Взрывобезопасное оборудование. Взрывозащищённое оборудование. Взрывозащита. ВЗИ.

Понятие взрывозащищенности (Ex)

Введение. Взрывозащита. Взрывозащищённое оборудование.

Во всем мире приняты практически стандартные принципы взрывобезопасности. Международная Электротехническая Комиссия (МЭК) дает рекомендации надлежащим центрам в США и в Европе по методам контроля аппаратуры на соответствие требованиям взрывобезопасности и методам ее сертификации. Поэтому, несмотря на различные названия стандартов (Россия – ГОСТ, Европа – ATEX, США – FM), методы классификации в разных странах совпадают. Так, что аппаратура, имеющая класс взрывозащищенности, полученный сертификационным центром США или Европы, и прошедшая там проверку, точно также получит и российский сертификат. Причем сертификация в Госгортехнадзоре России обязательна, несмотря на наличие сертификата международного образца.

Сейчас в России функционируют такие ГОСТы взрывобезопасности аппаратуры радиосвязи: 112.020; 12.2.020; 22782.1 - 22782.6. В странах Европы – ATEX, а в Соединенных Штатах Америки — ANSI/UL-913, которые разработаны национальным институтом стандартов США.

Классификация взрывоопасных зон

Специалистами эксплуатирующей или проектной организации совместно с технологами, выясняется класс взрывоопасной зоны. На основании чего выбирается электрооборудование.

В соответствии с российскими нормативными документами выделяются следующие взрывоопасные зоны:

зоны класса В-1 — находятся в помещениях, где даже при соблюдении нормального режима работы пары ЛВЖ или горючие, выделяясь в определенных количествах и взаимодействуя с воздухом, могут образовывать взрывоопасные смеси.
зоны класса В-1а — находятся в помещениях, где при соблюдении нормального режима работы горючие газы (при любом нижнем концентрационном пределе воспламенения) или пары ЛВЖ, взаимодействуя с воздухом, не образовывают взрывоопасные смеси, если нет неисправностей и аварий.
зоны класса В-1б — подобны В-1а, но при авариях у горючих газов нижний предел воспламенения высокий (пятнадцать процентов и выше). Горючие вещества имеют резкий запах при опасных концентрациях. Сюда входят лабораторные помещения и другие помещения, содержащие такие малые концентрации горючих газов и ЛВЖ, которые малы для создания взрывоопасной смеси, а также помещения, в при проведении работ не используется открытое пламя. Эти зоны не взрывоопасны, если при проведении работ с опасными веществами используются вытяжные шкафы или вытяжные зонтики.
зоны класса В-1г – области у наружных установок, например: технологические устройства, содержащие горючие газы или ЛВЖ, открытые нефтеловушки, резервуары ( подземные или наземные), с горючими газами или ЛВЖ. К этой же зоне относятся пруды-отстойники, имеющие нефтяную пленку на поверхности и с эстакады для слива-налива ЛВЖ.
зоны класса В-2 – расположены в помещениях, где при нормальных режимах работы, горючие пыли и волокна выделяются и переходят во взвешенное состояние горючие в таком количестве, что создаются взрывоопасные смеси.
зоны класса В-2а - находятся в помещениях, где при соблюдении нормального режима работы опасные условия не возникают. Исключение составляют неисправности и аварии.

В нормативных документах указываются геометрические размеры каждого класса зон. Взрывозащищённое оборудование, работающее в зоне определенного класса должно иметь надлежащую степень взрывозащиты.

Уровень взрывозащищенности оборудования ВЗИ

По уровню взрывозащищенности электрооборудование в России подразделяется на три класса, обозначающихся 2, 1 и 0:

Уровень 2 – электрооборудование, взрывозащита которого обеспечивается при соблюдении нормального режима работы;
Уровень 1 – взрывобезопасное электрооборудование, взрывозащищенность которого одинаково надежна, как при нормальной работе, так и при повреждениях, возникающих при эксплуатации. При условии, что не повреждены средства, обеспечивающие взрывозащищенность;
Уровень 0 – специальное взрывобезопасное оборудование, включающее особые меры и средства защиты от взрыва.

