Применение частотников во взрывоопасной зоне.

[Hameleon]

Вопрос следующий. Мы поставляем вентиляционные установки.
Иногда вытяжка осуществляется из взрывоопасных зон и в таких установках ставятся двигатели со взрывозащитой Ex.
Так вот вопрос в том можно ли для таких двигателей применять частотные преобразователи?
И какие при этом особенности применения?
Поставищики частотников LENZE уже признали что их частотники не готовы для подобного применения.
Это есть в их документации.
:(

[Hameleon]

Взрывозащита много где используется. Например в вытяжках из покрасточных цехов автозаводов :)
Мощности обычно небольшие до 18.5кВт.
Сами частотники ессно будут вынесены из взрывоопасной зоны.

[green_3mii]

Плавный пуск, наверное, а работают на максимуме.

[Jackson]

Суть вопроса - как размещать. Частотник вынесен в безопасную зону. Человек, я так понимаю, спрашивает, как выполнить прокладку кабеля (короб/броня/экран) и какого, а также как сделать ввод/вывод кабеля (какие сальники).

[Hameleon]

Сальники там уже идут вместе с двигателем. Специальные.
И они уже предусматривают наличие у кабеля металлического экрана или брони, так как с ней обязательно должны контактировать.
Вопросто скрее звучит так.
Что принципиально мешает применять в таких случаях частотники?

Поясню на примере:
Есть канальный вентилятор небольшой мощности.
В обычном исполнении кроме питания 380В на него идут провода для опроса встроенного термоконтакта.
Этот контакт допускает опрос 220В.
В исполнении EX тот же вентилятор тоже питается 380В.
Но! Вместо термоконтакта у него встроена позиторная защита с напряжением опроса не более 30В.
То есть видимо это сделано что бы минимизировать количество цепей с высоким напряжением идущих во взрывоопасную зону. Таким образом повышается общая защищённость системы.

Частотники явно не повышают общую защищённость системы. Наличие высоких частот, наводок и озможных сбоев электроники явно не в их пользу.
Исходя из этого моежт есть какая то норма на их применение?

[Александр Павлов]

Если частотник нужно разместить во взрывоопасной зоне, то его нужно поместить в шкаф с видом взрвызащиты Exd. Если это шахта опасная по газу, то нужно использовать оболочку (шкаф) с взрывозащитой РВ.
Проблема здесь с отводом тепла от частотника. Решить можно, разместив радиатор частотника снаружи шкафа.
Обычно частотники размещают в подстанциях, которые не категорируются по взрывоопасности. Используются бронированные кабели подключения двигателей, как этого требует ПУЭ.

[Максим Леонидович]

Тут вот есть ещё один вопрос - как осуществляется автоматическое защитное отключение при КЗ?
В ПУЭ разговор про кратности токов КЗ, стандартные измерения петли фаза-ноль тут не применимы, да и смысла не имеют - после частотников не ставят, как правило, автоматов. А что частотник будет вытворять при КЗ на выходе - одному только производителю известно, да и то не всегда, особенно если линия длинная и фильтр на выходе стоит...
В иностранных проектах вижу что применяют довольно широко, и в серьёзных зонах, может есть забугорная нормативка по этому вопросу?

[Jackson]

Тут вот есть ещё один вопрос - как осуществляется автоматическое защитное отключение при КЗ?
В ПУЭ разговор про кратности токов КЗ, стандартные измерения петли фаза-ноль тут не применимы, да и смысла не имеют - после частотников не ставят, как правило, автоматов. А что частотник будет вытворять при КЗ на выходе - одному только производителю известно, да и то не всегда

Не понял совсем. Нормальный частотник имеет защиту от КЗ и от перегрузки, и то что известно производителю нормального частотника, указано в его документации. На глухое КЗ частотник не запустится (попытается но, увидев КЗ, отключится). Если КЗ случится при работе - отключится и сообщит об этом. При обрыве фазы - аналогично, есть защита. В продвинутых частотниках с интерфейсом для связи с внешним миром, можно вычитать код ошибки и определить причину отключения.

