Wie führen Instrumentenfachleute die Berechnung der intrinsisch sicheren Schaltkreise für Instrumente durch?

Thread Content

Dieser Beitrag wurde zuletzt von yunrun am 25.09.2019 um 22:13 bearbeitet. In Branchen wie der Öl- und Petrochemieindustrie können potenziell explosive Umgebungen entstehen. In der Praxis müssen daher entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, um die Geräte vor Ort vor Explosionen zu schützen. Die zur Verwendung in Steuerungsgeräten eingesetzten explosionsgeschützten Technologien umfassen hauptsächlich die folgenden Arten: Intrinsic Safety (E*), Explosionsschutz durch Trennung (Ex d), erhöhter Schutzgrad (Ex e), Überdruckschutz (Ex p) sowie Abdichtung (Ex m). Unter den vielen Explosionsschutztechnologien wird die intrinsische Sicherheitstechnologie als Schutzmaßnahme, die darauf abzielt, die Energie von Entzündungquellen zu reduzieren, häufig eingesetzt. Dank ihrer einfachen Konstruktion, geringen Abmessungen und geringen Masse sowie der Möglichkeit, sie unter Strombedingungen warten, kalibrieren und Ersatzteile austauschen zu können, findet sie heute in Projekten verschiedener Branchen weit verbreitete Anwendung. In einem chemischen Projekt schlug der Auftraggeber vor: Aufgrund früherer Projekterfahrungen könnten, sofern keine strengen Berechnungen für die intrinsisch sicheren Schaltkreise durchgeführt werden, im Produktionsprozess immer noch etwa 30 Prozent der Schaltkreise Sicherheitsrisiken aufweisen. Auch wenn derzeit im Inland keine besonderen Anforderungen an die intrinsisch sicheren Schaltungen bestehen, verlangen die Auftraggeber dennoch, dass im Rahmen der Projektplanung für jede intrinsisch sichere Schaltung eine genaue Berechnung durchgeführt wird. Die Grundlage für diese Berechnungen bilden die entsprechenden Vorschriften des Internationalen Elektrotechnischen Komitees IEC 60079-14:2007. Berechnung von intrinsisch sicheren Schaltungen: yunrun.com.cn/tech/2710.html Grundlegende Anforderungen an die Konstruktion intrinsisch sicherer Schaltungen: Durch die Steuerung der elektrischen Parameter des Schaltkreises – beispielsweise durch Verringerung der Werte der Induktivitäten und Kapazitäten als Energiespeicher – oder durch Senkung der Strom- und Spannungswerte im Schaltkreis, kann dieser den Anforderungen an Inbrandgefahrsschutz entsprechen ； Die Komponenten im Schaltkreis müssen über ausreichende Leistung verfügen, und die Verbindungsleitungen müssen eine ausreichende Querschnittsfläche haben. Dadurch werden hohe Spannungen und starke Ströme, die unter verschiedenen Störbedingungen entstehen können, daran gehindert, die Leistungsfähigkeit der Komponenten zu beeinträchtigen. Die Zuverlässigkeit der Komponenten gewährleistet somit die Zuverlässigkeit des gesamten Schaltkreises. Dafür ist es notwendig, die Parameter der entsprechenden elektrischen Komponenten im Intrinsic-Safety-Schaltkreis zu berechnen – also eine Berechnung des Intrinsic-Safety-Schaltkreises durchzuführen – um den Anforderungen der geltenden Sicherheitsvorschriften gerecht zu werden und so eine sichere Produktion zu gewährleisten. 1. Einführung in die intrinsisch sichere Explosionsschutztechnologie
