20112038.pdf

(1188 KB) Pobierz
ОБЗОР/ПРОМЫШЛЕННЫЕ
СЕТИ
А�½дреас Ге�½�½еке
Работа с промышле�½�½ыми
сетями в зо�½е класса 2
упрощается
Во взрывоопас�½ых зо�½ах класса 2 для пользователей промышле�½�½ых сетей, которые
в тече�½ие долгих лет эксплуатируют взрывозащищё�½�½ые электрические аппараты,
приборы и другие средства автоматизации, был доступе�½ вид взрывозащиты Ex nL,
заключающийся в том, что при ко�½струирова�½ии электрооборудова�½ия общего
�½аз�½аче�½ия при�½имались допол�½итель�½ые меры защиты, чтобы в �½ормаль�½ых режимах
работы о�½о �½е могло стать источ�½иком дуговых и искровых разрядов. Новая директива
«Искробезопас�½ая цепь уров�½я ic (Ex ic)» заме�½яет Ex nL с 2011 года. В да�½�½ой статье
описа�½ы улучше�½ия, которые могут быть обеспече�½ы при реализации возмож�½остей
�½ового ста�½дарта в промышле�½�½ых сетях FOUNDATION Fieldbus H1 и PROFIBUS PA.
©
СТА-ПРЕСС
З
АЩИТА
ВАШИХ ИНВЕСТИЦИЙ
38
Урове�½ь искробезопас�½ой электри
ческой цепи
ic
хорошо известе�½ в Рос
сии (в ГОСТ 12.2.020 76 имел �½аиме�½о
ва�½ие «повыше�½�½ая �½адёж�½ость против
взрыва») и сохра�½ё�½ в �½овом ГОСТ Р
51330.10 99, поскольку имеет достаточ
�½о широкую область приме�½е�½ия, а так
же введё�½ в между�½арод�½ый ста�½дарт
IEC 60079 11:2007 «Электрооборудова
�½ие для взрывоопас�½ых газовых сред –
Часть 11: Искробезопас�½ая электриче
ская цепь «i». О�½ похож �½а приме�½яе
мый ра�½ее вид взрывозащиты Ex nL
(�½евоспламе�½яющийся; IEC 60079 15:
2005 «Электрооборудова�½ие для взры
воопас�½ых газовых сред – Часть 15: За
щита вида «n») и заме�½яет его с 2011 го
да. Уста�½овки, введё�½�½ые в эксплуата
цию с использова�½ием Ex nL, продол
жают соответствовать ста�½дартам, по
требова�½иям которых о�½и были разра
бота�½ы. Это включает �½ез�½ачитель�½ые
об�½овле�½ия и модификации, при кото
рых электрооборудова�½ие, содержащее
искробезопас�½ые цепи уров�½я
ic,
может
быть использова�½о в качестве соответ
ствующих частей для заме�½ы, даже �½е
смотря �½а то, что Ex nL прекратит суще
ствова�½ие. Для �½овых уста�½овок и з�½а
www.cta.ru
читель�½ых модер�½изаций долже�½ быть
приме�½ё�½ �½овый ста�½дарт Ex ic.
