Проектирование пультов управления для установки в опасных зонах

1. Используйте компоненты и корпуса зоны 1 и 2
2. Системы очистки воздуха
3. Искробезопасность
4. Заключение

Рисунок 2. Схема завода. Станции управления и панели должны быть расположены вне Зоны 0, когда это возможно, что часто требует перемещения всего на несколько футов. Графика предоставлена ​​IDEC

На производственных предприятиях и в некоторых других промышленных условиях определенные зоны классифицируются как опасные из-за присутствия горючих газов и паров, и для обеспечения безопасности и надежности им необходимо следовать подробным стандартам проектирования панели управления. В этой статье рассматриваются различные способы конструирования этих панелей, чтобы они не становились потенциальными источниками возгорания, и будет использоваться Международная электротехническая комиссия (МЭК) Система классификации опасных зон вместо Национальный электротехнический кодекс или другие системы.

Как показано на рис. 1, система зоны МЭК классифицирует зоны на основе горючих концентраций горючих газов или паров. Зона 0 является наиболее опасной зоной, затем следует зона 1, а затем зона 2.

Рисунок 1. Система классификации зон МЭК. Система IEC Zone классифицирует зоны в соответствии с ожидаемым присутствием опасных атмосфер. Графика предоставлена ​​IDEC

Проектирование, изготовление и обслуживание панелей управления для использования в зоне 0 по сравнению с зоной 1 или 2 намного дороже, сложнее и занимает больше времени, поэтому первым шагом является попытка найти все панели управления за пределами зон зоны 0. Это часто может быть достигнуто путем перемещения панелей на небольшое расстояние, часто всего несколько футов.

На рисунке 2 показана типичная схема классификации зон для технологической установки. Зоны 0 - это те, которые находятся внутри или в непосредственной близости от судов или трубопроводов, при этом зоны 1 находятся в непосредственной близости от зоны 0, а зоны 2 - немного дальше.

После того как все панели будут расположены в наименьшей возможной зоне ограничения, можно рассмотреть три основных метода проектирования на соответствие:

• Номинальные корпуса и компоненты
• Системы очистки воздуха
• Методы искробезопасности

  Рисунок 1. Станция управления. Покупка предварительно собранных станций управления, таких как этот блок IDEC, в стандартной или нестандартной конфигурации исключает затраты на проектирование для зон 1 и 2. Графика предоставлена ​​IDEC

Используйте компоненты и корпуса зоны 1 и 2

Использование компонентов и корпусов с надлежащим рейтингом - это самый простой метод обеспечения соответствия в Зоне 1 и 2, хотя в большинстве случаев он не подходит для Зоны 0 из-за недостаточной доступности компонентов с рейтингом Зоны 0. Любая панель управления, подходящая для установки в Зоне 1, также подойдет для Зоны 2, поэтому основное внимание в остальной части этой статьи будет уделено Зоне 1. Корпус и компоненты должны быть указаны для использования в Зоне 1, а панель - Дизайн также должен соответствовать требованиям Зоны 1.

Этот метод хорошо работает для небольших и более простых панелей управления - часто называемых станциями управления - с кнопками, переключателями и световыми индикаторами. Однако, это часто не работает хорошо для корпусов, заполненных более сложными компонентами, такими как программируемые логические контроллеры (ПЛК), моторные приводы и человеко-машинные интерфейсы (ЧМИ), потому что многие из этих компонентов недоступны с правильными характеристиками. Например, предпочтительный ПЛК марки и модели компании может быть не сертифицирован для использования в Зоне 1.

Предварительно смонтированные стандартные контрольные станции зоны 1, заполненные ассортиментом номинальных кнопок, переключателей и ламп, доступны у некоторых поставщиков (см. Рис. 1). Эти поставщики будут строить настраиваемые станции управления, предоставляя конечным пользователям и интеграторам возможность адаптировать панель к их точным требованиям, экономя время и снижая затраты. Покупка предварительно собранных станций управления зоны 1, как стандартных, так и пользовательских, исключает затраты на проектирование.

После того, как станции управления зоной 1 или панели управления определены или спроектированы, а затем установлены, техническое обслуживание становится минимальным, и можно ожидать годы безаварийного обслуживания. Стоимость проектирования с использованием этого метода защиты, а также стоимость компонентов значительно ниже, чем следующие два метода защиты для большинства панелей управления. И, как уже упоминалось, при заказе предварительно собранных станций управления затраты на конструкцию панели исключаются, что недоступно для двух других методов защиты.