Das grundlegende Prinzip der intrinsisch sicheren Explosionsschutztechnologie besteht darin, das Ziel des Explosionsschutzes durch die Beschränkung der Energie zu erreichen. Bei dieser Technologie wird die Energie im Schaltkreis – sowohl unter normalen als auch unter abnormalen Bedingungen – zuverlässig auf einen zulässigen Wert begrenzt. Dadurch wird verhindert, dass bei Kurzschlüssen oder Schäden an den Komponenten explosionsfähige Gase entstehen können. Das intrinsisch sichere explosionsgeschützte System, kurz als intrinsisch sicheres Schaltkreissystem bezeichnet, setzt sich aus drei Komponenten zusammen: den intrinsisch sicheren Geräten vor Ort, den intrinsisch sicheren Kabeln sowie den zugehörigen Geräten, wie in Abbildung 1 dargestellt. Der Systemkreislauf wird durch eine Sicherheitsbarriere in intrinsisch sichere Schaltungen und nicht-intrinsisch sichere Schaltungen unterteilt. Der Stromkreis, der durch den Sicherheitszaun über Inertialkabel mit den Feldgeräten verbunden ist, ist ein Inertialstromkreis ； Die Schaltungen von der Sicherheitsbarriere zum DCS sowie zur Stromversorgung sind keine intrinsisch sicheren Schaltungen. http://yunrun.com.cn/upload/201909/25/201909252207051288.png Abbildung 1: Schema eines typischen intrinsisch sicheren Schaltkreises ① Intrinsisch sichere Geräte vor Ort ◆ Einfache Geräte Gemäß der Norm IEC60079-14 können passive Komponenten wie Schalter, Verbindungsboxen, Widerstände sowie einfache Halbleiterkomponenten als einfache Geräte betrachtet werden ； Für aktive Energiespeicherelemente wie Kondensatoren und Induktivitäten können sie als einfache Geräte angesehen werden, sofern ihre Konstruktionsparameter eine vollständige Sicherheit des Systems gewährleisten ； Bei aktiven Komponenten, die Energie erzeugen – wie z. B. Thermoelemente oder Photzellen – können solche elektrischen Geräte als einfache Geräte angesehen werden, wenn die von ihnen erzeugte Spannung 1,5 V nicht überschreitet, der Strom 100 mA nicht überschreitet und die Leistung 25 mW nicht überschreitet. Sie benötigen keine Explosionsschutzzertifizierung und können frei in intrinsisch sicheren Schaltungen eingesetzt werden. ◆Intrinsisch sichere Geräte verfügen über Energiespeicherelemente und sind intrinsisch sichere Elektrogeräte, die eine Explosionsschutzzertifizierung benötigen, wie z. B. Transmitter, Näherungsschalter usw. ②Bei den Verbindungskabeln zwischen den Instrumenten und dem Steuerraum gibt es eine bestimmte Menge an verteilter Kapazität und verteilter Induktivität. Insbesondere bei großen Entfernungen oder wenn die Konstruktionsparameter der Instrumente nahe an den maximal zulässigen Werten für intrinsische Sicherheit liegen, muss man auf diese verteilten Parameter sowie auf die Begrenzung der Kabellängen Rücksicht nehmen. Denn sowohl die verteilte Induktivität als auch die verteilte Kapazität speichern Energie. Bei einem Defekt im Kabel wird diese gespeicherte Energie in Form von Elektrischem Funken oder Wärmeeffekten freigesetzt, was das Entzündungsrisiko in unterschiedlichem Maße erhöht und die intrinsische Sicherheit des Systems beeinträchtigt. Maximale zulässige verteilte Kapazität des Kabels: Cc = Ck × L
Maximale zulässige verteilte Induktivität des Kabels: Lc = Lk × L
Dabei ist Ck die verteilte Kapazität pro Längeneinheit des Kabels ； Lk ist die Induktivität pro Längeneinheit des Kabels ； L ist die tatsächliche Verkabelungslänge. ③Verbindungsgeräte (Sicherheitsgitter): Sicherheitsgitter sind die am häufigsten verwendeten Verbindungsgeräte in sicherheitstechnischen, explosionsgeschützten Messsystemen. Sie verbinden die intrinsisch sicheren Schaltungen mit den nicht-intrinsisch sicheren Schaltungen. Ihre Funktion besteht darin, Strom und Spannung einzuschränken, damit gefährliche Energien nicht in die intrinsisch sicheren Schaltungen gelangen können – somit wird die Sicherheit dieser Schaltungen gewährleistet. Sicherheitsgitter gibt es hauptsächlich in zwei Kategorien: Zener-Sicherheitsgitter und getrennte Sicherheitsgitter. Derzeit werden Zener-Sicherheitsgitter allmählich durch getrennte Sicherheitsgitter ersetzt. 