Mądre oszczędności w zakładzie produkcyjnym – monitoring zużycia mediów

y budowy wzmocnionej – „e”, y iskrobezpieczeństwa – „i”, y budowy typu „n” (obudowa zapobiegająca wnikaniu do wnętrza łatwopalnych substancji – gazów, par, czy mgieł; tak zwana obudowa trudnooddychająca), y hermetyzacji „m”, y eliminacji źródeł zapłonu za pomocą metod konstrukcyjnych, y konstrukcyjnego zabezpieczenia urządzeń nieelektrycznych „c”, y nadzorowania źródeł zapłonu „b” (urządzeń nieelektrycznych), y zanurzenia w cieczy „k” (urządzeń nieelektrycznych).

System iskrobezpieczny

Budowa urządzeń przeciwwybuchowych powinna być taka, aby temperatura ich metalowej powierzchni obudowy i elementów zewnętrznych była niższa niż temperatura mieszaniny wybuchowej w otaczającej urządzenie przestrzeni. Niezależnie od tego należy również przeciwdziałać możliwości wytworzenia się mieszaniny wybuchowej we wnętrzu urządzenia. Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe w urządzeniach elektrycznych przeznaczonych do pracy na przykład w obecności mieszanin gazowych można osiągnąć poprzez: a) osłonięcie części iskrzących i nagrzewających się (mogących spowodować zapalenie mieszaniny wybuchowej w taki sposób, aby uniemożliwić dostęp do nich mieszaniny wybuchowej, b) osłonięcie części iskrzących i nagrzewających się osłoną zapobiegającą przeniesieniu się wybuchu z wnętrza osłony do otaczającej urządzenie mieszaniny wybuchowej, c) wykonanie części mogących iskrzyć lub nagrzewać się ze zwiększoną niezawodnością elektryczną i mechaniczną, d) wykonanie obwodów elektrycznych w sposób uniemożliwiający powstawanie iskier, łuków elektrycznych i podwyższonych temperatur, mogących zapalić mieszaniny wybuchowe. Zatem równie dobrze można uniemożliwić rozprzestrzenianie się wybuchu, jak i zapobiegać jego powstaniu.2 Przez iskrobezpieczeństwo rozumie się zabezpieczenie polegające na ograniczeniu energii elektrycznej w urządzeniu i łączącym oprzewodowaniu, mającym kontakt z atmosferą wybuchową, do poziomu poniżej takiego, który może spowodować zapłon zarówno w wyniku iskrzenia, jak i nagrze-

Rysunek 1. Schemat koncepcji projektowania systemu iskrobezpiecznego.

Rysunek 2. Widok przewodu z rodziny OZ-BL.

Rysunek 3. Widok przewodu ekranowanego z rodziny OZ-BL-CY.

Rysunek 4. Widok przewodu ekranowanego z rodziny OB-BL-PAAR-CY.

2 Oczywiście czynimy to jedynie w pewnym prawdopodobieństwem, zależnym bardzo od właściwej eksploatacji urządzeń. Przykładowo – niewłaściwe zamontowane uszczelnienia lub niewłaściwe dokręcenie śrub po otwarciu obudowy w celu dokonania przeglądu całkowicie zniweczy przeciwwybuchowość systemu. 3 Ponieważ z zasady stosowanie norm zharmonizowanych nie jest obowiązkowe, wszędzie stosowane jest w niniejszej pracy określenie nie kategoryczne, np. „zaleca się” zamiast kategorycznego „trzeba” itp. w wypadku zadeklarowania przez producent zgodności z daną normą, oczywiście wszystkie jej zalecenia muszą być respektowane w danym produkcie.

wania się. Urządzeniem iskrobezpiecznym nazywamy urządzenie, którego wszystkie obwody są iskrobezpieczne. Jak to pokazano na rysunku 1. istnieją dwa sposoby (strategie) uzyskania systemu iskrobezpiecznego: y zaprojektowanie systemu kompletnego i poddanie go certyfikacji (zgodnie z normą PN-EN 6007925:2011) lub y wykorzystanie komponentów, co do których ich producenci zadeklarowali zgodność z wymaganiami dla danej strefy w określonych warunkach eksploatacji i połączenie ich w sposób gwarantujący właściwą współpracę w warunkach danej strefy. Posiadane przez producenta informacje muszą pozwalać na jednoznaczne ustalenie iskrobezpieczeństwa.

