Что такое особовзрывобезопасное электрооборудование
Виды взрывозащиты оборудования ОПС. Особенности и варианты построения систем
Промышленные объекты, связанные с добычей, переработкой, хранением или транспортировкой взрывоопасных веществ, называются взрывоопасными. На таких объектах существует угроза образования смесей взрывоопасных газов, паров или пылей с воздухом.
Взрывоопасные промышленные объекты в большинстве случаев являются стратегическими, так как их специализация – топливо и энергетика, ВПК, химическая промышленность, аграрный комплекс, пищевая промышленность, машиностроение и многие другие важнейшие производства. Обеспечение безопасности на данных объектах традиционно считается критически важной задачей, поскольку она напрямую связана с безопасностью государства и его граждан.
Факторы риска
Образование взрывоопасных газовоздушных, паровоздушных или пылевоздушных смесей может быть частью технологического процесса конкретного производства или следствием аварийной ситуации на объекте.
Опасность воспламенения или подрыва такой взрывоопасной смеси определяется различными факторами риска, главные из которых:
Все электротехническое оборудование, применяемое на взрывоопасных объектах или во взрывоопасных зонах (включая системы безопасности, и в частности оборудование ОПС), должно быть безопасно по перечисленным выше факторам:
Виды взрывозащиты
Исключение перечисленных факторов риска достигается с помощью различных специальных мер при конструировании оборудования. Такие специальные меры называются видами взрывозащиты электротехнического оборудования. Взрывозащищенное электрооборудование может иметь следующие виды взрывозащиты:
Уровни взрывозащиты
Российские стандарты на взрывозащищенное оборудование вводят понятие уровня взрывозащиты. Различение уровней взрывозащиты позволяет сделать правильный выбор оборудования для конкретных условий эксплуатации.
В соответствии с уровнями взрывозащиты можно выделить 3 группы электрооборудования:
1. Электрооборудование повышенной надежности против взрыва – взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме его работы. Знак уровня – 2Ex или РПEx (для рудничного оборудования).
2. Взрывобезопасное электрооборудование – взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации (кроме повреждений средств взрывозащиты). Знак уровня – 1Ex или РВEx (для рудничного оборудования).
3. Особовзрывобезопасное электрооборудование – взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты. Знак уровня – 0Ex или РОEx (для рудничного оборудования).
Взрывозащита в системах безопасности
Виды взрывозащиты разных уровней различаются между собой средствами и мерами обеспечения взрывобезопасности, оговоренными в стандартах на соответствующие виды взрывозащиты.
Предотвращение взрыва или воспламенения
Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» («i») основывается на методе предотвращения взрыва или воспламенения за счет ограничения электрической и тепловой энергии. В оборудовании, выполненном с этим видом взрывозащиты, ток в цепях и электрических схемах приборов ограничивается очень малыми значениями. Соответственно энергии искры не хватает для подрыва взрывоопасной смеси. «Искробезопасная электрическая цепь» является самым надежным видом взрывозащиты, однако его применение в конкретных типах приборов не всегда возможно технически.
Сдерживание взрыва
Вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» («d») основан на методе сдерживания взрыва. Главный принцип – не дать энергии взрыва распространиться за пределы оболочки прибора.
При использовании данного вида взрывозащиты на параметры прибора уже не накладываются ограничения по току, тепловой энергии, емкости и индуктивности электронных компонентов. Но более жесткие требования предъявляются к конструкции и механической прочности корпуса прибора, а также к монтажу.
Изоляция от взрывоопасной среды
Вид взрывозащиты «герметизация компаундом» («m») основан на принципе физического разделения взрывоопасных частей и элементов прибора от взрывоопасной среды. Достигается это с помощью заливки электрических схем и электронных компонентов оборудования специальными эпоксидными смолами (компаундами).
Многообразие видов взрывозащиты оборудования вызвано конкретными задачами по его применению. Любой вид взрывозащиты решает задачу сделать из оборудования в обычном исполнении – взрывозащищенное оборудование, но решает эту задачу по-своему.