В Российской Федерации уровень взрывозащищенности электрооборудования ставится впереди европейской маркировки взрывозащищенности электрооборудования. (2, 1 или 0)

Методы обеспечения взрывобезопасности

Методика обеспечения взрывобезопасности основана либо на предотвращении контакта внутренних деталей аппаратуры, выделяющих тепло и искру, с внешней взрывоопасной средой, либо направлена на локализацию возникшего взрыва внутри оболочки, препятствуя его выходу наружу. Таких методов существует несколько:

локализация, сдерживание взрыва – взрыву не дают распространиться за пределы оболочки;
изоляция, или герметизация – заливка компаундом, лаком, оборудование продувают сжатым воздухом для поддержания внутри оболочки повышенного давления;
оболочка заполняется кварцевым песком, оборудование погружается в масло, которое используют для обмоток трансформаторов;
использование «искробезопасной электроцепи», в целях предотвращения или ограничения выделяемой тепловой и электрической энергии.

Существует следующая детализация используемого в оборудовании типа взрывозащиты, по европейской классификации (ее признают в России и используют в сертификатах на взрывозащищенное оборудование):

d – взрывонепроницаемая оболочка;
e – повышенная безопасность;
ia – искробезопасная электрическая цепь (Zone 0 – взрывоопасная атмосфера);
ib - искробезопасная электрическая цепь (Zone 1 – взрывоопасная атмосфера, например, в случаях аварий);
h – герметическая изоляция;
m – герметизация;
o – отсутствие искрообразования;
p – метод повышенного давления;
q – заполнение порошком;
s – спецзащита.

Российская классификация уровней взрывозащиты оборудования выглядит так:

Категория взрывоопасности смеси		Требуемый уровень взрывозащиты
I (рудничный метан)	II (все газы)	Требуемый уровень взрывозащиты
Иа	ia	Особо взрывобезопасный
Иb	ib	Взрывобезопасный
Иc	ic	Повышенная надежность против взрыва

Категории взрывоопасности смеси

Существуют две категории взрывоопасности смеси: I и II.

I-я категория выдвигает требования к оборудованию, которое используют в шахтах и рудниках, имеющих угрозу взрыва рудничного метана.

I I-я категория выдвигает требования к оборудованию, применяемому для работы в местах, где возможно образование взрывоопасных газов и взвесей.
У I I-й категории различают три подкатегории: IIA, IIB, IIC. Каждая следующая подкатегория включает в себя и предыдущую. То есть подкатегория С, являясь самой «строгой», включает в себя требования всех категорий – А, В и С.
Категории взрывоопасности смеси детализируют, учитывая температуру самовоспламенения взрывоопасных смесей и газов.

Согласно действующему ГОСТу классификация по температуре самовоспламенения выглядит так:

Группа смеси	Температура самовоспламенения, °С
Т1	Более 450
Т2	От 300 до 450
Т3	От 200 до 300
Т4	От 135 до 200
Т5	От 100 до 135
Т6	От 85 до 100

Требования, предъявляемые к аппаратуре, учитывающие категорию взрывоопасности газовых смесей и температуру самовоспламенения смесей газов.

Категория IIC взрывоопасности смеси применяется к группам:

Т1 – водород, водяной газ, светильный газ, водород 75% + азот 25%»;
Т2 – ацетилен, метилдихлорсилан;
Т3 – трихлорсилан;
Т4 – не применяется;
Т5 – сероуглерод;
Т6 – не применяется.

