Основы взрывозащиты

закрыть

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ЗОН

Электрооборудование, размещаемое во взрывоопасной зоне, должно быть безопасным при эксплуатации. Это достигается наличием специальных мер защиты от воспламенения взрывоопасных смесей, которыми могут стать газы, пары, пыль (стружка).
Для правильного выбора электрооборудования, соответствующего классу взрывоопасной зоны, необходима следующая информация:

  • класс взрывоопасной зоны;
  • группа взрывоопасной смеси;
  • категория взрывоопасной смеси (для группы II);
  • температурный класс взрывоопасной смеси (температура ее самовоспламенения).

 

Класс взрывоопасной зоны

Взрывоопасные зоны в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывчатой газовой смеси подразделяют на три класса (ГОСТ Р 51330.9–99):

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

При такой классификации взрывоопасной зоне каждого класса соответствует электрооборудование со взрывозащитой определенного уровня:

  • зона 0: «особовзрывобезопасный»;
  • зона 1: «взрывобезопасный»;
  • зона 2: «повышенной надежности против взрыва».

 

Группы взрывоопасных смесей
(группы электрооборудования по области применения)

  • Группа I — метан подземных выработок (для использования в подземных горных выработках).
    В данном каталоге отсутствует оборудование для Группы I, поэтому в дальнейшем данная группа рассматриваться не будет.
  • Группа II — прочие газы и пары, кроме метана подземных выработок (для применения в других отраслях промышленности).

 

Категории взрывоопасных смесей
(подгруппы электрооборудования группы II)

  • Для электрооборудования со взрывозащитой вида «взрывонепроницаемая оболочка» газы и пары классифицируют согласно безопасным экспериментальным максимальным зазорам (БЭМЗ).
    Для электрооборудования со взрывозащитой вида «искробезопасная электрическая цепь» газы и пары классифицируют согласно минимальным воспламеняющим токам (МВТ).
Подгруппа БЭМ3 МВT Представители взрывоопасных смесей Воспламеняемость
IIA > 0,9 мм > 0,8 Пропаново-воздушная меньше

больше
IIB 0,5…0,9 мм 0,4…0,8 Этилено-воздушная
IIC < 0,5 мм < 0,45 Водородо-воздушная

Подробная классификация газов и паров по категориям приведена в ГОСТ Р 51330.11–99.

Температурный класс взрывоопасных смесей

В зависимости от температуры самовоспламенения газовые смеси делятся на 6 классов:

Температурный класс Температура самовоспламенения
Т1 > 450 °С
Т2 300…450 °С
Т3 200…300 °С
Т4 135…200 °С
Т5 100…135 °С
Т6 85…100 °С

Подробная классификация взрывоопасных смесей по температурным классам приведена в ГОСТ Р 51330.5–99.

Пример классификации взрывоопасной зоны

Например, необходимо для выбора электрооборудования классифицировать зону, находящуюся в непосредственной близости от гравитационного сепаратора нефть/вода. Согласно методике по ГОСТ Р 51330.9–99 было определено, что в радиусе 3,0 метра имеем зону класса 1. Сырая нефть имеет категорию IIA (ГОСТ Р 51330.5–99) и температурный класс Т3 (ГОСТ Р 51330.5–99). Таким образом, исходные данные имеют вид:

1 IIA T3.

Классификация взрывозащищенного электрооборудования

ВЗЭО согласно ГОСТ Р 51330.0–99 классифицируется и маркируется по:

  • виду взрывозащиты;
  • уровню взрывозащиты;
  • области применения (группе);
  • температурному классу.

 

Виды взрывозащиты

Существуют следующие методы обеспечения взрывозащиты:

  • снижение вероятности возникновения электрической искры;
  • изоляция электрических цепей от взрывоопасных смесей;
  • сдерживание взрыва;
  • ограничение мощности искры.

 

Снижение вероятности возникновения электрической искры обеспечивают:

  • взрывозащита вида «е» (повышенная безопасность): предусматривает дополнительные конструктивные меры против возможного превышения допустимой температуры и возникновения дуговых и искровых разрядов при нормальной работе оборудования;
  • взрывозащита вида «n»: предусматривает дополнительные конструктивные меры против возможности превышения допустимой температуры и возникновения дуговых и искровых разрядов при нормальном и некоторых ненормальных режимах работы;
  • взрывозащита вида «s» (специальный): может обеспечиваться следующими средствами:
     — заключением электрических цепей в герметичную оболочку со степенью защиты IP67;
     — герметизацией электрооборудования материалом, обладающим изоляционными свойствами (компаундами, герметиками);
     — воздействием на взрывоопасную смесь устройствами и веществами для поглощения, флегматизации, снижения концентрации смеси ниже предела взрываемости.