Тем не менее согласно ГОСТ Р наиболее высокий уровень взрывозащиты – 0Ех (особо взрывобезопасное оборудование) – можно реализовать только использованием видов взрывозащиты «i» (искробезопасные цепи уровня «ia») или «s» (вид взрывозащиты «специальный»). Соответственно во взрывоопасных зонах классов 0 и 20 (где взрывоопасная газовоздушная (пылевоздушная) среда присутствует постоянно или длительно) возможно применение оборудования только с указанными видами взрывозащиты.
Приборы с видом взрывозащиты «d» (взрывонепроницаемая оболочка) способны обеспечить уровень взрывозащиты 1Ех или 2Ех в зависимости от конкретного исполнения оболочки корпуса и кабельных вводов. Области их применения – взрывоопасные зоны класса 1 и 2.
Системы безопасности во взрывоопасных зонах
Система технической безопасности объекта всегда имеет разветвленную структуру, состоящую из:
Периферийное оборудование располагается непосредственно в контролируемых взрывоопасных зонах, а стационарное – в основном в помещениях оператора либо охраны.
На взрывоопасных объектах помещения мониторинга или охраны в подавляющем большинстве случаев не являются взрывоопасными зонами, именно поэтому исполнение ПКП, видеомониторов, видеорегистраторов и усилителей, казалось бы, не должно требовать средств взрывозащиты. Однако если такое оборудование размещается вне взрывоопасной зоны, но связано кабельными линиями с оборудованием, расположенным во взрывоопасных зонах, то оно относится к так называемому связанному оборудованию.
Например, в системах охранно-пожарной сигнализации взрывозащищенным связанным оборудованием являются приемно-контрольные приборы. Подобные ПКП выполняют с входными искробезопасными электрическими цепями, чтобы обеспечить взрывозащиту шлейфа сигнализации в целом (включая сам ПКП, извещатели и кабельные трассы). Это является обязательным условием при использовании в шлейфе извещателей с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь». При таком построении системы кабельная трасса (в том числе ее часть, проложенная непосредственно во взрывоопасной зоне) может быть выполнена кабелем без средств защиты (рис. 1).
В случае использования во взрывоопасных зонах периферийных устройств (извещателей) с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» можно устанавливать ПКП в обычном исполнении, но кабельную трассу необходимо выполнить с применением бронированных типов кабелей или обеспечить его защиту с помощью прокладки в металлических трубах. Однако такой подход приводит к сильному удорожанию системы (рис. 2).
Если промышленный объект является взрывоопасным, это не означает, что взрывоопасными являются 100% его территории. На практике бывает скорее наоборот – взрывоопасных зон всегда меньше, иногда даже всего лишь одна, а сам объект довольно большой, протяженный.
В данном случае нет необходимости в качестве ПКП для системы сигнализации использовать многошлейфовый прибор с искробезопасными электрическими цепями. При этом можно руководствоваться схемой на рис. 3.
Часто при проектировании бывает следующая ситуация. Вся система сигнализации построена с применением искробезопасных шлейфов, но для конкретной зоны необходимо применить извещатели, которые производятся только с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка». Так, например, бывает в случае с резервуарными тепловыми извещателями, 90% которых выпускается с «взрывонепроницаемой оболочкой».
Здесь проблема в том, что приборы с взрывонепроницаемыми оболочками, как и приборы в обычном исполнении, запрещается напрямую включать в искробезопасные шлейфы. Иначе вносимые реактивными элементами приборов (индуктивностями и емкостями) изменения приводят к изменениям параметров искробезопасных шлейфов ПКП, что недопустимо.
Выход – в применении так называемых обратных барьеров искрозащиты (рис. 4).
Комплексный подход
При построении систем сигнализации во взрывоопасных зонах следует учитывать не только маркировку взрывозащиты каждого конкретного прибора, но и параметры всего шлейфа сигнализации в целом. При этом недостаточно ограничиться выбором взрывозащищенных ПКП, извещателей и оповещателей. Необходимо также учитывать возможную суммарную емкость (С) и индуктивность (L) шлейфа в целом, которые определяются не только собственными L и C приборов, но и параметрами кабельной трассы, то есть погонными значениями L и C конкретного типа кабеля и его протяженностью.