П
РИМЕНЕНИЕ
ИСКРОБЕЗОПАСНОЙ ЦЕПИ IC
В ПРОМЫШЛЕННОЙ СЕТИ
Для приме�½е�½ия искробезопас�½ой
электрической цепи уров�½я
ic
во взры
воопас�½ой зо�½е класса 2 �½еобходимо,
чтобы уста�½овки соответствовали требо
ва�½иям искробезопас�½ости, подоб�½о су
ществующим требова�½иям уже извест
�½ых методов защиты для взрывоопас
�½ых зо�½ класса 0 и 1. Вот эти требова�½ия:
●
электрический зазор между зажима
ми для присоеди�½е�½ия искробезопас
�½ых и искроопас�½ых цепей долже�½
составлять �½е ме�½ее 50 мм;
Кабель�½ые магистрали
СТА 2/2011
ОБЗОР
/
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ
Таблица 1
Искробезопас�½ая электрическая цепь уров�½я
ic
(ко�½цепция FISCO с фиксирова�½�½ыми предель�½ыми з�½аче�½иями пол�½остью исключает вычисле�½ия;
в ко�½цепции Entity более высокие уров�½и �½апряже�½ия допустимы для более дли�½�½ых кабелей)
ВЫЧИСЛЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ СОГЛАСНО РАСЧЁТНОЙ МОДЕЛИ ENTITY
Срав�½е�½ие предель�½ого з�½аче�½ия Entity
I
o
≤
I
i
U
o
≤
U
i
P
o
≤
P
i
L
o
≥
L
cable
+
ΣL
i
C
o
≥
C
cable
+
ΣC
i
И�½дексы:
Уста�½овле�½�½ые предель�½ые з�½аче�½ия для FISCO
I
o
≤
380 мА
≤
I
i
U
o
≤
17,5 В
≤
U
i
P
o
≤
5,32 Вт
≤
P
i
Только Entity
Только Entity
�½е�½ия являются оди�½аковыми и �½е за
висят от фу�½кции полевого устройства,
что ведёт к уме�½ьше�½ию затрат �½а про
ектирова�½ие. В подоб�½ой таблице лег
ко отмечать изме�½е�½ия в составе обору
дова�½ия, которые появляются при вво
де уста�½овки в эксплуатацию или в про
цессе работы. И о�½а содержит также
и�½формацию по взрывозащите.
И
НФРАСТРУКТУРА ПОЛЕВОЙ
ШИНЫ
:
ВСЕГДА С ЗАЩИТОЙ
ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
o
– выход�½ое з�½аче�½ие, �½апример, источ�½ика пита�½ия;
i
– вход�½ое з�½аче�½ие, �½апример, приборов;
cable
– з�½аче�½ие для кабеля.
искробезопас�½ые цепи уров�½я
ic
тре
буют маркировки или использова
�½ия кабеля светло голубого цвета;
●
оце�½ка искробезопас�½ости
ic
произ
водится в соответствии с требова�½и
ями ко�½цепции Entity или FISCO
(Fieldbus Intrinsically Safe Concept –
ко�½цепция искробезопас�½ой систе
мы полевой ши�½ы. –
Прим. пер.).
Для оце�½ки в соответствии с требова
�½иями расчёт�½ой модели Entity [1, 2]
�½еобходимо срав�½е�½ие максималь�½ых
з�½аче�½ий выход�½ого �½апряже�½ия (U
o
),
выход�½ого тока (I
o
) и выход�½ой мощ
�½ости источ�½ика пита�½ия с соответ
ствующими вход�½ыми �½апряже�½иями
ко�½троль�½о измеритель�½ого оборудо
ва�½ия, а также вычисле�½ие и соблюде
�½ие предель�½ых з�½аче�½ий для и�½дук
тив�½ости и ёмкости. Ко�½цепция FISCO,
с успехом приме�½яемая для упроще�½ия
оце�½ки взрывозащиты, исключает �½е
обходимость в каком либо числовом
срав�½е�½ии или вычисле�½иях. В ко�½
цепции FISCO урове�½ь Ex ic (IEC
60079 27: 2005. – Ауте�½тич�½ый текст
между�½арод�½ого ста�½дарта – ГОСТ Р
52350.27 2005 «Электрооборудова�½ие
для взрывоопас�½ых газовых сред. Часть
27. Ко�½цепция искробезопас�½ой сис
темы полевой ши�½ы (FISCO)». –
Прим.
пер.)
уста�½овле�½ы предель�½ые з�½аче
�½ия безопас�½ого тока, �½апряже�½ия и
мощ�½ости, которые долж�½ы выдержи
ваться для всех сертифицирова�½�½ых
компо�½е�½тов, таких как источ�½ики пи
та�½ия промышле�½�½ой сети и приборы
(табл. 1).