Всё это - повторюсь - в нормально частотнике. Ходят слухи (сам не видел) о совсем дешёвых частотниках без единой защиты, которые в таких случаях просто выгорают.

Ни автомат ни тепловуху ни иное реле защиты за частотником действительно не поставишь - это факт - поэтому производители частотников учли это обстоятельство.

[pike]

В общем все правильно - ПЧ (кроме бюджетных серий) оснащены всеми видами защит, срабатывающих быстрее чем автоматы и тепловухи.
Но есть одно, но

Если КЗ случится при работе - отключится

Если КЗ при работе и при нагрузке номинальной и выше - это игра в русскую рулетку даже у лучших из лучших. 100% гарантии выживания силовых модулей производители не дают, если внимательно почитать доку. Хотя сейчас вероятность выживания стала выше, чем лет 5 назад.

[Jackson]

Если КЗ случится при работе - отключится

Если КЗ при работе и при нагрузке номинальной и выше - это игра в русскую рулетку даже у лучших из лучших. 100% гарантии выживания силовых модулей производители не дают, если внимательно почитать доку. Хотя сейчас вероятность выживания стала выше, чем лет 5 назад.

Согласен полностью, полупроводник - не автомат. Но и КЗ на двигателе - не рядовое событие.

А главное - другим способом защиту всё равно не реализовать. За частотником автоматы и тепловухи будут работать некорректно, а то и просто перегреваться, из-за высокого THD. И, к тому же, лишний коммутационый аппарат за частотником - это кусок неэкранированного проводника, то есть источник помех и наводок для остального оборудования, что во взрывоопасной зоне недопустимо.

Масса приводов уже прекрасно работает. Главное уделить особое внимание качеству монтажа и установки в таких местах.

[Максим Леонидович]

Я про другое - у меня к примеру заказчик требует указать в протоколе КАК обеспечивается защита от КЗ. То есть я должен что-то проверить на соответствие чему-то и дать заключение - защита сработает/не сработает или соответствует/не соответствует требованиям, а в наших нормах ничего про этот случай нет. Как проверить что защита от кз с помощью частотника сработает - делать опыт КЗ? Технически тоже не всё радужно - частотник вынесен, линия до двигателя длинная, в таких случаях стараемся ставить фильтры по выходу, но я лично наблюдал в таких условиях отказ защиты от КЗ и ,у Альтивар 61 и у Симоверта. Последний вообще циклически пытался пустить двигатель с выдачей ошибки о перегрузке по току

[Jackson]

у меня к примеру заказчик требует указать в протоколе КАК обеспечивается защита от КЗ. То есть я должен что-то проверить на соответствие чему-то и дать заключение

Требование "указать как выполняется защита" вовсе не означает что Вы обязаны это подтвердить испытаниями - достаточно тех.данных оборудования. Или, Вы думаете, что на каждом распредщите проводят натурные испытания на стойкость к токам КЗ? :) Вы ударный генератор видели когда-нибудь? :)

[Максим Леонидович]

Генераторов ударных токов не видел, а вот своими глазами видел как ЧРП Симоверт более часа пытался крутить двигателем привода манипулятора (синхронный электродвигатель с встроенным резольвером), в то время когда на разъём электродвигателя сверху упала балка и было глухое металлическое КЗ по одной фазе. Аппаратчик, пришедший с осмотра сообщил что электродвигатель "пикает" и попросил отключить =) Висела команда на перемещение, частотник пытался дёрнуть двигателем, потом выдавал ошибку "перегрузка по току", затем цикл повторялся. Килоампер там не было, но и не искробезопасная цепь по выходу, это явно. В описании на ЧРП о таком его поведении не было ни слова, защита по току была настроена. Если бы был АВ то после первого цикла всё бы отключилось, а тут?

[Jackson]

... а вот своими глазами видел как ЧРП Симоверт более часа пытался крутить двигателем привода манипулятора (синхронный электродвигатель с встроенным резольвером), в то время когда на разъём электродвигателя сверху упала балка и было глухое металлическое КЗ по одной фазе. Аппаратчик, пришедший с осмотра сообщил что электродвигатель "пикает" и попросил отключить =) Висела команда на перемещение, частотник пытался дёрнуть двигателем, потом выдавал ошибку "перегрузка по току", затем цикл повторялся....