Статья 23. Классификация взрывозащищенного электрооборудования
Статья 23. Классификация взрывозащищенного электрооборудования
ГАРАНТ:
См. комментарии к статье 23 настоящего Федерального закона
1. Взрывозащищенное электрооборудование классифицируется по уровням взрывозащиты, видам взрывозащиты, группам и температурным классам.
2. Взрывозащищенное электрооборудование по уровням взрывозащиты подразделяется на следующие виды:
1) особовзрывобезопасное электрооборудование (уровень 0);
2) взрывобезопасное электрооборудование (уровень 1);
3) электрооборудование повышенной надежности против взрыва (уровень 2).
4. Взрывобезопасное электрооборудование обеспечивает взрывозащиту как при нормальном режиме работы оборудования, так и при повреждении, за исключением повреждения средств взрывозащиты. Электрооборудование повышенной надежности против взрыва обеспечивает взрывозащиту только при нормальном режиме работы оборудования (при отсутствии аварий и повреждений).
5. Взрывозащищенное электрооборудование по видам взрывозащиты подразделяется на оборудование, имеющее:
1) взрывонепроницаемую оболочку (d);
2) заполнение или продувку оболочки под избыточным давлением защитным газом (р);
3) искробезопасную электрическую цепь (i);
4) кварцевое заполнение оболочки с токоведущими частями (q);
5) масляное заполнение оболочки с токоведущими частями (о);
6) специальный вид взрывозащиты, определяемый особенностями объекта (s);
7) любой иной вид защиты (е).
6. Взрывозащищенное электрооборудование по допустимости применения в зонах подразделяется на оборудование:
1) с промышленными газами и парами (группа II и подгруппы IIА, IIВ, IIС);
2) с рудничным метаном (группа I).
7. В зависимости от наибольшей допустимой температуры поверхности взрывозащищенное электрооборудование группы II подразделяется на следующие температурные классы:
1) Т1 (450 градусов Цельсия);
2) Т2 (300 градусов Цельсия);
3) Т3 (200 градусов Цельсия);
4) Т4 (135 градусов Цельсия);
5) Т5 (100 градусов Цельсия);
6) Т6 (85 градусов Цельсия).
8. Взрывозащищенное электрооборудование должно иметь маркировку. В приведенной ниже последовательности должны указываться:
1) знак уровня взрывозащиты электрооборудования (2, 1, 0);
2) знак, относящий электрооборудование к взрывозащищенному (Ех);
3) знак вида взрывозащиты (d, p, i, q, о, s, e);
4) знак группы или подгруппы электрооборудования (I, II, IIА, IIВ, IIС);
5) знак температурного класса электрооборудования (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6).
9. Методы испытания взрывозащищенного электрооборудования на принадлежность к соответствующему уровню, виду, группе (подгруппе), температурному классу устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности.
Взрывозащищенное электрооборудование и его виды в соответствии со стандартами
Взрывозащищенное электрооборудование
Очевидно, что при производстве конечного продукта в химической, нефтехимической, горнодобывающей и других видах промышленности в процессе производства минеральных масел и природного газа образуются горючие газы, пар и различные воздушные смеси. Также во многих производственных процессах наблюдается скопление легко воспламеняющейся пыли.
При смешивании с кислородом воспламеняющиеся газы образуют взрывоопасную. В случае воспламенении такой атмосферы риск возникновения взрывов, которые могут нанести серьёзный вред жизни персонала, а также вызвать разрушение оборудования очень высок.
Для предотвращения опасности возникновения взрывоопасной ситуации, в странах были разработаны различные нормативы безопасности, в виде законов, технических регламентов и стандартов.
В большинстве странах был принят стандарт 60079:
Более полное и наиболее полное описание условий безопасности проведения работ по применению взрывозащищенного электрооборудования содержит в Директива ЕС 94/9 (АТЕХ 95) «Оборудование и защитные системы, предназначенные для применения в потенциально взрывоопасных атмосферах».