Для пользователя модель FISCO
описывает типы кабелей и их предель
�½ую дли�½у (до 1000 м) и уста�½авливает,
что в каждом сегме�½те разрешё�½ толь
ко оди�½ источ�½ик пита�½ия. Оце�½ка
искробезопас�½ости с приме�½е�½ием
FISCO проста: требуется только соот
ветствующая докуме�½тация о сертифи
●
СТА 2/2011
кации источ�½ика пита�½ия, кабелей и
используемых полевых устройств.
По существу способ разработки сег
ме�½тов полевой ши�½ы остаётся преж
�½им. Топология с од�½ой магистраль�½ой
ли�½ией связи и точками подключе�½ия к
магистрали для каждого устройства –
кабель�½ыми отводами – проста для
проектирова�½ия, мо�½тажа и обслужива
�½ия. При этом все существующие топо
логии остаются допустимыми (рис. 1).
Высокое �½апряже�½ие, передаваемое че
рез магистраль�½ую ли�½ию, допустимо
для дли�½�½ых кабель�½ых трасс и боль
шого числа устройств. Урове�½ь искро
безопас�½ой цепи
ic
�½а кабель�½ом отводе
обеспечивается правиль�½ым выбором
источ�½ика пита�½ия и модулей защиты
сегме�½та.
В простой электро�½�½ой таблице мож
�½о докуме�½тировать взаимосвязь между
РСУ (и�½терфейс глав�½ого компьюте
ра), источ�½иком пита�½ия, модулем за
щиты сегме�½та и полевым устройством,
включая точку уста�½овки. Электро�½�½ая
таблица устра�½яет �½еобходимость в
мо�½таж�½ой схеме, так как точки соеди
Общая зо�½а
В �½астоящее время в тех�½ических ус
ловиях для и�½фраструктуры промыш
ле�½�½ой сети оговоре�½а защита от ко
роткого замыка�½ия в каждом кабель
�½ом отводе, чтобы �½е допустить �½еже
латель�½ых сбоев �½а магистрали и части
сегме�½та, �½апример, при проведе�½ии
работ �½а фу�½кцио�½ирующих устрой
ствах. Поэтому обыч�½о приме�½яются
сегме�½т�½ые соеди�½ители с защитой от
короткого замыка�½ия, так �½азываемые
модули защиты сегме�½та (Segment
Protector). Это ведёт к з�½ачитель�½ому
повыше�½ию коэффицие�½та готов�½ости
и�½фраструктуры промышле�½�½ой сети.
И ЭЛЕГАНТНОЕ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ
ПРИМЕНЕНИЯ В ЗОНЕ КЛАССА
©
СТА-ПРЕСС
П
РОСТОЕ
2
Модули защиты сегме�½та также обес
печивают урове�½ь искробезопас�½ости
ic
с высокими типич�½ыми з�½аче�½иями
физических величи�½. В част�½ости, уста
�½овле�½о повыше�½�½ое з�½аче�½ие макси
маль�½ого выход�½ого �½апряже�½ия (U
o
)
для оце�½ки искробезопас�½ости в соот
ветствии с расчёт�½ой моделью Entity,
поскольку для м�½огих полевых уст
ройств допустимы высокие з�½аче�½ия
безопас�½ого максималь�½ого вход�½ого
К РСУ (распределё�½�½ой системе управле�½ия)
Источ�½ик
пита�½ия FF
Сегме�½т�½ый
соеди�½итель PA
Модуль защиты
сегме�½та
Магистраль�½ая ли�½ия:
проводка в зо�½е класса 2
Полевые устройства
Од�½о устройство �½а каждый
кабель�½ый отвод:
искробезопас�½ая
электрическая цепь
уров�½я ic, �½изкоэ�½ергетические
схемы, устра�½яющие
возмож�½ость возгора�½ия, Ex nL
Зо�½а класса 2
Рис. 1. Топология �½а ос�½ове магистраль�½ой ли�½ии и кабель�½ых отводов является по�½ят�½ой,
простой в реализации и обслужива�½ии
www.cta.ru
39
ОБЗОР
/
ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ
�½апряже�½ия (U
i
). Модуль защиты сег
ме�½та огра�½ичивает ток �½а выходе каж
дого кабель�½ого отвода до безопас�½ого
з�½аче�½ия
I
o
= 70 мА, которое является
достаточ�½о �½изким практически для
всех доступ�½ых сегод�½я устройств.
Для требуемого более �½изкого з�½аче
�½ия безопас�½ого максималь�½ого вы
ход�½ого �½апряже�½ия
U
o
�½а подключе
�½ии кабель�½ого отвода, �½апример, в
системе FISCO, �½апряже�½ие огра�½ичи
вается также в источ�½ике пита�½ия по
левой ши�½ы, так как о�½ �½а самом деле
обеспечивает управле�½ие �½апряже�½и
ем. Таким образом, для простой и �½а
дёж�½ой реализации системы FISCO с
уров�½ем искробезопас�½ости
ic
�½еобхо
димо приме�½ять источ�½ик пита�½ия с
усоверше�½ствова�½�½ой схемотех�½икой,
соответствующей требова�½иям уров�½я
искробезопас�½ости
ic.
Сочета�½ие ис
точ�½ика пита�½ия и модуля защиты сег
ме�½та обеспечивает урове�½ь искробезо
пас�½ости цепи
ic
в системе FISCO или
Entity �½а кабель�½ом отводе с выбором
з�½аче�½ий безопас�½ых �½апряже�½ий.
Эта ко�½струкция извест�½а как ко�½
цепция магистрали повыше�½�½ой мощ
�½ости (High Power Trunk) [3], которая
уже стала промышле�½�½ым ста�½дартом
для любой взрывоопас�½ой зо�½ы. Так
как мощ�½ость магистрали является �½е
огра�½иче�½�½ой в смысле защиты от
воспламе�½е�½ия, работа �½а действующей
магистрали разреше�½а только при усло
вии газоочистки. Од�½ако проведе�½ие
работ �½а фу�½кцио�½ирующем оборудо
ва�½ии разреше�½о в любое время. Эта
ко�½струкция �½е только является эко�½о
мически эффектив�½ой, �½о и оптималь
�½о использует сегме�½т, допуская более
высокое з�½аче�½ие тока, протекающего
через магистраль�½ую ли�½ию. При более
высоком уров�½е �½апряже�½ия возрастает
протяжё�½�½ость кабель�½ых ли�½ий.
С F
IELD
C
ONNEX
КОМПАНИИ ГОТОВЫ
К ИННОВАЦИЯМ
Новаторы из компа�½ии
Pepperl+Fuchs, которые всег
да актив�½о вовлече�½ы в рабо
ту комитетов IEC и руководящих
орга�½изаций по промышле�½�½ым се
тям, таких как ассоциации FOUN
DATION Fieldbus и PROFIBUS
International, предвосхитили
тех�½ические изме�½е�½ия и зара�½ее �½ача
ли реи�½жи�½ири�½г компо�½е�½тов систе
мы FieldConnex для и�½фраструктуры
полевой сети. Были �½еобходимы только
�½ез�½ачитель�½ые модификации, чтобы
сертифицировать уров�½и изоляции
FieldConnex Power Hub и R2 Segment
Protector для уров�½я искробезопас�½ости
ic,
как описа�½о ра�½ее.
MBHD FB1 4R является �½овейшим
ко�½це�½тратором мощ�½ости с высоким
з�½аче�½ием удель�½ой мощ�½ости (High
Density Power Hub) для системы
FieldConnex. Отдель�½ые сме�½�½ые си
ловые модули в ко�½фигурации с резер
вирова�½ием с�½абжают электропита�½и
ем до четырёх сегме�½тов. Power Hub
обеспечивает ток до 500 мА в каждом
сегме�½те при повыше�½�½ом �½апряже
�½ии изоляции, и в �½астоящее время
предлагаются силовые модули c галь
ва�½ической развязкой. Выход�½ые �½ап
ряже�½ия от 31 до 17 В (U
o
для FISCO Ex
ic) делают возмож�½ым правиль�½ое
подключе�½ие соответствующего сегме
�½т�½ого соеди�½ителя FieldConnex для
любой взрывоопас�½ой зо�½ы. Модуль
Power Hub сертифицирова�½ для уста
�½овки во взрывоопас�½ой зо�½е класса 2
(рис. 2).
