در کارخانه های پتروشیمی و سایر محیط های پر انفجار، حتی یک جرقه کوچک الکتریکی می تواند پیامدهای فاجعه بار را ایجاد کند.موانع ایمنی ویژه ضروری هستند تا اطمینان حاصل شود که ابزارهای متصل به این مناطق خطرناک در شرایط احتمالی نقص کاملاً ایمن باقی می مانند. دو راه حل اصلی وجود دارد: موانع زنر (موانع ایمنی ذاتی) و عایق های گالوانیک. این مقاله اصول کار، کاربردهای آنها و مزایای مقایسه ای آنها را بررسی می کند.

موانع زنر، که به عنوان موانع ATEX یا موانع I.S نیز شناخته می شوند، با محدود کردن جریان انرژی به مناطق خطرناک کار می کنند. طراحی آنها اطمینان حاصل می کند که حتی در هنگام نقص،انرژی مدار زیر حداقل محدوده مورد نیاز برای روشن شدن مخلوط های انفجاری باقی می ماند..

در حالی که دیود های استاندارد اجازه جریان جریان را فقط در یک جهت می دهند، دیود های زنر برای هدایت در هنگام رسیدن به آستانه های ولتاژ معکوس خاص طراحی شده اند.این قطعات به سرعت جریان اضافی را به زمین هدایت می کنند وقتی ولتاژ از محدودیت های ایمنی فراتر رود، به طور موثر انرژی خطرناک را محدود می کند.

• مقاومت:محدوده های ورود جریان به مناطق خطرناک
• دیود زنر:ولتاژ کلیمپ در هنگام نقص با منحرف کردن جریان اضافی به زمین
• فیوز:محافظت از دیود زنر در شرایط اضافه بار

در طول کار عادی، مقاومت جریان جریان را محدود می کند. وقتی ولتاژ از آستانه های امن فراتر رود، دیود زنر فعال می شود تا جریان اضافی را تغییر دهد،در حالی که فیوز به عنوان حفاظت نهایی در برابر آسیب تجهیزات عمل می کند.

عملکرد مناسب نیاز به زمین گذاری اختصاصی I.S. بر اساس استانداردهای IEC 60079-14 دارد. این اقدام ایمنی حیاتی به طور مستقیم بر یکپارچگی سیستم تأثیر می گذارد.

با وجود ساده بودن و مقرون به صرفه بودن آن، موانع زنر محدودیت های متعددی دارند:

• اتصال اجباری به زمین سیستم I.S. باعث افزایش پیچیدگی نصب می شود.
• بار اضافی حلقه ممکن است عملکرد ابزار را کاهش دهد
• عدم قابلیت تبدیل یا تقویت سیگنال

این محدودیت ها منجر به جایگزینی گسترده ای با جداکننده های گالوانیکی در تاسیسات مدرن شده است.

جداکننده های گالوانک مانند سری PR 9000 از طرح های اساسا متفاوت استفاده می کنند. در حالی که هر دو تکنولوژی انرژی منطقه خطرناک را محدود می کنند،جداکننده ها جداسازی الکتریکی سه پورت را بین ورودی ها اجرا می کنند.، خروجی و مدارهای برق با استفاده از ترانسفورماتورها و اپتوکوپلرها.

این جدایی الکتریکی کامل از حلقه های زمین و تداخلات سر و صدا جلوگیری می کند و به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم را افزایش می دهد.

عایق بندی الکتریکی ذاتی جدا کننده نیاز های خاص زمین را از بین می برد، نصب و نگهداری را به طور چشمگیری ساده می کند.

• حذف تعطیلی اختصاصی I.S.
• کاهش بار حلقه برای بهبود عملکرد ابزار
• قابلیت تبدیل و تقویت سیگنال
• مقاومت بیشتر در برابر سر و صدا

• اندازه گیری دمای (ترموپول ها/RTD ها)
• انتقال سیگنال از دستگاه تغییر فشار
• شرایط سیگنال اندازه گیری جریان
• کنترل شیر ضد انفجار

تجهیزات مورد نیاز برای محیط های انفجاری نیاز به گواهینامه برای تأیید انطباق با روش های حفاظت قابل اجرا دارند. در اتحادیه اروپا، گواهینامه ATEX اجباری است،در حالی که IECEx به عنوان استاندارد بین المللی عمل می کند.

• شناسايي ارگان گواهينامه
• استانداردهای قابل استفاده
• پارامترهای الکتریکی
• مشخصات نصب
• شرایط ویژه عملیات

طراحی مناسب حلقه I.S. نیاز به تجزیه و تحلیل سه جزء دارد:

• تجهیزات مورد تایید در زمینه (منطقه خطرناک)
• دستگاه مرتبط (مواصفات منطقه امن)
• کابل های متصل کننده سازگار

• Uo (Voc): ولتاژ مدار باز
• Io (Isc): جریان مدار کوتاه
• Po: قدرت خروجی
• Ca: ظرفیت مجاز
• La: حثیت مجاز

محاسبه های ساده ترکیبی از تجهیزات سازگار و حداکثر طول کابل را با مقایسه پارامترهای دستگاه مرتبط با مشخصات دستگاه های زمینی تعیین می کنند. سیستم باید این موارد را برآورده کند:

• Uo ≤ Ui (محدودیت ولتاژ)
• Io ≤ Ii (حد فعلی)
• Po ≤ Pi (محدودیت قدرت)
• Ca ≥ Cکل (محدودیت ظرفیت)
• La ≥ Lکل (حد مقادیر تحرک)

پیروی از این اصول، عملیات ایمن را تضمین می کند و خطرات انفجار در مکان های خطرناک را به حداقل می رساند.