Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Виды взрывозащиты оборудования ОПС. Особенности и варианты построения систем

Виды взрывозащиты оборудования ОПС. Особенности и варианты построения систем

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Виды взрывозащиты оборудования ОПС
Особенности и варианты построения систем

Вопросы выбора и применения взрывозащищенного электрооборудования не раз рассматривались на страницах журнала. Обратимся к практическим аспектам при построении систем ОПС на взрывоопасных промышленных объектах
М.В. Рукин
Генеральный директор компании "ЭРВИСТ"

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:

  1. взрыв в результате искрообразования – связан с эксплуатацией электротехнического оборудования;
  2. взрыв в результате превышения так называемой температуры самовоспламенения взрывоопасного вещества – может быть следствием эксплуатации электротехнического оборудования в результате нагрева оболочек или частей приборов.

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:

  1. в нем должен быть исключен или сведен к минимуму фактор искрообразования (или искра должна быть изолирована от взрывоопасной среды), в том числе искра, вызванная электростатикой оболочек приборов;
  2. для этого оборудования должны быть соблюдены меры по предотвращению его нагрева, который происходит вследствие протекания в цепях и схемах прибора электрического тока и соответственно выделения тепловой энергии.

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:

  • взрывонепроницаемая оболочка – "d";
  • заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением – "р";
  • кварцевое заполнение оболочки – "q";
  • масляное заполнение оболочки – "о";
  • защита – вид "е";
  • искробезопасная электрическая цепь – "i";
  • герметизация компаундом – "m";
  • защита – вид "n";
  • специальный вид взрывозащиты – "s".

Уровни взрывозащиты

Российские стандарты на взрывозащищенное оборудование вводят понятие уровня взрывозащиты. Различение уровней взрывозащиты позволяет сделать правильный выбор оборудования для конкретных условий эксплуатации.

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

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.

Для оборудования систем безопасности в основном характерно применение 3 видов взрывозащиты:
  • "i" – искробезопасная электрическая цепь;
  • "d" – взрывонепроницаемая оболочка;
  • "m" – герметизация компаундом

 

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).

Электротехническое оборудование может быть выполнено с несколькими видами взрывозащиты одновременно

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:

  • периферийного оборудования – извещатели, оповещатели, видеокамеры (системы видеонаблюдения), громкоговорители (системы речевого оповещения);
  • стационарного оборудования – приемно-контрольные приборы ОПС (ПКП), видеомониторы, видеорегистраторы, усилители, источники электропитания.

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.

 

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #5, 2011
Посещений: 10878


  Автор
Рукин М. В.

Рукин М. В.

Генеральный директор компании "ЭРВИСТ технологии безопасности"

Всего статей:  23

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций