Статья "Новые конструкции взрывозащищенных охранных магнитоконтактных извещателей". Журнал "Приборы, №9/2018

Статья "Новые конструкции взрывозащищенных охранных магнитоконтактных извещателей". Журнал "Приборы, №9/2018

Статья "Новые конструкции взрывозащищенных охранных магнитоконтактных извещателей". Журнал "Приборы, №9/2018

В.А. Тыртышный, С.А. Чебыкина

Новые конструкции взрывозащищённых охранных магнитоконтактных извещателей.

 

Tyrtyshnyy V., Chebykina S.

Explosion-proof magnetic contact detectors of security alarm– installer’s view

 

Аннотация.

Проведен анализ конструкций взрывозащищенных охранных магнитоконтактных извещателей с собственным кабельным вводом. Предложены новые конструкции извещателей, более удобные при монтаже на объекте.

Annotation. 

The analysis of the structures of explosion-proof security magnetic contact detectors with its own cable entry was made. New designs of detectors which are more convenient for installation at the facility were proposed. 

 

Ключевые слова: охранный магнитоконтактный извещатель, взрывозащита, кабельный ввод, монтаж на объекте.

Key words: security magnetic contact detector, explosion protection, cable entry, installation on facility

 Типографский вариант статьи

Охранно-пожарные точечные магнитоконтактные извещатели ИО 102 и ИОП 102 согласно классификации 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 нормируется отраслевыми руководящими документами [3, 4, 5, 6]. Физический принцип действия таких извещателей основан на срабатывании геркона при приближении к нему на определенное расстояние магнита или магнитопроводящего тела. На практике такие извещатели применяются для контроля положения дверей, крышек люков, подвижных частей механизмов, количества деталей и т.п.

Все модели предлагаемых на рынке магнитоконтактных извещателей можно разделить на извещатели с постоянно присоединенным кабелем определенной марки и длины и извещатели с собственным кабельным вводом (разъемом), допускающие присоединение к извещателю кабелей сигнализации разных марок и размеров. Выбор технических характеристик кабелей и способы их прокладки для нужд пожарной сигнализации регулируют нормативные документы [7, 8], а размеры (диаметры жил и оболочки) устанавливает производитель в зависимости от имеющейся у него технологии, что и обуславливает их огромную номенклатуру. Естественно, что извещатели с собственным кабельным вводом более гибко учитывают потребности проектировщика и заказчика, а также возможности производителя при оперативной поставке извещателей на конкретный объект эксплуатации в случае изменения марки и диаметра кабеля сигнализации, что обеспечивается заменой в уже готовой конструкции извещателя только нужного кабельного ввода по диаметру кабеля и способу его прокладки (открытая, в трубах, в броне или металлорукаве) на объекте эксплуатации.

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. В данной статье рассмотрим особенности конструкций, предлагаемых на рынке РФ, извещателей точечных магнитоконтактных взрывозащищенных охранно-пожарных типа ИО102, снабжаемых производителем по заказу конкретным кабельным вводом. Извещатели такой конструкции с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по стандарту [9] до 2017 года выпускали два российских предприятия, конструкции которых полностью соответствуют патенту [10] (Рисунок 1) .

Традиционный магнитоконтактный извещатель 

Рис.1. Конструкция извещателя охранного точечного магнитоконтактного взрывозащищенного ИО 102 по патенту [10] 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 шайбу 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 [11]. В конструкции по патенту [10] 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 токопроводящей дорожки 5 и, соответственно, целостность и надежность внутреннего 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.

Для присоединения жил кабеля сигнализации 7 извещателя конструкции по патенту [10] 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 [9] 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.

  Геркон извещателя 

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 [10] 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 18 и более мм, что вызвано введением новых требований к их пожаростойкости. Надежное закрепление таких кабелей в резиновом кольце 9 по стандарту [9] 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 мм, реально применяемых в поставляемых извещателях по патенту [10], 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 и приводит к ложным срабатываниям.

5) Трудоемкость механической обработки корпуса извещателя.

Выполнение внутреннего уступа для организации заземления является довольно трудоемкой и дорогостоящей токарной операцией, 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 [9], 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 [11, 12], 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. Были предложены технические решения [13, 14], направленные на устранение существующих недостатков взрывозащищенных магнитоконтактных извещателей. Данные технические решения реализованы в производстве извещателей моделей ЕхИО102 [15] с получением сертификатов соответствия техническим регламентам о пожарной безопасности [16] и о применении оборудования во взрывоопасных зонах [17].

