[논문]본질안전방폭용 BARRIER에 관한 연구

오진석

본질안전방폭용 BARRIER에 관한 연구
A Study on the Barrier of Intrinsic Safety Type 원문보기

Intrinsic safety is generally considered the safest method of operating electrical instrumention in potentially explosive atmospheres. The method of intrinsic safety limits the energy passing into the hazardus area. The energy limitation is provided by the use of safety barriers which are mounted in the safe area. Because of the energy limitation, regardless of the fault in the hazardous area, sufficient energy cannot be released to ignite the explosive atmosphere. The following industries are known to have hazardous locations: chemical. munitions, petrochemical, auto(paint spray booths), grain, waste water, printing, distillers, pharmaceutical. breweries, cosmetics, and utilities. In this paper, a isolator type barrier for ship(LNG, LPG, etc,) and test equipment confidence are proposed. The test equipments are designed for mechanical electrical life time test and vibration. All of test results satisfy the goal and the studied barrier shows the improved confidence.

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문제 정의

위험장소에 대한 분류는 Table 1과 같다. 본 연구는 "0"종 장소에 적용이 가능한 신뢰도를 갖춘 Barrier에 관련된 연구를 수행하였다.
인버터 주파수를 변화시켜 진동모터의 진동크기를 변화시킨다. 각 변화하는 진동에서 베리어의 기계적 수명 실험을 수행하여 기계적 수명 신뢰 조건을 만족하는지 관찰한다.
전기적 수명을 모두 만족하였고, 파형 또한 안정되고 정확하게 출력되었다. 따라서 본 연구를 통해 진동에 대한 베리어의 신뢰도를 향상시킴을 알 수 있다.
전기적 수명을 보장할 수 있어야 하고, 진동에 대한 내구성과 신뢰성을 갖추어야 한다. 따라서 본 연구에서는 선박의 폭발을 방지할 수 있는 베리어와 이의 신뢰성 실험을 위한 신뢰성 실험 장비를 연구하고자 한다.
따라서 선박은 절연형을 사용하는 것이 유리하다. 따라서 본 연구에서는 절연형을 연구하고자 한다.
다르다. 많은 발화에너지 중 본 연구에서는 최소 점화전류에 해당하는 발화에너지를 차단시킴으로서 전기불꽃을 방지하여 위험지역의 전기기기를 안전하게 운전시키고자 한다.
본 논문에서 연구한 베리어는 선박의 안전, 운항 시스템에 필수적인 시스템이다. 가스, 인화 물질 등의 폭발성 혼합기체가 존재하고 있는 위험장소에 전기기기를 동작시킬 때 스파크로 인한 폭발을 방지하기 위해 본질안전방폭구조인 베리어를 사용한다.

제안 방법

기계적 수명 실험, 진동에 따른 신뢰성 실험 등을 수행하였다. 각각은 반복적인 실험 및 성능 테스트를 거쳐 그 신뢰성을 검증하였다.
CH₂로 측정한 위치는 위험지역에서 전기기기를 작동시키기 위해 스위치와 연결된 곳으로, 스파크에 의한 폭발이 일어나지 않게 하기 위해 12mA 이하의 전류만이 흘러야 한다. 그러기 위해서 적당한 저항값을 구하기 위해 R1 을 가변저항을 사용하여 저항 값을 달리하면서, 즉 전류 값을 변화시키면서 전압 특성 파형을 얻었다. CH₃, CH₄ 부분은 기계 .
이를 위해 신뢰성 실험용 실험장치를 병행하여 연구하였다. 그리고 실험결과를 분석하여 신뢰성 향상을 위한 회로설계에 반영하였다.
성능 실험으로는 베리어의 기본 동작 실험과 전압과 전류 제한 기능 실험, 전기 . 기계적 수명 실험, 진동에 따른 신뢰성 실험 등을 수행하였다. 각각은 반복적인 실험 및 성능 테스트를 거쳐 그 신뢰성을 검증하였다.
베리어의 기준전압 이상의 전압과 전류를 흐르게 하여 실제 설계된 회로에 맞게 안정된 수준의 정전압을 유지하여 구동하는지에 대하여 실험하였다. Fig.
최대치)의 기준은 25mW이다. 본 연구에서는 선박의 특수성을 감안하여 Table 2와 같은 추가적인 기준을 설정하여 신뢰성 실험을 수행하였다. 성능 실험으로는 베리어의 기본 동작 실험과 전압과 전류 제한 기능 실험, 전기 .
3에 도시한 베리어가 신뢰도를 갖춘 부품이 되기 위해서는 성능개선 및 보완을 통해 신뢰성을 갖춘 새로운 베리어를 시험할 수 있는 실험장비가 갖추어져야 한다. 이를 위해 신뢰성 실험용 실험장치를 병행하여 연구하였다. 그리고 실험결과를 분석하여 신뢰성 향상을 위한 회로설계에 반영하였다.
매우 압력이 낮아서 어느 정도 착화원에 의해 점화하여도 점화할 수 없는 한계가 있는데 이를 최소착화압력이라 한다. 이를 측정하는 방법으로는 구형 용기에 가연성가스를 넣고 공기 중심에 콘덴서로서 불꽃방전을 일으켜 데이터를 측정한다. 관계식은 다음과 같다.
CH₃, CH₄ 부분은 기계 . 전기적 수명과 진동에 의한 신뢰도 테스트 등에서 베리 어가 정상적으로 작동되는지를 전압 파형을 통해 확인하였다. 또한 실제 선박과 같은 환경에서 실험하기 위해서 선박에서 사용하는 Magnetic Conductor# 릴레이에 부착하여 실험하였다.

대상 데이터

이 숫치가 100만회 이상이면 이 베리어는 기계적 수명을 만족시켰으므로 신뢰성을 얻을 수 있는 것이다. 신뢰성을 위해서 연구 개발물인 베리어 5 세트를 실험 대상으로 한다.

성능/효과

실험의 신뢰성을 위해 5 세트의 베리어를진동 실험장치 위에서 실험한 결과 기계 . 전기적 수명을 모두 만족하였고, 파형 또한 안정되고 정확하게 출력되었다. 따라서 본 연구를 통해 진동에 대한 베리어의 신뢰도를 향상시킴을 알 수 있다.
00mA의 전류를 유지하고 또한 수명실험을 만족하지 못하였다. 하지만 본 연구에서 개발한 베리 어는 2.00mA에서도 안정적으로 정확하게 동작하였다. 동작 전류가 낮기 때문에 부품의 수명도 길어지고 궁극적으로 베리어의 수명이 길어져 Barrier의 신뢰도를 향상시킬 수 있었다.

후속연구

그러므로 본 실험결과가 신뢰성 기준을 정하는데 도움이 될 수 있다고 사료된다. 본 연구의 베리어는 IEC 및 자체 신뢰성 기준을 만족하고 있어, 특수선의 폭발방지시스템에 활용함은 물론이고, 석유화학분야 및 가스 산업분야에도 적용될 수 있다고 본다.
앞으로도 온도, 압력, 충격 등에 의한 신뢰성 향상을 위한 꾸준한 연구가 펄요하다고 판단된다.
향상된 연구 결과를 얻었다. 특히 저 에너지 동작영역을 확보함으로써 베리어의 활용영역을 넓히는데 기여할 것으로 사료된다.

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