Изоляция электрических цепей от взрывоопасных смесей

Метод подразумевает заключение электрических цепей в специальные оболочки, заполненные газообразным, жидкостным или твердым диэлектриком. Так как в этом случае взрывоопасная смесь не находится в контакте с электрическими цепями, такое оборудование нормируется и маркируется только по группе I или II без указания категории и температурного класса.
По данному методу реализуются следующие виды взрывозащиты, которые применяются только для ВЗО группы II:

  • взрывозащита вида «m» (заливка специальным компаундом);
  • взрывозащита вида «о» (масляное заполнение оболочки);
  • взрывозащита вида «q» (заполнение оболочки кварцевым песком);
  • взрывозащита вида «р» (заполнение или продувка оболочки взрывобезопасным газом под избыточным давлением).

 

Сдерживание взрыва

По данному методу реализуется взрывозащита вида «d» (взрывонепроницаемая оболочка).
Данный метод подразумевает, что электрические цепи помещены в специальную особопрочную оболочку с малым зазором.
Не исключается контакт электрических цепей со взрывоопасной смесью и возможность ее воспламенения, но при этом гарантируется, что оболочка выдержит возникшее в результате взрыва избыточное давление, т. е. вспышка не выйдет за пределы ограничений взрывонепроницаемой оболочки.
Так как раскаленные газы имеют различную проникающую способность, для группы II классифицирование ведется по подгруппам газов IIA; IIB; IIC.

Ограничение мощности искры

По данному методу реализуется защита вида «i» (искробезопасная цепь).
Данный метод подразумевает, что в случае возникновения искры ее мощности будет недостаточно для воспламенения взрывоопасной смеси.
Так как метод не исключает контакта взрывоопасной смеси с электрическими цепями, а энергия искры, достаточная для воспламенения, для каждого газа различна, то классификация/маркировка оборудования для ЭО группы II ведется с учетом подгруппы IIA, IIB, IIC.

Наиболее распространенными видами взрывозащиты, применяемыми в контрольноизмерительных приборах, являются:

  • искробезопасная цепь («i»);
  • взрывонепроницаемая оболочка («d»).

Метод защиты «взрывонепроницаемая оболочка» наиболее широко известен и применяется в течение длительного периода времени. Общепризнано, что метод защиты «искробезопасная электрическая цепь» является все-таки наиболее безопасным. Но не стоит забывать, что существуют приложения, где целесообразно применять и другие способы защиты.
В дальнейшем будут рассматриваться только два этих вида взрывозащиты.

Комбинированные виды взрывозащиты

Различные виды взрывозащиты могут применяться совместно (комбинироваться). При этом на маркировке вначале указывается основной вид защиты, а затем — дополнительный (например, «d[ib]«).

Уровень взрывозащиты
(для группы II)

По уровню взрывозащиты оборудование подразделяется на:

Электрооборудование повышенной надежности (знак уровня: «2»)

К нему относятся устройства, в которых взрывозащита обеспечивается только при нормальном режиме работы.
Повышенная надежность электрооборудования против взрыва может обеспечиваться:

  • взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи «ic» и выше;
  • взрывозащитой вида «d».

Взрывобезопасное электрооборудование (знак уровня: «1»)

Это электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждения средств взрывозащиты.
Взрывобезопасность электрооборудования может обеспечиваться:

  • взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи не ниже «ib»;
  • взрывозащитой вида «d».

Особовзрывобезопасное электрооборудование (знак уровня: «0»)

оборудование, в котором приняты дополнительные меры обеспечения взрывозащиты по сравнению с предусмотренными стандартами для взрывобезопасного электрооборудования.
Особая взрывобезопасность электрооборудования может обеспечиваться:

  • взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи «iа»;
  • специальным видом взрывозащиты «s»;
  • дополнительными к основной видами защиты. При этом для отходящих соединений должен обеспечиваться уровень искробезопасных цепей «ia».

