Доклад "Новый взрывозащищенный охранный магнитоконтактный извещатель мод. ИО102"

Доклад "Новый взрывозащищенный охранный магнитоконтактный извещатель мод. ИО102"

Доклад "Новый взрывозащищенный охранный магнитоконтактный извещатель  мод. ИО102"

Новый взрывозащищенный охранный магнитоконтактный извещатель мод. ИО 102

(Доклад на семинаре проектировщиков в ООО "Ех-прибор" 17.07.2017

авторы Тыртышный В.А, Чебыкина С.А.)

Охранно-пожарные точечные магнитоконтактные извещатели классификации ИО 102 и ИОП 102 по стандарту [1] широко используются в системах сигнализации различных объектов. Технические характеристики таких извещателей нормируются на уровне государственного стандарта [2], а их применение в системах охранной, охранно-пожарной сигнализации и пожаротушения отраслевыми руководящими документами [3, 4, 5, 6].

В данном докладе рассмотрим конструкции предлагаемых на рынке РФ извещателей точечных магнитоконтактных взрывозащищенных охранно-пожарных типа ИО102, снабжаемых производителем по заказу конкретным кабельным вводом для разных типов кабелей (бронированных, в металлорукаве, без брони и т.д.). По сравнению с извещателями с уже присоединенным кабелем определенной марки и длины, такие извещатели более гибко учитывают потребность проектировщика и заказчика, а также возможности производителя при быстрой поставке извещателей на конкретный объект эксплуатации при изменении марок и диаметра кабеля сигнализации, что обеспечивается применением в уже готовой конструкции только нужного кабельного ввода.

Извещатели такой конструкции с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по стандарту [7] до 2017 года выпускали два российских предприятия, конструкции которых полностью соответствуют патенту [8] (Рисунок 1)

ris1.png

Рис.1. Конструкция извещателя охранного точечного магнитоконтактного взрывозащищенного ИО 102 по патенту [8] с возможными дефектами изготовления и монтажа.

В трубчатом корпусе 1 из немагнитного материала (алюминий, нержавеющая сталь), торец которого заглушен крышкой 2, методом токарной обработки в середине внутренней поверхности корпуса 1 выполнен уступ 3, к которому прилегает печатная плата 4 с кольцевой токопроводящей дорожкой внутреннего заземления 5. На плате 4 размещены клеммы 6 для подключения кабеля сигнализации 7 и геркон 8. Поджим платы 4 и соответственно ее кольцевой токопроводящей дорожки 5 к уступу 3 производится при монтаже посредством сдавливания резинового кольца 9 штуцером 10 через проставку 11 и шайбы 12. Штуцер 10, резиновое уплотнение 9 , обжимающее кабель 7 с внутренней резьбой корпуса 1 образуют взрывозащищенный кабельный ввод извещателя. Заглушенный с торца корпус 1 совместно с кабельным вводом образуют прочный корпус с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка».

Приведенная конструкция извещателя имеет ряд существенных недостатков, влияющих на его потребительские и эксплуатационные характеристики:

1) Ненадежность внутреннего заземления взрывозащищенного извещателя.

Требование к обязательному наличию внутреннего заземления взрывозащищенного электрооборудования определено основополагающим стандартом [7]. В конструкции по патенту [8] жила внутреннего заземления кабеля сигнализации 7 соединена с корпусом 1 через миниатюрные клеммы 6, печатную плату 4, кольцевую токопроводящую дорожку 5 и уступ 3. Проверить в серийном производстве отклонение от плоскостности и перпендикулярности поверхности каждого уступа 3, а также его шероховатость и чистоту поверхности практически невозможно (выполняется продольным разрезом корпуса 1 при отработке технологического процесса), что не гарантирует прилегания по всей поверхности уступа 3 и токопроводящей дорожки 5 и, соответственно, целостность и надежность заземления. Печатная палата 4 при монтаже извещателя охранного взрывозащищенного на объекте эксплуатации в данной конструкции обязательно вынимается из корпуса 1 для подсоединения жил кабеля 7 к клеммам 6, что не исключает загрязнений и последующих окислений, соприкасающихся при эксплуатации поверхностей уступа 3 и кольцевой токопроводящей дорожки 5. Прижим кольцевой токопроводящей дорожки 5 к уступу 3 производится за счет ненормированного сжатия резинового кольца 9, которое со временем теряет свои упругие свойства. Кольцевая дорожка 5 печатной платы 4 тонкая (20-40 мкм), что в совокупности с ее вращением по уступу 3 при монтаже ведет к ее разрушению.

