Dzięki najnowszym postępom w technologii iskrobezpieczeństwo udostępnia obecnie najbezpieczniejszy, najbardziej opłacalny i najłatwiejszy sposób wdrażania rozwiązań, które chronią operacje realizowane w przemyśle przetwórczym.
W każdej branży eksplodujące urządzenia to z pewnością coś złego. Jednak w przemyśle przetwórczym ryzyko wybuchu jest bardzo realne. A stawka – od negatywnego wpływu na zyski firmy oraz środowisko naturalne do utraty życia – jest zbyt wysoka, aby ją ignorować.
Inżynierowie projektujący urządzenia elektryczne i procesy do zastosowania w strefach zagrożonych eksplozją mają do dyspozycji wiele różnych metod ochrony przeciwwybuchowej, począwszy od metod wykluczających możliwość wybuchu, takich jak zanurzenie w oleju lub przewietrzanie i utrzymywanie nadciśnienia[1], do metod zapobiegania eksplozjom przy użyciu obudów w wykonaniu przeciwwybuchowym lub ognioodpornych aż po technologie ograniczające energię wybuchu, takie jak ograniczona emisja[2], zwiększone bezpieczeństwo[3] lub iskrobezpieczeństwo[4]. Te zasady i techniki mają pewne nieodłączne zalety i wady. Istnieją również pewne idealne aplikacje, na przykład ochrona całej sterowni w zakładzie za pomocą nadciśnienia.
Jednak w prawidłowej sytuacji iskrobezpieczeństwo jest najbezpieczniejsze, najtańsze i najłatwiejsze do wdrożenia. Sprawdźmy, dlaczego tak jest.
- Iskrobezpieczeństwo jest najbezpieczniejszą formą ochrony przeciwwybuchowej
Po pierwsze, iskrobezpieczeństwo jest jedyną metodą ochrony przeciwwybuchowej, zatwierdzoną dla Strefy 0 zagrożenia wybuchem. Jest to obszar uznawany przez ATEX, IECEx i NFPA 70-2020: NEC[5] za najbardziej niebezpieczny i to „w sposób ciągły”. Powodem jest to, że od urządzeń iskrobezpiecznych wymagane jest, aby wytrzymały dwie usterki elektryczne i pozostały bezpieczne. Urządzenia oraz instalacje iskrobezpieczne muszą być również odporne na niektóre problemy wynikające z mechanicznego wykonania instalacji przeciwwybuchowych, takie jak nieprawidłowe uszczelnienie przewodów i kabli oraz użycie uszkodzonych lub nieprawidłowo zabezpieczonych obudów. Poza najwyższym stopniem ochrony przed eksplozjami iskrobezpieczeństwo jest również z natury bezpieczniejsze dla personelu, ponieważ zasada ograniczania energii typowo dopuszcza do strefy niebezpiecznej urządzenia elektryczne na napięcia do 30 V i prądy do 100 mA.
- Iskrobezpieczeństwo jest najtańszym sposobem wdrożenia ochrony przeciwwybuchowej
W wielu przypadkach sprzęt niebędący w wykonaniu przeciwwybuchowym może być stosowany w obwodzie iskrobezpiecznym, jeśli spełnia określone kryteria. Urządzenia te są uważane za „proste aparaty elektryczne”, co oznacza, że nie są w stanie generować napięć większych od 1,5 V, prądów większych od 100 mA albo mocy ponad 1,5 W lub też rozpraszać mocy cieplnej większej niż 2,5 W. Urządzenia te obejmują termopary, wyłączniki, rezystancyjne czujniki temperatury (RTD) i diody LED. Są one zazwyczaj znacznie tańsze i łatwiej dostępne niż urządzenia posiadające atest do pracy w strefie niebezpiecznej.
Innym obszarem, w którym zastosowanie iskrobezpieczeństwa jest tańsze niż inne formy ochrony przeciwwybuchowej, jest bieżąca konserwacja sprzętu technologicznego lub maszyn (utrzymanie ruchu). Ponieważ urządzenia te wykorzystują ograniczenie energii jako ochrony przeciwwybuchowej, można przy nich pracować bez odłączania zasilania. Ponadto czas i pracochłonność konserwacji mogą być znacznie zredukowane, ponieważ nie jest wymagana osłona gazowa ani dodatkowy czas na uzyskanie dostępu do układów elektronicznych znajdujących się wewnątrz obudów przeciwwybuchowych.
