Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Телевидение, которое не боится взрыва

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

Телевидение, которое не боится взрыва

Появление различных видов телевизионной аппаратуры в первую очередь связано с реальной потребностью в ней и наличием технических решений, к восприятию которых готов потребитель

Производство взрывчатых веществ, ракетного топлива, муки, цемента, добыча и переработка угля, нефти и газа представляет собой сложные технологические процессы с возможным образованием взрывоопасных газопыле-воздушных смесей.

Нарушение хода технологических процессов способно привести к воспламенению этих продуктов, за счет чего здоровью и жизни человека может быть нанесен серьезный вред. Кроме того, это грозит значительными разрушениями оборудования и строений, т.е. риском серьезной техногенной аварии. Необходимость непрерывного контроля технологических процессов, их автоматизация, обеспечение максимальной безопасности обперсонала - все это потребовало создания и внедрения в действующие производства взрывозащищенной ТВ-аппаратуры, позволяющей производить дистанционный визуальный контроль состояния оборудования и прохождения технологических процессов.

Стандарты

Разработка, производство, монтаж, ремонт и обслуживание взрывозащищенной ТВ-аппаратуры являются лицензируемыми видами деятельности и регламентируются комплексом государственных и отраслевых стандартов и нормативных документов. Группа стандартов ГОСТ Р 51330, пришедшая в 1999 г. на смену группе ГОСТ 12.1.011 и другим, разработанным в 1976-1981 гг., конкретизировала и уточнила классификацию взрывоопасных зон по газопы-левоздушным и пылевоздушным смесям, привела нормы в соответствие с требованиями международных стандартов, ужесточила требования к уровням взрывозащиты аппаратуры для взрывоопасных зон класса 0. Эти требования обязывают проектантов и потребителей очень критично относиться к выбору взрывозащищенной аппаратуры, предлагаемой различными производителями.

В соответствии с ГОСТ Р 51330.9-99 взрывоопасные зоны, характеризующиеся присутствием газопаровоздушных смесей, подразделяются на классы в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывчатой смеси.

В ГОСТ Р МЭК 61241-3-99 содержится определение и классификация взрывоопасных зон, в которых присутствуют горючие пыли и взрывчатые пылевоздушные смеси, в зависимости от частоты и продолжительности присутствия смесей и наличия слоев пыли.

Для указания возможных условий эксплуатации во взрывоопасных средах электрооборудования производится его маркировка в соответствии с ГОСТ 51330.0-99 в следующем виде:

1. Уровень взрывозащиты:

для группы I:

РП - электрооборудование повышенной надежности против взрыва;

РВ - взрывоопасное электрооборудование;

РО - особовзрывобезопасное электрооборудование;

для группы II:

2 - электрооборудование повышенной надежности против взрыва;

1 - взрывобезопасное оборудование;

0 - особовзрывобезопасное оборудование.

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

3. Обозначение вида взрывозащиты:

0 - масляное заполнение;

р - заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением;

g - кварцевое заполнение оболочки;

е - защита вида "е";

d - взрывонепроницаемая оболочка;

ia - искробезопасность, уровень "ia";

iв - искробезопасность, уровень "iв";

iс - искробезопасность, уровень "iс";

m - герметизация компаундом;

n - защита вида "n";

s - специальный вид взрывозащиты.

4. Обозначение группы электрооборудования

I - электрооборудование, предназначенное для подземных выработок шахт и рудников и их надземных строений, опасных по рудничному газу или пыли;

II, IIА, IIВ и IIС - электрооборудование внутренней и наружной установки, предназначенное для применения в местах с потенциально взрывоопасной газовой средой, кроме шахт и их наземных строений, опасных по рудничному газа.

Буквы А, В, С используются для обозначения подгрупп электрооборудования при использовании видов защиты "d" и Т.