2. Zertifizierungsmethoden für intrinsisch sichere explosionsgeschützte Messsysteme Derzeit gibt es weltweit bei den verschiedenen Prüfinstituten drei Methoden zur Prüfung und Zertifizierung von intrinsisch sicheren explosionsgeschützten Messsystemen: Systemzulassung, Parameterzulassung und FISCO-Zulassung (Fieldbus Intrinsically Safe Concept). ①Systemzulassung: Die Systemzulassung, auch „kombinierte Beweissicherung“ genannt, bezeichnet die Zulassung eines aus dem zu prüfenden, bestimmten intrinsisch sicheren Messgerät sowie dem zu prüfenden, damit verbundenen Gerät bestehenden Systems. Sobald die Zulassung erteilt wurde, darf in dem System kein Gerät durch ein anderes Gerät derselben Kategorie – unabhängig von seinem Modell oder seiner Spezifikation – ersetzt werden, das nicht von einer zertifizierten Prüfstelle auf diese Weise geprüft und zugelassen wurde. Der derzeit von chinesischen Prüfinstituten anerkannte Ansatz ist hauptsächlich die systematische Zertifizierung. Bei einer großen Vielfalt an intrinsisch sicheren Geräten und Sicherheitsbarrieren ist jedoch dieses Zertifizierungsverfahren recht aufwendig und eignet sich daher nicht mehr für das heutige Industriedesign. ②Parameterzertifizierung: In ausländischen Projekten wird häufig die Parameterzertifizierung verwendet. Parameterzulassung bezeichnet die Prüfung und Zulassung eines einzelnen Geräts (Intrinsisch sicheres Messgerät oder verbundenes Gerät) sowie die Festlegung einer entsprechenden Reihe von Sicherheitsparametern. In der Regel können mit dieser Methode zertifizierte Intrinsic-Safety-Geräte in Kombination mit verwandten Geräten verwendet werden, die über kompatible Sicherheitsparameter verfügen. Die US-amerikanische FM (Factory Mutual Research Association) bezeichnet diese Zulassungsmethode als „Gesamtzulassung“ und die entsprechenden Sicherheitsparameter als „Gesamtparameter“. Zu diesen Parametern gehören folgende: ◆ Der Gesamtparameter Ui der intrinsisch sicheren Geräte gibt an, welche maximale Spannung in Fehlbedingungen noch akzeptabel ist ； Ii ist der maximale zulässige Strom für sicherheitstechnische Geräte unter Störbedingungen ； Ci ist der ungeschützte Kondensator im Inneren eines Intrinsic-Sicherheitsgeräts ； Li ist die ungeschützte Induktivität im Inneren eines Intrinsic-Sicherheitsgeräts. ◆Gesamtparameter der verbundenen Geräte: Uo – das ist die Spannung im offenen Zustand, also die maximale Spannung, die unter Störbedingungen in gefährliche Bereiche gelangen kann. Io – das ist der Kurzschlussstrom, also der maximale Strom, der unter Störbedingungen in gefährliche Bereiche gelangen kann ； Co-Verbindungsgeräte ermöglichen eine externe Kapazität bis zu einem bestimmten Wert ； Lo – ermöglicht für verbundene Geräte eine maximale externe Induktivität. Durch die Verwendung von Parametern zur Überprüfung muss der Benutzer bei der Konzeption von intrinsisch sicheren Systemen lediglich die Gesamtparameter der verbundenen Geräte sowie der intrinsisch sicheren Geräte vergleichen. Wenn sie die folgende Gleichung erfüllen, kann ein solches Sicherheitssystem ohne Zertifizierung durch eine Prüfstelle erstellt werden. Die Sicherheitsparameter der Schutzgitter, der intrinsisch sicheren Geräte sowie der Kabel müssen den fünf Ungleichungen in Tabelle 1 entsprechen:
**Tabelle 1: Fünf Ungleichungen für die Berechnung einfacher intrinsisch sicherer Schaltkreise**
| Formel | Parameter des Schutzgitters | Bedingungen für die Übereinstimmung der Sicherheitsparameter | Parameter des intrinsisch sicheren Geräts + Parameter des Kabels |
|--------|--------------------------|------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------|