Рисунок 2. Системы продувки воздухом. Система продувки воздухом может использоваться для установки устройств и компонентов автоматизации общего назначения в зоне 1. Изображение предоставлено Pepperl + Fuchs

Системы очистки воздуха

Другим популярным методом защиты является система продувки воздухом (см. Рис. 2), которая подходит для зоны 1, но не для зоны 0. Эти системы подают воздух или инертный газ в корпус для поддержания положительного внутреннего давления по отношению к окружающей среде, тем самым предотвращая попадание горючих газов или паров в корпус. Поскольку корпус находится под избыточным давлением, можно использовать корпуса, устройства и компоненты общего назначения.

Проектирование этих систем немного сложнее, чем простое указание корпусов, устройств и компонентов с рейтингом 1. Разные зоны требуют разных типов систем продувки, при этом затраты увеличиваются, поскольку зона становится более опасной. Например, система продувки, позволяющая использовать компоненты общего назначения в зоне 1, является более дорогой, чем система, которая позволяет использовать компоненты зоны 2 в зоне 1.

Эти системы непрактичны для небольших, простых станций управления, поскольку стоимость системы продувки не уменьшается линейно пропорционально размеру корпуса, а имеет относительно высокую минимальную цену. С другой стороны, системы продувки хорошо работают для более крупных и более сложных панелей управления, особенно с такими более сложными компонентами, как ПЛК, электроприводы и ЧМИ. Это связано с тем, что они позволяют устанавливать в Зоне 1 компоненты без номинала, что недоступно для двух других методов защиты.

Техническое обслуживание состоит в обеспечении того, чтобы система продувки воздуха работала в соответствии с проектом, задача, которая упрощается системами с манометрами или датчиками для обеспечения поддержания положительного давления. Манометр должен контролироваться вручную для обеспечения правильного давления, в то время как передатчик может посылать сигнал, пропорциональный давлению, в систему дистанционного контроля и управления, облегчая техническое обслуживание.

Если по какой-либо причине необходимо открыть панель, например, для ремонта или замены компонента, давление и защита теряются. Следовательно, сначала необходимо обеспечить безопасность всей зоны в отношении присутствия горючих газов или паров. Это может быть проблематично, поскольку часто требуется частичное или полное отключение территории завода.

Искробезопасность

Этот метод защиты ограничивает количество электрической энергии, которое может выделяться до уровня, недостаточного для воспламенения горючих газов или паров. Это единственный метод защиты, подходящий для Зоны 0, и он работает в любой зоне 1 или 2.

Конструкция этих систем намного сложнее, чем два предыдущих метода защиты, поскольку каждый компонент должен быть тщательно выбран, чтобы обеспечить его искробезопасность. Электрическая энергия, передаваемая проводкой к этим компонентам из зоны 0, должна быть ограничена уровнями, недостаточными для воспламенения горючих газов или паров. Для этой цели обычно используются искробезопасные барьеры.

При соблюдении надлежащих мер предосторожности в отношении инструментов и методов работы, техническое обслуживание может выполняться на любом компоненте без необходимости следить за тем, чтобы на участке не было горючих газов или паров. Это возможно, потому что каждый компонент в системе не может выделять электрическую энергию, достаточную для воспламенения горючих газов или паров.

Заключение

В прошлом в большинстве установок зоны 1 использовались либо системы продувки воздухом, либо методы искробезопасной защиты. Это изменилось в последние годы из-за более широкой доступности устройств, компонентов и корпусов, рассчитанных на использование в Зоне 1.

Кнопки, переключатели, источники света, щитовые измерительные приборы и другие простые устройства широко доступны с рейтингом зоны 1, и разнообразие устройств, доступных для использования в этих областях, быстро росло за последние несколько лет.

Предложение продуктов для зоны 1 продолжает расти, поскольку некоторые поставщики теперь предлагают более сложные компоненты, такие как ПЛК, ЧМИ и источники питания с этим рейтингом. Теперь можно разработать сложную панель управления для использования в Зоне 1, просто выбрав правильные устройства и компоненты и следуя некоторым простым рекомендациям по проектированию.

Также доступны предварительно собранные стандартные и настраиваемые станции управления для зоны 1, заполненные различными кнопками, переключателями и лампами. Этот расширенный набор опций упрощает проектирование станций управления и панелей для зоны 1 при одновременном снижении первоначальных затрат и затрат на обслуживание.

Джим Данн - менеджер по продукции в IDEC. Визит idec.com для дополнительной информации.

Похожие