Шкаф для нефтегазовых применений Ex ia (искробезопасный)
Шкаф автоматики с видом взрывозащиты «ia» — искробезопасная электрическая цепь. Энергия сигналов ограничена до уровня, при котором искра не может воспламенить взрывоопасную смесь. Единственный вид защиты для зоны 0 (постоянное присутствие взрывоопасной среды).
Шкаф Ex ia (искробезопасный) — наиболее надёжный вид взрывозащиты. Основан на ограничении электрической энергии в цепи до уровня, недостаточного для воспламенения взрывоопасной смеси, даже при двойном повреждении изоляции.
Классификация
- Ex ia — безопасность сохраняется при двух независимых повреждениях — для зоны 0, 1, 2
- Ex ib — безопасность при одном повреждении — для зоны 1, 2
- Ex ic — упрощённые требования — только для зоны 2
Ex ia — единственный вид защиты, допустимый для зоны 0 (где взрывоопасная смесь присутствует постоянно: внутри резервуаров, скважин, газоанализаторных колонок).
Принцип работы
Ограничение энергии
- Напряжение ограничено 30 В (обычно 24 В)
- Ток ограничен специальными барьерами с резисторами и диодами Зенера
- Мощность в цепи — менее 1-2 Вт
- Накопленная энергия (ёмкости, индуктивности) ограничена
Барьеры безопасности
Устанавливаются между опасной зоной (датчик во взрывоопасной среде) и безопасной зоной (шкаф автоматики):
- Пассивные барьеры Зенера — простые, надёжные, но требуют хорошего заземления
- Активные барьеры с гальванической развязкой — универсальные, не требуют заземления; производители Pepperl+Fuchs K-System, R.Stahl ISpac, MTL
- HART-совместимые барьеры — для диагностики HART-датчиков
Полевое оборудование
- Все датчики и исполнительные устройства во взрывоопасной зоне должны быть Ex ia
- Марка Ex ia IIC T4 означает: искробезопасная для группы IIC (водород), температурный класс T4
Применение
- Автоматика резервуарных парков (датчики уровня, температуры в резервуарах)
- Автоматика скважин нефтегазодобычи
- Автоматика газоанализаторных колонок
- АСУ ТП нефтехимических производств
- Автоматика АЗС (датчики в баках)
Отличия от Ex d и Ex p
- Ex ia — единственный для зоны 0
- Ex ia защищает цепь (а не оболочку как Ex d/Ex p)
- Шкаф автоматики с барьерами может быть в обычном (не Ex) исполнении, расположенным в безопасной зоне
- Или сам шкаф в Ex p/Ex d исполнении, расположенный во взрывоопасной зоне с барьерами внутри
- Ex ia позволяет открывать датчики под напряжением (не возникнет взрыва)
Проектирование
Для расчёта искробезопасной цепи необходимо:
- Параметры датчика: Ui, Ii, Pi, Ci, Li
- Параметры барьера: Uo, Io, Po, Co, Lo
- Параметры кабеля: ёмкость и индуктивность на метр, длина
Условие совместимости: Uo≤Ui, Io≤Ii, Po≤Pi, Co≥Ci+Cк, Lo≥Li+Lк (где Cк, Lк — ёмкость и индуктивность кабеля).
РУБИКОН выполняет полный цикл проектирования систем Ex ia для нефтегаза: расчёт цепей, подбор барьеров, монтаж и пусконаладку.
Частые вопросы
Можно ли использовать стандартный ПЛК с барьерами Ex ia?
Да, в этом главное преимущество Ex ia. ПЛК устанавливается в безопасной зоне (например, в операторной) или в шкафу Ex p во взрывоопасной зоне. Между ПЛК и датчиками в зоне 0/1 устанавливаются активные барьеры с гальванической развязкой (Pepperl+Fuchs K-System, MTL). Это универсальное и экономичное решение.Какой класс IIC лучше IIA или IIB?
Эти классы указывают группы взрывоопасных смесей, для которых сертифицировано оборудование. IIC — для самых опасных (водород, ацетилен) с минимальными зазорами и токами. Оборудование IIC автоматически подходит для IIB и IIA. Для нефтегаза обычно требуется IIB или IIC. Указано на маркировке: Ex ia IIC T4.
Источники
- ГОСТ IEC 60079-11 — Искробезопасная электрическая цепь «i» — Росстандарт
- ТР ТС 012/2011 — Безопасность оборудования для работы во взрывоопасных средах — ЕАЭС