ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
Аннотация: Рассматриваются особенности, которые необходимо учитывать при использовании электрооборудования во взрывоопасных средах.
Ключевые слова: Взрывозащищенное электрооборудование, классификация взрывозащищенного электрооборудования.
Достаточно большая доля предприятий различных отраслей народного хозяйства относится к опасным производственным объектам (ОПО). Причем большинство из них относится к опасным производственным объектам с точки зрения взрывоопасности получаемых, используемых, перерабатываемых, хранящихся, транспортируемых и уничтожаемых воспламеняющихся и горючих веществ. Круг таких предприятий намного шире, чем кажется на первый взгляд. Помимо классических ОПО таких как угольные шахты, нефтеперерабатывающие заводы, газоперекачивающие станции, объекты газо- и нефтедобычи и т.п., к ОПО также относятся, например, окрасочные камеры машиностроительных предприятий, склады легко воспламеняемых жидкостей (ЛВЖ) и даже зернохранилища.
При автоматизации таких объектов необходимо обеспечить безопасность с точки зрения исключения возможности применяемого электрооборудования стать источником инициирования взрыва или пожара.
Классификация взрывоопасных зон применяется в целях выбора оборудования, по его уровню взрывозащиты, обеспечивающему безопасную эксплуатацию такого оборудования в соответствующей взрывоопасной зоне. Опасные производственные объекты могут иметь взрывоопасные зоны разных классов, в том числе и взрывобезопасные зоны. Класс взрывоопасной зоны определяется технологами совместно со специалистами проектной или эксплуатирующей организации. Согласно ГОСТ Р 51330.9-99 (МЭК 60079-10-95) классификация взрывоопасных зон должна проводиться специалистами, знакомыми со свойствами горючих газов и паров, знающими технологический процесс и оборудование, в сотрудничестве с инженерами по безопасности, электриками и другим техническим персоналом [1].
На сегодняшний день требования к оборудованию для работы во взрывоопасных средах устанавливаются Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011), который вступил в силу с 15 февраля 2013 года.
Согласно ТР ТС 012/2011 для взрывоопасных газовых сред (смесей горючих газов или паров с воздухом) взрывоопасные зоны подразделяют на три класса:
● 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.
Для взрывоопасных пылевых сред установлены следующие классы взрывоопасных зон:
● зона класса 20 – зона, в которой горючая пыль в виде облака присутствует постоянно или частично при 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;
● зона класса 21 – зона, не классифицируемая как зона класса 20, в которой горючая пыль в виде облака не может присутствовать при нормальном режиме работы оборудования в количестве, способном произвести концентрацию, достаточную для взрыва горючей пыли в смесях с воздухом;
● зона класса 22 – зона, не классифицируемая как зона 21, 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 гарантированно, тогда зону классифицируют как зону класса 21.
Отдельная классификация зон для газов и пыли объясняют тем, что в отличие от зон для газа или паров ЛВЖ, зоны, опасные по воспламенению горючей пыли, не могут быть классифицированы в зависимости от нормальных или аварийных условий и от времени. Усиленная вентиляция может привести к появлению облаков пыли и, соответственно, увеличить, а не уменьшить опасность [2].
Рис. 1. Пример распределения взрывоопасных зон на ОПО
Приведенная классификация может отличаться в зависимости от стандартов разных стран. В России на сегодняшний день одновременно действуют несколько серий стандартов и правил, регламентирующих применение взрывозащищенного электрооборудования. Так, например, согласно главы 7.3 «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) устанавливается иная классификация взрывоопасных зон для смесей газов и паров с воздухом:
● зона класса B-I – зона, расположенная в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасную смесь при нормальных режимах работы, например, при загрузке или разгрузке технологических аппаратов;
● зона класса B-Iа – зона, расположенная в помещении, в котором при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или пара ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей;
● зона класса B-Iб – зона, расположенная в помещении, в котором при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей, и которые отличаются рядом особенностей, перечисленных в п. 7.3.42 ПУЭ;
● зона класса B-Iг – пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек и т.п.
Таким образом, для взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом ТР ТС 012/2011 устанавливает три класса зон, а ПУЭ – четыре, поэтому формальное соответствия между этими двумя классификациями установить невозможно. Примерное соответствие взрывопасных зон по разным классификациям в зависимости от частоты возникновения и длительности присутствия взрывоопасной смеси зон показана на рис.2.
Рис. 2. Примерное соответствие взрывоопасных зон
Необходимо учитывать, что зоны класса В-1а и В-1б не могут определяться как зона 2, так как сама возможность возникновения аварии с юридической стороны не определена как величина частоты возникновения и длительности присутствия взрывоопасной смеси (Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"). Тем не менее, для зон класса В-Iа и В-Iб необходимо применять оборудование, предназначенное для использования как минимум в зоне 2 (уровень взрывозащищенности оборудования 2).
