Zobrazování provozních hodnot ze smyčky 4-20 mA v prostředí s nebezpečím výbuchu není nic mimořádného. Certifikované zobrazovače napájené většinou přímo ze smyčky nabízí kromě firmy BEKA i jiní výrobci.
Tyto přístroje jsou obvykle jiskrově bezpečné nebo uzavřené v pevném závěru a splňují tím většinu požadavků na montáž do panelu nebo mimo něj. Může se ovšem vyskytnout potřeba umístit zobrazovač do skříně chráněné zajištěným provedením Ex e. V tomto případě je většina zobrazovačů nepoužitelných.
Skříně v provedení Ex e mohou být umístěny v Zóně 1 nebo 2 a mohou obsahovat spínače, kontrolky, svorkovnice a jiné přístroje certifikované pro použití v závěru Ex e. Z těchto skříní se často ovládají čerpadla nebo kompresory, jejichž provozní stavy (tlak, průtok, teplota) je potřeba zobrazovat přímo na ovládací skříni.
Požadavky na závěr v zajištěném provedení Ex e jsou definovány v normách EN 60079-0 a EN 60079-2. Přístroje obsahující polovodiče, otevřené kontakty nebo pohyblivé cívky, které se vyskytují v měřicích přístrojích se nesmí instalovat do závěru Ex e, pokud nejsou chráněny dalším typem ochrany, jako je pevný závěr Ex d, zalití zalévací hmotou Ex m nebo jiskrová bezpečnost Ex i. U skříní v zajištěném provedení umístěných v Zóně 2 mohou být použity i přístroje s typem ochrany Ex n.
Skříně v zajištěném provedení musí být odolné proti nárazu o minimální energii 7 J a krytí minimálně IP54, i když skříně určené pro venkovní prostředí mají krytí vyšší, aby odolávaly povětrnostním vlivům.
I když lze instalovat běžné jiskrově bezpečné přístroje do skříní v zajištěném provedení Ex e, klasické zobrazovače jako například smyčkou napájený BA307E nejsou odolné proti nárazu tak, aby splňovaly požadavky na certifikaci Ex e. Certifikovaný průhledný kryt by mohl tento problém odstranit, ale neumožňoval by obsluhu tlačítek na čelním panelu zobrazovače.
Skříně se závěrem v zajištěném provedení Ex e se stále častěji instalují do Zóny 2, aby operátoři nemuseli pracovat v Zóně 1. V tomto případě se mohou v těchto skříních použít přístroje v provedení Ex n, které mají podobné požadavky na krytí a nárazovou zkoušku jako přístroje Ex e. Ačkoliv jsou smyčkou napájené zobrazovače Ex n oproti jiskrové bezpečnosti cenově výhodnější variantou pro použití v Zóně 2, bylo jejich použití donedávna problematické. Nedávné uvedení zobrazovačů BEKA BA307NE a BA327NE na trh řeší problémy s instalací zobrazovačů ve skříních v zajištěném provedení Ex e.
BEKA vyhověla požadavkům na instalaci zobrazovačů ve skříních v zajištěném provedení tím, že vyvinula sérii odolných zobrazovačů napájených smyčkou 4-20 mA a získala pro ně certifikáty z nezávislé zkušebny. Tento článek popisuje jejich návrh a instalaci. I když jsou to zobrazovače napájené smyčkou 4-20 mA, dá se tento přístup aplikovat i pro jiné typy displejů.
Existují dva základní konstrukční požadavky:
- Závěr Ex e nevytěsňuje nebezpečnou atmosféru, ve které jsou zobrazovače nainstalované. Musí být tedy chráněny jiným typem ochrany, který je vhodný pro příslušnou zónu a plyn.
- Instalace zobrazovače do skříně Ex e nesmí omezit její certifikát.
Pro aplikace v Zóně 2 byl pro dosažení bezpečnosti vybrán jako nejekonomičtější typ ochrany Ex nA (nejiskřící). Pro aplikace v Zóně 1 byla vybrána jiskrová bezpečnost Ex ia. Ta by se mohla samozřejmě použít i v Zóně 2. Aby nebyla porušena certifikace Ex e, musí čelní strana zobrazovače splňovat požadavky na odolnost proti nárazu 7 J a krytí IP66 (minimum je IP54).
Nové zobrazovače BEKA jsou ovládány čtyřmi tlačítky umístěnými na čelní straně. Tlačítka jsou překryta pružnou folií a celý přístroj se upevní do skříně v zajištěném provedení s použitím silikonového těsnění. Použité plastové součásti splňují požadavky na certifikaci kovových i nekovových skříní.
Na obrázku 2 je souhrn testovacích procedur tak jak je předepisuje EN 60079-0. Zahrnují odolnost proti teplotě 82°C a následně nárazy při vysoké a nízké teplotě. Po těchto testech musí přístroj splňovat požadované krytí IP.
