Wykonanie urządzenia przeciwwybuchowego

11

Pracuję nad prototypowaniem urządzenia do wykrywania wycieków gazu, które ma być używane w domach, powinno mieć dwa małe okna w obudowie, aby dźwięk mógł wychodzić, a drugie okno pozwala gazowi dotrzeć do czujnika.

Czy konformalna żywica silikonowa wystarcza, aby zapobiec zainicjowaniu przez iskrę ognia powodującego pożar?

Jakiego rodzaju klasyfikacja jest objęta, czy to ex d klasa 1?

Z góry dziękuję

Mahmoud Ragab
źródło
29
Myślę, że termin „bez iskier” jest bliższy terminowi „przeciwwybuchowy”. To ostatnie sugeruje, że twoje urządzenie musi być w stanie wytrzymać wybuch. Ale obecny nagłówek może przyciągnąć więcej uwagi :-)
Oldfart
11
Zgodnie z tytułem można zaprojektować urządzenie, które spowodowałoby eksplozję i spełnić wymagania, o ile je przetrwa.
Wesley Lee
4
zamiast tego powiedzdevice that is certified for operation in explosive atmosphere
jsotola
3
@Oldfart Zgadzam się, że terminologia „przeciwwybuchowy” jest myląca i „beziskrowa” byłaby znacznie jaśniejsza, ale niestety „przeciwwybuchowa” jest standardową frazą stosowaną w tej dziedzinie.
pericynthion
1
Po prostu nie. Wcale nie ma znaczenia to, co ktoś tu mówi - potrzebujesz inżyniera, aby przejrzeć ten projekt; jeden z doświadczeniem w tej dziedzinie. Musisz zrozumieć, jakie przepisy mają zastosowanie do Twojego urządzenia w krajach, w których będziesz je sprzedawać, i upewnij się, że projekt jest zgodny z odpowiednimi wymaganiami dotyczącymi klasy urządzeń. Nie możesz po prostu zebrać opinii na temat czegoś tak ważnego z punktu widzenia bezpieczeństwa.
J ...

Odpowiedzi:

30

Najpierw powinieneś przeczytać o różnych sposobach ograniczania ryzyka. Istnieje kilka różnych , z różnymi implikacjami:

  • Ex d
  • Ex e
  • Ex i
  • Ex m
  • Ex n

To są najważniejsze. Często produkt korzysta z wielu metod ochrony.

Ex d jest zatwierdzoną obudową, wyprodukowaną w taki sposób, aby wytrzymała wybuch wewnętrzny. Oznacza to, że możesz używać normalnego wyposażenia w środku; a eksplozja wewnątrz nie rozprzestrzeni się na zewnątrz. Oznacza to metal ciężki, luki w płomieniach i tak dalej, aby zapewnić, że eksplozja nie rozprzestrzenia się. Warto zauważyć, że Ex d nie oznacza, co w środku będzie potem funkcjonować. Zazwyczaj zostanie zniszczony podczas eksplozji.

Ex e to zwiększone bezpieczeństwo. Jest to w zasadzie użycie komponentów o niższym ryzyku zapalenia. W przypadku zacisków mogą to być na przykład zaciski sprężynowe, które nie poluzują się w wyniku wibracji lub innymi technikami.

Ex i jest iskrobezpieczny. Nie zawiera wystarczającej ilości energii, aby zapalić gazy. Osiąga się to poprzez ograniczenie ilości energii w urządzeniu, dzięki czemu iskra nie może zapalić żadnych gazów. Zwykle osiąga się to poprzez ograniczenie prądu i napięcia oraz sterowanie cewkami i kondensatorami.

Ex m formuje urządzenie. Może to być osadzone w żywicy, tak że żaden gaz nie może uzyskać dostępu do komponentów lub podobnych elementów.