Группы взрывозащищенного электрооборудования по области его применения

Электрооборудование Знак группы
Рудничное, предназначенное для подземных выработок шахт и рудников I
Для внутренней и наружной установки (кроме рудничного) II


Т. к. электрооборудование группы II подразумевает наличие газовых смесей, имеющих различные БЭМЗ и МВТ (см. раздел «Классификация взрывоопасных зон. Категория взрывоопасной смеси (для группы II)»), то взрывозащищенное оборудование группы II с видами защиты «i», «d» делится на подгруппы:

Знак группы электрооборудования Знак подгруппы электрооборудования Категория взрывоопасной смеси, для которой электрооборудование является взрывозащищенным
II - IIA, IIB и IIC
IIA IIA
IIB IIA и IIB
IIC IIA, IIB и IIC

 

Температурный класс взрывозащиты электрооборудования

Т. к. электрооборудование группы II подразумевает наличие газовых смесей, имеющих различную температуру самовоспламенения, то взрывобезопасное электрооборудование классифицируется/маркируется также по максимальной температуре нагрева поверхности конструкции.

Знак температурного класса электрооборудования Предельная температура, °С Температурный класс взрывоопасной смеси, для которой электрооборудование является взрывозащищенным
Т1 450 Т1
Т2 300 Т1, Т2
Т3 200 Т1-Т3
Т4 135 Т1-Т4
Т5 100 Т1-Т5
Т6 85 Т1-Т6


Российская маркировка (ГОСТ Р 51330.0–99) взрывозащищенного оборудования

1. Уровень взрывозащиты для группы II:

2 — для электрооборудования повышенной надежности против взрыва;
1 — для взрывобезопасного электрооборудования;
0 — для особовзрывобезопасного электрооборудования.

2. Знак Ех указывает, что электрооборудование соответствует стандартам на взрывозащиту.

3. Обозначение вида взрывозащиты:
о — масляное заполнение оболочки;
p — заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением;
q — кварцевое заполнение оболочки;
d — взрывонепроницаемая оболочка;
е — защита вида «е»;
ia — искробезопасность, уровень «ia» (категория «ia»);
ib — искробезопасность, уровень «ib» (категория «ib»);
m — герметизация компаундом;
n — защита вида «n»;
s — специальный вид взрывозащиты.

После основного вида защиты может быть указан дополнительный.

4. Обозначение группы электрооборудования:
I — для электрооборудования, предназначенного для подземных выработок шахт и рудников и их наземных строений, опасных по рудничному газу или пыли;
II или IIA, или IIB, или IIC — для электрооборудования внутренней и наружной установки, предназначенного для применения в местах с потенциально взрывоопасной газовой средой, кроме шахт и их наземных строений, опасных по рудничному газу.
Буквы, А, В, С должны использоваться для обозначения подгрупп ЭО, при использовании видов защиты «d» и «i».

5. Для электрооборудования группы II — обозначение температурного класса или максимальной температуры поверхности.

6. Дополнительная маркировка (при необходимости):
Х (или предупредительная надпись) — для обеспечения безопасности при эксплуатации необходимы специальные условия;
U — данное устройство является компонентом Ex-оборудования.

Маркировка в квадратных скобках указывает на то, что это связанное оборудование. Например, маркировка [Exia]IIC указывает на связанное оборудование, располагающееся во взрывоопасной зоне. Связанное оборудование, размещенное во взрывоопасной зоне и имеющее вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка», маркируется следующим образом: 1Exd[ia]IICT4.

Европейская маркировка взрывозащищенного оборудования

Область применения оборудованияМаркировка взрывозащиты оборудования

 

1. Взрывозащищенное оборудование имеет сертификаты одной из испытательных лабораторий стран ЕС.

2. Область применения:
I — подземные выработки;
II — наземное применение.

3. Категория зоны:
0 — постоянное присутствие взрывоопасных веществ (более 1000 часов в год);
1 — частое 10…1000 часов в год;
2 — краткосрочное менее 10 часов в год.

4. Окружающая атмосфера:
G — газ;
D — пыль.

5. Е — согласно евронормам (требования CENELEC);
Ex — взрывозащищенное оборудование.

