Apa itu Keamanan Intrinsik? Definisi, Batasan, dan Desain Area Berbahaya

Seorang teknisi menjepit detektor kebocoran ke pendingin yang diisi dengan propana R290. Alat ini menggunakan baterai 9 V, berada sekitar 20 mm dari sambungan yang baru saja mulai rusak, dan tidak ada yang melihat dua kali perangkat elektronik di dalamnya. Keamanan intrinsik ada karena pandangan kedua itulah yang mencegah ledakan. Istilah ini menggambarkan teknik perlindungan yang menjaga energi listrik dan panas di dalam suatu rangkaian di bawah tingkat yang dapat menyulut atmosfer mudah terbakar di sekitarnya, dalam pengoperasian normal dan dalam sejumlah kondisi gangguan tertentu.

Definisi tersebut terdengar sederhana, namun mendefinisikan kembali segala sesuatu yang ada di hilir. Karena perlindungan berasal dari pembatasan energi dan bukan dari pengendalian ledakan, maka perlindungan ini mencakup keseluruhan loop, termasuk kabel yang mengalir kembali ke kabinet kontrol. Ini juga berarti bahwa desain dapat dihitung dan disertifikasi sebelum sesuatu mencapai lokasi.

Definisi Formal dan Tiga Batasan

Kata-kata formalnya berasal dari IEC 60079-11, standar di balik penandaan Ex i, dan diulangi dalam Petunjuk ATEX Eropa 2014/34/EU dan dalam skema IECEx. Suatu perangkat memenuhi syarat aman secara intrinsik ketika energi yang dapat dilepaskannya terbatas sehingga penyalaan tidak dapat terjadi dalam pengoperasian normal atau dalam kondisi gangguan yang ditentukan.

Tiga besaran dikendalikan bersama-sama, dan salah satu dari besaran tersebut dapat menyalakan api:

• Tegangan, karena percikan api memerlukan potensial yang cukup untuk memecah celah antar konduktor.
• Arus, karena energi dalam percikan putus meningkat seiring dengan arus dan induktansi rangkaian.
• Daya dan suhu permukaan, karena permukaan yang panas dapat menyalakan gas tanpa percikan sama sekali.

Batasannya tidak dipilih oleh perancang. Setiap perangkat lapangan bersertifikat diterbitkan dengan parameter entitas: tegangan input maksimum Ui, arus input Ii, daya input Pi, dan kapasitansi internal serta induktansi Ci dan Li. Penghalang atau isolator di ujung lain kabel mengeluarkan nilai keluaran yang cocok Uo, Io dan Po, sedangkan kabel menambahkan kapasitansi dan induktansi untuk setiap meter panjangnya. Sebuah loop hanya sesuai jika setiap pasangan berbaris dengan margin tersisa.

Aturannya sengaja dibuat konservatif. Kurva pengapian percikan diterapkan dengan faktor keamanan, biasanya 1,5, sehingga batas yang disertifikasi sudah berada di bawah energi yang menyalakan gas dalam pengujian laboratorium. Untuk gas golongan IIC seperti hidrogen dan asetilena, rangkaian tipikalnya tetap di bawah 30 V, mendekati 100 mA dan hanya sepersekian watt, sedangkan desain serupa untuk metana dapat membawa daya yang jauh lebih besar. T6 membatasi suhu permukaan pada 85 derajat Celcius dan T4 pada 135 derajat Celcius, jauh di bawah suhu penyalaan otomatis gas yang dicakupnya.

Apa Sebenarnya Isi Sirkuit yang Aman Secara Intrinsik

Tiga bagian membentuk instalasi yang berfungsi, dan ketiganya harus dicocokkan di atas kertas sebelum salah satu darinya dipesan.

Perangkat lapangan di area rahasia

Ini adalah instrumen, saklar, koil atau sensor yang terkena atmosfer, dan penandaannya menunjukkan toleransi kesalahan yang dibawanya. Ex ia tetap aman dengan dua patahan dan diizinkan di Zona 0, di mana terdapat atmosfer yang mudah terbakar secara terus-menerus atau dalam jangka waktu lama. Ex ib mencakup Zona 1 dengan satu patahan, dan Ex ic mencakup Zona 2, di mana atmosfer tidak mungkin terjadi dan berumur pendek.

Penghalang atau isolator di area aman

Peralatan terkait membatasi energi yang mencapai medan. Penghalang zener menggunakan dioda shunt, sekering dan resistor, dan memerlukan pembumian pengaman khusus yang berukuran di bawah 1 ohm. Isolator galvanik bekerja melalui transformator atau kopling optik dan tidak memerlukan pembumian pengaman, itulah sebabnya isolator ini sering dipilih jika pembumian sulit dibuktikan dan dipelihara.