To jest krótki przegląd. Twoje urządzenie prawdopodobnie nie byłoby Ex d. Krótko mówiąc, powinieneś połączyć wiele technik. Możesz na przykład osadzić płytkę drukowaną w żywicy epoksydowej, tworząc tę ​​część Ex m, użyć Ex i dla rzeczywistego czujnika, a być może Ex e dla sygnalizatora. Pomyślna powłoka konformalna prawdopodobnie nie wystarczy do osiągnięcia Ex m, ponieważ na przykład płonący układ scalony otworzy fajną dziurę w tej powłoce konformalnej.

Musisz także określić, czy akceptujesz usterki. Ponieważ jest to wykrywacz nieszczelności, prawdopodobnie znajdziesz się w strefie 2, obniżając wymagania. Należy pamiętać, że właściciel zakładu (np. Właściciel domu) jest odpowiedzialny za klasyfikację stref - co, jak sądzę, wielu właścicieli domów faktycznie robi.

Ponadto powinieneś spojrzeć na grupę gazową. Prawdopodobnie IIA (propan i tak dalej), a temperatura T3 będzie miała zastosowanie do twojego zastosowania. Jest to szczególnie ważne w przypadku metody ochrony Ex i, ponieważ na przykład wodór powoduje spustoszenie w dostępnej energii.

Ten plik PDF zawiera szerszy przegląd metod ochrony niż mam w tej odpowiedzi, ale tylko dotyka powierzchni ...

Krótko mówiąc, na podstawie zadawanych pytań nie masz uprawnień do wykonania takiego urządzenia. Pytanie w zasadzie mówi nam, że nie rozumiesz przepisów Ex i nie masz wglądu w różne metody ochrony. Mam pewien wgląd i zaprojektowałem systemy elektryczne w środowiskach Ex, ale w żaden sposób nie byłbym w stanie bezpiecznie zaprojektować złożonego urządzenia.

vidarlo
źródło
9
Odwołujesz się do „Ex d” i „Ex i” itp., Które są prawdopodobnie standardami. Myślę, że poprawiłoby to odpowiedź, gdybyś stwierdził, skąd pochodzą standardy.
Palenisko
1
Świetna odpowiedź, choć dodam do tego potrzebę ochrony przed wszelkimi awariami wewnętrznej baterii lub kondensatora powodującymi punkt zapłonu. Choć Ex i byłby świetnym celem OP, zakładam, że spotkanie Ex e jest najczęściej spotykane w środowiskach domowych.
Jack Creasey
1
@JackCreasey Oczywiście wszystkie komponenty wymagają pewnego rodzaju ochrony. W środowisku domowym wątpię, aby jakikolwiek sprzęt Ex był powszechny. Tho, najprostszym sposobem rozwiązania tego jest, aby czujnik jedyny element wyposażenia wewnątrz strefy ...
vidarlo
3
Prawdopodobnie nie jest w żaden sposób zatwierdzony przez EX, nie. To nie znaczy, że nie jest bezpieczny dla jego zamierzonej aplikacji. Źródło zapłonu i wyciek gazu w tym samym czasie jest mało prawdopodobne
vidarlo
2
@MahmoudRagab Wtyczkowe czujniki mieszkaniowe, takie jak te, są przeznaczone do ciągłej pracy i alarmują o poziomie około 25% LEL. Dlatego dom powinien być wentylowany, a gaz odcięty, zanim iskra może spowodować wybuch.
user71659,
11

Pracuję nad prototypowaniem urządzenia do wykrywania wycieków gazu do użytku w domach

Jeśli jest przeznaczony do użytku w domu i nic innego w domu nie ma oceny Ex, to co sprawia, że ​​uważasz, że Twoje urządzenie wymaga oceny Ex? W końcu, jeśli jest racjonalnie zaprojektowany (nieiskrzący lub łukowy i nie może wytworzyć temperatur zapłonu na wewnętrznych powierzchniach), to co zapewniasz, stanowi zabezpieczenie domu, zmniejszając w ten sposób możliwość zapłonu gazu i nie zwiększając go.