6. Классификация видов защиты:
d — взрывонепроницаемая оболочка;
e — защита вида «е» (повышенная);
о — масляное заполнение;
р — заполнение или продувка оболочки под Ризб.;
q — кварцевое заполнение;
m — заполнение компаундом;
i — искробезопасная электроцепь;
ia — опасная ситуация не может возникнуть при нормальной эксплуатации, при помехах на линии и при любой комбинации двух возможных неисправностей;
ib — опасная ситуация не может возникнуть при нормальной эксплуатации, при помехах на линии и одной неисправности.
После главного вида защиты может указываться дополнительный.

7. Область применения:
I — подземные работы;
II — наземное применение.
Для видов защиты «d» и «i» в случае наземного применения вводятся подгруппы IIA, IIB и IIC (по величине БЭМЗ или МТВ).

8. Температурный класс.

Документы, регламентирующие возможности и условия применения оборудования во взрывоопасных зонах

Каждый прибор, устанавливаемый во взрывоопасной зоне, должен сопровождаться двумя документами:
разрешением Ростехнадзора, выдаваемым на основе сертификата соответствия ГОСТ Р;
сертификатом соответствия ГОСТ Р, содержащим маркировку вида и уровня взрывозащиты и условия применения оборудования.
При установке, подключении и эксплуатации прибора должны соблюдаться требования, отраженные в сертификате соответствия ГОСТ Р, а также регламентируемые правилами ПУЭ (гл. 7.3) и другими нормативными документами, действующими на предприятии, по выполнению работ во взрывоопасных зонах.

Сертификат соответствия

Сертификат соответствия содержит сведения:

  1. Номер сертификата;
  2. Срок действия;
  3. Название оборудования;
  4. Название производителя оборудования;
  5. Назначение, область применения оборудования;
  6. Основные технические данные и маркировка присвоенного уровня взрывозащиты, вида и температурного класса;
  7. Требования для обеспечения необходимого уровня взрывозащиты; маркировка взрывозащищенного оборудования.

Разрешение Ростехнадзора

Разрешение Ростехнадзора содержит сведения:

  1. Номер разрешения;
  2. Название оборудования;
  3. Название производителя оборудования;
  4. Условие применения оборудования;
  5. Срок действия разрешения.

Выбор взрывозащищенного оборудования

  • Выбор электрооборудования, соответствующего классу взрывоопасной зоны, осуществляется по:
  • классу взрывоопасной зоны;
  • группе взрывоопасной смеси (области применения);
  • категории взрывоопасной смеси (для группы II);
  • температурному классу взрывоопасной смеси.

Выбор электрооборудования согласно классу взрывоопасной зоны

Kласс взрывоопасной зоны Уровень взрывозащиты электрооборудования Возможные виды взрывозащиты
0 0 0 ia, s
1 0, 1 ia, ib, d, s
2 0, 1, 2 ia, ib, ic, d или соответствие требованиям ГОСТ Р 51330.13–99

Выбор электрооборудования по области применения

Электрооборудование Знак группы
Рудничное, предназначенное для подземных выработок шахт и рудников I
Для внутренней и наружной установки (кроме рудничного) II

Выбор электрооборудования по категории взрывоопасной смеси (для группы II и защиты вида «i» и «d»)

Знак группы электрооборудования Знак подгруппы электрооборудования Категория взрывоопасной смеси, для которой электрооборудование является взрывозащищенным
II - IIA, IIB и IIC
IIA IIA
IIB IIA и IIB
IIC IIA, IIB и IIC

Выбор электрооборудования по температурному классу взрывоопасной смеси

Знак температурного класса электрооборудования Предельная температура, °С Температурный класс взрывоопасной смеси, для которой электрооборудование является взрывозащищенным
Т1 450 Т1
Т2 300 Т1, Т2
Т3 200 Т1-Т3
Т4 135 Т1-Т4
Т5 100 Т1-Т5
Т6 85 Т1-Т6

Пример выбора взрывозащищенного оборудования

Продолжая пример с гравитационным сепаратором нефть/вода (см. «Классификация взрывоопасных зон»), для использования в зоне «1 IIA T3» выбираем оборудование с маркировкой взрывозащиты:
  • по классу взрывоопасной зоны: с защитой «ia», «ib», «d»;
  • по категории взрывоопасной смеси: со знаком подгруппы IIA, IIB или IIC;
  • по температурному классу взрывоопасной смеси — с классом Т3, Т4, Т5 или Т6.

Например:
1ExibIICT4
или
1Exd[ib]IICT5.