Σε πετροχημικά εργοστάσια και σε άλλα εκρηκτικά περιβάλλοντα, ακόμη και μια μικρή ηλεκτρική σπίθα μπορεί να προκαλέσει καταστροφικές συνέπειες.Τα ειδικά εμπόδια ασφαλείας είναι απαραίτητα για να διασφαλιστεί ότι τα όργανα που συνδέονται με αυτές τις επικίνδυνες περιοχές παραμένουν απολύτως ασφαλή υπό πιθανές συνθήκες βλάβηςΔύο βασικές λύσεις υπάρχουν: φραγμοί Ζενέρ (εσωτερικά φραγμοί ασφάλειας) και γκαλβανικοί απομονωτές. Αυτό το άρθρο εξετάζει τις αρχές λειτουργίας, τις εφαρμογές και τα συγκριτικά πλεονεκτήματα τους.

Τα φράγματα Zener, επίσης γνωστά ως φράγματα ATEX ή φράγματα IS, λειτουργούν περιορίζοντας την ροή ενέργειας σε επικίνδυνες περιοχές.η ενέργεια του κυκλώματος παραμένει κάτω από το ελάχιστο όριο που απαιτείται για την ανάφλεξη εκρηκτικών μείγματος·.

Ενώ οι τυποποιημένες διόδους επιτρέπουν τη ροή ρεύματος μόνο σε μία κατεύθυνση, οι διόδοι Zener είναι σχεδιασμένες να οδηγούν όταν φτάνουν σε συγκεκριμένα όρια αντίστροφης τάσης.Αυτά τα εξαρτήματα διεξάγουν γρήγορα υπερβολικό ρεύμα στο έδαφος όταν η τάση υπερβαίνει τα ασφαλή όρια, με αποτελεσματικό τρόπο, να περιορίζει την επικίνδυνη ενέργεια.

• Αντίσταση:Περιορισμοί ρεύματος που εισέρχεται σε επικίνδυνες περιοχές
• Δίοδος Zener:Κρατώνει την τάση κατά τη διάρκεια σφαλμάτων με την εκτροπή του υπερβολικού ρεύματος στο έδαφος
• Φυτίλια:Προστατεύει τη δίοδο Zener κατά τη διάρκεια συνθηκών υπερφόρτωσης

Όταν η τάση υπερβαίνει τα ασφαλή όρια, η δίοδος Ζένερ ενεργοποιείται για να παρακάμψει το υπερβολικό ρεύμα.ενώ η ασφάλεια χρησιμεύει ως τελική προστασία από ζημιές στον εξοπλισμό..

Η ορθή λειτουργία απαιτεί ειδική γείωση του I.S. εγκατεστημένη σύμφωνα με τα πρότυπα IEC 60079-14.

Παρά την απλότητα και την οικονομική τους αποτελεσματικότητα, τα εμπόδια Zener παρουσιάζουν διάφορους περιορισμούς:

• Η υποχρεωτική δέσμευση στο έδαφος ειδικού συστήματος πληροφορικής αυξάνει την πολυπλοκότητα της εγκατάστασης
• Επιπλέον φορτίο βρόχου μπορεί να μειώσει τις επιδόσεις του οργάνου
• Έλλειψη δυνατοτήτων μετατροπής ή ενίσχυσης σήματος

Οι περιορισμοί αυτοί οδήγησαν σε ευρεία αντικατάσταση από γαλβανικούς απομονωτές στις σύγχρονες εγκαταστάσεις.

Οι γαλβανικοί απομονωτές όπως η σειρά PR 9000 χρησιμοποιούν διαφορετικά σχέδια.Οι απομονωτές εφαρμόζουν ηλεκτρική απομόνωση τριών θύρων μεταξύ εισόδου, έξοδος και κυκλώματα ισχύος που χρησιμοποιούν μετασχηματιστές και οπτικοσύνδεσμοι.

Αυτός ο πλήρης ηλεκτρικός διαχωρισμός αποτρέπει τους κυκλούς εδάφους και τις παρεμβολές θορύβου, αυξάνοντας σημαντικά την αξιοπιστία και την ασφάλεια του συστήματος.

Η εγγενής ηλεκτρική μόνωση του απομονωτή εξαλείφει τις ειδικές απαιτήσεις γείωσης, απλοποιώντας δραματικά την εγκατάσταση και τη συντήρηση.

• Εξάλειψη της ειδικής δέσμευσης στο έδαφος του I.S.
• Μειωμένο φορτίο βρόχου για βελτιωμένη απόδοση οργάνου
• Ικανότητες μετατροπής και ενίσχυσης σήματος
• Ενισχυμένη αντοχή στον θόρυβο και την υπερεμπόδιση

• Μέτρηση θερμοκρασίας (θερμοσύνδετα/RTD)
• Μεταφορά σήματος από μετατροπέα πίεσης
• Προετοιμασία σήματος μετρητή ροής
• Ελέγχος βαλβίδας ασφαλείας από έκρηξη

Ο εξοπλισμός που προορίζεται για εκρηκτικά περιβάλλοντα απαιτεί πιστοποίηση για την επαλήθευση της συμμόρφωσης με τις εφαρμοστέες μεθόδους προστασίας.ενώ το IECEx χρησιμεύει ως το διεθνές πρότυπο.

• Πιστοποίηση ταυτοποίησης φορέα
• Εφαρμόσιμα πρότυπα
• Ηλεκτρικές παραμέτρους
• Προδιαγραφές εγκατάστασης
• Ειδικές συνθήκες λειτουργίας

Ο σωστός σχεδιασμός της βρόχας I.S. απαιτεί ανάλυση τριών στοιχείων:

• Πιστοποιημένος εξοπλισμός πεδίου (επικίνδυνη περιοχή)
• Συνδεδεμένη συσκευή (διασύνδεση ασφαλούς περιοχής)
• Συμβατή καλωδίωση διασύνδεσης

• Uo (Voc): τάση ανοικτού κυκλώματος
• Io (Isc): ρεύμα βραχυκυκλώματος
• Po: ισχύς εξόδου
• Ca: Επιτρεπόμενη χωρητικότητα
• La: Επιτρεπόμενη επαγωγικότητα

Απλοί υπολογισμοί καθορίζουν συμβατούς συνδυασμούς εξοπλισμού και μέγιστο μήκος καλωδίων με τη σύγκριση των σχετικών παραμέτρων της συσκευής με τις προδιαγραφές των συσκευών πεδίου.

• Uo ≤ Ui (περιορισμός τάσης)
• Io ≤ Ii (περιορισμός ρεύματος)
• Po ≤ Pi (περιορισμός ισχύος)
• Ca ≥ Cσυνολικά (περιορισμός χωρητικότητας)
• La ≥ Lσυνολικό (περιορισμός επαγωγικότητας)

Η τήρηση αυτών των αρχών εξασφαλίζει την εγγενώς ασφαλή λειτουργία, ελαχιστοποιώντας τους κινδύνους έκρηξης σε επικίνδυνες θέσεις.