| 1 | Uo ≤ Ui | | |
| 2 | Io ≤ Ii | | |
| 3 | Po ≤ Pi | | |
| 4 | Co ≥ Ci + ∑Cc | | |
| 5 | Lo ≥ Li + ∑Lc | | |
Hinweis: ∑Lc und ∑Cc bezeichnen die verteilten Kapazitäten und Induktivitäten der Anschlusskabel. Die Parameterzulassung ist derzeit eine weit verbreitete Zertifizierungsmethode in ausländischen Projekten und wurde auch von der chinesischen Überwachungsstelle für die Sicherheit von Messgeräten anerkannt. Die fünf Gleichungen in Tabelle 1 sind entscheidend, um festzustellen, ob ein intrinsisch sicheres Schaltkreis den Vorschriften entspricht. ③FISCO erkennt das sogenannte Intrinsic-Safety-Konzept für Feldbussysteme an. Dieses Modell wurde von der deutschen PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) entwickelt. FISCO macht es möglich, Profibus-PA auf eine intrinsisch sichere, explosionssichere Weise zu installieren – somit kann es in Ex-Bereichen eingesetzt werden. FISCO ist für die intrinsisch sicheren Explosionsschutzarten EE*a IIC und EE*b IIC/IIB geeignet. Studien zeigen, dass die Anzahl der Feldgeräte, die an einen Profibus-PA-Segment angeschlossen werden können, nur durch die Leistungsmerkmale des Segmentkopplers begrenzt wird. Die maximale Anzahl an Feldgeräten pro Segment kann erreicht werden. Die Segmente können innerhalb der Grenzen von FISCO erweitert werden, ohne dass erneut eine Intrinsic-Sicherheitsberechnung durchgeführt werden muss. Anlageninstrumente verschiedener Hersteller können austauschbar sein, ohne dass erneut eine Intrinsische Sicherheitsermittlung durchgeführt werden muss. Die ausgetauschten Instrumente müssen jedoch von FISCO zertifiziert sein. Besonders wichtig ist, dass keine systematische Zertifizierung erforderlich ist – es genügt, die Übereinstimmung einiger wichtiger Parameter zu überprüfen. Die FISCO-Zertifizierung ist den folgenden Bedingungen unterworfen. a) Jeder Abschnitt darf nur eine Stromversorgung haben. b) Alle Stationen müssen dem FISCO-Modell entsprechen und als zertifiziert gelten. c) Die Länge des Kabels darf 1000 m (Explosionsgeschützte Art IA) bzw. 1900 m (Explosionsgeschützte Art IB) nicht überschreiten. d) Die Werte der Kabeleigenschaften müssen den folgenden Grenzwerten entsprechen: R′=15～150Ω/km, L′=0,4～1mH/km, C′=80～200nF/km. e) Alle Kombinationen aus Stromversorgungseinrichtungen und Feldgeräten müssen so gestaltet sein, dass im Falle eines Fehlers die zulässigen Eingangswerte der Feldgeräte (Ui, Ii und Pi) immer höher sind als die maximal möglichen und zulässigen Ausgangswerte der jeweiligen Stromversorgungseinrichtungen (Uo, Io, Po) ； In den USA: Vmax, I max, Pmax). 3. Berechnung von intrinsisch sicheren Schaltungen gemäß IEC 60079-14:2007, Abschnitt 12.2.5: „Sofern eine intrinsisch sichere Schaltung nicht zertifiziert wurde, müssen alle intrinsisch sicheren Schaltungen gemäß dieser Norm berechnet werden.“ Auf der Grundlage früherer Erfahrungen geht der Projektbetreiber davon aus, dass selbst bei Verwendung von intrinsisch sicheren Geräten, Kabeln sowie den dazugehörigen Sicherungssystemen, ohne Durchführung von Berechnungen zur intrinsischen Sicherheit immer noch 30 % der Schaltkreise Sicherheitsrisiken aufweisen. Um das Risiko zu verringern, müssen alle in dem Projekt verwendeten intrinsisch sicheren Schaltungen über Zertifikate für die Intrinsische Sicherheit der entsprechenden Messgeräte und Sicherheitsgitter sowie über Berechnungsunterlagen für die intrinsisch sicheren Schaltungen verfügen. ①Berechnung des intrinsischen Schaltkreises eines verbundenen Geräts ◆ Einfacher intrinsischer Schaltkreis Der einfache intrinsische Schaltkreis ist in Abbildung 2 dargestellt. http://yunrun.com.cn/upload/201909/21/201909212207179401.png Abbildung 2: Einfacher intrinsisch sicherer Schaltkreis. Als Beispiel wird der Schaltkreis LIA+S+100.01 herangezogen; die Berechnungen sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2: Parameter des Schaltkreises LIA+S+100.01
