Czujniki iskrobezpieczne stosowane w kopalniach i nie tylko

Urządzenia przeznaczone do użytku w trudnych warunkach zewnętrznych muszą być wyposażone w rozwiązania, gwarantujące ich sprawne działanie i zabezpieczające przed wpływem otoczenia. Jest to ważne zwłaszcza przy sprzęcie używanym w atmosferach zagrożonych wybuchem metanu i pyłu węglowego, np. w kopalniach, gdzie wzrost temperatury lub iskra mogą spowodować katastrofę. Wszystkie elementy automatyki przemysłowej tego typu, w tym czujniki, muszą więc spełniać wymogi dyrektywy ATEX.

Zagrożenia związane z możliwością wybuchu a stosowanie automatyki przemysłowej

Podstawowymi czynnikami niebezpiecznymi występującymi w kopalniach, jeśli chodzi o kwestie związane z atmosferą grożącą wybuchem, jest obecność metanu lub pyłu węglowego. Zmieszane z powietrzem tworzą one atmosferę wybuchową, która po zapłonie wytwarza mającą destrukcyjne działanie falę uderzeniową oraz wysoką temperaturę, powodującą z kolei zapalenie się innych materiałów, a także deformację elementów metalowych. Oba te czynniki stanowią śmiertelne zagrożenie dla wszystkich osób znajdujących się w ich zasięgu. Podobne zagrożenia występują także poza górnictwem, np. w miejscach, gdzie znajdują się instalacje do przesyłu i magazynowania gazów, paliw lub innych substancji łatwopalnych – np. oparów różnego rodzaju chemikaliów czy choćby pyłu drzewnego.

Sposobem na zmniejszenie ryzyka eksplozji jest dbanie o to, by ilość niebezpiecznych substancji nie przekroczyła stężenia zawierającego się między dolną a górną granicą wybuchowości – np. przez montaż sprawnej wentylacji czy zraszania. Jednocześnie konieczne jest ograniczenie prawdopodobieństwa pojawienia się czynników mogących zainicjować wybuch. Urządzenia przeznaczone do pracy w takich warunkach, a także wszystkie potrzebne instalacje wytwarza się więc w wersjach specjalnie przeznaczonych do stref niebezpiecznych – spełniających wymogi dyrektywy ATEX oraz mających dopuszczenie do użytku w określonych warunkach, potwierdzone certyfikatem oraz znakiem Ex wraz z oznaczeniem m.in. typu użytych zabezpieczeń, grupy wybuchowości, klasy temperaturowej oraz atmosfery, w której mogą być używane.

W przypadku kopalń w grę wchodzą wyłączenie urządzenia zaliczane do grupy I. Poza nimi użytkowany może być sprzęt z grupy II (atmosfery gazowe) i III (atmosfery pyłowe). W grupie II obowiązuje też podział na atmosferę zawierającą propan (A), etylen (B) oraz wodór (C). W zależności od rodzaju zagrożeń urządzenia przeznaczone do użytku w atmosferach zagrażających wybuchem mogą mieć kilka rodzajów zabezpieczeń. Wykorzystywana może być osłona olejowa (d), gazowa z nadciśnieniem (p), piaskowa (q), ognioszczelna (d), wzmocniona (e), iskrobezpieczeństwo (i), hermetyzowana (m). W przypadku automatyki kopalnianej konieczne są urządzenia posiadające certyfikat dla grupy I oraz budowę iskrobezpieczną wynikającą ze specjalnego wykonania i charakteru obwodu elektrycznego, w jakim stosowany jest czujnik. Dobrym przykładem są tu czujniki iskrobezpieczne przeznaczone do kontroli temperatury, a także temperatury i poziomu cieczy oferowane przez firmę HYDRO-ELEKTRA.

Czujniki temperatury oraz temperatury i poziomu cieczy w wykonaniach iskrobezpiecznych

Czujniki i obwody iskrobezpieczne są projektowane w taki sposób, by poziomy prądów i napięć na elementach układu elektrycznego w kontakcie z potencjalnie wybuchową atmosferą np. w stanie awaryjnym tego obwodu nie powodowały jej zapłonu.

Jest to realizowane za pomocą obniżania wartości napięcia czy prądu, czy specjalnych barier w układzie elektrycznym, które mają „zdławić” układ elektryczny/elektroniczny np. źródła zasilania, by nie wytworzył on iskry o energii mogącej zapalić mieszaninę powietrzno-metanową czy pyłu węglowego w powietrzu.

Znakomitym przykładem czujników iskrobezpiecznych są wyroby oferowane przez Hydro-Elektrę. Wśród proponowanych elementów znajdują się np. Iskrobezpieczny czujnik poziomu i temperatury typu ICPiT-1, jak również Iskrobezpieczny czujnik temperatury typu ICZT-1 oraz ICZT-2.

Czujnik ICPiT-1 może być stosowany do pomiaru parametrów oleju hydraulicznego klasy HLP/HLL 46 lub 68, a także oleju napędowego używanego w jednostkach napędowych oraz emulsji olejowo-wodnej HFA/HFAE. Nadaje się także do oceny poziomu i temperatury wody technologicznej oraz roztworów wodnych. Czujniki ICZT-1 oraz ICZT-2 są przeznaczone do pomiarów temperatury podzespołów maszyn i urządzeń, a także nieagresywnych chemicznie płynów, takich jak woda, oleje oraz emulsje olejowo-wodne.

Czujniki ICPiT-1, ICZT-1 oraz ICZT-2 są przeznaczone do stosowania w kopalniach węgla kamiennego, w wyrobiskach metanowych i niemetalowych ze stopniem niebezpieczeństwa wybuchu metanu i/lub pyłu węglowego.

Czujniki ICPiT-1 są mocowane śrubami i oferowane w trzech wersjach kołnierza montażowego. Stopnień ochrony obudowy to IP 54, a długość sondy może wynosić od 120 do 2000 mm, z możliwością dopasowania do innych rozmiarów.

Czujnik ICZT-1 jest wyposażony w gwint montażowy, a ICZT-2 w płytkę montażową, mocowaną śrubami.

Poza wersjami działającymi progowo możliwe jest wykonanie wersji z pomiarem ciągłym, co poza funkcją rozłączającą pozwala na użycie czujnika do zbierania danych wykorzystywanych przez inne elementy automatyki np. sterowniki PLC.