Pro splnění těchto přísných požadavků vyvinula BEKA pouzdro zobrazovače z nerezového odlitku s okýnkem z tvrzeného skla 10mm silného. Toto provedení bylo posouzeno nezávislou zkušebnou Intertek, která vydala následně „Certifikáty Ex součásti" IECEx a ATEX potvrzující soulad s příslušnými normami. Tyto certifikáty Ex součásti jsou použity jako podklad pro certifikáty nejiskřícího provedení Ex nA u přístrojů BA307NE (obr. 1) a BA327NE a také pro jiskrově bezpečné certifikáty Ex ia u přístrojů BA307E-SS a BA327E-SS.
Instalace zobrazovačů smyčky 4-20 mA ve skříních v zajištěném provedení Ex e v Zóně 2
Do skříně nebo rozvaděče v zajištěném provedení Ex e umístěném v Zóně 2 můžeme bezpečně nainstalovat nejiskřící Ex nA zobrazovače BA3x7NE nebo jiskrově bezpečné Ex ia zobrazovače BA3x7E-SS. Nejiskřící typy představují v tomto případě ekonomicky nejvýhodnější řešení, protože nepotřebují Zenerovu bariéru nebo jiskrově bezpečný oddělovač.
Na obrázku 3 je zapojení zobrazovače BA307NE Ex nA v Zóně 2 napájeného smyčkou 4-20 mA. Smyčka může být napájena ze zdroje 24 Vdc se značkou CEs patřičnou izolací od síťového rozvodu. Pokud je napájecí zdroj umístěn v rozvaděči v zajištěném provedení, musí být chráněn dalším typem ochrany, jako je pevný závěr Ex d, zalití zalévací hmotou Ex m nebo nejiskřící provedení Ex nA.
Každý vodič smyčky 4-20 mA musí být chráněn proti přetížení pojistkou, která může být například součástí svorkovnice a sloužit současně k odpojení obvodu při údržbě. Někteří uživatelé dávají přednost miniaturním jističům nebo elektronickým omezovačům proudu. Tlačítka na přední straně zobrazovače, která jsou mimo závěr Ex nA, jsou „nezápalná" a certifikovaná jako Ex ic (jiskrově bezpečná za normálního provozu). Vychází se z omezení napětí a proudu uvnitř přístroje. Velmi užitečnou, ale zřídka doceněnou vlastností Ex nA je to, že i když se dá použít jen v Zóně 2, mohou být takové přístroje zapojeny do obvodu s přístroji, které nejsou jiskrově bezpečné a které mohou být až v Zóně 1. Viz obr. 3.
Instalace zobrazovačů smyčky 4-20 mA ve skříních v zajištěném provedení Ex e v Zóně 1
V rozvaděči Ex e umístěném v Zóně 1 mohou být instalovány jen jiskrově bezpečné zobrazovače BA3x7E-SS. Protože se Zenerovy bariéry ani galvanické oddělovače nesmí montovat do skříní Ex e umístěných v Zóně 1, musí být nainstalovány v bezpečném prostředí nebo chráněny jiným typem ochrany (pevný závěr). Zenerovy bariéry a galvanické oddělovače některých výrobců (např. MTL) mohou být montovány v Zóně 2 bez dalších omezení. Jiskrově bezpečné přístroje, svorky a vodiče musí být odděleny od ostatních přístrojů a vodičů. Pokud se předpokládá údržba pod napětím, musí být holé jiskrově bezpečné vodiče chráněny krytem IP30 a označeny.
Jiskrově bezpečné zobrazovače BA307E-SS a BA327E-SS mohou být instalovány i v rozvaděči Ex e umístěném v Zóně 2. Požadavky na instalaci jsou stejné jako pro Zónu 1 s tím rozdílem, že Zenerovy bariéry a galvanické oddělovače schválené pro instalaci v Zóně 2 mohou být umístěny ve stejném rozvaděči jako zobrazovač. Tato výhoda vynikne v případě, že zobrazovaná proměnná se vytváří přímo v rozvaděči.
Další aplikace
Díky své robustnosti mohou být uvedené zobrazovače použity i v rozvaděčích, které jsou chráněny závěrem s vnitřním přetlakem nebo v klasických jiskrově bezpečných obvodech v náročných klimatických podmínkách.
D-Ex Instruments, s.r.o.
Optátova 708/37, 637 00 Brno
Telefon: +420 541 423 211
Fax: +420 541 221 580
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.dex.cz
Poprvé zveřejněno v časopise HazardEx v březnu 2015 - www.hazardexonthenet.net
O autorovi:
Chris Burkitt založil v roce 1984 BEKA associates, která se specializuje na návrh, výrobu a aplikace zobrazovačů v prostředí s nebezpečím výbuchu. Po vyučení u Georg Kent Ltd strávil Chris Burkitt 11 let u MTL vývojem teplotních převodníků, Zenerových bariér a galvanických oddělovačů než se stal konzultantem amerických firem pro získávání evropských certifikátů.