5. Для электрооборудования группы II указывается обозначение температурного класса (максимальная температура поверхности):

Т1 - 450 °С;

Т2 - 300 °С;

Т3 - 200 °С;

Т4 - 135 °С;

Т5 - 100 °С;

Т6 - 85 °С;

6. Дополнительная маркировка (при необходимости):

х - для обеспечения безопасности при эксплуатации необходимы специальные условия;

и - данное устройство является компонентом Ех-оборудования.

Маркировка взрывозащищенного электрооборудования за рубежом имеет ряд отличий, но во многом несет одинаковые характерные признаки. Условия эксплуатации электрооборудования по горючим пылям и пылевоздушным смесям в соответствии с ГОСТ МЭК 61214-1-2-99 указываются в виде:

где:

1 - обозначение, указывающее на защиту от воспламенения пыли;

2 - указание на различные исполнения электрооборудования, обеспечивающих эквивалентный уровень защиты против воспламенения;

А - максимальная толщина слоя пыли 5 мм; В - максимальная толщина слоя пыли 12,5 мм;

3 - класс зоны;

20 - зона, в которой горючая пыль в виде облака присутствует постоянно или частично, в нормальном режиме работы оборудования в количестве, способном произвести концентрацию, достаточную для взрыва горючей или воспламеняемой пыли в смесях с воздухом, и/или где могут формироваться слои пыли произвольной или чрезмерной толщины. Это может быть оболочка внутри области содержания пыли, где пыль может образовывать взрывчатые смеси часто или на длительный период времени, что происходит обычно внутри оборудования.

21 - зона, в которой горючая пыль в виде облака может присутствовать, при нормальном режиме работы оборудования в количестве, способном произвести концентрацию, достаточную для взрыва горючей пыли в смесях с воздухом.Эта зона может включать, кроме прочих, области в непосредственной близости от накопления пыли или мест освобождения и области, где присутствуют облака пыли, в которых при нормальном режиме работы может создаться концентрация, достаточная для взрыва горючей пыли в смесях с воздухом.

22 - зона, в которой облака горючей пыли могут возникать редко и сохраняются только на короткий период, или в которых накопление слоев горючей пыли может иметь место при ненормальном режиме работы, что может привести к возникновению способных воспламеняться смесей пыли в воздухе. Если, исходя из аномальных условий, устранение накоплений или слоев пыли не может быть гарантировано, тогда зону классифицируют как зону класса 21. Эта зона может включать, кроме прочих, области вблизи оборудования, содержащего пыль, из которого пыль может улетучиваться через места утечки и образовывать отложения (например, помещения, в которых пыль может улетучиться со станка (фрезы) и затем оседать);

4 - характеристика слоев пыли;

la - чрезмерный слой пыли на верхней поверхности оборудования;

Iв - чрезмерный слой пыли, имеющий температуру воспламенения менее 250 °С, на верхней поверхности оборудования;

Iс - чрезмерный слой пыли на стенках оборудования; Id - полностью покрытое пылью оборудование;

5 - максимальная температура поверхности электрооборудования. Кроме того, на маркировке прибора, в настоящее время, указываются температурные пределы эксплуатации и информация о сертифицирующей организации.

Уровни защиты

Исходя из характеристик взрывоопасных зон и требований к электрооборудованию, размещаемому в них, применительно к системам видеонаблюдения следует отметить:

  • для зон классов 0 и 20 необходимо использовать приборы с уровнем взрывозащиты "особо взрывобезопасный" с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь";
  • для зон классов 1, 2, 21, 22 необходимо использовать приборы с уровнем взрывозащиты "взрывобезопасный" с видом взрывозащиты "взрывонепроницаемая оболочка" или "искробезопасная электрическая цепь".

Класс взрывоопасной зоны в зависимости от частоты возникновения и длительности присутствия взрывоопасной смеси определяется для конкретных условий технологического процесса каждого предприятия по отраслевым нормам и правилам.

Наиболее приемлемым для эксплуатации является вид взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь", благодаря которому достигаются минимальные габариты и масса приборов, снижаются расходы на монтаж и эксплуатацию линий связи. Однако обеспечение этого вида взрывозащиты не всегда возможно простыми средствами из-за серьезных ограничений по токам потребления, питающим напряжениям, величинам индуктивностей и емкостей электрических цепей.