Для исключения ошибок при определении соответствия зон, оборудование для зон класса В-Iг должно иметь класс взрывозащищенности, соответствующий зоне 1 (уровень взрывозащищенности оборудования 1), т.к. зона В-Iг частично перекрывает зону 1.
В части зоны В-I, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени допускается использовать только оборудование, предназначенное для эксплуатации в зоне 0 – уровень взрывозащищенности оборудования 0.
Взрывозащищенное электрооборудование подразделяют на группы:
I – оборудование, предназначенное для применения в подземных выработках шахт, и их наземных строениях, опасных по рудничному газу и/или горючей пыли (рудничное взрывозащищенное электрооборудование). В зависимости от конструкции оборудование группы I может иметь один из трех уровней взрывозащиты.
II – оборудование, предназначенное для применения в местах (кроме подземных выработок шахт и их наземных строений), опасных по взрывоопасным газовым средам. В зависимости от конструкции оборудование группы II может иметь один из трех уровней взрывозащиты. Оборудование группы II может подразделяться на подгруппы в зависимости от категории взрывоопасной смеси, для которой оно предназначено (IIA, IIB, IIC). Например, к подгруппе IIA относят метан, пропан, к подгруппе IIB – этилен, к подгруппе IIС – водород, ацетилен.
III – оборудование, предназначенное для применения в местах (кроме подземных выработок шахт и их наземных строений), опасных по взрывоопасным пылевым средам. В зависимости от конструкции оборудование группы III может иметь один из трех уровней взрывозащиты. Оборудование группы III может подразделяться на подгруппы в зависимости от характеристики взрывоопасной среды, для которой оно предназначено (IIIA, IIIB, IIIC).
Взрывозащищенное электрооборудование в зависимости от опасности стать источником воспламенения и условий его применения во взрывоопасных средах классифицируется по уровням взрывозащиты:
1) Особовзрывобезопасное оборудование (очень высокий уровень);
2) Взрывобезопасное оборудование (высокий уровень);
3) Оборудование повышенной надежности против взрыва (повышенный уровень).
В зависимости от максимальной допустимой температуры поверхности электрооборудование группы II подразделяют на температурные классы:
Т1 – 450 ºС;
Т2 – 300 ºС;
Т3 – 200 ºС;
Т4 – 135 ºС;
Т5 – 100 ºС;
Т6 – 85 ºС.
В зависимости от предусмотренных специальных мер по предотвращению воспламенения окружающей среды оборудование может иметь один или сочетание нескольких видов взрывозащиты, например:
- Взрывозащита вида «i» с уровнями «ia», «ib», «ic» (искробезопасная цепь);
- Взрывозащита вида «d» (взрывонепроницаемая оболочка);
- Взрывозащита вида «s» (специальный вид взрывозащиты);
и т.д.
Пример маркировки взрывозащищенного электрооборудования:
0ExiaIIBT3 – особовзрывобезопасное оборудование с видом взрывозащиты искробезопасная цепь уровня «ia», для взрывоопасных газов группы IIB с температурой воспламенения не менее 200 ºС.
Выбор оборудования для автоматизации ОПО (с точки зрения взрывобезопасности) должен включать следующие шаги:
1) Определение группы электрооборудования в зависимости от области применения (I, II или III).
2) Определение класса взрывоопасной зоны, согласно технического паспорта опасного производственного объекта, проектной или эксплуатационной документацией. В зависимости от класса взрывоопасной зоны и условий применения оборудования выбирают уровень взрывозащиты оборудования.
3) Определение подгруппы оборудования в зависимости от энергии воспламенения взрывоопасной среды (состава взрывоопасной смеси) – в маркировке следует за видом взрывозащиты;
4) Определение вида взрывозащиты оборудования.
5) Определение температурного класс оборудования (в маркировке следует за группой электрооборудования) зависимости от температуры воспламенения взрывоопасной смеси.
Также следует отметить, что в Российской Федерации (как и на всей таможенной территории Таможенного союза) допускается выпуск в обращение оборудования для работы во взрывоопасных средах соответствующего требованиям ТР ТС 012/2011, имеющего соответствующий сертификат и маркированного специальным знаком взрывобезопасности и единым знаком обращения продукции на рынке государств-членов Таможенного союза.
Литература
Денисенко В. Выбор аппаратных средств автоматизации опасных промышленных объектов // Современные технологии автоматизации. – 2005. – №4. – С.86-90.
Классификация взрывоопасных зон и маркировка взрывозащищенного оборудования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.cortemgroup.ru/cortemqfm000r08u80040b.html.
Ziyatdinov R.R., candidate of technical sciences, Naberezhnye Chelny Institute of Kazan (Volga region) Federal University
AUTOMATION OF HAZARDOUS PRODUCTION FACILITIES
Abstract: The features that must be considered when using electrical equipment in hazardous environments
Key words: Explosion-proof electrical apparatus, classification of explosion-proof electrical apparatus
|