Przykłady przewodów iskrobezpiecznych (ochrona typu „i”):

Norma PN EN 60079-14 nie wprowadza zalecenia, aby do stref zagrożenia wybuchem 1, 2 oraz 21 i 22 musiałyby być stosowane kable i przewody o określonej (specjalnie) konstrukcji. Natomiast do stref 0 (dla gazów i par cieczy) oraz 20 (dla pyłów), czyli w strefach najbardziej niebezpiecznych, można stosować wyłącznie obwody elektryczne iskrobezpieczne. Dotyczy to w szczególności kabli i przewodów łączących moduły urządzeń (połączenia wewnętrzne i zewnętrzne). W strefach zagrożenia wybuchem zaleca się3 stosowanie wyłącznie kabli izolowanych, gdzie minimalna wartość napięcia testowego pomiędzy żyłą przewodu z ziemią, żyłą przewodu a ekranem, ekranem a ziemią wynosi co najmniej 500 V AC lub 750 V DC, a pomiędzy przewodami przyjmuje się odporność co najmniej podwójną (1000 V AC i 1500 V DC). Ponadto pojemność pomiędzy żyłami oraz żyłami a ekranem nie powinna przekraczać 200 pF/m. Wartość indukcyjności nie powinna przekraczać 1 µH/m lub 30 µH/Ω dla obwodów przenoszących prądy do 3A. Przewody te są wyróżniane zwykle (zwyczajowo) kolorem jasnoniebieskim. Ponadto średnice pojedynczych drutów lub drutów żył wielodrutowych nie powinny być mniejsze niż 0,1 mm. OZ-BL elastyczny, metrowany przewód iskrobezpieczny w zewnętrznej izolacji w kolorze niebieskim. Przewody OZ-BL-CY i OB-BL-PAAR-CY pozwalają ponadto na projektowanie instalacji zgodnych z wymaganiami dyrektywy kompatybilności elektromagnetycznej (EMC). W wypadku kabli ekranowanych należy zapewnić, aby ekran, który co do zasady przewodzi prąd elektryczny, był tak dobrany, aby jak już wspomniano wyżej nie wytwarzał zbyt dużej temperatury. Pokrycie oplotu ekranu powinno być nie mniejsze niż 60% (dla prawidłowych kabli silnikowych ekranowanych to i tak co najmniej 85%). Trudno jest tu doradzać, aby nie łączyć go z jednej strony, ponieważ wówczas nie spełniał on przeznaczonej mu roli właściwie. Należy zatem zwrócić uwagę na zapobieganie ewentualnemu iskrzeniu w miejscach jego podłączenia oraz na temperaturę powstającą przy największym przewidywanym przepływie pasożytniczym. W wypadku zastosowania napędów o regulowanej prędkości w strefach zagrożenia wybuchem, kable łączące przekształtniki PWM z silnikami (oczywiście ekranowane i obustronnie uziemione) powinny być chronione za pomocą właściwych filtrów na wyjściu falowników (pomiędzy falownikiem i silnikiem). Tarcze łożyskowe silników powinny być izolowane, napięcia wałowe zredukowane za pomocą odpowiednich układów pierścieni uziemiających. Należy rozważyć ewentualne dodatkowe połączenia wyrównawcze poza wykorzystaniem ekranów oraz zapewnić symetrię kabla (np. TOPFLEX EMV 3 PLUS). Pozostałe zasady doboru i prowadzenia kabli omówiono już powyżej. W strefie zagrożenia wybuchem szczególną uwagę należy przywiązywać do doboru właściwego dławika do danej średnicy zewnętrznej przewodu. Nie można bowiem pozostawiać szczeliny pomiędzy uszczelką i powłoką przewodu, przy czym chodzi tu nie tylko o poziom ochrony IP, ale i kontrolę przedostawania się gazu i/lub pyłu do obudowy ze względów wybuchowych. Kable przeznaczone do stref zagrożenia są produkowane w sposób zapewniający niemal idealną kołowość przekroju poprzecznego. Podobnie uszczelki dławic, co zapobiega dodatkowo powstawaniu opisanego wyżej problemu. Należy również mieć świadomość, że stabilność procesu produkcji ma zasadnicze znaczenie dla utrzymania niezmiennych parametrów typu, co oznacza że wyroby z różnych partii produkcyjnych można zawsze traktować jako spełniające zdefiniowane przez prawo, uszczegółowione przez normy i zadeklarowane przez producenta wymagania. Ma to kluczowe znaczenie dla instalacji do stref zagrożenia wybuchem, ponieważ wymagania z powodu wysokiego ryzyka są tu szczególnie rygorystyczne. Marek Trajdos HELUKABEL Polska Sp. z o.o. n

Rysunek 5. Przykład dławików kablowych typu HSK-EX-Active.

