Applicatie zuurstofmonitor M1000

Transcriptie

1 M1000 applicatie EX

2 Applicatie zuurstofmonitor M1000 Door het combineren van beschermingswijzen is het mogelijk om tot praktische oplossingen te komen voor toepassingen in explosiegevaarlijke gebieden. In mijn artikel "Installatievariaties voor stofexplosiegevaar" in Solids Processing van april 2014 zijn een aantal van deze mogelijkheden beschreven. In dit artikel beschrijf ik een interessante oplossing waarbij een combinatie van een aantal maatregelen is genomen om stofexplosiegevaar te voorkomen. Detailfoto van de applicatie Primaire explosiebeveiliging Explosiegevaar in silo's, transportsystemen, tanks en bakken van poeders kan worden voorkomen door inertisering. Inertisering kan worden gerealiseerd met daarvoor geschikte gassen zoals 2 (stikstof) of CO2 (kooldioxide). Deze methode van explosiebeveiliging wordt primaire explosiebeveiliging genoemd. Bij primaire explosiebevei- 2

3 liging wordt het ontstaan van een explosiegevaarlijke omgeving verhinderd. In dit voorbeeld betekent dit het verdringen van de aanwezige zuurstof in de tank door een inert gas. Een van de componenten van de branddriehoek namelijk de zuurstof wordt weggenomen en daarmee is het stofexplosiegevaar geweken. Beschrijving applicatie Alleen het wegnemen of verdringen is niet voldoende er dient ook een controle te zijn dat de zuurstof niet meer aanwezig is of alleen in een zeer lage concentratie. Bewaking van de zuurstofconcentratie is dus een vereiste. De Monox M1000 zuurstofmonitor is uitstekend geschikt voor deze applicatie. In silo's, tanks, bakken enz. is de omgeving meestal erg stoffig. Bewaking van de zuurstofconcentratie met gasmonster systemen die gebruik maken van een pomp is storingsgevoelig. Filters en leidingen kunnen door het stof verstopt raken. Regelmatig onderhoud is dan ook noodzakelijk. Voordeel van de zuurstofmonitor M1000 is dat genoemde nadelen geen invloed hebben op de werking van de zuurstofmonitor M1000. oodzakelijk onderhoud zoals bij andere systemen is met deze sensor niet nodig. Door de plaatsing van de zuurstofmonitor M1000 bovenop de silo dient dit apparaat geschikt te zijn om in een explosiegevaarlijk gebied te worden geplaatst. De beschermingswijze die hierbij wordt toegepast is intrinsieke veiligheid. Intrinsieke veiligheid Totaal overzicht applicatie 3

4 betekent direct dat er een samenstel van componenten noodzakelijk is om een intrinsiek veilige kring te realiseren. De zuurstofmonitor M1000 is via een intrinsiek veilige barrier verbonden met een verwerkingseenheid die buiten het explosiegevaarlijk gebied is geplaatst. Dit geheel vormt een intrinsiek veilige kring. Intrinsieke veiligheid Intrinsieke veiligheid kan als volgt worden gedefinieerd: In een intrinsiek veilige stroomkring kan geen vonk of enig ander thermisch effect optreden, onder de voorwaarden zoals vastgelegd in de norm IEC , die in staat is een explosief stof/gas lucht mengsel te ontsteken. In andere bewoordingen: het vermogen in het explosiegevaarlijke gebied wordt gelimiteerd door de spanning en de stroom te beperken. Er kan dan ook geen vonk ontstaan die voldoende energie heeft om een explosief mengsel te ontsteken. Ook oververhitting van onderdelen met als gevolg een explosie is hiermee uitgesloten. In intrinsiek veilige kringen is er een onderscheid tussen elektrisch materieel in dit geval de zuurstofmonitor M1000 en bijbehorend elektrisch materieel, de verwerkingseenheid vaak aangeduid als galvanische scheiding of zenerbarrier. Elektrisch materieel mag in het explosiegevaarlijke gebied worden geplaatst. Bijbehorend elektrisch materieel dient buiten de zone te worden geplaatst. Slechts het deel dat in verbinding staat met de sensor voldoet aan de voorwaarden voor intrinsieke veiligheid, de rest van de schakeling is hiervoor niet geschikt. Buiten de zone plaatsen betekent dan ook fysiek buiten de zone plaatsen. In de praktijk betekent dit vaak grote afstanden met als mogelijk gevolg veel spanningsverlies en een mogelijk grote invloed van stoorsignalen. aast het fysiek buiten de zone plaatsen is er nog 1 optie. amelijk een Ex-tD configuratie met het bijbehorend elektrisch materieel in een Ex-tD behuizing geplaatst. Plaatsing van de Ex-tD behuizing is toegestaan in zone 21. Voordeel weinig spanningsverlies door de korte verbindingsdraden en een beperkte invloed van stoorsignalen. De hier gekozen behuizing is een Ex-d behuizing. Dit maakt de applicatie geschikt voor stof- en gasexplosiegevaar. Loop berekening Een aspect dat onlosmakelijk verbonden is met intrinsieke veiligheid is de verificatie van de intrinsieke veiligheid, de zogenaamde loopberkening. Deze loopberekening dient altijd te worden uitgevoerd. Door deze loopberekening uit te voeren wordt gecontroleerd of er voldaan is aan de voorwaarden zoals bepaald in de IEC De veiligheidswaarden van de monitor staan in het certificaat vermeld en worden ook op het typeplaatje weergegeven, zie het rood omkaderde dertail op de foto. In de praktijk is in combinatie met deze sensor een 28V 300W barrier toe te passen. De veiligheidsomschrijvingen voor deze barrier zijn vermeld in de tekening. In de tekening 4

5 is de loopberekening uitgewerkt. Deze combinatie voldoet aan de voorwaarden voor intrinsieke veiligheid. Worden de kabeleigenschappen meegenomen in de berekening dan is de maximale afstand tussen de barrier en de sensor 768 meter. Op basis van de capaciteiten is 6,9 km toegestaan. Echter de laagste waarde is van toepassing. De 50% regel In de geldende norm wordt ook een toetsing gevraagd aan de 50% regel. In de flowchart is de 50% regel grafisch voorgesteld. De 50% regel is in deze situatie niet van toepassing. De inductiviteit voldoet wel aan de 1% voorwaarde, maar de capaciteit voldoet niet aan de 1% voorwaarde. Toepassing is alleen toegestaan als aan beide voorwaarden is voldaan. In de flowchart is dit weergegeven door de rode lijn en kaders Start De 50% regel is alleen van toepassing op lineaire kringen. Bepaal U O, I O, P O, L O, C O Lineaire karakteristiek S L i > 1% L O Reduceer L O en C O ieder op 50% S C i > 1% C O IIC Volle waarden van L O en C O toepassen Begrens C O op 600 nf Begrens C O op 1 mf Flowchart 50% regeling 5

6 Regeling Als op basis van de gemeten waarden blijkt dat de zuurstof concentratie te hoog wordt dient er te worden gecorrigeerd ofwel er dient inert gas te worden toegevoerd. Het ventiel sturen we open totdat de zuurstof concentratie weer aan de gestelde voorwaarden voldoet. In deze applicatie wordt een intrinsiek veilig ventiel gebruikt. Ook voor dit ventiel dient een loop berekening te worden uitgevoerd conform het eerdere voorbeeld. Een alternatief is een ventiel dat voldoet aan de beschermingswijze Ex-maD. Ex-maD materieel is ook toegestaan in een omgeving met stofexplosiegevaar. Montage technisch nadeel is dat beide kabels aan bepaalde voorwaarden moeten voldoen. Intrinsiek veilige kabels mogen niet met normale kabels worden vermengd. Onderstaande montagemogelijkheden zijn toegestaan. u Ex-ia en Ex-ma kabels dienen gescheiden te worden gemonteerd in verschillende kabelgoten. u Een van de kabels Ex-ia of Ex-ma moet van een geaarde afscherming zijn voorzien. u Beide in een kabelgoot maar met een onderlinge afstand die groter is dan 50mm. u Beide in een kabelgoot met een fysieke scheiding door middel van een kunststof scheidingsschot. u Beide in een kabelgoot met een fysieke scheiding door middel van een geaard metalen scheidingsschot. Omdat er al een intrinsiek veilige kring wordt toegepast is gezien de montage in een Ex-tD behuizing een Ex-iaD ventiel de meest praktische oplossing. We kunnen namelijk de 2 intrinsiek veilige kabels samen in een kabelgoot monteren. Bovenstaande maatregelen kunnen dan komen te vervallen. Een multicore is eveneens mogelijk. Tenslotte In dit artikel is een applicatie beschreven die al in een groot aantal situaties is toegepast. Uiteraard zijn er meerdere oplossingen mogelijk maar dit valt buiten het kader van deze toepassing. Arnold de Rouw is freelance ATEX trainer, auteur en vertaler op het gebied van explosieveiligheid. Voor meer informatie of reacties Voor de gebruikte foto s is toestemming verleend door Steuma Instruments. 6