Ale jeśli to nie przekona, spróbuj wyszukać kategorie stref ATEX Ex, takie jak:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

I myślę, że zgodzisz się, że jeśli jest w domu, wpada (w najgorszym przypadku) do operacji w Strefie 2. Następnie, jeśli przejrzysz kolumnę do poziomu ochrony, zobaczysz, że dla typu sprzętu jest napisane „normalne”, co oznacza:

Zgodnie z dyrektywą ATEX certyfikat badania typu WE nie jest obowiązkowy dla urządzeń kategorii 3, jak określono w celu użycia w strefie 2

Powyższe pochodzi z tego dokumentu zatytułowanego „ATEX - Source IEx” i zwrotów, których szukasz „samocertyfikacja”.

Innymi słowy, wymagana jest podstawowa dobra praktyka z dokumentacją odpowiednią dla zwykłej dokumentacji technicznej CE. Brak formalnej certyfikacji prawnej POTWIERDZAJĄCE, że dostarczasz sprzęt do domów podlegających przepisom ATEX (geograficzna rzecz obejmująca Europę i inne obszary).

Andy aka
źródło
Dzięki, bardzo martwiłem się, że iskra może zostać zainicjowana, gdy brzęczyk włącza się i wyłącza, ale widziałem to zdjęcie chińskiego urządzenia, w którym ma wiele okien w zewnętrznej obudowie, a cały obwód może mieć kontakt z gaz płynący w środku, czy taki projekt jest bezpieczny? ae01.alicdn.com/kf/UTB8bI1BG5aMiuJk43PTq6ySmXXaP.jpg
Mahmoud Ragab
1
Jak powiedziałem w mojej odpowiedzi, wykrywacz wycieków gazu poprawia bezpieczeństwo, więc pod warunkiem, że został właściwie zaprojektowany, jest to korzyść netto dla środowiska. Nie mogę zdalnie ocenić projektu na podstawie minimalnej dokumentacji.
Andy alias
OP powiedział „do użytku w domu”, który może nieznacznie różnić się od „do użytku w domu”. np. być może projektują przenośny sprzęt ankietowy, który ma być używany przez techników firmy gazowniczej w odpowiedzi na telefony od klientów, którzy myślą, że wyczuwają wyciek gazu. Gdyby tak było, z pewnością mogłaby mieć zastosowanie jedna z kategorii Ex. Być może @MahmoudRagab może to wyjaśnić.
pericynthion
@pericynthion Mam na myśli urządzenie przeznaczone do zainstalowania na stałe w domu, a nie urządzenia przenośne, ale co będzie złego w przenoszeniu urządzenia z jednego domu do drugiego?
Mahmoud Ragab
1
@MahmoudRagab, do czego może się odwoływać to, że projekt przenośnego urządzenia przenośnego może podlegać bardziej rygorystycznej klasyfikacji Ex, ponieważ może zostać wykorzystany (w przeciwieństwie do instrukcji i oznakowania) w strefie, w której średnie prawdopodobieństwo niepalna mieszanka gazu i tlenu jest wyższa niż w domu.
Andy aka
3

Przeciwwybuchowość w elektronice oznacza wytrzymanie 🧨 kondensatora elektrolitycznego lub przełącznika łukowego w szczelnie zamkniętym pojemniku, ale w zasadzie oznacza różne stopnie ciśnienia i wytrzymałości, ale może również oznaczać brak iskrzenia za pomocą palnego gazu, więc może to obejmować uszczelnienia gazoszczelne, które nie pozwalają na penetrację w przeciwieństwie do uszczelnień teflonowych, które uwalniają H2 z zaplombowanych pojemników z akumulatorami SLA w celu zmniejszenia ciśnienia podczas kontrolowanego ładowania. Można sobie wyobrazić, że zastosowanie na zewnątrz z elektroniką z tłumieniem łuku i podtrzymaniem bateryjnym SLA dla repeatera bezprzewodowego może być wybuchowe bez odpowietrzenia lub uszczelnienia teflonowego odpornego na wodę, ale pozwalającego na uwolnienie H2.

