Огляд ринку вітчизняних бар’єрів іскробезпеки - control engineering russia

У статті представлений огляд вітчизняного ринку промислових бар'єрів іскробезпеки, наведені їх технічні характеристики, функціональні можливості і особливості.

Призначення і принципи роботи

Бар'єри іскробезпеки з гальванічною розв'язкою часто називають «активними». Вони об'єднують в одному компактному корпусі перетворювач сигналу і бар'єр іскрозахисту. Переваги застосування цього типу пристроїв багато в чому обумовлені наявністю гальванічної розв'язки, яка сама по собі є фактором, що збільшує «виживання» системи. Канали, захищені такими бар'єрами, мають більш високу помехо-стійкістю. Наявність гальванічного поділу вхідних і вихідних ланцюгів, а також вхідних ланцюгів і ланцюгів харчування бар'єру знімає необхідність організації заземлення бар'єрів. Це дозволяє підвищити стійкість перед перешкодами при передачі вимірювальних сигналів.

Мал. 1. Функціональна схема бар'єру іскробезпеки з гальванічною розв'язкою для захисту ланцюгів дискретних датчиків

Функціональна схема «активного» бар'єру для захисту ланцюгів дискретних датчиків представлена ​​на рис. 1.

Бар'єр працює наступним чином. Напруга живлення від джерела живлення (ІП) перетворюється генератором (Г) в змінну напругу (U

) І передається трансформатором (Т) в випрямляч (В). Після випрямляча варто схема обмеження струму і напруги. Таким чином, контакти датчика (D) опитуються сигналом з іскробезпечними параметрами. Коли контакти датчика замкнені, загоряється світлодіод оптопари AD, що, в свою чергу, призводить до відкриття (замикання) транзистора цієї оптопари, і сигнал з датчика надходить на контролер.

Шунт-діодні бар'єри є найбільш простим, дешевим і високо-надійним способом забезпечення вибухозахисту і іскробезпеки електричних ланцюгів первинних перетворювачів (термопари, термоопору, датчики уніфікованих сигналів). Вони вимагають обов'язкового заземлення.

До переваг шунт-діодних бар'єрів можна віднести їх невисоку вартість, компактність в порівнянні з активними бар'єрами, передачу сигналу без перетворення і відсутність необхідності в джерелі живлення. Недоліки даних пристроїв полягають у тому, що вони вимагають заземлення, виходять з ладу при штатному спрацьовуванні (згоряє запобіжник) і мають неремонтоздатність конструкцію. Функціональна схема шунт-діодного бар'єру іскробезпеки представлена ​​на рис. 2.

Мал. 2. Функціональна схема шунт-діодного бар'єру іскробезпеки

«Спрацювання» бар'єру є штатною ситуацією забезпечення іскробезпеки і викликається попаданням в іскронебезпечних ланцюг, підключену до бар'єра, електричного сигналу, за своїми параметрами перевищує допустиму напругу холостого ходу і струм перегорання вбудованого запобіжника. Як правило, з іскронебезпечних боку до бар'єра підключені вторинні вимірювальні перетворювачі. Параметри електричних сигналів, з якими працюють вимірювальні перетворювачі, практично завжди не перевищують значень, необхідних для «спрацьовування» бар'єру. Тому для уникнення «спрацьовування» бар'єрів необхідно виключити попадання електричних сигналів з інших ланцюгів (наприклад, в результаті коротких замикань). Бар'єр іскробезпеки є невідновлюваних виробом і ремонту не підлягає (згідно п. 9.2.3 ГОСТ30852.10), таким чином, повинна бути виключена можливість ремонту або заміни елементів внутрішнього монтажу бар'єрів.

Бар'єри НПК «Ленпромавтоматіка»

ТОВ НПК «Ленпромавтоматіка» випускає 17 типів і більше 30 модифікацій бар'єрів іскробезпеки, серед яких:

• пасивні БІ-001/003/004/005/006 / 006-01 / 007 і ЛПА- 042;
• активні Біа-101/102/103, ЛНА-131/140/141 і ін.

Мал. 3. Зовнішній вигляд бар'єру іскробезпеки БІ-001

БІ-001 (рис. 3) призначений для забезпечення іскробезпеки електричних ланцюгів первинних перетворювачів, в ролі яких, наприклад, можуть виступати термо-електричні перетворювачі і термоперетворювачі опору.

БІ-005 призначений для забезпечення іскробезпеки електричних ланцюгів дискретних датчиків типу «сухий контакт», а також деяких активних дискретних датчиків. Він також має маркування вибухозахисту «[Exib] IIC» і призначений для установки поза вибухо-небезпечних зон.