Категориям А и В соответствуют взрывоопасные смеси

IIA:

Т1 – аммиак, …, ацетон, …, бензол, 1,2-дихлорпропан, дихлорэтан, диэтиламин, …, доменный газ, изобутан, …, метан (промышленный, с содержанием водорода в 75 раз большим, чем в рудничном метане), пропан, …, растворители, сольвент нефтяной, спирт диацетоновый,…, хлорбензол, …, этан;
Т2 – алкилбензол, амилацетат, …, бензин Б95\130, бутан, …растворители…, спирты, …, этилбензол, циклогексанол;
Т3 – бензины А-66, А-72, А-76, «галоша», Б-70, экстракционный. Бутилметакрилат, гексан, гептан, …, керосин, нефть, эфир петролейный, полиэфир, пентан, скипидар, спирты, топливо Т-1 и ТС-1, уайт-спирит, циклогексан, этилмеркаптан;
Т4 – ацетальдегид, альдегид изомасляный, альдегид масляный, альдегид пропионовый, декан, тетраметилдиаминометан, 1,1,3 – триэтоксибутан;
Т5 и Т6 – не применяются.

IIB:

Т1 – коксовый газ, синильная кислота;
Т2 – дивинил, 4,4 – диметилдиоксан, диметилдихлорсилан, диоксан, …, нитроциклогексан, окись пропилена, окись этилена, …, этилен;
Т3 – акролеин, винилтрихлорсилан, сероводород, тетрагидрофуран, тетраэтоксисилан, триэтоксисилан, топливо дизельное, формальгликоль, этилдихлорсилан, этилцеллозольв;
Т4 – дибутиловый эфир, диэтиловый эфир, диэтиловый эфир этиленгликоля;
Т5 и Т6 – не применяются.

Приведенные данные показывают, что категория IIC избыточна в большинстве случаев применения аппаратуры связи в реальности.

Дополнительная информация.

Категории IIA, IIB и IIC определяются следующими параметрами: безопасным экспериментальным максимальным зазором (БЭМЗ – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду) и величиной МТВ (отношение минимального тока воспламенения смеси взрывоопасного газа к минимальному току воспламенения метана).

Категория взрывоопасной смеси	БЭМЗ (мм)	МТВ
I (рудничный метан)	более 1,0	1,0
IIA	0,9 и более	0,8
IIB	от 0,5 до 0,9	от 0,4 до 0,8
IIC	0,5 и менее	менее 0,45

Температурный класс

Температурный класс электрооборудования определяют максимально возможной температурой по шкале Цельсия, до которой, при выполнении работы, могут нагреться поверхности взрывозащищенного оборудования.

Устанавливают температурный класс оборудования, отталкиваясь от наименьшей температуры соответствующего температурного диапазона (его левой границы):
оборудование, применяемое в среде газов, имеющих температуру самовоспламенения класса Т4, должно иметь наиболее высокую температуру поверхности ниже 135 градусов; Т5 – ниже 100, а Т6 – ниже 85.

До 1 июля 2003 года в Европе применялась следующая маркировка по стандарту“CENELEC”:

1ExdIIAT3

ГОСТ	1	Ex	d	IIВ	T4
ГОСТ	Знак уровня взрывозащиты	Знак соответствия стандартам	Знак вида взрывозащиты	Знак подгруппы (категория смеси)	Знак температурного класса (группа смеси)

Ex – знак взрывозащищенного оборудования по стандарту CENELEC; d – тип взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка); IIB – категория взрывоопасности газовой смеси II вариант В (см. выше); T4 - группа смеси по С).°температуре воспламенения (температура не выше 135)

Обозначения взрывозащищенности по американскому стандарту FM

Factory Mutual (FM) отличается от европейского и российского стандартов не по сути, но по форме записи. Здесь также фигурируют условия применения аппаратуры: Class - класс взрывоопасности среды, Division - условия эксплуатации оборудования, Group - группы смеси по температуре самовоспламенения.

Class имеет значения I, II, III: Class I – взрывоопасные смеси газов и паров, Class II – горючая пыль, Class III – горючие волокна.

