Co to jest iskrobezpieczeństwo?

Iskrobezpieczeństwo to technika ochrony, która ogranicza energię – zarówno elektryczną, jak i cieplną – dostępną w obwodzie do poziomu poniżej progu zapłonu otaczającej atmosfery. W przeciwieństwie do obudów przeciwwybuchowych, IS koncentruje się na zapobieganiu zapłonowi u źródła, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla urządzeń o niskiej mocy, takich jak czujniki, nadajniki i przyrządy ręczne.

Zasady projektowania obwodów przyrządów IS

Zaprojektowanie iskrobezpiecznego obwodu wymaga skrupulatnej kontroli energii, odporności na uszkodzenia i zachowania komponentów. Kluczowe zasady obejmują:

1. Ograniczenie energii

• Napięcie i prąd są ograniczone do bezpiecznych poziomów (zazwyczaj <30V i <100mA).
• Zmagazynowana energia w cewkach indukcyjnych i kondensatorach musi być zminimalizowana, aby zapobiec wyładowaniom iskrowym.

2. Bariery Zenera i izolacja galwaniczna

• Bariery Zenera ograniczają napięcie i odprowadzają nadmiar energii do ziemi.
• Izolatory galwaniczne wykorzystują transformatory lub optoizolatory do oddzielenia stref bezpiecznych i niebezpiecznych.

3. Rezystory ograniczające prąd

• Rezystory szeregowe ograniczają prąd zwarciowy i bezpiecznie rozpraszają energię.

4. Dobór komponentów

• Używane są tylko certyfikowane komponenty o przewidywalnych trybach uszkodzeń.
• Kondensatory i cewki indukcyjne są starannie dobierane, aby uniknąć przekroczenia energii zapłonu.

5. Niezawodność i analiza uszkodzeń

• Obwody są zaprojektowane tak, aby pozostały bezpieczne w warunkach pojedynczej lub podwójnej awarii.
• FMEDA (Analiza trybów uszkodzeń, skutków i diagnostyki) jest często używana do walidacji bezpieczeństwa.

IEC 60079: Obowiązująca norma

Seria IEC 60079 jest międzynarodowym punktem odniesienia dla urządzeń używanych w atmosferach wybuchowych. W szczególności:

IEC 60079-11: Iskrobezpieczeństwo „i”

• Określa wymagania dla urządzeń i systemów IS.
• Określa maksymalną dopuszczalną energię, odporność na uszkodzenia i procedury testowania.

IEC 60079-25: Projektowanie systemu IS

• Obejmuje połączenia urządzeń IS i urządzeń towarzyszących.
• Zapewnia zgodność w całym systemie, a nie tylko dla poszczególnych komponentów.

Certyfikacja i oznakowanie

• Certyfikowane urządzenia IS posiadają oznaczenia takie jak Ex ia IIC T4, wskazujące:
• Typ ochrony: „ia” (odporność na dwie usterki)
• Grupa gazowa: IIC (wodór, acetylen)
• Klasa temperaturowa: T4 (maksymalna temperatura powierzchni ≤135°C)

Dlaczego to ma znaczenie dla eksportu i zgodności

Dla producentów i eksporterów przyrządów – szczególnie w sektorach takich jak ropa i gaz, chemia i ceramika – zgodność z IEC 60079 jest niezbędna do uzyskania dostępu do globalnego rynku. Iskrobezpieczne konstrukcje nie tylko spełniają wymagania regulacyjne, ale także zmniejszają koszty instalacji, eliminując ciężkie obudowy przeciwwybuchowe.

Bezpieczeństwo jako elegancja

W duchu projektowania taoistycznego, iskrobezpieczeństwo polega na robieniu mniej, aby osiągnąć więcej – usuwaniu nadmiaru energii, upraszczaniu obwodów i ufaniu powściągliwości zamiast brutalnej siły. To cicha forma ochrony, w której elegancja spotyka się z inżynierią.