- Iskrobezpieczeństwo jest najłatwiejszą do wdrożenia metodą ochrony przeciwwybuchowej
Jedną z największych zalet wdrożenia iskrobezpieczeństwa jest możliwość wykorzystania w większości przypadków praktyk instalowania okablowania w obszarze bezpiecznym. Oczywiście należy przestrzegać pewnych zasad dotyczących okablowania, np. kable iskrobezpieczne i zwykłe muszą być oddzielone od siebie o 50 mm, a okablowanie iskrobezpieczne musi być oznaczone etykietą lub jasnoniebieskim kolorem izolacji. Jednak wszystkie inne aspekty okablowania, takie jak np. kiedy stosować korytka kablowe, jakich użyć rodzajów dławnic, są podobne do praktyk instalowania okablowania w obszarach bezpiecznych. Jest to porównanie z mnogością zasad dotyczących instalacji elektrycznych w wykonaniu przeciwwybuchowym, takich jak sposób i miejsce uszczelnienia rur kablowych, a także rodzaje kabli i osprzętu wymagane przez przepisy dotyczące urządzeń oraz instalacji elektrycznych. Systemy iskrobezpieczne są również znacznie łatwiejsze do wdrożenia niż systemy przewietrzania i utrzymywania nadciśnienia, ponieważ nie ma potrzeby dostarczania gazu obojętnego w celu zwiększenia ciśnienia w obudowie, ani też przewodów i złączek związanych z dostarczaniem takiego gazu.
Ekscytujący postęp technologiczny w dziedzinie iskrobezpieczeństwo czyni obecnie te wdrożenia jeszcze łatwiejszymi. Przykładem jest zintegrowane iskrobezpieczeństwo w nowych modułach We/Wy z serii ELX firmy Beckhoff, przeznaczonych dla sieci EtherCAT. Komponenty te łączą ochronę przeciwwybuchową ze standardowym, montowanym na szynie DIN modułem We/Wy. Inni producenci także oferują pewien rodzaj zintegrowanego podejścia do ochrony przeciwwybuchowej, ale wiele z ich produktów w wersji przeciwwybuchowej ma inne wymiary niż ich odpowiedniki standardowe. Nie mogą one być zintegrowane bezpośrednio w tym samym węźle We/Wy z modułami standardowymi.
Zintegrowane iskrobezpieczeństwo przynosi też wiele innych korzyści. Na początek eliminuje potrzebę stosowania bariery iskrobezpiecznej innej firmy. To nie tylko znacznie zmniejsza rozmiar obudowy, w której znajduje się system sterowania, ale także zmniejsza o połowę liczbę czasochłonnych połączeń przewodów. Eliminuje to również potrzebę dodania kolejnego producenta do listy materiałów. Kolejną wartą uwagi zaletą tych zintegrowanych technologii jest to, że inżynierowie mogą wykorzystać wszystkie zalety technologii EtherCAT, w tym:
- szybkość komunikacji w czasie rzeczywistym na poziomie 100 Mbit/s oraz rozszerzenia EtherCAT G/G10 Gigabit, które wkrótce zaoferują jeszcze większą przepustowość dla wymagających aplikacji;
- swobodny wybór topologii sieci bez jakiegokolwiek wpływu na wydajność;
- praktyczny brak ograniczeń wielkości sieci aż do 65 535 węzłów w jednej sieci EtherCAT;
- wysoką synchronizację dzięki zasadzie rozproszonych zegarów.
Dlatego już dziś możemy uczynić nasze aplikacje iskrobezpiecznymi.
Pod względem bezpieczeństwa, kosztów i łatwości wdrożenia, korzyści płynące z iskrobezpieczeństwa są oczywiste, a postępy w technologii We/Wy sprawiają, że jest to jeszcze bardziej oczywiste. Inżynierowie powinni ocenić, czy ta metoda pasuje do ich aplikacji, a jeśli tak, to ją wdrożyć. Ważne jest również, aby współpracować z partnerami technologicznymi, którzy traktują ryzyko równie poważnie jak my i dostarczają rozwiązania, które pomogą utrzymać bezpieczeństwo naszego zespołu, firmy i sprzętu.
Jesse Hill jest menedżerem ds. przemysłu przetwórczego w firmie Beckhoff Automation.
[1] ang. purge ad pressurization
[2] non-incendive, Ex nl
[3] ochrona o podwyższonym stopniu bezpieczeństwa; ang. increased safety, Ex e
[4] ang. intrinsic safety, Ex ic
[5] amerykański Narodowy Kodeks Elektryczny, artykuł 505