Вид взрывозащиты «Оболочка под избыточным давлением «p»
Заполнение или продувка
Ex — атмосфера изолирована от источника возгорания
Вид взрывозащиты «Оболочка под избыточным давлением «p». Этот вариант исполнения взрывозащищенных шкафов в котором корпус имеет «Eх p-исполнение» и комплектуется блоком контроля продувки и электромагнитным клапаном. Предназначены для размещения в них КИПиА и других различных технических устройств, выполненных в нормальном, не взрывозащищенном исполнении, при условии необходимости размещения шкафов во взрывоопасных зонах. Такие шкафы могут устанавливаться в полевых условиях нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других промышленных предприятий. Шкафы во взрывозащищенном исполнении могут применяться во взрывоопасных зонах в соответствии с главой 7.3 «Правил устройства электроустановок» и ГОСТР 51330.13-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 14. Электроустановки во взрывоопасных зонах (кроме подземных выработок)» согласно маркировке, его взрывозащиты.
Преимущество оболочек под избыточным давление «p», это лёгкость обслуживания и отсутствие ограничений по входной мощности. К другим преимуществам данного вида взрывозащиты относят наличие специальных окон в шкафах и боксах для визуального контроля различного электрооборудования и контрольно-измерительной аппаратуры приборов, дисплеев, нажимных кнопок, выключателей и т. д. Конструкция защитных шкафов обеспечивает необходимую изоляцию от неблагоприятных воздействий окружающей среды, включая агрессивную атмосферу нефтеперерабатывающих предприятий и других производств и обеспечивает нормальное безаварийную эксплуатацию соответствующей электрической аппаратуры на территории промышленных предприятий и на открытых площадках. Применяемые материалы гарантируют долгий срок службы изделий и соблюдение необходимых требований электробезопасности.
В отличие от электрооборудования с видом вида взрывозащиты «Ex d» применения вида вид защиты «Eх p» (оболочки под избыточным давлением) является в некоторых случаях более экономически обоснованным.
В отличии от шкафа (оболочки) или бокса, который имеет «Ex p» исполнение любые взрывонепроницаемые оболочки, применяемые с целю обеспечения вида взрывозащиты «Ex d» для установки во взрывозащищенном корпусе электрооборудования, которое в нормальных условиях или при аварийных режимах создают искрение или нагреваются до высокой температуры, что может привести к взрыву газов внутри корпуса. Конструкция таких взрывозащищённых оболочек исполнена так что препятствует распространению этих взрывов в наружу. Для времени проведения технического обслуживания оборудования внутри оболочек «Ex d» электропитание должно быть отключено до вскрытия взрывозащищённого корпуса и напряжение не может быть до пор пока взрывозащищенная оболочка вновь не будет закрыта. Это требование безопасности обусловливает большое время и большие затраты на проведение технического обслуживания. Если оборудование размещено в оболочках среднего или большого размера, то время и затраты существенно возрастают. В крупногабаритных оболочках для крепления тяжелых плоских фланцевых крышек используется значительное количество болтов (иногда до 32 штук), чтобы обеспечить механическую прочность. Каждый раз, когда необходимо открывать и закрывать оболочку, приходится выполнять трудоемкие операции по монтажу и демонтажу тяжелой крышки. Обращаться с крышкой следует с осторожностью, чтобы избежать повреждения корпуса и фланцев из мягкого литого алюминия. Эта длительная процедура, а так же учитывая необходимость проверки кабелей и проводов взрывозащищенных оболочек на предмет коррозии и механического повреждения на фланцевых или резьбовых поверхностях определяют более высокую стоимость технического обслуживания. Применение в проекте электрооборудования с видом взрывозащиты «Оболочка под избыточным давлением «p». Позволяет значительно сократить время и издержки на проведения технического обслуживания.
При реализации вида взрывозащиты защиты «Eх p» применяется инертный газ или воздух для обеспечения внутри оболочки давления выше давления окружающей среды и, тем самым, исключается проникновение опасных газов внутрь шкафа. Если в качестве продувочного газа используется воздух, то его забор должен производиться из безопасной зоны, в которой отсутствуют взрывоопасные газы. При применении азота должны быть обеспечены меры безопасности по защите персонала от возможного риска удушья или кислородного голодания.