2) Невозможность качественного и контролируемого монтажа на объекте.

Как известно, качество работы и надежность любого изделия в системе зависит не только от качества его заводской сборки, но и от качества монтажа на объекте. Для присоединения жил кабеля сигнализации 7 извещателя конструкции по патенту [8] необходимо извлечь плату 4 из корпуса 1, нанизать на кабель сигнализации 7 штуцер 10, резиновое кольцо 9 с проставкой 11 и шайбами 12, произвести монтаж жил кабеля 7 на миниатюрные клеммы 6, а затем «вслепую» установить «на весу» всю эту длинную сборку с тяжелым кабелем во внутреннюю полость корпуса 1 и произвести затяжку штуцера 10.

Что бы обеспечить нормированное усилие на «выдергивание» кабеля по стандарту [7] поясная изоляция кабеля 7 для обеспечения взрывозащитных свойств кабельного ввода должна быть полностью охвачена резиновым кольцом 9 и выступать в полость оболочки извещателя еще минимум на 5 мм. Контроль этого требования визуально невозможен при «слепой» сборке внутренностей извещателя на объекте эксплуатации, а при монтаже контроль усилия на «выдергивание» кабеля не проводят, что ставит под сомнение выполнение этих требований взрывозащиты.

По законам физики сила трения резинового кольца 9 с синтетической поверхностью кабеля 7 оказывается выше, чем кольца 9 с внутренней поверхностью корпуса 1 (в том числе, и из-за зазоров) и при закручивании штуцера 10 происходит вращение кабеля 7 и, соответственно, платы 4. При соприкосновении токопроводящей дорожки 5 платы 4 с уступом 3 начинается перекручивание жил кабеля 7 и повреждение тонкой токопроводящей дорожки 5. Перекручивание жил кабеля 7 (особенно оголенных) ведет к уменьшению воздушных зазоров между ними, что чревато снижением нормированного стандартами по взрывозащите напряжения пробоя и сопротивления изоляции извещателя или выпадением жил кабеля из миниатюрных клемм 6 и, как следствие, повторным монтажом и дальнейшим загрязнением уступа 3 и токопроводящей дорожки 5. Отмечены также случаи разрушения стеклянного корпуса геркона при такой «слепой» сборке.

ris2.png

Рис.2. Геркон, разбитый при проведении монтажа извещателя

3) Низкая виброустойчивость извещателя.

Консольное закрепление геркона 8 на печатной плате 4 снижает его виброустойчивость по сравнению с вариантом закрепления в двух точках. На разных объектах двери по-разному передают ударные нагрузки на их проемы с закрепленным извещателем. Эти ударные нагрузки порой очень существенны и ведут к отрыву консольно-закрепленного геркона или его смещению и ложным срабатываниям.

4) Высокая цена за чувствительность извещателя (Плата за «воздух»).

Конструкция извещателя по патенту [8] обязывает устанавливать геркон 8 соосно корпусу 1, в результате чего нужно дополнительно увеличивать силу блока магнитов для «пробивания» воздушного зазора равного практически радиусу корпуса 1. Диаметры кабелей сигнализации 7 по поясной изоляции достигают в настоящее время 14 и более мм, что вызвано введением новых требований к их пожаростойкости. Надежное закрепление таких кабелей в резиновом кольце 9 по стандарту [7] требует применения штуцеров 10 с наружной резьбой до 27-30 мм, т.е. блок магнитов извещателя тратит «впустую» свои магнитные свойства на преодоление дополнительных расстояний 15 и более мм. Чтобы не увеличивать габариты блока магнитов до несуразных размеров производители применяют мощные дорогостоящие магниты из редкоземельных металлов. Например, стоимость одного магнита марки NdFeB D 25х25, реально применяемых в поставляемых извещателях по патенту [8], составляет 350 рублей. Конструкцией блока магнитов извещателя предусмотрена установка двух таких магнитов. Этот же конструктивный недостаток требует применения малонадежных миниатюрных клемм 6, да еще с изгибом жил кабеля 7, что снижает надежность извещателя в процессе эксплуатации.

5) Трудоемкость механической обработки корпуса извещателя.

Обработка нержавеющей стали (сварочные и токарные операции) ввиду ее механических характеристик является довольно трудоемкой и дорогостоящей, существенно влияющей на стоимость изделия.

6) Невозможность согласования извещателя со шлейфом сигнализации без применения дополнительных коробок.

Практически все нормативные документы на системы охранной и пожарной сигнализации, в частности [3], требуют обеспечение постоянного контроля целостности шлейфа сигнализации знакопостоянным или знакопеременным током приемно-контрольного прибора (ПКП), что требует, в свою очередь, подключения геркона 8 к ПКП по определенным схемам с установкой в эти схемы на объекте монтажником дополнительных резисторов и диодов. Выполняется это требования подключением каждого извещателя к ПКП через дополнительную соединительную коробку, в которой и размещают требуемые дополнительные элементы. Обычно это коробки с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по [7], которая существенно увеличивает стоимость проекта сигнализации и пожаротушения объекта.

Предпосылкой устранения вышеуказанных недостатков взрывозащищенных магнитоконтактных извещателей, явилось введение в действие в РФ новой серии международных стандартов на взрывозащиту серии ГОСТ Р МЭК 60079, в частности стандарты [9, 10], которые установили дополнительные требования и допустили использование электрооборудования с видом взрывозащиты «е» в зонах, опасных по воспламенению взрывоопасных газов и пыли, классов 1 и 21 по [11], [12]. В данных зонах, в основном, и применяются охранные взрывозащищенные точечные магнитоконтактные извещатели типа ИО102.

Специалистами ООО "Ех-прибор" [13] были предложены технические решения [14, 15], направленные на устранение существующих недостатков взрывозащищенных магнитоконтактных извещателей (Рисунок 3). Данные технические решения реализованы в производстве извещателей моделей ЕхИО102 [16] с получением сертификатов соответствия техническим регламентам о пожарной безопасности [17] и о применении оборудования во взрывоопасных зонах [18].

ris3.png

Рис.3. Конструкция извещателя охранного точечного магнитоконтактного взрывозащищенного ЕхИО 102-1В производства ООО «Ех-прибор»

Суть данных решений состоит в том, что в качестве корпуса для размещения геркона извещателя применен коробчатый корпус 1 со съемной крышкой 2, в котором в соответствии с требованиями стандартов взрывозащиты, размещены печатная плата 3 с клеммами 4, герконом 5 и кабельный ввод 6. Наличие съемной крышки 2 позволило по-другому организовать технологию монтажа жил кабеля сигнализации 7 к блоку извещателя с герконом, а именно, сначала надежно и правильно закрепить тяжелый кабель 7 во взрывозащищенном кабельном вводе 6, а уже потом произвести качественный монтаж его жил на удобные клеммы 4 при полном визуальном контроле этого процесса. Клеммы 4, в том числе клемма внутреннего заземления 11 закреплены неподвижно в корпусе в процессе заводской сборки, что гарантирует надежный контакт. Токопроводящая дорожка заземления 8 на плате прижата к поверхности корпуса посредством четырех винтов 9 и частично залита компаундом 10 во избежание ее окисления. Коробчатый корпус позволил избежать консольного закрепления геркона 5 на плате 3 и разместить его в непосредственной близости к стенке корпуса 1, обращенной к блоку магнитов извещателя, тем самым снизить требования к мощности магнитов и увеличить диапазон расстояний срабатывания и восстановления извещателя. Дополнительно виброустойчивость извещателя повышается посредством заливки геркона компаундом 10 с частью платы 3.

Такое техническое решение устраняет вышеуказанные недостатки взрывозащищенных точечных магнитоконтактных извещателей, оснащенных кабельными вводами, снижает их стоимость за счет применения серийно выпускаемых литых и гнутых корпусов из алюминия и нержавеющей стали, позволяет произвести качественный и контролируемый монтаж извещателей в систему сигнализации.

Конструктивно такое техническое решение реализовано в двух моделях взрывозащищенных извещателей производства ООО «Ех-прибор»:

1) Модель ЕхИО102 -1В с маркировкой взрывозащиты по [9] 1Ех е mb IIC Т6 Gb/Ех ta IIIC Т85°С Da.

ris4.png

Рис.4. Извещатель охранный точечный магнитоконтактный взрывозащищенный модели ЕхИО102-1В производства ООО «Ех-прибор»

Извещатель применим во взрывоопасных зонах классов 1, 2, 20, 21, 22 по [11, 12]. Модель представляет собой бюджетный вариант магнитоконтактного извещателя в литом алюминиевом корпусе, снабженном плоской съемной крышкой с силиконовым уплотнителем. По своим функциональным возможностям модель превосходит существующие аналоги и дешевле их. Данный извещатель охранный точечный магнитоконтактный имеет один кабельный ввод для тупикового монтажа. Подключение его в шлейф сигнализации осуществляется, как и у аналогов, через дополнительную соединительную коробку, в которой устанавливаются согласующие резисторы и диоды.

