Potrzeby operatorów systemów w obszarze wodno-ściekowym znacznie się zmieniają – występuje tendencja do większej gęstości upakowania elementami szaf sterowniczych i wynikające z tego postępujące zwężanie podzespołów. Poprzez linię produktów Termitrab Complete firma Phoenix Contact wdraża obecnie najwęższe komponenty ochrony przed przepięciami do stosowania w technologii AKP – szerokość najwęższych urządzeń wynosi tylko 3,5 mm.

Dla branży wodno-ściekowej charakterystyczna jest duża liczba procesów sieciowych – pomiędzy elementami obiektowymi, jak i na poziomie zarządzania, zazwyczaj znacznie oddalonymi. W związku z tym stale zwiększają się wymogi w stosunku do projektantów, monterów i operatorów systemów. Koncepcje bezpiecznych systemów stają się coraz ważniejsze, wskutek coraz częstszego stosowania złożonych elektromechanicznych i elektronicznych podzespołów, jak również ze względu na istniejące pomiędzy nimi sieci.

Rys. 1. Termitrab Complete – wysoki poziom bezpieczeństwa ludzi i środowiska zapewniony przez kompleksową ochronę przed przepięciami zajmującą niewielką przestrzeń

Główne tendencje na rynku

Ważną rolę w takich systemach odgrywają spójne koncepcje z zakresu ochrony przed przepięciami. Kolejne wymagania dotyczące infrastruktury krytycznej rozwinęły się również dzięki ustawom o bezpieczeństwie IT. Istotne w tych obszarach są dwa główne czynniki: wysoka dyspozycyjność systemu i wynikające z tego bezpieczeństwo dostaw dla ludności.
Od strony realizacyjnej, podobnie jak w innych dziedzinach, również w obszarach oczyszczania wody i ścieków infrastruktury zauważalna jest tendencja do wdrażania coraz mniejszych i bardziej kompaktowych elementów. Aby zoptymalizować koszty ogólnej produkcji szaf sterowniczych, urządzenia ograniczające przepięcie powinny zajmować jak najmniej miejsca. Celem jest centralizacja wielu funkcji serwisowych – takich jak monitorowanie systemu – w sterowni. Aby bezpiecznie obsługiwać system z punktu widzenia EMC, ograniczniki przepięć są wdrażane w dużych systemach.

Rys. 2. Dzięki wąskim podzespołom Termitrab Complete oszczędza się mnóstwo przestrzeni w szafie sterowniczej – 572 sygnały na metr

Termitrab Complete – ochrona w ograniczonej przestrzeni

Na poziomie szaf sterowniczych, często koniecznie jest umieszczenie licznych kanałów na małej przestrzeni w celu przesyłu sygnałów analogowych lub cyfrowych. Ponieważ przestrzeń staje się coraz ważniejsza, Phoenix Contact wdraża nową linię kompletnych produktów – Termitrab Complete, używany często skrót: TTC. Najwęższe podzespoły w ramach tej linii mają szerokość tylko 3,5 mm. Ograniczniki Termitrab są wyposażone w sześć zacisków przyłączeniowych, do których można podłączyć po dwie linie sygnałowe i wspólny potencjał odniesienia. Dzięki niezwykle zwartemu i wąskiemu produktowi, wzdłuż jednego metra szyny DIN można ochraniać do 572 linii sygnałowych (rys. 2). Straty mocy istotnie zmniejszono dzięki rezystorom odsprzęgającym w obwodach ochronnych. Zapewnia to możliwość montażu większej liczby urządzeń w coraz mniejszej przestrzeni.

Monitoring urządzeń

Normy w zakresie ochrony odgromowej zalecają regularną kontrolę urządzeń ochronnych, co jest możliwe przeważnie tylko w formie inspekcji wzrokowej. Linia produktów Termitrab Complete jest wyposażona we wskaźnik statusu informujący o przeciążeniu ochrony przepięciowej, bezpośrednio w urządzeniu. Jako że wspomniany wskaźnik nie wymaga dodatkowego zasilania, urządzenie zabezpieczające pokazuje w sposób ciągły informację o uszkodzeniu. Jeżeli informacje mają być wyświetlane w sterowni, dodatkowo dostępne są zdalne moduły sygnalizacyjne (rys. 3), zapewniające przesył potrzebnych danych.
Sterownik może wysłać zapytanie do styku bezpotencjałowego bezpośrednio przewodem lub wspomniany styk zostaje połączony z modułem interfejsowym TC Mobile I/O X200 firmy Phoenix Contact do wysyłania krótkich komunikatów. Oznacza to, że status urządzeń ochronnych w dużych systemach można monitorować nie tylko w sterowni, lecz również przesyłać za pomocą wiadomości tekstowych na telefon komórkowy serwisanta. Jeżeli ogranicznik zostaje przeciążony, możliwa jest jego bezproblemowa wymiana, zwłaszcza jeśli są to ograniczniki wtykowe.

