Выберите город:

Россия

Москва Волгоград Екатеринбург Иркутск Йошкар-Ола Казань Краснодар

 

Красноярск Кемерово Кострома Нижний Новгород Пенза Самара Саратов

 

Саранск Тюмень Хабаровск Чебоксары Ярославль

Казахстан

Актау Алматы

Беларусь

Минск

Украина

Киев
Наши издания
«Механические приборы измерения и контроля давления» «Манометры»
Автор: Юрий Владимирович Мулёв, генеральный директор НПО «ЮМАС», доктор технических наук, профессор.

3.3.1. Основы взрывозащищённого исполнения

3.3. Взрывозащищенные манометрические приборы

    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/3-4/.

   Требования к электрооборудованию, предназначенному для использования во взрывоопасных средах, определяются Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» ТР ТС 012/2011 и государственными стандартами, перечень которых утвержден Решением Комиссии Таможенного союза № 73 от 13.05.2014.  

   Основные термины, наиболее часто встречающиеся при работе с взрывозащищенным оборудованием и примененные в настоящей работе, представлены ниже/3-12,3-13/.

    Взрывозащищенное электротехническое изделие (устройство, оборудование)  - это изделие специального назначения, которое выполнено таким образом, что устранена или затруднена возможность воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого изделия.

Потенциально взрывоопасная газовая среда (атмосфера) – Газовая среда (атмосфера), способная стать взрывчатой (опасность существует в потенциальном виде).

Оболочка – совокупность стенок, дверей, крышек, кабельных вводов, тяг, валиков управления, валов и т.п. частей, которые содействуют обеспечению вида взрывозащиты электрообурудования.

Вид взрывозащиты – специальные меры, предусмотренные в электрооборудовании с целью предотвращения воспламенения окружающей среды взрывоопасной газовой среды; совокупность средств взрывозащиты электрооборудования, установленная нормативными документами.

Рудничное электротехническое изделие – электротехническое изделие специального назначения, предназначенное для рудников, шахт, карьеров и горно-обогатительных предприятий.

Средство взрывозащиты электрооборудования – конструктивное и (или) схемное решение для обеспечения взрывозащиты электрооборудования.

Уровень взрывозащиты электрооборудования – степень взрывозащиты электрооборудования при установленных нормативными документами условиях.

Взрывобезопасное  электрооборудование – взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации.

Кабельный ввод – устройство, позволяющее ввести в электрооборудование один ил несколько электрических кабелей таким образом, чтобы обеспечивался соответствующий вид взрывозащиты.

Вводное устройство – обособленное устройство в электрооборудовании или единая конструктивная часть электрооборудования, содержащее (содержащая) соединительные контактные зажимы для присоединения внешних кабелей (проводов).

Трубный ввод – элемент трубопровода, обеспечивающий соответствующий вид взрывозащиты электрооборудования.

Ех-компонент – часть взрывозащищенного электрооборудования, которую отдельно во взрывоопасной среде не используют; при встраивании во взрывозащищенное электрооборудование Ех-компонентов в обязательном порядке требуется подтверждение соответствия их взрывозащищенных свойств требованиям нормативных документов.

Знак Х – знак, используемый в качестве дополнения к маркировке взрывозащиты для указания на специальные условия безопасного применения электрооборудования.

   Взрыв может произойти во взрывоопасных средах при наличии в определенной пропорции следующих трех составляющих/3-14,3-15/:

- топлива (легковоспламеняющиеся пары, жидкости или газы, горючая пыль);

- окислителя (обычно воздух или кислород);

- источника воспламенения (чаще всего электрического или теплового).

   В зависимости от условий результатом взаимодействия этих компонентов может 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 следующим направлениям/3-16/.

   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 определена представительная смесь, в среде которой проводятся испытания оборудования. В соответствии с делением газов и пыли 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 IIA (для пропана);

 подгруппа IIB (для этилена);

 подгруппа IIC (для водорода);

 подгруппа IIIA (в среде, содержащей горючие летучие частицы);

 подгруппа IIIB (в среде, содержащей непроводящую пыль);

 подгруппа IIIC(в среде, содержащей проводящую пыль).

