่ติดไฟได้และมีอายุการใช้งานสั้น การอ่านรูปทรงทั้งสามร่วมกันจะให้กฎที่ใช้ได้จริง: จับคู่วิธีการกับโซนก่อน จากนั้นปล่อยให้ต้นทุนและการบำรุงรักษาเลือกระหว่างวิธีที่เข้าเกณฑ์

การยืนยันคือสิ่งที่แยกการติดตั้งที่เป็นไปตามข้อกำหนดออกจากการติดตั้งที่ดูน่าเชื่อถือ ก่อนที่ลูปจะให้บริการ ให้ตรวจสอบหมายเลขใบรับรองและเครื่องหมายบนอุปกรณ์ ยืนยันว่า Uo อยู่ที่หรือต่ำกว่า Ui Io อยู่ที่หรือต่ำกว่า Ii และ Po อยู่ที่หรือต่ำกว่า Pi จากนั้นเพิ่มความจุของสายเคเบิลและความเหนี่ยวนำเทียบกับ Co และ Lo อ่านเงื่อนไขพิเศษที่พิมพ์หลังหมายเลขใบรับรองด้วย เนื่องจากมักจะมีเครื่องหมาย X และข้อจำกัดเกี่ยวกับวิธีการใช้งานอุปกรณ์ สุดท้ายนี้ ให้ยืนยันระดับอุณหภูมิเทียบกับก๊าซหรือไอที่มีอยู่จริง เนื่องจากอุปกรณ์ที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับ T4 จะไม่ได้รับการยอมรับโดยอัตโนมัติเมื่อมีการตั้งค่าขีดจำกัด T6 ไว้

การเลือกส่วนประกอบมักจะตัดสินว่าการออกกำลังกายนั้นง่ายเพียงใด สวิตช์ความดันพร้อมพารามิเตอร์เอนทิตีที่เผยแพร่ คอยล์โซลินอยด์ที่จัดระดับสำหรับโซน และสายเคเบิลที่ระบุความจุไฟฟ้าไว้ในเอกสารข้อมูลจะเปลี่ยนการคำนวณที่ยากให้กลายเป็นรายการตรวจสอบสั้นๆ เมื่อโครงการผสมวงจรสารทำความเย็นที่ติดไฟได้กับพื้นที่จำแนกประเภท ควรตรวจสอบรายการส่วนประกอบเทียบกับการคำนวณลูปตั้งแต่เนิ่นๆ ก่อนที่แบบร่างจะได้รับการแก้ไข

หากคุณกำลังระบุชิ้นส่วนสำหรับระบบเช่นนี้ พูดคุยกับทีมวิศวกรของเรา เกี่ยวกับสารทำความเย็น โซน และแรงดันไฟฟ้าควบคุมก่อนสั่งซื้อ