Rys. 3. Zintegrowany wskaźnik statusu: dzięki podzespołom ochrony przepięciowej Termitrab Complete użytkownik ma zawsze bieżące informacje o stanie systemu

Instalacja z technologią Push-in

Klasyczne połączenia śrubowe są nadal powszechnie stosowane, jednakże jeżeli zachodzi konieczność zamontowania bardzo dużej liczby linii sygnałowych, wykorzystanie technologii bezśrubowej może zaoszczędzić znaczną ilość czasu (rys. 4). Dla przykładu, porównanie z technologią śrubową wykazało, że przewody można podłączać nawet dwa razy szybciej. Również rozłączanie staje się łatwe dzięki możliwości uwolnienia końcówki przewodu za pomocą przycisku. W zależności od swoich preferencji, instalujący może wybierać spośród produktów Termitrab Complete rozwiązania w technologii śrubowej lub bezśrubowej.

Zastosowanie w strefach Ex

Z powodu wysokiego ryzyka, w obszarach potencjalnie zagrożonych wybuchem koncepcja ochrony od prądów piorunowych i przepięć jest zagadnieniem podstawowym. W przypadku niemal wszystkich instalacji w większości obiektów zagadnienia zabezpieczeń reguluje norma PN-EN 62305 [1]. Część 2 tej normy opisuje zarządzenie ryzykiem w obiektach budowlanych uwzględniające skutki uderzeń piorunów. Regulacja odnosi się do wszystkich obiektów budowlanych, nawet tych, w których ryzyko wybuchu jest zgodne z PN-EN 60079-0 [2].
Typ ochrony iskrobezpiecznej Ex-i jest użyteczny jako drugi środek ochronny w takim środowisku. Ogranicza on napięcia i prądy w sposób uniemożliwiający osiągnięcie energii i temperatury zapłonu przez potencjalnie wybuchową mieszaninę. PN-EN 60079-11 [3] jest normą szczegółową dla obwodów iskrobezpiecznych, która definiuje również wymogi w zakresie instalacji odgromowej i ochrony przepięciowej.
We wszystkich systemach wymagających dużej dostępności nawet krótkotrwała usterka jest niedopuszczalna. To dlatego w takich układach również wymogi w zakresie ochrony przed przepięciami są surowsze. Ograniczniki przepięć rodziny TTC-Ex Termitrab Complete zaprojektowano właśnie dla takich aplikacji. Certyfikaty Ex-i elementów rodziny TTC-Ex umożliwiają korzystanie z nich na obiektach w strefach wybuchowych 1 lub 2. Dodatkowe certyfikaty potwierdzają zgodność z Fisco (iskrobezpieczna sieć Fieldbus).

Rys. 4. Wygodne połączenie: przewody można szybko połączyć z wykorzystaniem technologii bezśrubowej i zdemontować bez użycia specjalistycznych narzędzi

Podsumowanie

W obszarze wodno-kanalizacyjnym istnieje zwiększone ryzyko usterki w dużych systemach wskutek przepięć, co często skutkuje dużymi konsekwencjami dla ludzi i środowiska. Z tego powodu kluczowa jest całościowa i dobrze zaplanowana instalacja odgromowa i ochrona przed przepięciami. Jej stosowanie wraz ze zdalnym wskazaniem statusu zapewnia szybkie wykrywanie uszkodzeń w sterowni. Dzięki zwartej konstrukcji systemu Termitrab Complete – szerokość najwęższych produktów wynosi tylko 3,5 mm – można znacznie ograniczyć przestrzeń potrzebną na ochronę przepięciową AKP. Dzięki wykonanym aprobatom bezproblemowe jest także użytkowanie rozwiązania w strefach zagrożonych wybuchem. Zróżnicowana rodzina produktów posiada elementy dla każdego zastosowania w obszarze utylizacji wody i przetwórstwa ścieków.

inż. dypl. Ralf Hausmann
Autor jest pracownikiem
Działu Marketingu Produktu,
ochrona przed przepięciami Trabtech, w firmie Phoenix Contact,
Blomberg (Niemcy)

Bibliografia:
[1] PN-EN 62305-2; Instalacja odgromowa – Część 2: Zarządzanie ryzykiem
[2] PN-EN 60079-0; Atmosfery wybuchowe – Część 0: Sprzęt – Podstawowe wymagania
[3] PN-EN 60079-11; Atmosfery wybuchowe – Część 11: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą iskrobezpieczeństwa „i”
[4] PN-EN 61643-21; Niskonapięciowe urządzenia ograniczające przepięcia – Część 21: Urządzenia do ograniczania przepięć w sieciach telekomunikacyjnych i sygnalizacyjnych – Wymagania eksploatacyjne i metody badań.