http://yunrun.com.cn/upload/201909/22/201909220221569366.png
Bei der Überprüfung der oben genannten Parameter werden die Anforderungen der 5 Ungleichungen aus Tabelle 1 erfüllt. Daher hat dieser Schaltkreis die Sicherheitsprüfung bestanden und kann in explosionsgeschützten Bereichen eingesetzt werden. ◆Gemischter Inertialstromkreis: Bei der Konstruktion wird der Differenzdruck-Schwingungsmesser LT100.01 auf der Oberseite des Tanks installiert. Um das Ablesen der Daten zu erleichtern, wird zusätzlich ein lokales Anzeigegerät LI100.01 am Boden eingebaut, welches in Reihe zum vorherigen Kreis geschaltet wird, wie in Abbildung 3 dargestellt. http://yunrun.com.cn/upload/201909/21/201909212213525326.png Abbildung 3: Gemischter Schaltkreis LIA+S+100,01. In IEC 60079-14:2007, Abschnitt 12.2.5.2: „Wenn sowohl die gesamte Leitungsinduktivität als auch die gesamte Leitungskapazität größer als 1% von Lo und 1% von Co sind, dann müssen bei den Berechnungen sowohl Lo als auch Co durch 2 geteilt werden.“ Es gibt verschiedene Fälle für diese Mischschleife, wie in Abbildung 4 dargestellt. Abbildung 4: Rechenlogik für den Sicherheitskreis im gemischten Schaltkreis (Bildunterschrift: Li=Li1+Li2 ； Ci=Ci1+Ci2) a) Wenn der Schaltkreis nur die Kabel Lc und Cc umfasst, sind sowohl die Summe der Induktanzen Li der Feldgeräte als auch die Summe der Kapazitäten Ci gleich 0 – oder zumindest eine dieser Werte ist 0. In diesem Fall wird die Berechnung nach den 5 Gleichungen in Tabelle 1 durchgeführt. b) Wenn Ci ≤ 1Co oder Li ≤ 1Lo gilt, wird die Innenstromberechnung anhand der 5 Gleichungen in Tabelle 1 durchgeführt. c) Wenn gleichzeitig Ci > 1Co und Li > 1Lo gilt, wird nicht mehr nach den in Tabelle 1 angegebenen Ungleichungen für Induktivität und Kapazität berechnet. In diesem Fall werden die Werte für die Induktivität und Kapazität der Sicherheitsbarriere durch 2 geteilt, wie in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3: Fünf Ungleichungen bei der Berechnung von gemischten Innenstromschaltungen
Formeln, Parameter der Sicherheitsbarrieren, Bedingungen für die Übereinstimmung der Sicherheitsparameter, Parameter der Innenstrommessgeräte + Kabelparameter:
1. Uo ≤ Ui
2. Io ≤ Ii
3. Po ≤ Pi
4. Co/2 ≥ Ci + ∑Cc
5. Lo/2 ≥ Li + ∑Lc
Auch hier wird das Beispiel der Schaltung LIA+S+100.01 herangezogen; die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt. Im Schaltkreis ist das Anzeigegerät LI100.01 in Reihe geschaltet. Tabelle 4: Parameter des gemischten Schaltkreises LIA+S+100.01
http://yunrun.com.cn/upload/201909/22/201909220245022546.png
Li = Li1 + Li2 = 0,73 + 0,04 = 0,77 mH ； Lo=4,2mH ； Li＞1%Lo ； Ci=Ci1+Ci2=22,5+0=22,5 nF ； Co=83nF ； Ci＞1%Co ； Wenn gleichzeitig die beiden Ungleichungen erfüllt sind: Li > 1Lo und Ci > 1Co, dann werden bei den Berechnungen nach dem Intrinsic-Prinzip die in Tabelle 3 angegebenen Ungleichungen verwendet. Die Ergebnisse der Berechnungen erfüllen jedoch nicht die Bedingungen Co/2 ≥ Ci + Cc sowie Lo/2 ≥ Li + Lc ； Daher wurde dieser Schaltkreis nicht durch eine Intrinsic-Sicherheitsberechnung geprüft. Lösung: Man teilt einen Schaltkreis in zwei separate Schaltkreise auf, die jeweils in das System eingeführt werden. Zudem wird ein Sicherheitsgitter für eine der AO-Ausgänge hinzugefügt. Dadurch entstehen zwei einfache Innenstromschaltkreise (siehe Abbildung 5). Für jeden dieser Schaltkreise kann separat eine