Модуль защиты сегме�½та для систе
мы FieldConnex R2 SP N* подходит
для приме�½е�½ия в искробезопас�½ых
цепях nL и
ic.
Обоз�½аче�½ие «*» указы
вает �½а возмож�½ость выбора от 4 до 12
кабель�½ых отводов [3]. В модуле уве
личе�½ до 50 мм электрический зазор
между зажимами для присоеди�½е�½ия
цепей магистрали и кабель�½ых отво
дов, и между �½ими уста�½овле�½а изоля
цио�½�½ая перегородка. Защита от ко
роткого замыка�½ия в каждом кабель
�½ом отводе гара�½тирует доступ�½ость
полевой ши�½ы, которая остаётся в ра
бочем состоя�½ии при выпол�½е�½ии ра
бот �½а фу�½кцио�½ирующих полевых
устройствах (рис. 3).
Рис. 3. Простой в эксплуатации модуль
защиты сегме�½та R2 системы FieldConnex
с защитой каждого кабель�½ого отвода
от короткого замыка�½ия
вест�½ых ко�½цепциях в соответствии с
моделями Entity или FISCO. Разработ
чики полевой ши�½ы, которые отделя
ют электрические искробезопас�½ые
цепи nL от силовых цепей, имеют хо
рошую подготовку. Искробезопас�½ая
цепь уров�½я
ic
для взрывоопас�½ой зо
�½ы класса 2 и ко�½цепция FieldConnex
делают возмож�½ым проведе�½ие работ
�½а оборудова�½ии при фу�½кцио�½ирую
щей тех�½ологической уста�½овке, при
этом �½е �½уж�½о получать разреше�½ие �½а
проведе�½ие работ без отключе�½ия обо
рудова�½ия. С уров�½ем искробезопас
�½ости
ic
мож�½о приме�½ять взрывоза
щиту вида «искробезопас�½ая электри
ческая цепь
i»
во взрывоопас�½ой зо�½е
класса 2. При выпол�½е�½ии требова�½ий
Ex ic, адаптирова�½�½ых к оце�½ке взры
возащиты, сокращаются затраты и уст
ра�½яется �½еопределё�½�½ость. Работа с
полевыми устройствами долж�½а быть
такой же простой, как всегда, и c уров
�½ем искробезопас�½ости
ic
это осущест
вимо.
●
©
СТА-ПРЕСС
Р
ЕКОМЕНДУЕМАЯ
ЛИТЕРАТУРА
1. Kegel G., Kessler M., Rogoll G. FISCO
model Versus Conventional Intrinsic Safety
Evaluation in Fieldbus Technology. Pep
perl+Fuchs GmbH, Mannheim 2001.
2. Кругляк К.В. Промышле�½�½ые сети: цели и
средства // Совреме�½�½ые тех�½ологии авто
матизации. – 2002. – № 4.
3. Жда�½ки�½ В.К. Ко�½цепция FieldConnex
®
для промышле�½�½ых сетей FOUNDATION
Fieldbus H1 и PROFIBUS PA: повыше�½ие
производитель�½ости и с�½иже�½ие затрат.
Часть 1 // Совреме�½�½ые тех�½ологии авто
матизации. – 2009. – № 2.
В
ЫГОДА
ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ
40
Рис. 2. Ко�½це�½тратор мощ�½ости MBHD FB1 4R
соответствует уров�½ю искробезопас�½ости
ic
www.cta.ru
В �½астоящее время оце�½ка искробе
зопас�½ости базируется �½а хорошо из
Авторизова�½�½ый перевод
Виктора Жда�½ки�½а,
сотруд�½ика фирмы ПРОСОФТ
Телефо�½: (495) 234 0636
E mail: info@prosoft.ru
СТА 2/2011

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin