Электроконтактные (сигнализирующие) манометрические приборы взрывозащищенного исполнения. Основы взрывозащищенного исполнения.

Аннотация
Статья посвящена методам организации взрывозащиты электроконтактных (сигнализирующих) манометров. Особое внимание уделено взрывозащищенным оболочкам.

Многие технологические линии и участки промышленных предприятий характеризуются постоянным наличием взрывоопасной среды или существованием потенциальной опасности появления такой среды в отдельных случаях, таких, например, как авария, отклонение от нормального течения технологического процесса и др. К взрывоопасным средам относятся смеси с воздухом горючих газов, паров или пыли, которые могут взорваться при наличии источника воспламенения, например, электрической искры или нагретой поверхности оборудования. Для обеспечения безопасности на таких производствах необходимо применять взрывозащищенное оборудование. В частности, для измерения и контроля давления различных сред и управления внешними электрическими устройствами предусмотрено применение электроконтактных (сигнализирующих) манометрических приборов во взрывозащищенном исполнении.

Требования к электрооборудованию, предназначенному для использования во взрывоопасных средах, определяются государственными стандартами. В настоящее время в Российской Федерации действуют три серии стандартов, гармонизированных с международными стандартами серии МЭК 60079: ГОСТ Р 51330, ГОСТ Р 52350 для взрывоопасных газовых сред и ГОСТ Р МЭК 60079 для взрывоопасных сред, включая среды, опасные по горючей пыли.

Взрыв может произойти во взрывоопасных средах при наличии в определенной пропорции следующих трех составляющих [1], [2]:

• топлива (легковоспламеняющиеся пары, жидкости или газы, горючая пыль);
• окислителя (обычно воздух или кислород);
• источника воспламенения (чаще всего электрический или тепловой).

В зависимости от условий, результатами взаимодействия этих компонентов могут быть нормированное горение, волна огня или взрыв.

Средства взрывозащиты, применяемые в настоящее время, предусматривают исключение из условий образования взрыва одной из составляющих или ограничение одной составляющей до значений, при которых не происходит взрыв. Соответственно функционирование систем взрывозащиты организуется по направлениям, изложенным в [3].

Электрооборудование для взрывоопасных сред подразделяется на три группы:

• оборудование группы I, предназначенное для применения в подземных выработках шахт и их наземных строениях, опасных по рудничному газу и (или) горючей пыли;
• оборудование группы II, предназначенное для применения в местах, опасных по взрывоопасным газовым средам (кроме подземных выработок шахт и их наземных строений);
• оборудование группы III, предназначенное для применения в местах, опасных по взрывоопасным пылевым средам (кроме подземных выработок шахт и их наземных строений). При эксплуатации электрооборудования в угольных шахтах (оборудование группы I) необходимо учитывать появление одного взрывоопасного газа. Этот газ - метан. Средства взрывозащиты для электрооборудования группы I разработаны с учетом способности метана в смеси с воздухом приводить к взрыву.

Для наземного электрооборудования количество взрывоопасных веществ значительно больше. Для того чтобы не удорожать стоимость производства электрооборудования, проектируя его для наиболее тяжелых условий эксплуатации, известные взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом были объединены по категориям и группам с общими взрывоопасными свойствами. Для каждой категории газов была определена представительная смесь, в среде которой проводятся испытания оборудования. В соответствии с делением газов, и электрооборудование групп II и III может подразделяться на подгруппы. Деление электрооборудования на подгруппы зависит от вида взрывозащиты и связано с категорией взрывоопасной среды, в которой допускается применение данного электрооборудования:

• подгруппа ПА (для пропана);
• подгруппа ПВ (для этилена);
• подгруппа ПС (для водорода);
• подгруппа ША (в среде, содержащей горючие летучие частицы);
• подгруппа ШВ (в среде, содержащей непроводящую пыль);
• подгруппа ШС (в среде, содержащей проводящую пыль).

Классификация смесей газов и паров с воздухом по категориям приведена в ГОСТ Р 51330.11, по категориям и группам - в ГОСТ Р 51330.5.

Проектируя оборудование, производитель выбирает вид взрывозащиты, исходя из классификации взрывоопасных зон производственных помещений и наружных установок, в которых предполагается его эксплуатация. По определению ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011, «взрывоопасная зона - часть замкнутого пространства, в котором присутствует или может образоваться взрыво- спаеная среда в объеме, требующем специальных н: з а щиты при конструировании, изготовлении, МОНТЗ.ЖС и эксплуатации оборудования». Вопросы классификации зон отражены, например, в ГОСТ Р МЭК 60079-10-1-2008.

В зависимости от вероятности присутствия взрывоопасной газовой смеси, зоны делятся на следующие три класса:

• зона класса 0, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени;
• зона класса 1, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации;
• зона класса 2, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время.

Как было отмечено выше, взрывоопасная ситуация создается при одновременном наличии смеси горючего вещества, окислителя и источника воспламенения, способного выделить достаточную энергию для инициирования взрыва. Если избежать появления взрывоопасной среды невозможно и оборудование предназначено для работы в такой среде, то необходимо принять меры конструктивного характера, предотвращающие возникновение взрыва. В государственных стандартах нормативно закреплены и подробно описаны основные средства взрывозащиты, принятые в настоящее время как в нашей стране, так и в других странах мира.

К нормативным средствам взрывозащиты относятся:

• защита вида «взрывонепроницаемая оболочка», при которой токоведущие части электрооборудования помещаются в оболочку, выдерживающую давление взрыва и исключающую передачу продуктов взрыва наружу благодаря охлаждению продуктов горения до безопасных температур (для данного вида взрывозащиты предполагается деление оборудования на подгруппы);
• контроль источника инициирования взрыва, к которому относятся:

1. применение слаботочного оборудования (защита вида «искробезопасная электрическая цепь», характеризующаяся тем, что энергии возможной электрической искры недостаточно для того, чтобы вызвать взрыв окружающей взрывоопасной атмосферы; для данного вида взрывозащиты предполагается деление оборудования на подгруппы);
2. взрывозащита видов «е» и т» для электрооборудования, у которого отсутствуют нормально искрящие элементы или приняты дополнительные меры, повышающие надежность оборудования при работе во взрывоопасных средах;

• размещение токоведущих частей в неопасной контролируемой среде, в качестве которой могут применяться газ (взрывозащита «заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением р»), жидкость (взрывозащита «масляное заполнение оболочки о»), сыпучие или твердые заполнители (взрывозащита «кварцевое заполнение оболочки q»), применение термореактивного компаунда для изоляции токоведущих частей от контакта с внешней средой (взрывозащита «герметизация компаундом (т)»);
• для защиты электрооборудования могут применяться специальные меры по взрывозащите («специальный вид взрывозащиты «3'»). Виды взрывозащиты отражают, какими средствами может быть обеспечена взрывозащита. Для характеристики степени безопасности электрооборудования применяется понятие уровня взрывозащиты. Уровень взрывозащиты определяет степень взрывозащиты электрооборудования при установленных нормативными документами условиях эксплуатации. Приняты следующие уровни взрывозащиты (по ГОСТ Р 51330.0):
• повышенной надежности против взрыва (обозначение в маркировке взрывозащиты - «2»): когда взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме работы, оборудование может устанавливаться в зонах класса 2;
• взрывобезопасный (обозначение в маркировке взрывозащиты - «1»): когда взрывозащита обеспечивается не только в нормальном режиме работы, но и при признанных вероятных повреждениях, оборудование может устанавливаться в зонах классов 1 и 2;
• особовзрывобезопасный (обозначение в маркировке взрывозащиты - «0»): устанавливается для электрооборудования, в котором приняты дополнительные средства взрывозащиты. Оборудование может устанавливаться в зонах классов 0, 1 и 2.