Innenstromberechnung durchgeführt werden – beide Schaltkreise erfüllen somit die Anforderungen bezüglich des Innenstroms. http://yunrun.com.cn/upload/201909/21/201909212358132679.png http://yunrun.com.cn/upload/201909/22/201909220002179350.png Abbildung 5: Aufteilung eines gemischten Innenstromkreises in einfache Innenstromkreise. ② Berechnung komplexer Innenstromkreise: Wenn ein Innenstromkreis zwei oder mehr miteinander verbundene Geräte enthält – oder wenn zwei oder mehr Innenstromkreise miteinander verbunden sind – muss das gesamte Innenstromsystem durch strenge theoretische Berechnungen oder durch die nach den IEC-Standards vorgeschriebenen Funkenversuche überprüft werden. Da jedoch bei der Berechnung der Innenstromkreise der Fall vorliegen kann, dass ein Sicherheitsgitter in zwei Schaltkreise eingebunden ist (siehe Abbildung 6), oder dass ein Detektionskreis zwei Sicherheitsgitter umfasst (siehe Abbildung 7), sind die Berechnungsmethoden recht kompliziert. Die maximal zulässigen Werte für Induktivität und Kapazität können nur durch Abgleich mit den entsprechenden Zündkurven ermittelt werden. Deshalb sollte man in der Konstruktion solche Schaltkreise möglichst vermeiden. http://yunrun.com.cn/upload/201909/22/201909220144278433.png Abbildung 6: Sicherheitsgitter in Parallelschaltung zu Inertialstromkreisen
http://yunrun.com.cn/upload/201909/22/201909220017326549.png Abbildung 7: Ein Detektionspunkt, der mit 2 Sicherheitsgittern in einen Inertialstromkreis eingebunden ist.
③ Temperaturanforderungen an einfache Geräte in Inertialstromkreisen: Bei einfachen Geräten wird zwar in einigen Dokumenten erwähnt, dass sie keine explosionsgeschützten Zertifizierungen benötigen und daher frei in Inertialstromkreisen eingesetzt werden können. Doch aufgrund der Auswirkungen der Oberflächentemperatur auf die Explosionssicherheit kann es dazu kommen, dass bei hoher Temperatur des zu messenden Mediums Wärme auf das Messgerät übertragen wird. Dadurch steigt die Oberflächentemperatur der elektrischen Komponenten an und überschreitet die für den Explosionsgeschützten Bereich festgelegten Temperaturen. In solchen Fällen müssen erweiterbare Messgeräte verwendet werden oder die Geräte getrennt installiert werden, damit die elektrischen Geräte innerhalb der in der Zertifizierungsbescheinigung festgelegten Temperaturgrenzen arbeiten können. ④Die intrinsische Sicherheit der FF-Bus-Schaltkreise – Berechnung der intrinsischen Sicherheit. Die Methoden zur Explosionsschutz bei FF-Feldgeräten sind hauptsächlich der explosionsgeschützte Typ (EEx d), der intrinsisch sichere Typ (EE*) sowie der staubexplosionssichere Typ (EEx nL). Angesichts der Anforderungen an Fehlerresistenz und Sicherheit bei Wartungsarbeiten unter Spannung empfiehlt die Fieldbus Foundation im Grunde den intrinsisch sicheren Typ EE*. a) Intrinsisch sichere Haupt- und Verzweigungsleitungen für Zone 1 mit Explosionsgefahr, wie in Abbildung 8 dargestellt. Bei diesem Ansatz wird eine Sicherheitsbarriere zwischen der H1-Karte sowie der Stromverteilung und den Feldinstrumenten eingebaut. Der Vorteil dabei ist, dass sowohl die Hauptleitungen als auch die Nebenleitungen „intrinsisch sicher“ sind – somit können sie unter Spannung gewartet werden. Doch dieses Konzept ist in der Praxis oft ziemlich schwierig umzusetzen. Der Grund dafür ist, dass die Topologie jeder Netzsegmentgruppe recht komplex ist und es viele verschiedene Arten von Messgeräten gibt. Dadurch wird es äußerst schwierig, die verteilt angeordneten Kapazitäten und Induktivitäten der Netzsegmente zu berechnen – insbesondere diejenigen in den Verzweigungen können überhaupt nicht berechnet