Division имеет значения 1 и 2: Division 1 – подобие зоны В1(В2) - взрывоопасная смесь наличествует при обычных условиях работы; Division 2 – подобие зоны В1А (В2А) - взрывоопасная смесь появляется только в связи с аварией или нарушением технологии.

Для работы в зоне Div.1 требуется особое оборудование (в терминах стандарта - intrinsically safe), а для работы в зоне Div.2 - оборудование класса Non-Incendive.

Взрывоопасные воздушные смеси, газы, пары делятся на 7 подгрупп, имеющих аналоги в российском и европейском стандартах:

Group A – смеси, содержащие ацетилен (IIC T3, T2);
Group B – смеси, содержащие бутадиен, акролеин, водород и окись этилена (IIС T2, T1);
Group C – смеси, содержащие циклопропан, этилен или этиловый эфир (IIB T4, T3, T2);
Group D - смеси, содержащие спирты, аммиак, бензол, бутан, бензин, гексан, лаки, пары растворителей, керосин, природный газ или пропан (IIA T1, T2, T3, T4);
Group E – воздушные взвеси частиц горючей металлической пыли вне зависимости от ее электрической проводимости, либо пыль с подобными характеристиками опасности, имеющая удельную объемную проводимость менее 100 КОм – см.
Group F – смеси, содержащие горючую пыль сажи, древесного угля или кокса с содержанием горючего вещества более 8% объема, или взвеси, имеющие проводимость от 100 до 100 000 ом-см;
Group G – взвеси горючей пыли, имеющие сопротивление более 100 000 ом-см.

Электрические аккумуляторы, с сертификацией FM, применяют в следующих случаях:

Division 1; Classes I, II, III; Groups D, F, G (Intrinsically safe);
Division 2; Class I; Groups A, B, C, D (Non-Incendive).

АТЕХ - новый европейский стандарт взрывозащищенного оборудования

С 1 июля 2003 года старая классификация CENELEC заманена новым стандартом АТЕХ.
Новая классификация действует на территории европейских стран в соответствии с директивой Евросоюза 94/9/EC.
АТЕХ – сокращение от ATmospheres Explosibles, что переводится как взрывоопасные смеси газов. Требования АТЕХ относятся к механическому, электрическому оборудованию и защитным средствам, которые возможно будут использоваться во взрывоопасной атмосфере, на земле и под землей.

В стандарте АТЕХ предъявлены более строгие требования стандартов EN50020/EN50014 в части IS (Intrinsically Safe) оборудования. Эти требования выражаются:

в ограничении емкостных параметров схемы;
в использовании других классов защиты;
в новых требованиях к электростатике;
в использовании защитного кожаного чехла.

Можно рассмотреть на примере, как маркируется взрывозащищенное оборудование по АТЕХ. Возьмем: II 2 G EEx ib IIB T4

Ex в шестиграннике – обозначает маркировку взрывозащищенного оборудования по АТЕХ. Далее идет группа оборудования:

I – шахтное;
II – другое (не шахтное): химиндустрия, НХЗ, НПЗ и т. п.

Третий элемент – представляющий арабскую цифру – это допустимая зона работы оборудования, она принимает значения от 0 до 2:

0 – когда взрывоопасные или воспламеняющиеся концентрации опасных газов или смесей возникают часто;
1 – когда те же концентрации возникают, время от времени;
2 – когда возникают редко.

Четвертый элемент:

: G – для газов, D – для горючих пылей, волокон и взвесей.

Символы, расположенные далее, (после E Е х) мы рассмотрели выше.

Отличия стандарта АТЕХ от используемых в РФ категорий взрывоопасности смеси газов (класс I и II).

В трактовке категории I совпадают требования ГОСТа РФ и стандарта АТЕХ. Индекс «….. I T1» должен присутствовать в маркировке рудничного оборудования.

Трактовка категории II имеет различия: