ایمنی ذاتی چیست؟

ایمنی ذاتی یک تکنیک حفاظتی است که انرژی—هم الکتریکی و هم حرارتی—موجود در یک مدار را به زیر آستانه اشتعال اتمسفر اطراف محدود می‌کند. برخلاف محفظه‌های ضد انفجار، IS بر جلوگیری از اشتعال در منبع تمرکز دارد و آن را برای دستگاه‌های کم‌مصرف مانند حسگرها، فرستنده‌ها و ابزارهای دستی ایده‌آل می‌کند.

اصول طراحی مدار ابزارهای IS

طراحی یک مدار ایمن ذاتی نیازمند کنترل دقیق انرژی، تحمل خطا و رفتار اجزا است. اصول کلیدی عبارتند از:

1. محدودیت انرژی

• ولتاژ و جریان به سطوح ایمن محدود می‌شوند (معمولاً <30 ولت و <100 میلی‌آمپر).
• انرژی ذخیره شده در سلف‌ها و خازن‌ها باید به حداقل برسد تا از تخلیه جرقه جلوگیری شود.

2. موانع زنر و جداسازی گالوانیکی

• موانع زنر ولتاژ را گیره می‌کنند و انرژی اضافی را به زمین هدایت می‌کنند.
• جداکننده‌های گالوانیکی از ترانسفورماتورها یا اپتوکوپلرها برای جدا کردن مناطق ایمن و خطرناک استفاده می‌کنند.

3. مقاومت‌های محدود کننده جریان

• مقاومت‌های سری، جریان خطا را محدود کرده و انرژی را با خیال راحت دفع می‌کنند.

4. انتخاب اجزا

• فقط اجزای دارای گواهی با حالت‌های خرابی قابل پیش‌بینی استفاده می‌شوند.
• خازن‌ها و سلف‌ها با دقت اندازه‌گیری می‌شوند تا از تجاوز از انرژی اشتعال جلوگیری شود.

5. افزونگی و تجزیه و تحلیل خطا

• مدارها طوری طراحی شده‌اند که در شرایط تک یا دو خطایی ایمن باقی بمانند.
• FMEDA (حالت‌های خرابی، اثرات و تجزیه و تحلیل تشخیصی) اغلب برای تأیید ایمنی استفاده می‌شود.

IEC 60079: استاندارد حاکم

سری IEC 60079 معیار بین‌المللی برای تجهیزات مورد استفاده در محیط‌های انفجاری است. به طور خاص:

IEC 60079-11: ایمنی ذاتی “i”

• الزامات تجهیزات و سیستم‌های IS را تعریف می‌کند.
• حداکثر انرژی مجاز، تحمل خطا و روش‌های آزمایش را مشخص می‌کند.

IEC 60079-25: طراحی سیستم IS

• اتصال دستگاه‌های IS و دستگاه‌های مرتبط را پوشش می‌دهد.
• مطابقت در سراسر سیستم را تضمین می‌کند، نه فقط اجزای جداگانه.

صدور گواهینامه و علامت گذاری

• دستگاه‌های IS دارای گواهی، نشانه‌هایی مانند Ex ia IIC T4 را حمل می‌کنند که نشان می‌دهد:
• نوع حفاظت: “ia” (تحمل دو خطا)
• گروه گاز: IIC (هیدروژن، استیلن)
• کلاس دما: T4 (حداکثر دمای سطح ≤135°C)

چرا برای صادرات و انطباق مهم است

برای تولیدکنندگان و صادرکنندگان ابزار دقیق—به ویژه در بخش‌هایی مانند نفت و گاز، مواد شیمیایی و سرامیک—انطباق با IEC 60079 برای دسترسی به بازار جهانی ضروری است. طرح‌های ایمن ذاتی نه تنها الزامات نظارتی را برآورده می‌کنند، بلکه هزینه‌های نصب را نیز با حذف محفظه‌های ضد انفجار سنگین کاهش می‌دهند.

ایمنی به عنوان ظرافت

در روح طراحی تائوئیستی، ایمنی ذاتی در مورد کمتر انجام دادن برای دستیابی به بیشتر—حذف انرژی اضافی، ساده‌سازی مدارها و اعتماد به مهار به جای نیروی بی‌رحمانه است. این یک شکل آرام از حفاظت است، جایی که ظرافت با مهندسی ملاقات می‌کند.