3 Ponieważ z zasady stosowanie norm zharmonizowanych nie jest obowiązkowe, wszędzie stosowane jest w niniejszej pracy określenie nie kategoryczne, np. „zaleca się” zamiast kategorycznego „trzeba” itp. w wypadku zadeklarowania przez producent zgodności z daną normą, oczywiście wszystkie jej zalecenia muszą być respektowane w danym produkcie.

Bezpieczniki firmy SIBA - zastosowanie w magazynach energii z akumulatorami

y Systemy umożliwiające pracę urządzeń w przypadku awarii zasilania są zróżnicowane od małych urządzeń UPS do baterii akumulatorów zapewniających zasilanie całych zakładów. Jest zatem sprawą kluczową, aby systemy zasilania awaryjnego same działały bez zarzutu. Bezpieczniki produkowane przez firmę SIBA zabezpieczają urządzenia, które w przypadku awarii zasilania dostarczają energię kluczowym odbiorom. y Coraz częściej regulowanie częstotliwości sieci w elektrowniach wykorzystujących energie odnawialne, odbywa się za pomocą stacjonarnych magazynów energii o mocy kilku megawatów, zaprojektowanych tak aby stanowiły rezerwę. Również tutaj niezbędne są aparaty zabezpieczające systemy przed uszkodzeniem. Tę funkcję mogą spełniać bezpieczniki firmy SIBA. y Zakłady przemysłowe stosują w swoich sieciach urządzenia zasilania rezerwowego z akumulatorami aby sterować połączeniami z publiczną siecią energetyczną.

Uszkodzenie takich elementów może mieć negatywne konsekwencje dla procesu produkcji.

Można jednak tego uniknąć stosując bezpieczniki firmy SIBA.

Tylko odpowiednio dobrane bezpieczniki spełniają swoją rolę

y O ile dane katalogowe wyraźnie nie dopuszczą takiej możliwości, bezpieczniki zaprojektowane na prąd przemienny nie powinny być stosowane w obwodach prądu stałego. W przypadku awarii zasilania, kiedy system przestawia się na zasilanie z akumulatorów skutkuje to prądami rozładowania, których wartości i charakterystyki czasowe przypominają te, którymi charakteryzują się prądy zwarciowe. Wymaga to zastosowania specjalnych, szybszych bezpieczników. y Posiadanie dużego doświadczenia w dziedzinie rozwiązań z użyciem bezpieczników ultraszybkich w porównywalnych konfiguracjach technicznych jak np. w energo-

elektronice, umożliwia firmie SIBA zapewnienie skutecznej ochrony również rozbudowanym zestawom akumulatorów, a także głównym obwodom zasilania. y Nawet standardowa oferta bezpieczników ultraszybkich pełno- i niepełnozakresowych jest tak duża, że SIBA jest w stanie szybko zaproponować odpowiednie rozwiązanie. Nasz dział badawczo-rozwojowy z pewnością pomoże w bardziej skomplikowanych przypadkach.

Cztery kroki do dobrania odpowiedniego bezpiecznika

Jako producent bezpieczników topikowych, SIBA posiada rozwijane od dziesięcioleci portfolio, obejmujące różnorodne bezpieczniki do zabezpieczania w przypadku przeciążeń i zwarć w sieciach elektrycznych. Podczas gdy w większości rodzajów instalacji zastosowania bezpieczników zostały znormalizowane, to w przypadku szczególnie wrażliwych obwodów z akumulatorami, urządzenie zabezpieczające jest wciąż jeszcze dobierane na podstawie „ogólnie stosowanej wiedzy”. Odnośnie dobierania bezpieczników najczęściej słyszy się że „wystarczy określić prąd i napięcie znamionowe” Wraz z pojawieniem się technologii fotowoltaicznej, SIBA zaczęła opracowywać specjalne bezpieczniki do obwodów fotowoltaicznych , a także zainteresowała się wymagającymi zabezpieczenia obwodami z akumulatorami . Po technicznych dyskusjach z producentami akumulatorów oraz z pomocą uczelni technicznych zajmujących się tym tematem, SIBA opracowała kryteria doboru, które mogą mieć szerokie zastosowanie do większości obwodów z akumulatorami. Kryteria te pokazują, że oprócz napięcia i prądu roboczego, muszą zostać uwzględnione również inne czynniki, tak aby w razie awarii, prąd zakłóceniowy został wyłączony zanim dojdzie do uszkodzenia instalacji.