А претензии тут не к частотнику, а к автоматике (или к локальной схеме управления частотником), которая игнорировала сигнал о неисправности с частотника и как попугай повторяла команду раз за разом - хороший частотник кстати попался, целый час в режиме перегруза выдержал. :) В этом случае автоматика должна как минимум остановить и не пускать частотник до выяснения, а как максимум - отключить его вышестоящий автомат (неисправности разные бывают, в частности перегрев может быть признаком пожара). Частотник честно сообщил что ему поплохело - дальше дело внешних цепей среагировать. Ведь когда Вы схватились за горячий утюг, обожглись и бросили, Вы же не будете раз за разом снова пытаться его схватить, а как минимум остудите его и пойдете лечить обожженную руку вместо этого, правда? :)

[Максим Леонидович]

Там всё чуть-чуть не так - на частотник идёт координата, в частотник вставлена плата, в неё идёт сигнал положения с резольвера, контроллер частотника сам решает куда и с какой скоростью ему крутить на основе этого сигнала.
Так что, к вентилятору или мешалке ещё и дополнительный контроллер прикручивать, чтобы он аварийные ситуации обрабатывал?

[Jackson]

Зачем дополнительно? если частотник сам может сказать о том что ему плохо - отключайте этим сигналом управление. Не умеет - в нормальных механизмах есть контроль того, выполнена ли команда или выполняется ли регулирование (если задание изменяется а положение исп.механизма или координата нет - ошибка) - это косвенный контроль всего привода, в т.ч. и частотника.
И в станках и пром.автоматах и кстати в контроллерах генераторов это выполняется, и делается достаточно просто.

А если уж сам частотник имеет выход "ошибка" или "перегрузка", то уж грех его не обработать, причем чтобы выполнить логику ЕСЛИ ОШИБКА ТО СТОП И ВКЛ. АЛАРМ может быть достаточно одного реле за 5 евро.

[Максим Леонидович]

Техническая сторона вопроса мне полностью понятна, была б моя воля - так бы там и сделали, но я занимаюсь не проектированием, а наладкой и сдачей в эксплуатацию. Меня интересует законность применения такой защиты во взрывоопасных зонах. Когда такое встречается, хочется иметь аргументированную позицию, прежде чем раздувать скандал.

[Jackson]

А к взрывозащите это никакого отношения не имеет. Это имеет прямое отношение только к процессу.
Защита в виде автомата или реле тока за частотником - не вариант. Откройте доки на любой частотник, в примерах схем нигде автомата не показано - это если о законности. По сути тоже не вариант - не будет работать.
Защита которую я предлагал (смотреть на выходные сигналы частотника, который для этого д.б. настроен, или косвенно на изменение например координат при перемещении) - вполне обоснована и при этом проста независимо от взрывоопасности, но надо смотреть на сам процесс. Должна ли она быть в связи с именно взрывоопасностью - я полагаю что такого требования нет, так как есть более общее требования: каждый электропотребитель должен быть снабжен защитой. Остальное - надо от процесса плясать.

[Максим Леонидович]

Вопрос не про взрывозащиту а про электрическую защиту от КЗ линии после частотника и электродвигателя. ПУЭ в зонах классов B-I, B-Iа и B-II рекомендует применять для этого автоматическое защитное отключение, и только. ЧРП защитное отключение не обеспечивают. Как выяснилось, ЧРП (некоторые) обеспечивают только защиту самого ЧРП от повреждения токами при КЗ на выходе (в данном проекте). Вы предлагаете организовать что-то в духе взрывозащиты вида "е" дополнительными аппаратно-программными средствами, но это не выход. К примеру, зачем к мешалке на баке, которая включается только раз в месяц оператором вручную по месту, прикручивать АСУ ТП, особенно если его нет на объекте?
Вот и я про незаконность, и даже не в зонах... В доках на частотник что-то написано, и ладно, а то, что под этим подразумевают писавшие только на совести писателей и переводчика... Вот потому наши энергетики на генерации и требуют грузить защиты на иностранных терминалах первичным током. Зато они уверены в том, что защита работает.
Я понимаю, что наше ПУЭ это уже как египетский манускрипт, но иностранные то современные нормы наверное существуют в этой области?