Стандарт ГОСТ Р МЭК 60079-2-2009 «Взрывоопасные среды. Часть 2. Оборудование с защитой вида заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением «р» содержит требования для приборов и взаимосвязанного с ними оборудования, включающее вентиляционные каналы входящего и удаляемого воздуха, а также дополнительное контролирование параметров обеспечиваемого давления с помощью специальных приборов.
Вид взрывозащиты электрооборудования «Eх p» подходит для группы II, категории 2G (Зоны 1) / уровня защиты оборудования (EPL) Gb или категории 3G (Зоны 2) / уровня защиты оборудования (EPL) Gc.
Защита с помощью избыточного давления делится на три типа (рх, ру и pz), основным фактором для выбора которых является окружающая взрывоопасная среда; Зона 1 или Зона 2. Вид взрывозащиты определяет конструкцию шкафа под давлением и саму систему продувки.
Существует три разных типа создания избыточного давления:
Установленные предупреждающие надписи должны информировать персонал о том, что двери или крышки шкафа нельзя оставлять открытыми во избежание падения давления.
Выходные трубопроводы должны быть размещены в безопасных зонах, но в тех случаях, когда это невозможно, на выходе должны быть установлены пламегасители.
Дополнительная информация по виду защиты Ex «p»
| Вид защитных устройств | Тип рх | Тип ру | Тип pz с индикатором | Тип pz с аварийной сигнализ. |
| Степень защиты оболочки по IP | IP4X минимум | IP4X минимум | IP4X минимум | IP3X минимум |
| Защитное устройство для определения потери минимального избыточного давления | Датчик давления | Датчик давления | Нет | Датчик давления |
| Защитное(ые) устройство(а) для проверки времени предварительной продувки | Реле времени, датчики давления и расхода на выходе | Указанные время продувки и значение расхода | Указанные время продувки и значение расхода | Указанные время продувки и значение расхода |
| Защитное устройство для дверцы или крышки, открываемой с помощью инструмента | Исключение | Исключение | Исключение | Исключение |
| Защитное устройство для дверцы или крышки, открываемой без инструмента | Блокировка (нагретых внутренних компонентов нет) | Исключение | Не требуется | Не требуется |
Для уставки в оборудования с видом защиты «Ex p» сертифицированные кабельные вводы не требуются, но должны быть предприняты необходимые меры для обеспечения защиты IP.
Вводы должны быть собраны и смонтированы согласно инструкции, чтобы обеспечить герметизацию всей системы
К типичным установкам, где применяется вид взрывозащиты Ех «р» относится коммутационное оборудование это шкафы управления, большие электродвигатели и газоанализаторы.
Вид взрывозащиты «Взрывонепроницаемая оболочка» «Ex d» / «Ex db»
ГОСТ Р МЭК 60079-1-2008 «Взрывоопасные среды, Часть 1, Оборудование с видом взрывозащиты «Взрывонепроницаемые оболочки «d»«».
Взрывонепроницаемая оболочка «d»
Взрывонепроницаемая оболочка: распространение взрыва во внешнюю среду исключено.
Взрывонепроницаемая оболочка «d» — это оболочка, в которой заключенные в нее части способны воспламенять взрывоопасную газовую среду, и которая способна выдерживать давление внутреннего взрыва взрывоопасной смеси без передачи воспламенения в окружающую взрывоопасную газовую среду, окружающую оболочку.
Это оборудование предназначено для категории взрывоопасности смеси I для работы в шахтах и рудниках, где имеется опасность взрыва рудничного метана, и смеси II для работы в условиях возможного образования промышленных взрывоопасных смесей газов и пыли (по последней классификации категория III — для пыли).