Примечание – Предприятием "Ех-прибор " разработана специальная бюджетная соединительная коробка модели ЕхК-(em)А13 [19] для подключения извещателей этой модели и выпускаемых предприятием моделей извещателей ЕхИО102-1В-Дб и 1ЕхИО102-1В-Дм с постоянно присоединенным кабелем в шлейфы охранной и пожарной сигнализации.

2) Модель ЕхИО102-2 с маркировками взрывозащиты по [9] 1Ех d IIC Т6 Gb /Ех ta IIIC Т85°С Da, 0Ех ia IIC Т6 Ga/Ех ta IIIC Т85°С Da, РВ Ех d I Мb, РО Ех ia I Ma.

ris5.png

Рис.5. Извещатели охранные точечные магнитоконтактные взрывозащищенные моделей ЕхИО102-2Т и ЕхИО102-2П производства ООО «Ех-прибор»

   Извещатель применим во всех взрывоопасных зонах, включая подземные выработки угольных шахт и их наземные строения, опасные по газу (метану) и/или угольной пыли. Извещатель данной модели выполнен в корпусе из нержавеющей стали и снабжен резьбовой крышкой. Модель выпускается с одним кабельным вводом (ЕхИО102-2Т) для тупикового монтажа и с двумя кабельными вводами (ЕхИО102-2П) для проходного монтажа извещателя на объекте эксплуатации. Извещатели данной модели с дополнительным в заказе индексом "Ш" (шлейф) имеют возможность установки потребителем в клеммы извещателя дополнительных элементов (диодов Vш ,Vок и резисторов Rш, Rок), что позволяет отказаться от применения дополнительных соединительных коробок при организации системы сигнализации объекта.

ris6.1.png

a)

ris6.2.png

б)

Рис. 6. Схемы подключения извещателей модели ЕхИО102-2Т(П) с индексом «Ш» в знакопостоянный шлейф сигнализации
а) последовательное включение в шлейф без оконечного элемента,

б) последовательное включение в шлейф с оконечным элементом

ris7.1.png
a)
ris7.2.png
б)

Рис. 7. Схемы подключения извещателей модели ЕхИО102-2Т(П) с индексом «Ш» в знакопостоянный шлейф сигнализации
а) параллельное включение в шлейф без оконечного элемента,
б) параллельное включение в шлейф с оконечным элементом

ris8.1.png
a)
ris8.2.png
б)

Рис. 8. Схемы подключения извещателей модели ЕхИО102-2Т(П) с индексом «Ш» в знакопеременный шлейф сигнализации
а) последовательное включение в шлейф без оконечного элемента,
б) последовательное включение в шлейф с оконечным элементом

ris9.1.png
a)
ris9.2.png
б)

Рис. 9. Схемы подключения извещателей модели ЕхИО102-2Т(П) с индексом «Ш» в знакопеременный шлейф сигнализации
а) параллельное включение в шлейф без оконечного элемента,
б) параллельное включение в шлейф с оконечным элементом

Имеются варианты исполнения моделей извещателей ЕхИО102-1 и ЕхИО102-2 с индексом при заказе "З" одноблочной конструкции (магнит размещен внутри корпуса с герконом), которые срабатывают на приближения магнитопроводящих (стальных) тел. Возможна комплектация моделей извещателей блоками магнитов более высокой мощности.

В Таблице 1 приведены общие характеристики охранно-пожарных точечных магнитоконтактных извещателей моделей ЕхИО102, выпускаемых предприятием ООО "Ех-прибор"

Таблица 1 – Модели Извещателей

Модель извещателя

ЕхИО102-1В

ЕхИО102-1В-З

ЕхИО102-1В-Дб

ЕхИО102-1В-Дм

ЕхИО102-2Т

ЕхИО102-2П

ЕхИО102-2Т-З

ЕхИО102-2П-З

Маркировка взрывозащиты по ГОСТ Р МЭК 60079-0

1Ех е mb IIC Т6 Gb

Ех ta IIIC Т85°С Da

1Ех mb IIC Т6 Gb Х

Ех ta IIIC Т85°С Da Х

1Ех d IIC Т6 Gb

Ех ta IIIC Т85°С Da

0Ех ia IIC Т6 Ga

Ех ta IIIC Т85°С Da

РВ Ех d I Мb

РО Ех ia I Ma

Материал корпуса

алюминиевый сплав

с полимерным покрытием

коррозионно-стойкая сталь с полимерным покрытием

Температура эксплуатации, °С

от минус 60 до плюс 70

(кратковременно – до плюс 120)