 Рис 3.jpg 

Рис.3. Конструкция извещателя охранного точечного магнитоконтактного взрывозащищенного ЕхИО 102-1В по патенту [13].

Суть технического решения по патенту [13] поясняется рисунком 3. В качестве корпуса для размещения геркона извещателя применен коробчатый пыле-влагозащищённый корпус 1 со съемной крышкой 2, в котором в соответствии с требованиями стандарта [12] 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.

Конструктивно такое техническое решение реализовано в двух моделях взрывозащищенных извещателей производства ООО «Ех-прибор» г. Волгодонск в корпусах из алюминия и нержавеющей стали.

1) Модель ЕхИО102 -1В с маркировкой взрывозащиты 1Ех е mb IIC Т6 Gb/Ехta IIIC Т85°С Da.

Извещатель ЕхИО102-1В 

Рис.4. Извещатель охранный точечный магнитоконтактный взрывозащищенный модели ЕхИО102-1В по патенту [13] в алюминиевом корпусе

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.

2) Модели ЕхИО102-2Т и ЕхИО102-2П с маркировками взрывозащиты 1Ех d IIC Т6 Gb /Ехta IIIC Т85°С Da, 0Ех ia IIC Т6 Ga/Ехta IIIC Т85°С Da, РВ Ех d I Мb, РО Ехia I Ma.

Извещатель ЕхИО102-2Т, ЕхИО102-2П 

Рис.5. Извещатели охранные точечные магнитоконтактные взрывозащищенные моделей ЕхИО102-2Т и ЕхИО102-2Ппо патенту [13] в нержавеющем корпусе. 

Извещатель применим во всех взрывоопасных зонах, включая подземные выработки рудников и 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 и резисторов), что позволяет отказаться от применения дополнительных соединительных коробок при организации системы сигнализации объекта. Возможна комплектация моделей извещателей блоками магнитов более высокой мощности. Имеются варианты исполнения моделей извещателей ЕхИО102-1В и ЕхИО102-2Т(П) с индексом при заказе "З" одноблочной конструкции (магнит размещен внутри корпуса с герконом), которые срабатывают на приближения магнитопроводящих (стальных) тел.

 

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. СП 6.13130.2013.Системы противопожарной защиты. Электрооборудование. Требование пожарной безопасности.

8. ГОСТ 31565-2012 . Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.

9. ГОСТ IEC 60079-1-2013. Взрывоопасные среды. Часть 1. Оборудование с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемые оболочки «d»
10. Патент на полезную модель RU 123219 U1.Извещатель магнитоконтактный двухблочный.  МПК H01H 36/00 (2006.01). Авторы: Реук В.Г., Алексеев С.П. Патентообладатель: ЗАО "Научно-производственная компания «Эталон». Дата подачи заявки: 23.07.2012. Опубликовано: 20.12.2012 Бюл. № 35 – 2с
11. ГОСТ 31610.0-2014(IEC 60079-0:2011). Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования.
12. 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. Патент на полезную модель RU 172428  U1. Извещатель охранный магнитоконтактный взрывозащищенный МПК G08B 17/00 (2006.01). Автор: Тыртышный В.А. Патентообладатель: ООО "Ех-прибор". Дата подачи заявки: 26.02.2016. Опубликовано: 07.07.2017 Бюл. № 19 – 9с.
14. Патент на полезную модель RU 168163 U1. Извещатель охранный взрывозащищенный. МПК H01H 36/00 (2006.01) H01H 35/32 (2006.01). Авторы: Решетов Ю.Б., Чебыкина С.А. Патентообладатель: ООО "ЕХ-ПРИБОР". Дата подачи заявки: 13.07.2016. Опубликовано: 23.01.2017 Бюл. № 3 – 8с.
15. РПБЦ.425113.001 ТУ Извещатели охранно-пожарные точечные магниточувствительные взрывозащищенные ЕхИО102. Технические условия.
16. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008
17. ТР ТС 012/2011 О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах

  

Авторы:

Тыртышный Виктор Александрович, Директор ООО «Ех-прибор»,

e-mail:ex-pribor@list.ru, тел. +7(918)505-29-42

Чебыкина Светлана Анатольевна, Директор ООО «Абрис»,

e-mail: kb@kb-abris.ru, тел. +7(904)345-09-96

 

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