Оборудование для категории взрывоопасности смеси II разделяются на три подкатегории категории II: IIA, IIB, IIC
К такому оборудования как правило относятся клеммные и соединительные коробки, коммутирующие приборы, светильники, посты управления, распределительные устройства, пускатели, электродвигатели, нагревательные элементы, шкафы управления, IT-оборудование. расположенные в зоне 1 и зоне 2
В случае возникновения взрыва внутри оболочки, горячие газы и пары проходят через зазоры в корпусе. Очень важно, чтобы эти газы и пары свободно выходили в окружающую атмосферу. Для этого между зазором и какой-либо преградой требуется соблюдать определенное минимальное расстояние:
Взрывонепроницаемое соединение — это соединение или зазор поверхностей двух частей оболочки или соединение оболочек, выполненное таким образом, чтобы через него смогли проникать горячие газы/пары при внутреннем взрыве, но одновременно оно (он) предотвращает распространение внутреннего взрыва во взрывоопасную газовую среду, окружающую оболочку. В стандарте указаны максимально разрешенные зазоры при установке фланцев, втулок и прочих соединительных частей, на основании экспериментального опыта. ГОСТ Р 51330.2-99 Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 1. Взрывозащита вида «взрывонепроницаемая оболочка
Пример взрывозащищенного бокса с видом взрывозащиты «Ex d»:
Что такое взрывозащищенное оборудование
4,67 (Проголосовало: 55)
Взрывозащищенное оборудование — это специальные устройства, созданные для работы в агрессивных технологических средах. Их предназначение — не допускать воспламенения окружающей среды, обеспечивать нормальный режим эксплуатации и минимизировать риски, связанные с возможностью причинения вреда людям, механизмам и сооружениям.
Общие характеристики
К устройствам и механизмам для работы во взрывоопасных средах предъявляются три критерия безопасной эксплуатации и минимизации риска возникновения взрыва:
Так, взрывобезопасное оборудование, которое при работе выделяет горючие газы или пыль, должно иметь закрытые конструкции. Имеющиеся технологические отверстия или соединения проектируются таким образом, чтобы образующиеся в работе газы или пыль не привели к возникновению взрывоопасной среды с внешней стороны этого механизма. В свою очередь, если установка технологически предназначена для эксплуатации в среде с присутствием пыли или газов, то она проектируется и изготавливается таким образом, чтобы оседающая пыль не воспламенялась и условий для образования взрыва не возникало. Конструктивными особенностями механизмов с взрывозащитой является охрана от таких потенциальных источников воспламенения, как искры, открытый огонь или высокие температуры нагретых поверхностей. Работают эти установки в различных областях промышленности: на мукомольных заводах, шахтах, лакокрасочных производствах, металлургических и топливно-энергетических комплексах и пр.
Методология, система проверки и определение, что такое взрывозащищенное оборудование, изложены в ГОСТ Р 51330.0-99 и ГОСТ 12.2.020-76. Но основополагающим документом в данной области является решение Комиссии Таможенного союза от 18.10.2011 № 825 (вместе с ТР ТС 012/2011).
Классификация
В зависимости от области применения взрывозащитные средства подразделяются на три группы:
Оборудование второй и третьей группы подразделяется на подгруппы А, В и С, например, в зависимости от температуры поверхности и группы взрывоопасной смеси. Устройства второй группы делятся еще и на температурные классы.
| Группа взрывоопасной смеси | Предельная температура в градусах по Цельсию | Температура детонации |
| Т1 | до 450 | свыше 450 |
| Т2 | до 300 | свыше 300 |
| Т3 | до 200 | свыше 200 |
| Т4 | до 135 | свыше 135 |
| Т5 | до 100 | свыше 100 |
| Т6 | до 85 | свыше 85 |
| Горючая пыль | В воздухе (по Цельсию) | На поверхности (по Цельсию) |
| Алюминий | 590 | >450 |
| Угольная пыль | 380 | 225 |
| Мука | 490 | 340 |
| Зерновая пыль | 510 | 300 |
| Крахмал | 460 | 435 |
| Сажа | 810 | 570 |
| Сахар | 490 | 460 |
Кроме того, устройства дополнительно классифицируются по уровням взрывозащиты на:
В зависимости от области применения, группы и класса, взрывозащитная установка имеет один или несколько комбинированных видов защиты:
