KONCEPT NOVE GENERACIJE ELEKTRIČNIH VOZILA ZA TRANSPORT U PROSTORIMA UGROŽENIM EKSPLOZIVNOM ATMOSFEROM

Transkript

1 KONCEPT NOVE GENERACIJE ELEKTRIČNIH VOZILA ZA TRANSPORT U PROSTORIMA UGROŽENIM EKSPLOZIVNOM ATMOSFEROM Radisav Pantelić 1, dipl.inž.el. Rezime: U hemijskoj, naftnoj industriji i industriji eksplozivnih materija u zemljama zapadne Evrope poslednjih 30 godina izražena je navika da se za potrebe međufaznog transporta eksplozivnih materija koriste električna vozila posebnog dizajna, koja kao složeni tehnički sistem sadrže i do 22 električnih i neelektričnih Ex-uređaja ugrađenih na sebi. Prethodna generacija električnih vozila je bila zasnovana na pogonu koji je pokretan Ex- trofaznim asinhronim motorom, gde su u neposrednom okruženju brižljivo birane pojedinačne Ex- komponente proverenih dobavljača, kako bi se zadovoljili zahtevi iz serije standarda( EN 50014, ) regulative ATEX 95. Novi zahtevi iz standarda regulative ATEX 137 (EN 1755, EN 13xxx,..) zahtevali su od proizvođača ovih vozila, drugačiji sveobuhvatniji pristup koji će omogućiti jednostavniju i bezbedniju upotrebu sa ispunjavanjem zahteva za većom bezbednošću zdravlja ljudi i zaštite na radu. U ovom radu je od posebnog značaja činjenica da će biti prikazana razvojna koncepcija proizvođača koji sada u 2011.godini, kompletno vozilo sa svim složenim sistemima upravljanja i pogona posmatra kao složeni Ex-i uređaj ( intrinsic safety ) nazivajući ovakav koncept Ex-i TEHNOLOGIJA. U ovom radu biće predstavljene osnovne vrednosti novog koncepta i najvažnije prednosti novog vozila koja će se pojaviti u 2011.godini u odnosu na prethodnu generaciju vozila. Rad sadrži i principijelno tehničko rešenje kako se predviđa upravljanje vozilom pomoću specijalno projektovanog samosigurnosnog električnog kola. Primenjena praktična rešenja u ovom radu su ispitana, proverena I atestirana u laboratorijama PTB instituta u Braunšvajgu, Nemačka. Ključne reči: transport eksplozivnih materija, električna vozila u Ex-zaštiti, Ex-i tehnologija, samosigurnost, displej, barijera, samosigurnosno električno kolo. 1 Radisav Pantelić, dipl.inž.el, Milan Blagojević-Namenska AD, mail: 67paradis@gmail.com 53

2 1. UVOD Transport opasnih materija na otvorenom prostoru u procesu proizvodnje oduvek je bio predmet posebne pažnje kod renomiranih proizvođača iz hemijske, naftne i industrije eksplozivnih materija ne samo u pogledu smanjenja troškova po jedinici proizvodnje kroz uštedu u vremenu i manjem angažovanju radne stručne snage već i sa aspekta poboljšanja efektivnosti procesa, smanjenja neželjenih posledica i rizika od požara i eksplozija. Naglim razvojem industrijskog sektora u sredinama ugroženim od požara i eksplozija, sredinom prošlog veka poseban značaj dobijaju vozila na električni pogon čija nosivost može biti i do kg korisnog tereta. Električna vozila dizajnirana za prevoz opasnih materija (posebno zapaljivih i eksplozivnih) u svim sredinama i u svim eksploatacionim uslovima, predstavljaju prvi složeni proizvod za ispitivanje primenjenih mera protiveksplozivne (Ex-) zaštite u ovlašćenim akreditacionim telima najpre u Nemačkoj, a zatim i u drugim evropskim zemljama. Kompleksnost proizvoda postoji jer u sebi sadrži prosečno 22 pojedinačna Ex-uređaja, koji su brižljivo ukomponovani i čine jedinstven tehnički sistem. Svetli primer ovakve uspešne poslovne saradnje postoji u Braunšvajgu (Nemačka) gde se nalazi jedan od najpouzdanijih i najcenjenijih proizvođača Ex-vozila, kompanija MIAG 2 i priznato sertifikaciono telo PTB- institut. Svi proizvodi kompanije MIAG su testirani, ispitani i sertifikovani u laboratorijama PTB- Instituta, unazad 30 godina. Sadašnja II generacija električnih Ex-vozila MIAG ( ) odlikuje se konceptom da se ugrađuju pouzdani već afirmisani pojedinačni električni Ex-uređaji renomiranih evropskih proizvođača (pogon, napajanje, upravljanje i sl.) sa osloncem na sopstveni razvoj svojih Exuređaja sekundarne namene ( distributivni razvod, beleženje i pokazivanje radnih parametara, rasveta, sl.) i mehaničkih komponenti kočnice, upravljački sistem, ogibljenje, koji mogu zadovoljiti sve zahteve za rad u eksplozivno ugroženim sredinama. Na ovim principima razvijana je velika porodica Ex-vozila koji zadovoljavaju sve Ex-standarde koji su propisani regulativom ATEX 95. Još u procesu proizvodnje, vodi se računa o svim aspektima Ex-zaštite sa ciljem da se na kraju procesa ispita kompletno vozilo i obezbedi jedinstven Ex-sertifikat koji se odnosi na čitavo vozilo za eksploataciju u području primene II 2G/ II 2D nezavisno za Zone 1, i 2 kao i za Zone 21 i 22. Kao potvrda ovih navoda ilustrativna je Izjava o kvalitetu proizvođača i Lista ugrađenih Ex komponenti u jedno konkretno električno vozilo, koje poseduje preduzeće Milan Blagojević- Namenska AD- Lučani. 2 MIAG, Fahrzeugbau GmbH Kocherstrase Braunschweig, 54