Istnieje kilka kryteriów specyficznych dla projektu; Sztywność, uszczelnienie wilgoci, wybuchowe uszczelnienia gazowe, unikanie łuku, częściowe rozładowanie z ESD na zewnątrz lub częściowe rozładowanie (PD) wewnętrznie z wilgoci i zanieczyszczeń, zmniejszając próg przebicia <1 V / mm.

Detektory wycieku gazu nie oznaczają zabezpieczenia przeciwwybuchowego

Zwykle nawet drogie domowe detektory gazu ostrzegają, aby trzymać baterie z dala od gazów palnych !!,

Twoje wymagania są niejasne

Jaką specyfikację chcesz poznać?

Oceny bezpieczeństwa podważają ryzyko częściowego rozładowania lub wyładowania elektrostatycznego z powodu generowania pyłu i wyładowań elektrostatycznych oraz poziomu narażenia na gazy palne.

Jakie gazy chcesz wykryć? Detektor wycieku gazu palnego może nie wykryć toksycznego tlenku węgla, ponieważ czujniki są różne. Aby zapobiec wyciekom gazu, przed elastycznym wężem wymagany jest elektromagnes, a nie po nim jak w piecu, jeśli elastyczny wąż został uszkodzony w wyniku poruszania się ciężkiego sprzętu, alarm gazowy może nie zapobiec wysadzeniu nieszczelnego domu !! Chociaż wyciek gazu w piecu może być możliwy do wykrycia i uruchomienia alarmu i odcięcia źródła gazu palnego.

Więc twoje specyfikacje są niejasne.

Półprzewodnikowe gazy palne mogą jednak wykryć wiele, w tym dowolne lub wszystkie z poniższych:

Aceton Alkohol Amoniak Benzen Butan Tlenek etylenu Benzyna-benzyna Halon Siarkowodór Rozpuszczalniki przemysłowe Odrzutowiec Paliwo Lakier Rozcieńczalniki Metan Nafta Gaz ziemny Propan Czynniki chłodnicze Toluen

W przypadku oparów wodoru wodorem H2 ma dolną granicę wybuchowości (LEL) wynoszącą 5%, więc do 1000 ppm lub 0,1% „May” można uznać za bezpieczny, ale limit ostrzegawczy może wynosić 10 000 ppm i> = 4% przy każdym wyładowaniu elektrostatycznym może wybuchnąć. Inne gazy mogą być bardziej lotne. Dlatego dokładność nie jest jednolita dla wszystkich gazów.

Zwykle „żadna” powłoka konformalna nie wystarczy, aby zapobiec rozgorzeniu, ponieważ większość tworzyw sztucznych jest higroskopijna , chociaż przedłużają żywotność w niektórych trudnych warunkach.

Nawet uszczelnione żywicą epoksydową plastikowe układy scalone kiedyś zawiodły poniżej zera. W końcu pochłonęły wilgoć i zawiodły po zamrożeniu, dlatego oferowane były ceramiczne układy scalone, dopóki nie opracowano formuły epoksydowej i procesu Sumotomo. Kiedy pojawiły się pierwsze plastikowe układy scalone, miały one temperaturę od 0 do 70 ° C, teraz ulepszenia japońskich badań i rozwoju umożliwiły objęcie szerszego zakresu temperatur.

Inne informacje

Żywice higroskopijne

Nylon, ABS, akryl, poliuretan, poliwęglan, PET, PBT

Żywice niehigroskopijne

Polietylen, polipropylen, polistyren, PCV

Zwykle pojemnik przeciwwybuchowy to wytrzymała obudowa z odlewu aluminiowego odporna na wysokie ciśnienia. Lepsze produkty wykorzystują powłokę epoksydową. Samo uszczelnienie wilgoci nie jest wystarczające, aby zapobiec możliwej eksplozji w wyniku awarii elektroniki.