Создание и производство взрывозащищенной телевизионной аппаратуры представляет собой сложный и трудоемкий процесс, связанный с разработкой более сложных схемных и конструктивных решений по отношению к аппаратуре общепромышленного исполнения. Кроме того, он связан с большими затратами на испытания аппаратуры в испытательных организациях, для получения сертификата соответствия и разрешения на применение, выдаваемого Горгостех-надзором, обязательным стопроцентным контролем деталей и сборок, обеспечивающих взрывозащиту приборов. Как следствие подобные изделия отличаются высокой стоимостью. Вышеперечисленное заставляет разработчиков взрывобезопасной аппаратуры искать как по ТВ-системе в целом, так и по отдельным приборам та кие технические решения, которые минимизируют производственные издержки и делают ее доступной по цене.

Эволюция системных характеристик

В развитии взрывозащищенной ТВ-аппаратуры за истекшие 50 лет можно выделить четыре поколения, которые характеризовались качественным изменением параметров и элементной базы.

Технический уровень данного вида аппаратуры определялся и определяется состоянием разработок и производства преобразователей свет-сигнал, элементной базой, обеспечивающей обработку электрических сигналов, и, конечно, конструктивными решениями.

В таблице 1 на примере отечественных взрыво-защищенных прикладных телевизионных установок (ПТУ), систем телевизионных однокамерных и многокамерных (СТ-О, СТ-М) и устройств телевизионных передающих взрывозащищен-ных (УТПВ) показана эволюция системных характеристик этой аппаратуры и областей ее применения от поколения к поколению.

В таблице 2 приведены основные характеристики ТВ-камер четвертого поколения отечественного и зарубежного производства и их особенности, которые иллюстрируют их технический уровень и тенденции его изменения.

На рис. 1 представлены взрывозащищенные ТВ-камеры первого, второго и третьего поколения, на рис. 2 представлены взрывозащищенные ТВ-камеры четвертого поколения.

Анализ технических параметров и функциональных возможностей взрывозащищенной ТВ-аппаратуры показывает следующее:

  • развитие аппаратуры идет по пути максимального удовлетворения требований потребителей, им предлагаются простые, с фиксированным направлением наблюдения и углом обзора, и сложные ТВ-камеры - с дистанционным наведением и управлением оптикой, однокамерные и многокамерные ТВ-установки с одним постом наблюдения и разветвленной приемной стороной;
  • постоянно повышается уровень взрывозащиты: в настоящее время обеспечивается возможность работы в средах самых высоких категорий - IIС и температурных классов - Т6;
  • все большее количество приборов выполняется во взрывозащищенном исполнении: от ТВ-камер и устройств наведения до блоков соединений, видеопросмотровых устройств и пультов управления;
  • наиболее распространенным видом взрывозащиты является "взрывонепроницаемая оболочка";
  • происходит упрощение и уменьшение стоимости линий связи за счет перехода на искробезопасное исполнение, не требующее их механической защиты при монтаже во взрывоопасных зонах;
  • постоянно уменьшаются потребляемая мощность ТВ-аппаратуры и массогабаритные параметры ТВ-камер за счет новых схемных и конструктивных решений;
  • создаются новые виды аппаратуры для горнорудной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, имеющие в своем составе все приборы во взрывозащищенном исполнении;
  • расширяется применение взрывозащищенных телевизионных камер в охранных системах различных конфигураций;
  • усиливается тенденция к совмещению в одном приборе ТВ-камеры и устройства дистанционного наведения, что ведет к снижению материалоемкости, трудоемкости и себестоимости изделия;
  • существенно повышаются эксплуатационные возможности аппаратуры за счет применения большого ряда недорогих объективов с постоянным фокусным расстоянием и вариообъективов, применения новых технических решений для ТВ-камер, обеспечивающих автофокусировку изображения, автодиафрагмирование, высокую световую чувствительность и цифровое масштабирование изображения;
  • в каждом новом поколении ТВ-аппаратуры отмечается улучшение основных характеристик, обеспечивается взаимозаменяемость пофункциональному назначению и возможности использования с незначительными доработками уже проложенных на объекте линий связи с целью сокращения для потребителя эксплуатационных расходов на их приобретение и прокладку;
  • ТВ-камеры четвертого поколения характеризуются высоким уровнем взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка с резьбовыми соединениями и искробезопасные электрические цепи), однотипными преобразователями свет-сигнал, которые в целом определяют близкие по разрешающей способности, световой чувствительности и потребляемой мощности параметры ТВ-камер разных производителей. Широкое применение находит нержавеющая сталь, так как по своим механическим и антикоррозионным свойствам она отвечает самым высоким требованиям потребителей данного вида аппаратуры, а в процессе ее производства не возникает дополнительных трат на гальванические и лакокрасочные покрытия для улучшения антикоррозионных свойств этой аппаратуры; o в настоящее время рынок взрывозащищенной аппаратуры в нашей стране интенсивно насыщается образцами зарубежного производства. Характерной особенностью продвижения на отечественный рынок этой аппаратуры является следующее: потребителю предлагается набор приборов (кожух камеры, подставки к кожуху, дистанционно управляемое устройство наведения, блоки питания, преобразователи сигналов управления, ТВ-камеры, объективы) и ТВ-системы из этих приборов.

