- Ex i 방폭 솔루션은 높은 보호 수준과 유연성 보장

작동 시 간단한 취급, 높은 보호 수준 및 유연성은 본질안전의 장점 중 하나다.
그런 이유로 본질안전 방폭 등급은 프로세스 자동화에서 필수 불가결한 요소가 되었다.
몇 가지 원칙을 준수하면, 본질안전 방폭 등급의 시작이 더 쉬울 것이다.

개 요

언뜻 보면 본질안전이라는 주제는 매우 복잡해 보인다. 점화한계 곡선을 고려해야 하고, 증거가 제공되어야 하며, 특별 설치 규정을 준수해야 한다. 그러나 사용하다 보면 사용자는 고생한 것에 대한 보상을 받게 된다. 이제 본질 안전 방폭 등급은 광범위한 애플리케이션에 적용되며, 오늘날 간단한 점간 배선에서부터 디지털 자동화에 이르기까지 다양한 곳에서 사용된다.
본질안전을 통해 매우 높은 안전 수준에 도달할 수 있으며, 적절하게 설계하면 Zone 0의 폭발 위험이 높은 구역에서도 사용할 수 있다. 동시에 사용자는 작동 중 Ex i 방폭 장치를 매우 유연하게 취급할 수 있다. 이렇게 해서 폭발 위험 영역에서 확장이나 수리를 전압이 있는 상태에서 수행할 수 있다. 시스템이나 특정 시스템 부품을 차단하지 않고도 장치를 추가하거나 분리할 수 있다. 문제를 찾거나 장치를 교체할 때 특히 중요한 부분이다.

본질안전 방폭 등급의 또 다른 이점은 Ex d(내압 방폭) 방폭 등급에서 알려진 것처럼 장치에 특별한 인클로저가 필요하지 않다는 것이다. 또한 산업용 케이블 부싱 및 커넥터를 일반적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 이더넷이나 무선 신호를 사용할 때 큰 이점이다.

점화한계 곡선 아래로 유지

어떻게 작용하나? 본질안전의 보호 원리에서 회로의 에너지는 주변 폭발성 대기가 스파크나 전기 부품의 허용할 수 없는 표면 가열에 의해 점화되지 않도록 제한된다. 전압과 전류의 값 쌍이 폭발성 대기와 관련된 점화한계 곡선 아래에 있는 회로는 본질안전으로 간주된다. 각 폭발 그룹에 대한 곡선이 있다. 본질안전을 유지하기 위한 최대 허용 전압 및 전류값은 점화한계 곡선을 기반으로 선형 (옴) 전류 제한이 있는 회로에 대해 제조사에서 정한다.

Zone 1 또는 0에서 사용하는 경우 허용값은 1.5의 안전 계수만큼 추가로 줄여야 한다. 예를 들어, 폭발 그룹 IIC의 폭발성 대기에서 사용되는 전압 공급이 30V인 본질안전 전기 장치는 Zone 1에서 최대 102mA를 공급 받을 수 있다.

본질안전 방폭 등급의 기본적인 관점은 특정 오류를 가정하더라도 전압 및 전류 제한 준수와 관련된 신뢰성 문제다. 지정된 적용 영역(Zone 0, 1 또는 2)에 따라 Ex i 장치 인증에는 a, b 또는 c가 추가된다. Zone 2에서는 정상 작동에서 이러한 값을 준수하는 것으로 충분하지만, Zone 1의 경우에는 회로에서 오류를 차단하는 것이 중요하다. 최고 보호 수준에서 Zone 0에서 사용할 때 두 가지 오류가 발생하더라도 본질안전 회로가 있는 장치에서 전류와 전압값은 여전히 준수되어야 한다.

동일한 추가 사항은 Zone 0, 1 또는 2에서 사용하도록 승인된 장치에 대한 장치 보호 수준(EPL, Equipment Protection Layer)도 특정한다. Ga, Gb 또는 Gc로 식별되는 EPL은 형식시험 인증서와 장치의 명판에 기재된다.
  