В международной практике, например в рекомендациях МЭК (Международной электротехнической комиссии), отсутствует понятие уровня взрывозащиты, но степень взрывозащиты учитывается в отдельных документах и рекомендациях. Так, например, предусмотрены три уровня искробезопасности электрической цепи («ia», «1Ь», «1с»), Эта градация по уровню безопасности отражена и в государственных стандартах Российской Федерации на взрывозащищенное электрооборудование некоторых видов [4].

Одной из характеристик взрывозащищенного оборудования является значение максимальной температуры поверхности его оболочки. Максимальная температура поверхности не должна превышать значения наименьшей температуры самовоспламенения взрывоопасной среды при эксплуатации электрооборудования. С максимальной температурой поверхности связан температурный класс электрооборудования, который указывается в маркировке взрывозащиты.

Максимальная температура поверхности для электрооборудования группы II и соответствующий ей температурный класс электрооборудования приведены в табл. 1 [5].

Таблица 1

Температурный класс	Максимальная температура поверхности, "С
Т1	450
Т2	300
ТЗ	200
Т4	135
Т5	100
Тб	85

Для электроконтактных (сигнализирующих) манометрических приборов наибольшее распространение получили виды взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» и «искробезопасная цепь», хотя некоторые другие варианты решения этой проблемы также являются перспективными.

Маркировка взрывозащиты электрооборудования вообще и сигнализирующих манометрических приборов в частности должна соответствовать требованиям действующих государственных стандартов. На первом месте в маркировке взрывозащиты указывают уровень взрывозащиты (0, 1 или 2, соответствующий выбранным видам взрывозащиты), затем знак «Ех» (от английского «explosion», что означает «взрыв»). Следующим указывают обозначение вида взрывозащиты, например «б» - взрывонепроницаемая оболочка, «ia» - искробезопасная электрическая цепь уровня «ia». После этого указывают группу (подгруппу) электрооборудования: I, II, ПА и т. д. По максимальному значению температуры поверхности оболочки указывают температурный класс электрооборудования (Т1 или Т2 , , или Тб) и проставляют знак «X», указывающий на особые условия эксплуатации (если требуется). Особые условия эксплуатации должны быть описаны в сопроводительной технической документации электрооборудования.

Например, сигнализирующий манометр «Манометры ЭкМ» во взрывозащищенном исполнении производства ООО НПО «ЮМАС» (г. Москва) имеет маркировку взрывозащиты «1ЕхсШВТ4». В этой маркировке указан уровень взрывозащиты - «1»; знак взрывозащишенности оборудования - «Ех»; вид защиты - «d», т. е. «взрывонепроницаемая оболочка»; подгруппа электрооборудования - «ПВ»; температурный класс - «Т4», указывающий, что температура поверхности манометра не превышает 135 °С во всем рабочем диапазоне температур.

Список литературы:

1. Шевченко Н.Ф., Хорунжий М.В., Бойков Н.А. и др. Основы взрывозащишенности электрооборудования. - М.: Энергоиздат, 1982. 320 с.
2. Жданкин В.К. Некоторые вопросы обеспечения взрывобезопасности оборудования // СТА. 1998. № 2. С. 98-106.
3. ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011 Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования.
4. ГОСТ Р 51330.11-99 Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 12. Классификация смесей газов и паров с воздухом по безопасным экспериментальным максимальным зазорам и минимальным воспламеняющим токам.
5. ГОСТ Р 51330.5-99 Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 4. Метод определения температуры самовоспламенения.

Юрий Владимирович Мулев, д-р техи. наук, ген. директор, НПО «ЮМАС», г. Москва, Галина Евгеньевна Епихина, руководитель, СЦ В СИ «ВНИИФТРИ», n/о Менделеева, Михаил Юрьевич Мулев, нач. сервисного центра, НПО «ЮМАС», г. Москва, e-mail: mulev@mail.ru