Что умеют отечественные приборы

В зависимости от задачи в кожух устанавливаются необходимые ТВ-камеры, объективы, устройства подогрева, блоки питания.

Несомненно, подобный подход позволяет легко и быстро скомплектовать под большинство элементарных задач необходимый состав аппаратуры. Однако если проанализировать стоимостные характеристики зарубежной аппаратуры, то оказывается, что цены очень высоки.

Сравнительный анализ характеристик взрывозащищенной ТВ-аппаратуры отечественного и зарубежного производства показывает, что отечественные приборы по своим техническим и конструктивным параметрам соответствуют современному уровню техники и вполне конкурентоспособны.

На основании вышеизложенного следует отметить, что представленная на российском рынке взрывозащищен-ная ТВ-аппаратура отечественных производителей обеспечивает потребителю достаточно широкий выбор для решения конкретных задач наблюдения за ходом технологических процессов и для охраны взрывоопасных объектов. Ее можно использовать как снаружи, так и в подземных условиях эксплуатации, в широком интервале температур, в среде агрессивных взрывоопасных смесей газов и пыли. Отечественная аппаратура способна обеспечить наблюдение во взрывоопасных зонах класса 0, 1, 2, где присутствуют газо-паровоздушные смеси и во взрывоопасных зонах класса 20, 21, 22, где присутствуют горючие пыли и взрывчатые пылевоз-душные смеси. Она может быть использована и при осмотрах емкостей с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ).

За потребителем остается право разумного выбора, который он будет делать исходя из технико-экономического анализа вариантов решения задачи.

Дальнейшее совершенствование данного вида аппаратуры пойдет по пути:

  • повышения уровня взрывозащиты до особовзрывобезопасного;
  • широкого применения вида взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь";
  • применения новых достижений в области массовых технологий формирования черно-белого и цветного изображения на базе полупроводниковой технологии, разнообразной оптики, новых конструкционных материалов, новых конструктивных решений ТВ-камер;
  • упрощения и удешевления линий связи;
  • внедрения цифровых методов передачи видеоинформации по современным каналам связи.

О.Ф. Родионов
Ведущий специалист ФГУП НИИ промышленного телевидения "Растр"

В.И. Челпанов
Главный инженер ФГУП НИИ промышленного телевидения "Растр"

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #3, 2004
Посещений: 8575

  Автор

Родионов О. Ф.

Родионов О. Ф.

Ведущий специалист ФГУП НИИ промышленного телевидения "Растр"

Всего статей:  1

  Автор

Челпанов В. И.

Челпанов В. И.

Главный инженер ФГУП НИИ промышленного телевидения "Растр"

Всего статей:  1

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