3 Izjava o kvalitetu proizvođača: 55

4 Fruška ora ZBORNIK RADOVA 7. Meÿunarodna "Ex" Tribina INSTITUT ZA PREVENTIVU, INSTITUT ZA PREVENTIVU, NOVI NOVI SAD SAD septembar

5 2. NOVA III GENERACIJA ELEKTRIČNIH EX- VOZILA, PROIZVOĐAČA MIAG Savremeni zahtevi u konstrukciji vozila kao i sve veće potrebe kupaca, u prethodnom periodu omogućili su proizvodnju dosta složenih sistema pogona i upravljanja na vozilima, sa sve značajnijim udelom automatike u upravljanju. Ovakav pozitivan trend doprineo je boljem kvalitetu, ali je istovremeno od kupca zahtevao i visok stepen stručne radne snage za servis i održavanje vozila. Pouzdanost vozila u radu i što manja zavisnost od intervencije proizvođača u garantovanom periodu predstavljaju trenutni imperativ u proizvodnji, čime se otvara novo poglavlje u razvoju ovakvih vozila. U razvoju primene i odabira Ex-uređaja posebno je presudan zahtev kupaca za rad vozila pod punim opterećenjem (prevoz kg materijala) u letnjim i zimskim uslovima, danju i noću, neprekidno u proseku radnih časova u toku dana. Svi ovi razlozi, afirmisali su potrebu za ubrzanim razvojem novog načina upravljanja i proizvodnje Ex- vozila gde je od prevashodnog značaja pojava nove poslovne filozofije : vozila neće biti uzročnik nastanka požara i eksplozije i ne mora se više zadržati koncept nepropaljivog kućišta kao osnovne Ex-zaštite vozila. ZAŠTO KOMPLETNO VOZILO NIJE SLOŽENI EX I UREĐAJ (intrisic safety)? Razvoj električnog vozila za transport u prostorima ugroženim eksplozivnom atmosferom kao jednog Ex i uređaja doneo je novi pojam: Ex-i tehnologija. A to je, u stvari skup organizacionih i proizvodnih mera i postupaka sa uvođenjem novih tehnologija, programa i komponenti sa ciljem da se istaknu i obezbede sledeće prednosti u odnosu na konkurenciju: - Koristiti za vozila standardne invertore iz serijske proizvodnje; - Omogućiti veliki moment snage pri kretanju vozila, što treba da obezbedi struje i do 400A max., pri naponu 80V; - Minimalan broj kvarova invertora, gde treba obezbedi režim rada po principu PUNI i VOZI - Vozilo se mora kretati precizno isto toliko koliko i II generacija ; - Bolje ponašanje vozila na uzbrdicama (posebno na startu) ; - Uvođenje CAN-OPEN-BUS tehnologije u vozila, sa razvojem standardnog industrijskog protokola; - Odabrati I koristiti standardne industrijske komponente u standardnim Ex-i samosigurnosnim kolima ( LED diode, senzori, prekidači, potenciometri, i drugo); - Omogućiti razvoj novog displeja- instrumentalne table, na kome će se ispisivati digitalne informacije o statusu rada vozila, o nedostacima- kvarovima i slično; Ovakav koncept uvođenja Ex-i tehnologije, u toku montaže i povezivanja svih električnih komponenti omogućuje i veliku racionalizaciju u materijalima, jer se značajno smanjuje broj potrebnih provodnika i kablova za ožičenje i do 30% manje. Na sledećim fotografijama, vidi se kako izgleda pregledan i jednostavan način povezivanja novih uređaja: 57