БІ-006, БІ-006-01 призначені для забезпечення іскробезпеки електричних ланцюгів первинних перетворювачів, вихідним сигналом яких є струмовий сигнал з діапазоном 0-20 мА постійного струму. Дані бар'єри мають маркування вибухозахисту «[Exib] II» і «[Exib] IIС» відповідно і призначені для установки поза вибухонебезпечних зон.

Основні технічні характеристики бар'єрів іскробезпеки БІ-001, БІ-003, БІ-004, БІ-005, БІ-006, БІ-006-01 приведені в таблиці 1.

Таблиця 1. Основні технічні характеристики бар'єрів іскробезпеки БІ-001, БІ-003, БІ-004, БІ-005, БІ-006, БІ-006-01

Мал. 4. Зовнішній вигляд бар'єру іскробезпеки Біа-101

Біа-101 (рис. 4) призначений для забезпечення іскробезпеки і живлення електричних кіл первинних перетворювачів, вихідним сигналом яких є струмовий сигнал з діапазоном 0-20 (4-20) мА постійного струму.

Бар'єр забезпечує прийом, фільтрацію і перетворення вхідного сигналу в уніфікований вихідний сигнал 0-20 (4-20) мА, тобто передачу токового сигналу 1: 1, а також в уніфікований вихідний сигнал з діапазоном 0-5 (1-5) У, гальванічне розділення вхідних сигнальних ланцюгів і ланцюгів харчування, а також вхідних і вихідних ланцюгів. Гальванічне розділення вхідних сигнальних ланцюгів бар'єру і ланцюгів харчування здійснюється за допомогою застосування імпульсного трансформатора. Поділ сигнальних ланцюгів входу і виходу досягається застосуванням оптичної розв'язки. Відмінною особливістю цього бар'єру іскрозахисту є можливість діагностики стану ланцюга датчика. Так, у разі використання датчика з вихідним сигналом 4-20 мА за значенням вхідного струму 0 мА може бути визначений обрив ланцюга датчика. Цьому випадку відповідає нульовий рівень сигналу на виході бар'єру. У разі коли вхідний струм значно перевищує 20 мА (для будь-якого датчика), на виході бар'єру присутній високий рівень напруги (близько 8 В). За цим значенням вихідного сигналу бар'єру можна робити висновки про несправності датчика, короткому замиканні вхідного ланцюга бар'єру.

Основні технічні характеристики активних бар'єрів іскробезпеки Біа-101, Біа-102, Біа-103 і НБІ наведені в таблиці 2.

Таблиця 2. Основні технічні характеристики активних бар'єрів іскробезпеки Біа-101, Біа-102, Біа-103, НБІ

Мал. 5. Зовнішній вигляд бар'єру іскробезпеки ІСКРА-АТ.02

Бар'єри фірми ОВЕН

Фірма ОВЕН представляє на ринку бар'єри іскрозахисту «Іскра-Х.02». Вони можуть випускатися в різних виконаннях, що відрізняються один від одного типом підключаються первинних перетворювачів. Прилади відносяться до класу шунт-діодних бар'єрів з обов'язковим іскрозахисними заземленням і за способом захисту людини від ураження електричним струмом задовольняють вимогам ГОСТ 12.2.007.0 для класу II.

Область застосування бар'єру - згідно з маркуванням вибухозахисту, ПУЕ та іншим нормативним документам, що регламентують застосування електрообладнання, яке розміщене поза вибухонебезпечною зони і пов'язаного іскробезпечними зовнішніми ланцюгами з електротехнічними пристроями, встановленими у вибухонебезпечних зонах. Бар'єр призначений для установки в електричних ланцюгах, що зв'язують датчик, що знаходиться під вибухо-небезпечній зоні, і вторинний перетворювач (далі «прилад»), розташований у вибухобезпечній зоні, і обмежує значення напруги і струму до іскробезпечних. Бар'єр відноситься до пов'язаного електроустаткування, реалізує вид вибухозахисту «іскробезпечне електричне коло» - i, сертифікований на рівень вибухозахисту «вибухозахищене» і має маркування вибухозахищеності «[Exia] IIС». Бар'єр призначений для захисту іскробезпечних кіл при впливі на нього напруги до 250 В і встановлюється поза вибухонебезпечною зони з обов'язковим іскрозахисними заземленням. Він відноситься до пристроїв пасивного типу, по експлуатаційної закінченості - до виробів другого порядку. Бар'єри «ІСКРА» випускаються в трьох модифікаціях для різних типів датчиків:

• «ІСКРА-АТ.02» - для датчиків з вихідним сигналом струму 0-5 і 0 (4) -20 мА;
• «ІСКРА-ТП.02» - для термопар і датчиків з вихідним сигналом напруги ± 1 В;
• «ІСКРА-ТС.02» (рис. 5) - для термосопротивлений типу ТСМ / ТСП.