Peralatan sederhana dan kontak pasif

Tidak setiap komponen memerlukan sertifikatnya sendiri. IEC 60079-11 mengizinkan peralatan sederhana, yang didefinisikan sebagai perangkat yang tidak menghasilkan atau menyimpan lebih dari 1,2 V, 0,1 A, 20 mikrojoule, atau 25 mW. Sakelar pasif, termokopel, kotak terminal, dan kontak sakelar tekanan sederhana memenuhi syarat selama loop di sekitarnya sudah memiliki energi terbatas. Di sinilah pengontrol tekanan refrigerasi mendapatkan tempatnya dalam desain: kontaknya berbagi wadah dengan sambungan proses yang mungkin berada di area rahasia, dan karena kontak tersebut hanya membawa arus loop terbatas, penutupnya tidak harus menjadi kotak tahan api.

Pengontrol tekanan pendinginan Pengontrol tekanan pendinginan dilengkapi dengan kotak persegi panjang dengan wadah plastik putih tahan korosi. Pengukur tekanan penunjuk mekanis di kedua sisi... Lihat Produk →

Kabel di antara mereka

Kabel adalah komponen, bukan aksesori. Pengkabelan yang aman secara intrinsik biasanya berselubung biru dan dipisahkan dari sirkuit non-IS sejauh 50 mm atau dengan partisi logam yang dibumikan, dan kapasitansi serta induktansinya per meter dimasukkan ke dalam perhitungan loop.

Keamanan Intrinsik Dibandingkan Dengan Metode Perlindungan Lainnya

Perlindungan area berbahaya merupakan sebuah rangkaian teknik dan bukan sebuah jawaban tunggal. Tabel di bawah ini menempatkan keamanan intrinsik di samping metode yang paling sering menjadi pertimbangan.

Dimana Keamanan Intrinsik Muncul dalam Pendinginan dan Pendingin Udara

Bahan pendingin yang mudah terbakar memindahkan subjek dari pabrik kimia ke ruang pendingin. R290 dan R600a berada di grup A3, sedangkan R32 dan R454B berada di A2L, yang berarti ruang di sekitar peralatan dapat diklasifikasikan di mana kebocoran dapat dipercaya. Ketika suatu zona sudah ada, bagian-bagian listrik yang terpasang pada sirkuit tersebut harus dilindungi dengan tepat.

Komponen listrik di dalam selubung zat pendingin yang mudah terbakar

Kumparan solenoid yang terbuka di bawah beban menghasilkan percikan putus induktif yang persis seperti parameter entitas untuk induktansi ditulis, dan saklar tekanan yang terbuka pada suatu gangguan menghasilkan hal yang sama. Oleh karena itu, kumparan, sakelar, dan sensor dipilih dengan mempertimbangkan zona, dan peringkat kumparan diperiksa secara terpisah dari badan katup. Katup solenoid pendingin seperti seri EVR adalah contoh umum dari badan yang dipilih karena tekanan, kompatibilitas dan penyegelan zat pendingin, yang cocok untuk area rahasia hanya jika dipasangkan dengan kumparan dan sirkuit dengan nilai yang benar.

katup solenoid EVR katup solenoid EVRs are key components in refrigeration and air conditioning, controlling the flow of refrigerant through electromagnetic induction. Available in direc... Lihat Produk →

Situs ini menyimpan catatan teknis singkat tentang caranya Katup solenoid tipe EVR di sirkuit pendingin berperilaku dalam pelayanan, yang merupakan titik awal yang berguna untuk pemeriksaan itu.

Energi panas dan kerja panas di dekat sirkuit terbuka

Keselamatan intrinsik mencakup energi panas dan juga energi listrik, dan pekerjaan jasa adalah hal yang membedakannya. Mematri sambungan pada sirkuit yang baru saja dibuka berarti nyala api, tabung panas, dan zat pendingin yang mungkin masih ada di saluran. Kontrol praktisnya adalah pembersihan nitrogen, pemeriksaan gas sebelum obor dinyalakan, dan obor yang nyala apinya dapat dipertahankan pada ukuran yang benar-benar dibutuhkan sambungan, bukan pada pengaturan terbesar yang tersedia.

Pistol las MAPP tabung ganda Pistol las MAPP tabung ganda dirancang untuk skenario seperti pemeliharaan AC dan sistem pendingin, pengelasan presisi pipa tembaga, dll. Ini mengadopsi... Lihat Produk →

Berapa Banyak Energi yang Sebenarnya Kita Bicarakan

Energi penyalaan zat-zat yang mudah terbakar

Gambar 1 memplot energi penyalaan lima zat yang muncul di pabrik pendingin dan proses. Hidrogen hanya membutuhkan sekitar 0,017 mJ, kira-kira seperenam belas energi yang dibutuhkan metana. Itulah sebabnya pemancar yang sama dapat membawa margin arus yang nyaman di pabrik gas alam dan masih gagal dalam pemeriksaan entitas pada selip hidrogen, karena kelompok gas mengubah kurva yang berlawanan dengan perhitungan. Angka-angka tersebut juga menjelaskan mengapa standar ini bekerja dalam miliwatt, karena tubuh manusia yang terisi daya dengan baik dapat melepaskan lebih dari 0,017 mJ. Oleh karena itu, desain praktis ditujukan pada pengoperasian miliwatt, dan itulah aritmatika di balik faktor keamanan 1,5.