6 Fruška ora ZBORNIK RADOVA 7. Meÿunarodna "Ex" Tribina septembar OSNOVNI PRINCIP TEHNIČKOG REŠENJA Ex-i TEHNOLOGIJE U VOZILIMA Kako je moguće primeniti svojstva sekundarne Ex-zaštite: SAMOSIGURNOST, na pokretnim vozilima? Primenjen je osnovni princip u potpunosti: Istovremeno ograničiti vrednosti napona, struje i snage (U, I, i P) i ograničiti vrednosti kapaciteta C i induktiviteta L, za energetske i elektronske komponente koje su neophodne za rad vozila. Da bi se ostvario osnovni princip, bilo je potrebno pokrenuti poseban samostalni razvoj instrumentalne table-displeja i posebno projektovati Ex-i barijeru. Sve ugrađene komponente u ova dva uređaja su posebno dimenzionisane tako da omogućuju sve radne funkcije a sa INSTITUT ZA PREVENTIVU, INSTITUT ZA PREVENTIVU, NOVI NOVI SAD SAD 58

7 aspekta Ex-zaštite njihov rizik od visokih površinskih temperatura i inicijalnih varnica je eliminisan. Najbolji primer, kako je to postignuto može se sagledati pregledom električnih vrednosti sertifikovane Ex-i instrument table i Ex-i barijere: Ex-i instrument tabla: Ex-i barijera: Napon U 0 = 10,5 V Napon U= 10 V Struja I 0 = 250 ma Struja I= 230 ma Energija P 0 = 0,75W Energija P= 0,57W Kapacitet Ci= 0,515 microf max. kapacitet C= 3 microf (za IIC) Induktivnost Li= 0 mh max. induktivnost L=0,02 mh Pažnja: Kod izbora odgovarajuće Ex-i barijere, nisu važne vrednosti samo Ex-i table koje će biti povezane na Ex-i barijere, već treba uzeti u obzir i vrednosti za kapacitet i induktivnost svih kablova I provodnika povezanih na Ex-i tablu. Ovakvim pristupom, nakon sertifikacije Ex-i displeja instrumentalne table i Ex-i barijere, omogućena je upotreba standardnih elektronskih komponenti- granični prekidači, prekidači za osvetljenje i prigušenje, senzori temperature, LED diode, elektronske jedinice za prikupljanje i obradu digitalnih informacija. Ove komponente ne moraju biti u Ex izvedbi i sertifikovane od strane akreditacionog tela. Za nastavak razvoja, sada je bilo moguće brižljivo selektirati ostalu kompleksnu opremu iz serijske proizvodnje koja ima sertifikat za samosigurnost Ex-i i integrisati je kroz sopstveni softver na zajednički interfejs dipleja-instrumentalne table upotrebom jednog industrijskog protokola. 59

8 Na sledećoj principijelnoj blok šemi, može se predstaviti osnovno električno kolo samosigurnosti za vozilo tipa EFG sa četri točka. Na principijelnoj šemi posebno su naznačeni osnovni delovi: 1) Ex-i barijera, 2) displej DIS 02, 3) elektronska jedinica za prikupljanje i obradu informacija SER06. Funkcionalni blok dijagram samosigurnosnog električnog kola za vozilo bi izgledao ovako: 60

9 4. ZAKLJUČAK Ovakav koncept III generacije vozila, primenom Ex-i tehnologije, u narednim godinama daljim razvojem obezbediće ispunjenje i dodatnih zahteva bilo kupca bilo zakonodavca u oblasti boljeg iskorišćenja, ergonomije, zaštite životne sredine što će u krajnjem slučaju vozila učiniti još boljim proizvodom. Mogući pravci daljeg razvoja bi mogli doneti značajan napredak u ispunjenju i sledećih zahteva: poboljšanje klimatskih uslova u kabini vozača sa ispisivanjem informacija na displeju; bolja informisanost vozača i službe održavanja o svim režimima rada vozila i promenama stanja, putem prikaza alarmnih i upozoravajućih stanja na displeju upotrebom softvera ili LED dioda; praćenje režima rada baterije i invertora, kao I dobijanja osnovnih informacija o karakteristikama bez otvaranja nepropaljivog kućišta baterije i kućišta invertora; Rasveta na vozilu u slučaju loših vremenskih uslova ili noću može imati različite režime rada u zavisnosti od vrste i načina eksploatacije vozila. Svakako prema rečima proizvođača, sve pomenute prednosti nove generacije vozila neće automatski izazvati i poskupljenje jedinične cene vozila III generacije, što predstavlja poseban kvalitet. I na kraju, ostavimo ekonomske pokazatelje i cene van našeg razmatranja, i ne zaboravimo najvažniju činjenicu kod nas, svih korisnika proizvodnih tehnologija gde postoje prostori ugroženi eksplozivnom atmosferom: BEZBEDNOST NEDOZVOLJAVA KOMPROMISE 61

10 62