Основні технічні характеристики бар'єрів іскробезпеки «ІСКРА» наведені в таблиці 3.

Таблиця 3. Основні технічні характеристики бар'єрів іскробезпеки «ІСКРА-АТ.02», «ІСКРА-ТП.02», «ІСКРА-ТС.02»

Максимальний опір каналу бар'єру, Ом (не більше)

Максимально допустимий вхідна напруга, при якому забезпечується искробезопасность захищається ланцюга, В (напруга змінного струму 50 Гц)

Характеристики искробезопасной ланцюга

Бар'єри ТОВ «Стенлі»

Мал. 6. Зовнішній вигляд бар'єру іскробезпеки Корунд М2

Дуже переконливо представлені на ринку бар'єри іскробезпеки ТОВ «Стенлі» - серії Корунд-Мххх, Корунд-БПД-24Ех. До складу бар'єрів Корунд-Мххх входять активні (КОРУНД-М1Х, з годує напругою постійного струму), пасивні (КОРУНД-М2Х / М72х, Корунд-М3х / М73х і Корунд-М4х / М74х), активні з гальванічною розв'язкою Корунд-Мхх, а також активні бар'єри з мережевим живленням (КОРУНД-БПД-24Ех).

Активні бар'єри Корунд-М1Х призначені для організації харчування та іскрозахисту сигнальних ланцюгів вибухозахищених двопровідних датчиків, що формують уніфікований інформативний сигнал постійного струму 4-20 мА. Корунд-М1Х - бар'єри з вхідний искробезопасной ланцюгом рівня «ib», вони мають маркування по вибухозахисту «[Exib] IIC / IIB / IIA» і призначені для роботи з датчиками з уніфікованими вихідними сигналами постійного струму, що мають вид вибухозахисту «іскро-безпечна електрична ланцюг ».

Пасивні бар'єри Корунд-М2Х / М72х, Корунд-М3х / М73х, Корунд-М4х / М74х призначені для роботи з датчиками, що формують як природний вихідний сигнал (наприклад, термопари і термометри опору стандартних градуювань з конструкцією звичайного виконання), так і уніфікований струмовий сигнал (наприклад, 4-20 мА), і іншими технічними засобами промислової автоматики, що не містять власних джерел електроживлення (наприклад, електропневматичні перетворювачі та позиціонери).

Корунд-М2Х / М72х - бар'єри двоканальні з вхідними іскробезпечними ланцюгами рівня «ib». Серія М2Х має маркування по вибухозахисту «[Exib] IIC / IIB / IIA». Бар'єри Корунд-М720 / 721/722, c метою оптимізації параметрів для кожної області застосування, мають маркування відповідно «[Exib] IIC», «[Exib] IIB», «[Exib] IIA».

Корунд-МЗХ / М73х - бар'єри двоканальні з вхідними іскробезпечними ланцюгами рівня «ia», що мають маркування по вибухо-захисту «[Exia] IIC / IIB / IIA».

Корунд-М4х / М74х - бар'єри двоканальні з вхідними іскробезпечними ланцюгами рівня «Іа». Серія М4х має маркування по вибухозахисту «[Exiа] IIC / IIB / IIA», бар'єри Корунд-М740 / 741/742, c метою оптимізації параметрів для кожної області застосування, мають маркування відповідно «[Exiа] IIC», «[Exiа] IIB »,« [Exiа] IIA ».

Серія Корунд-М7хх характеризується більш високими значеннями максимального вихідного струму і максимальних значень зовнішніх ємностей і індуктивностей, а також меншими значеннями прохідного опору.

Мал. 7. Зовнішній вигляд бар'єру іскробезпеки Корунд М5

Бар'єри Корунд-М5хх здійснюють гальванічну розв'язку між джерелом і приймачем вимірювального сигналу, а також між вимірювальними ланцюгами і ланцюгами харчування.

Зовнішній вигляд бар'єру іскробезпеки Корунд-М2 представлений на рис. 6, Корунд-М5 - на рис. 7.

Основні технічні характеристики пасивних бар'єрів іскро-безпеки Корунд-M2 / 21/3/31/4 наведені в таблиці 4, Корунд-M5 / 510/520/530/540 - в таблиці 5.

Таблиця 4. Основні технічні характеристики пасивних бар'єрів іскробезпеки Корунд-M2, Корунд-M21, Корунд-M3, Корунд-M31, Корунд-M4