[Jackson]

Вопрос не про взрывозащиту а про электрическую защиту от КЗ линии после частотника и электродвигателя. ПУЭ в зонах классов B-I, B-Iа и B-II рекомендует применять для этого автоматическое защитное отключение, и только. ЧРП защитное отключение не обеспечивают. Как выяснилось, ЧРП (некоторые) обеспечивают только защиту самого ЧРП от повреждения токами при КЗ на выходе (в данном проекте). Вы предлагаете организовать что-то в духе взрывозащиты вида "е" дополнительными аппаратно-программными средствами, но это не выход.

Почему же это не выход? ПУЭ рекомендует применять автоматическое защитное отключение. Частотник имеет защиту от повреждения токами КЗ и особо продвинутые ЧРП имеют диагностику перегрузки. Остаётся вывести на дисктерный выход частотника сигнал "КЗ" (если это не выведено по умолчанию - в OMRON например есть дискретный выход "авария", сигнализирующий как о неисправности самого частотника, так и о КЗ или полном обрыве в цепи нагрузки), этот выход в виде сухого контакта послать на выбор:

• на отключение питающего частотник автомата его независимым расцепителем (тогда требование ПУЭ будет выполнено буквально);
• на локальную сигнализацию на лампочку;
• на снятие и блокирование цепи команды "ПУСК" частотника (что тоже выполняет требование ПУЭ);
• в виде сигнала в АСУТП в качестве аларма;

На первые три пункта уйдёт ровно одно обычное реле и пять кусков провода - не вижу в этом никакой сложности. Последнее - это уже по процессу. А если с частотником есть связь по какому-либо интерфейсу, то вычитать аларм тоже труда не составит.

Вы чрезмерно усложняете задачу, ИМХО. Её проще решить, чем искать основания того чтобы её не решать.

[pike]

а вот своими глазами видел как ЧРП Симоверт более часа пытался крутить двигателем привода манипулятора (синхронный электродвигатель с встроенным резольвером), в то время когда на разъём электродвигателя сверху упала балка и было глухое металлическое КЗ по одной фазе. Аппаратчик, пришедший с осмотра сообщил что электродвигатель "пикает" и попросил отключить =) Висела команда на перемещение, частотник пытался дёрнуть двигателем, потом выдавал ошибку "перегрузка по току", затем цикл повторялся.

Неправильно спроектированная автоматика!!! Привод обнаруживал аварию, отключал двигатель и давал сигнал на СУ, а она не разбираясь и не заправивая разрешения оператора сбрасывала аварию и давала сигнал на повторный пуск. По рукам нужно больно бить за такое.
Для того что бы такого бардака не было в ряде ПЧ авария по КЗ (и еще ряд критических аварий) снимается не по дискретному сигналу от СУ, а по отлючению питания на входе в ПЧ.
Еще стоит отметить, что сейчас пошли ПЧ со встроенной функцией безопасности кат. 3 по EN954-1. На практике, это больше применимо к останову двигателей по аварии, но дает представление о "качестве" отключения двигателя от питания.

[Максим Леонидович]

Можно поподробнее про кат. 3 по EN954-1? Что это за документ?

[pike]

EN 954-1 “Safety of Machinery, Safety related parts of control systems” (общая информация).
Если коротко, то раньше, что бы обеспечить гарантированное и безопасное (не для пч) отключение двигателя, то между ПЧ и двигателем надо было ставить два контактора размыкавшиеся по снятию сигналов с системы безопасности. Для ПЧ серифицированных по кат. 3 EN 954-1 эти контакторы не нужны - сигналы с СБ заводятся на специальные входы частотника. При этом отключение подачи питания на двигатель происходит быстрее, чем при использовании контакторов.

[Максим Леонидович]

В общем, попробую прояснить эти вопросы в Ростехнадзоре

[Владимир Николаевич]

Частотник смонтировать вне зоны остальное как всегда.