Energi yang tersimpan di kabel penghubung

Gambar 2 mengubah kapasitansi kabel menjadi energi yang tersimpan dengan hubungan kuadrat setengah CV yang sudah dikenal pada tegangan loop 24 V. Kabel instrumen dengan kecepatan sekitar 60 pF per meter mencapai sekitar 8,6 mikrojoule pada jarak 500 m, sedangkan kabel keperluan umum pada 200 pF per meter melewati 28,8 mikrojoule pada jarak yang sama. Garis putus-putus menandai energi penyalaan hidrogen sebesar 0,017 mJ, yang dilintasi oleh kabel serba guna pada jarak sekitar 300 m dan kabel instrumen tidak pernah mencapai kisaran yang dipetakan. Persimpangan itulah yang menyebabkan jenis kabel, panjang kabel, dan tegangan loop dimasukkan dalam gambar kontrol dan bukan diserahkan kepada pemasang. Hal ini juga menjelaskan mengapa menukar kabel di lokasi dengan kapasitansi yang setara lebih tinggi merupakan perubahan desain daripada keputusan pemeliharaan.

Dua Perbandingan yang Menentukan Desain

Berapa banyak peringkat penghalang yang dikonsumsi oleh satu loop

Gambar 3 mengambil susunan umum, pemancar 24 V menarik 20 mA dari penghalang berperingkat 28 V, 93 mA dan 0,65 W, dan menunjukkan berapa banyak dari setiap batas yang dikonsumsi loop. Tegangan merupakan batasan yang paling ketat yaitu sekitar 86 persen, daya mengikuti sekitar 74 persen, dan arus hampir tidak tersentuh pada sekitar 22 persen. Ketidakseimbangan tersebut normal, karena loop area berbahaya hampir selalu memiliki tegangan terbatas sementara ruang kepala saat ini terlihat besar. Hal ini penting ketika seseorang ingin menambahkan perangkat kedua ke penghalang yang sama atau memperpanjang masa pakai, karena anggaran tegangan hilang jauh sebelum anggaran saat ini hilang. Memeriksa ketiga pasangan, bukan yang terlihat nyaman, adalah hal yang membuat loop tetap tersertifikasi.

Metode perlindungan berdasarkan lima kriteria praktis

Gambar 4 memberi skor pada keselamatan intrinsik, perlindungan tahan api, dan perlindungan non-insentif dari satu hingga lima berdasarkan kriteria yang biasanya menentukan suatu proyek: kesesuaian untuk Zona 0, toleransi pemeliharaan langsung, biaya pemasangan, kesederhanaan pengkabelan, dan bobot perangkat keras. Keamanan intrinsik mengisi bentuk menuju Zona 0 dan pemeliharaan langsung, itulah sebabnya ini menjadi standar instrumen yang harus dikalibrasi saat instalasi sedang berjalan. Perlindungan tahan api mencakup kesederhanaan pengkabelan, karena enclosure dapat berfungsi dan tidak diperlukan perhitungan loop, namun memiliki skor yang rendah dalam pemeliharaan langsung dan bobot perangkat keras. Perlindungan non-insentif mencapai batas terluar dalam hal biaya dan perkabelan karena hanya ditujukan untuk Zona 2, di mana atmosfer yang mudah terbakar tidak mungkin terjadi dan berumur pendek. Membaca ketiga bentuk tersebut secara bersamaan memberikan aturan praktis: cocokkan metode dengan zonanya terlebih dahulu, lalu biarkan biaya dan pemeliharaan memilih di antara metode yang memenuhi syarat.

Verifikasi adalah hal yang membedakan instalasi yang sesuai dengan instalasi yang hanya terlihat meyakinkan. Sebelum loop masuk ke layanan, periksa nomor sertifikat dan tanda pada perangkat, pastikan bahwa Uo berada pada atau di bawah Ui, bahwa Io berada pada atau di bawah Ii dan bahwa Po berada pada atau di bawah Pi, kemudian tambahkan kapasitansi dan induktansi kabel terhadap Co dan Lo. Baca juga ketentuan khusus yang tercetak setelah nomor sertifikat, karena sering kali terdapat tanda X dan batasan penggunaan perangkat. Terakhir, konfirmasikan kelas suhu terhadap gas atau uap yang sebenarnya ada, karena perangkat yang diberi peringkat T4 tidak secara otomatis dapat diterima jika batas T6 telah ditetapkan.

Pemilihan komponen biasanya menentukan seberapa mudah latihan tersebut. Sakelar tekanan dengan parameter entitas yang dipublikasikan, kumparan solenoid yang diberi peringkat untuk zona tersebut, dan kabel yang kapasitansinya tercantum pada lembar data mengubah perhitungan yang sulit menjadi daftar periksa yang singkat. Ketika sebuah proyek mencampur sirkuit pendingin yang mudah terbakar dengan area rahasia, ada baiknya meninjau daftar komponen terhadap perhitungan loop lebih awal, sebelum gambar diperbaiki.

Jika Anda menentukan bagian untuk sistem seperti ini, berbicara dengan tim teknik kami tentang zat pendingin, zona dan tegangan kontrol sebelum pemesanan dilakukan.