본질안전 증명

본질안전 회로의 경우, DIN EN 60079-14 설치 규정에 따른 본질안전 증명 및 문서가 필요하다. 다른 방폭 등급과 달리 본질안전은 항상 전체 회로를 고려하고 전류/전압원, 장치 및 연결 케이블의 조합을 고려한다. 따라서 소스의 출력값을 먼저 측정하고, 장치의 입력 매개변수와 비교해야 한다. 최대 전압, 전류 및 전력값은 장치의 입력 매개변수보다 낮아야 한다. 또한, 에너지 저장 장치  (케이블의 장치도 포함)는 회로가 닫히거나 열릴 때 발화 가능한 스파크를 만들 수 있는 에너지 양을 저장할 수 있기 때문에 주의해야 한다. 여기에서도 준수해야 하는 한계값이 있다.

센서 및 액추에이터와 같은 필드 장치는 일반적으로 제어실에 연결되므로 비 Ex 영역의 과전압이나 단락 전류와 같은 오류 이벤트가 설비 영역의 방폭에 영향을 줄 수 있다. 이러한 두 세계 간의 연결을 확보하기 위해 페일 세이프 제한(예 : 갈바닉 절연체 또는 제너 배리어)이 사용된다.

사용자에게 안전

필요한 값은 사용 설명서 및 장치 제조사의 형식 시험 인증서에 저장된다. ATEX 영역에서는 Zone 0 또는 1에서 사용되는 모든 장치, 즉 본질안전 장치(일반적으로 센서, 트랜스미터, 액추에이터와 같은 필드 장치) 및 관련 장치(제너 배리어, 갈바닉 절연체, 원격 I/O)에 대해 EU 형식시험 인증서가 필요하다. 사용자를 위한 이점이 있다. 사용자는 EU 형식 시험을 통해 장치가 검사를 거쳤고, 안전하게 사용할 수 있다는 사실을 신뢰할 수 있기 때문에 안전하다.

Pt 100, LED 등과 같이 EC 형식시험이 필요하지 않은 단순한 전기장치는 예외다. 그러나 여기에서도 사용자는 주의를 기울여야 하며, 인클로저와 관련된 정전기나 이격 거리와 연면 거리 등을 평가해야 한다. 또한 이러한 간단한 전기 장치에 대한 고려 사항을 문서화해야 한다. Zone 지정, 폭발 그룹 특정, 온도 등급은 올바른 장치를 선택하고 본질안전을 증명하기 위한 전제 조건이다. 본질안전 증명은 필수 문서의 일부다.

설치 시 주의해야 할 사항은?

본질안전의 증명으로 서류에서 방폭이 보장된다. 실제로(즉, 설치 및 작동 시) 외부 에너지원이 이 구조를 파괴하지 않도록 해야 한다. 전자기장이나 정전기장(예 : 주파수 변환기나 스위칭 과정에서 생성)은 외부 에너지가 본질안전 회로에 공급되도록 하여 본질안전 한계값이 더 이상 준수되지 않게 한다. 해당 규정은 IEC EN 60079-14에서 찾을 수 있다.

전 망

본질안전 증명과 방폭 문서를 통해 사용자는 안전한 시스템을 바로 얻게 된다. 예를 들어, 인더스트리 4.0/IIoT 애플리케이션에서 나오는 미래 기술을 살펴볼 가치가 있다. 한 가지만 꼽자면, 첫 번째 단계에서 항상 산업 등급 구성요소를 사용하는 것은 아니며, 방폭에 중점을 두지 않는 IT 부문에서 종종 무선 애플리케이션을 선택한다.

이제 기존 WLAN 액세스 포인트와 기타 네트워크 구성요소를 폭발 위험 영역에서 사용하기 위해 신속하게 업그레이드할 수 있는 솔루션이 있다. 무선 신호를 본질안전 신호로 변환하는 것도 가능하다. 이러한 방식으로 무선 전송 장치는 모든 산업 등급 안테나가 있는 Ex 영역에서도 사용할 수 있다.

프로세스 자동화에 이더넷 APL이 도입되면서 흥미로운 과제도 개시되었다. 올해는 표준화 및 인증과 관련된 중요한 작업이 완료되어 이더넷 APL과 함께 공정 자동화에서 본질안전의 새로운 시대가 시작된다.

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