werden. Außerdem führt die Energiebeschränkung durch den Sicherheitsschutz dazu, dass sowohl die Anzahl der an jedem Netzsegment anschließbaren Geräte als auch die Länge der Kabel stark eingeschränkt werden. http://yunrun.com.cn/upload/201909/22/201909220043423777.png Abbildung 8: Intrinsisch sichere Haupt- und Nebenleitungen. Auch bei den FF-Feldbussen wird das FISCO-Modell verwendet. Einfach ausgedrückt bedeutet das, dass zu den traditionellen Anforderungen an die Zertifizierung intrinsisch sicherer Geräte weitere Anforderungen hinzugefügt werden, die für die Bedürfnisse der Feldbusse notwendig sind. Dadurch muss man, solange jeder Netzabschnitt streng nach diesen Vorgaben entworfen wird, keine komplexen Sicherheitsberechnungen durchführen – selbst wenn Geräte hinzugefügt oder geändert werden. Dieses Konzept, bei dem sowohl der Hauptstromkreis als auch die Ableitungen intrinsisch sicher sind, weist erhebliche Mängel auf. Erstens kann der Sicherheitsgitter nicht redundant sein, was ihn zu einem Engpass in Bezug auf die Sicherheit des gesamten Netzabschnitts macht ； Zweitens ist eine einfache Kombination von Feldgeräten mit Entity-Zertifizierung und Feldgeräten mit FISCO-Zertifizierung im selben Netzsegment nicht zulässig. Das heißt, Feldgeräte mit Entity-Zertifizierung müssen an eine Entity-Stromversorgung angeschlossen werden, während Feldgeräte mit FISCO-Zertifizierung an eine FISCO-Stromversorgung angeschlossen werden müssen ； Drittens kann zwar im FISCO-Netzwerk mehr Geräte angeschlossen werden als im Entity-Netzwerk, doch es sind nur 6 Geräte möglich. Die Erweiterung des Netzwerks führt zu hohen Investitionskosten. b) Sicherheitssteigerter Hauptleitungsanschluss und sicherheitsgeführter Zweiganschluss für Zone 1 mit Explosionsschutz. Dieses Konzept basiert auf der Weiterentwicklung der Technologie der Feldsperren (Fieldbarrier, EEx meIICT4). Die Idee besteht darin, die Sicherheitsbarrieren, die eine Energiebeschränkung bewirken, vom Anfangspunkt der Hauptleitung an die jeweiligen Abzweigstellen zu verlegen – also in die Steckdosen für die einzelnen Geräte. Auf diese Weise kann für jedes Gerät eine individuelle Energiebeschränkung vorgenommen werden. Dadurch sind sowohl FISCO- als auch Entity-Geräte kompatibel und können in derselben Netzwerksegment verwendet werden. Die intrinsisch sichere Berechnung für diese Art von Bus erfolgt einfach durch die Anwendung der Parameterzertifizierungsmethode vom Feldsicherungsgerät bis zum Feldinstrument. Diese Methode ist derzeit recht praktisch und wird von immer mehr Nutzern angenommen. In den letzten Jahren hat China, mit seinem vollständigen Beitritt zum IECEx-System, auch in den Bereichen der Prüfung und Zertifizierung von explosionsgeschützten Elektroprodukten eine internationale Anpassung erreicht. Mit der weit verbreiteten Anwendung der intrinsisch sicheren Explosionsschutztechnologie in gefährlichen Branchen wie dem chinesischen Öl- und Chemiebereich erhält das System des intrinsisch sicheren Explosionsschutzes zunehmend Aufmerksamkeit. Auch bei der Konzeption von intrinsisch sicheren Explosionsschutzsystemen gelten strengere Vorschriften. Die Berechnung der intrinsischen Sicherheit wird somit zu einer unverzichtbaren Aufgabe in der Ingenieurplanung und bietet so eine zuverlässigere Sicherstellung für den sicheren Betrieb in den in China schnell wachsenden Branchen mit Explosionsgefahr, wie dem Öl-, Chemie- und Kohlesektor. Wer Interesse hat, kann auf der Website „Changhui Instrument Network“ weitere nützliche Artikel lesen, die zur Verbesserung des Niveaus der automatisierten Steuerungstechnologie beitragen. Autorin: Wang Zhen