   Классификация смесей газов и паров с воздухом по категориям приведена в ГОСТ Р 51330.11-99, по категориям и группам –  например, в ГОСТ Р 51330.5-99.

   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 взрывоопасная среда в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации оборудования. Вопросы классификации зон отражены, например, в ГОСТ Р МЭК 60079-10-1-2008, ГОСТ Р МЭК 60079-10-2-2010.

   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 течении 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 передачи 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, во-первых, 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); взрывозащита видов «е» и «n» 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 (m)»);

– для защиты электрооборудования могут применяться специально меры по взрывозащите («специальный вид взрывозащиты «s»).

   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 51330.0-99):

– 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) уровни взрывозащиты обозначаются символами: Ga (для газов) и Da (для пыли) - особовзрывобезопасный, Gb (для газов) и Db (для пыли) - взрывобезопасный, Gc (для газов) и Dс (для пыли)- повышенной надежности против взрыва. Также предусмотрены три уровня искробезопасности электрической цепи («ia», «ib», «ic»). Эта градация по уровню безопасности отражена и в некоторых системах государственных стандартов на взрывозащищенное оборудование Российской Федерации/3-17/.

   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/3-18/ в таблице3.1.

 

                                                                       Таблица 3.1

Температурный класс

Максимальная температура поверхности, оС

Т1

450

Т2

300

Т3

200

Т4

135

Т5

100

Т6

85

 

   В электроконтактных приборах взрывозащищенного исполнения получили применение сигнализирующие группы различных исполнений. Для работы со средними и высокими давлениями широко используются механические контакты с магнитным поджатием и без оного, механические микропереключатели. Для малых и дифференциальных давлений нашли применение герконы, хотя могут применяться и механические контакты, микропереключатели.

   Некоторые зарубежные, в частности азиатские, компании

представляют как взрывозащищенные электроконтактные манометры с индуктивными контактами. Действительно, исключение появления искр в межконтактном зазоре не дает оснований для взрыва. Однако генераторами развития неплановых сценариев могут быть места подключения датчиков к электрической цепи, а также стандартные для промышленного использования электрические разъемы. Конкретные модели взрывозащищенных манометрических приборов с видами сигнализирующих групп в зависимости от исполнения взрывозащиты представлены в разделах 3.3.1 и 3.3.2.

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

   Маркировка взрывозащиты электрооборудования вообще, и сигнализирующих манометрических приборов в частности, должна соответствовать требованиям действующих государственных стандартов. На первом месте в маркировке взрывозащиты указывается уровень взрывозащиты (0, 1 или 2, соответствующий выбранным видам взрывозащиты), затем знак Ех (от английского «explosion», что означает «взрыв»). Следующим указывается обозначение видов взрывозащиты, например, «d» - взрывонепроницаемая оболочка, «iа» – искробезопасная электрическая цепь уровня «ia». После этого указываются группа (подгруппа) электрооборудования: I, II, IIA и т.д. По максимальному значению температуры поверхности оболочки указывается температурный класс электрооборудования (Т1, Т2 , … , Т6) и знак «Х», указывающий на особые условия эксплуатации (если требуется). Особые условия эксплуатации должны быть описаны в сопроводительной технической документации электрооборудования.

   Например, сигнализирующий манометр «Манометр ЭКМ100Н Ех» во взрывозащищенном исполнении производства НПО «ЮМАС» (г. Москва) имеет маркировку взрывозащиты «1ЕхdIIСT4». В этой маркировке указан уровень взрывозащиты – «1», знак взрывозащищенности оборудования – «Ех», вид защиты – «d», то есть «взрывонепроницаемая оболочка»; подгруппа электрооборудования – «IIС»; температурный класс – «Т4», указывающий, что температура поверхности манометра не превышает 135°С во всем рабочем диапазоне температур.

Наверх