Добыча полезных ископаемых, их транспортировка и переработка в различных отраслях промышленности связаны с реальной опасностью. Взрывоопасная среда в зонах технологических установок, складских и производственных помещениях и на открытых площадках требует особого контроля. Образование взрывоопасных сред возможно при нарушении технологических режимов, аварий, нарушения взрывозащищенности оборудования, аппаратуры и трубопроводов. В то же время невозможно наладить производство без применения разнообразного электрооборудования, в том числе и светотехнического. Это оборудование должно быть взрывобезопасным, т.е. полностью герметичным, оборудование должно быть полностью безопасным. Для эксплуатации оборудования во взрывоопасных зонах необходимо знать правила и требования, предъявляемые к оборудованию. В статье привезены все необходимые требования по взрывобезопасности, которые нужно знать.
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).
1. 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».
2. 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).
3. 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.
4. 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:
Для выбора электрооборудования необходимо 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.
1. 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.
2. 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).
3. Сдерживание взрыва:
• по данному методу реализуется взрывозащита вида «d» (взрывонепроницаемая оболочка);
• 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.
4. Ограничение мощности искры:
• по данному методу реализуется защита вида «i» (искробезопасная цепь);
• 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.
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:
1. Электрооборудование повышенной надежности (знак уровня: «2»):
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».
2. Взрывобезопасное электрооборудование (знак уровня: «1»):
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».
3. 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 оборудования
Маркировка 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.
1. 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.
2. 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.