Тип атмосферы по ГОСТ 15150

II

II, III, IV

Степень защиты извещателей от пыли и воды по ГОСТ 14254

IP66

IP67

Возможная резьба в корпусе блока с герконом для применения Ех‑кабельных вводов

М16х1,5

М20х1.5

---

М16х1,5

М20х1.5

М25х1,5

Возможные диаметры присоединяемого кабеля, мм*

4-8

8-12

12-14

Присоединенный кабель длиной до 30 метров

4-8

8-12

12-14

13-19,5

Устойчивость к вибрации по ГОСТ Р 52931

Устойчивы к воздействию синусоидальной вибрации с ускорением 1g в диапазоне частот 10-150 Гц

(группа исполнения V1)

Устойчивы к воздействию синусоидальной вибрации с ускорением 10g в диапазоне частот 10-500 Гц

(группа исполнения F3)

Максимально возможные параметры коммутируемых токов(А), напряжений (В), мощности(Вт)

3А, 250В, 250Вт

Диапазон расстояний восстановления /срабатывания, мм

5/7-137/160

Надежность

Число коммутационных циклов - 1х106.

Вероятность безотказной работы - Р0(a)=0,96 за время t=8000 ч.

Средняя наработка на отказ в дежурном режиме - не менее 60000 часов

Масса блока датчика, кг, не более

0,7

0,75

0,6

0,9

0,95

Масса блока магнита БМ1а, кг, не более

0,3

--

0,3

0,4

--

Цвет покрытия

светло-серый (RAL7035) или по заказу

* для бронированного кабеля диаметр берется по поясной изоляции – под броней

Литература.

1. ГОСТ 26342-84 Средства охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Типы, основные параметры и размеры.
2. ГОСТ Р 54832-2011 Извещатели охранные точечные магнитоконтактные. Общие технические требования и методы испытаний.
3. СП5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.
4. РД 78.36.007-99 Выбор и применение средств охранно-пожарной сигнализации и средств технической укрепленности для оборудования объектов. Рекомендации.
5. ВСН 25-09.68-85 Правила производства и приемки работ. Установки охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации.
6. Р 78.36.028-2012 Технические средства обнаружения проникновения и угроз различных видов. Особенности выбора, эксплуатации и применения в зависимости от степени важности и опасности объектов. Рекомендации.
7. ГОСТ IEC 60079-1-2013. Взрывоопасные среды. Часть 1. Оборудование с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемые оболочки «d»
8. Патент РФ № 123219
9. ГОСТ 31610.0-2014(IEC 60079-0:2011). Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования.
10. ГОСТ Р МЭК 60079-7-2012. Взрывоопасные среды. Часть 7. Оборудование. Повышенная защита вида «е»
11. ГОСТ IEC 60079-10-1 Взрывоопасные среды. Часть 10-1. Классификация зон. Взрывоопасные газовые среды
12. ГОСТ IEC 60079-10-2 Взрывоопасные среды. Часть 10-2. Классификация зон. Взрывоопасные пылевые среды
13. ООО "Ех-прибор" (г. Волгодонск)
14. Патент РФ № 172428 
15. Патент РФ № 168163
16. РПБЦ.425113.001 ТУ Извещатели охранно-пожарные точечные магниточувствительные взрывозащищенные ЕхИО102. Технические условия.
17. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008
18. ТР ТС 012/2011 О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах
19. РПБЦ.425113.002 ТУ Корпуса, блоки корпусов, коробки клеммные взрывозащищенные и сигнализаторы их вскрытия

Наша продукция

Часы взрывозащищенные

Табло взрывозащищенные

Оповещатели взрывозащищенные

Нажимая на кнопку "Подписаться на рассылку", вы даете согласие на обработку персональных данных

Контакты

ООО "Ех-Прибор".

г. Волгодонск, Ростовская область, 347360
ул. 9-ая Заводская, 37 «б»

E-mail :ex-pribor@list.ru
Тел/факс . 8(8639)277557
Тел: +7(989)5275306

Карта