Jeśli potrzebujesz najlepszej powłoki konformacyjnej blokującej wilgoć o niskiej pojemności, wówczas w Aerospace używają Paralenu, z osadzaniem z fazy gazowej, w IC stosują specjalne formulacje epoksydowe i procedury do pomieszczeń czystych. Inne powłoki, gdy są wystarczająco grube, mogą przedłużyć słabą żywotność, takie jak krzemiany, akryle i silikon, ale mogą nie działać tak dobrze, jeśli zbyt cienkie, ale zbyt duże, mogą powodować przesłuch i obciążenie pojemnościowe.

Nauka o odporności przeciwwybuchowej zależy od poziomu zanieczyszczenia dobrego izolatora zdegradowanego przez wilgoć i / lub pył, w którym niski stały dielektryczny zanieczyszczenie rozkłada się, przyjmując ładunki szybciej niż medium o wyższej zawartości dielektrycznej, co powoduje, co jest dobrze znane znawcom z częściowym rozładowaniem, PD, które jest prekursorem rozładowania jonizacyjnego lub łuku lub przebicia dielektrycznego izolacji.

Metoda testowa zależy od poziomu wilgotności środowiskowej i szybkości higroskopijnej różnych tworzyw sztucznych z zanieczyszczeniami, które mogą pochłaniać wilgoć, która ma polarną stałą dielektryczną około 20x większą niż większość tworzyw sztucznych. Poziomy zanieczyszczeń muszą znajdować się tylko w częściach / milion lub PPM, aby wystąpiło PD, a ten wskaźnik wycieku ze stałą dielektryczną tworzy funkcję wielofunkcyjną, taką jak oscylator, który może rozładowywać się przy niskich stosunkach oczekiwanego rozkładu kV / mm lub V / um lub mV / nm. Z czasem cyklu wielu minut, staje się coraz szybszy ze współczynnikiem wzbudzenia w stosunku do Vbreakdown.

Metoda testowa jest prosta przy użyciu najgorszego przypadku zanieczyszczenia otoczenia (kurz, wilgoć, mgła solna) przy powolnym narastającym napięciu i ustalenia szumu iskrowego w pobliskim radiu AM lub SW lub przy użyciu sondy pomiarowej zwartej do zacisku uziemiającego, owiniętego wokół przewodnika, aby wykryć puls prądu PD. Współczynnik obniżenia napięcia naprężeń przewodzonych lub indukowanych do aktywności PD określa margines bezpieczeństwa po zanurzeniu w wysokiej temperaturze / wysokiej wilgotności w celu przyspieszenia wnikania wilgoci.

Konkretna procedura testowa może się od tego różnić, ale kluczowym czynnikiem bezpieczeństwa jest nauka określania marginesu dla progu wyzwalania.

Dokładnie tę samą naukę stosuje się w transformatorach mocy, suchych lub wypełnionych olejem, a jednak testują one tylko na napięcie BDV lub napięcie przebicia zamiast opcjonalnego testu na PD. Aktywność PD jest monitorowana przez rozpuszczony gaz H2, a jednak tak wiele transformatorów wysadza się każdego roku, że można temu zapobiec za pomocą monitorów PD i często instalowanych tylko w transformatorach za milion dolarów, ale monitorowanie jest tak tanie.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
źródło
„większość plastików ma właściwości higroskopijne w uszczelkach lub z tworzyw sztucznych”. Nie jestem pewien, co przez to rozumiesz - czy to błąd edycji? A czy większość tworzyw sztucznych jest naprawdę higroskopijna? (
Nawiasem mówiąc, zwróć
TY Dodam referencje
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
@ SunnyskyguyEE75 Dzięki za świetną odpowiedź, co z żywicą silikonową?
Mahmoud Ragab
1
Zależy od pyłu podczas aplikacji i grubości. Dip jest lepszy niż spray.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75