Взрывозащищенное электрооборудование
Очевидно, что при производстве конечного продукта в химической, нефтехимической, горнодобывающей и других видах промышленности в процессе производства минеральных масел и природного газа образуются горючие газы, пар и различные воздушные смеси. Также во многих производственных процессах наблюдается скопление легко воспламеняющейся пыли.
При смешивании с кислородом воспламеняющиеся газы образуют взрывоопасную. В случае воспламенении такой атмосферы риск возникновения взрывов, которые могут нанести серьёзный вред жизни персонала, а также вызвать разрушение оборудования очень высок.
Для предотвращения опасности возникновения взрывоопасной ситуации, в странах были разработаны различные нормативы безопасности, в виде законов, технических регламентов и стандартов.
В большинстве странах был принят стандарт 60079:
- ГОСТ Р 51330 (МЭК 60079) «Электрооборудование взрывозащищенное» и ПУЭ «Правила устройства электроустановок» — нормативные документы Российской Федерации.
- EN 60079 — европейский стандарт.
- BS 60079 — британский стандарт.
- IEC 60079 — стандарт Международной электротехнической комиссии.
Более полное и наиболее полное описание условий безопасности проведения работ по применению взрывозащищенного электрооборудования содержит в Директива ЕС 94/9 (АТЕХ 95) «Оборудование и защитные системы, предназначенные для применения в потенциально взрывоопасных атмосферах».
Вид взрывозащиты «Оболочка под избыточным давлением «p»
Заполнение или продувка
Ex — атмосфера изолирована от источника возгорания
Вид взрывозащиты «Оболочка под избыточным давлением «p». Этот вариант исполнения взрывозащищенных шкафов в котором корпус имеет «Eх p-исполнение» и комплектуется блоком контроля продувки и электромагнитным клапаном. Предназначены для размещения в них КИПиА и других различных технических устройств, выполненных в нормальном, не взрывозащищенном исполнении, при условии необходимости размещения шкафов во взрывоопасных зонах. Такие шкафы могут устанавливаться в полевых условиях нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других промышленных предприятий. Шкафы во взрывозащищенном исполнении могут применяться во взрывоопасных зонах в соответствии с главой 7.3 «Правил устройства электроустановок» и ГОСТР 51330.13-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 14. Электроустановки во взрывоопасных зонах (кроме подземных выработок)» согласно маркировке, его взрывозащиты.
Преимущество оболочек под избыточным давление «p», это лёгкость обслуживания и отсутствие ограничений по входной мощности. К другим преимуществам данного вида взрывозащиты относят наличие специальных окон в шкафах и боксах для визуального контроля различного электрооборудования и контрольно-измерительной аппаратуры приборов, дисплеев, нажимных кнопок, выключателей и т. д. Конструкция защитных шкафов обеспечивает необходимую изоляцию от неблагоприятных воздействий окружающей среды, включая агрессивную атмосферу нефтеперерабатывающих предприятий и других производств и обеспечивает нормальное безаварийную эксплуатацию соответствующей электрической аппаратуры на территории промышленных предприятий и на открытых площадках. Применяемые материалы гарантируют долгий срок службы изделий и соблюдение необходимых требований электробезопасности.
В отличие от электрооборудования с видом вида взрывозащиты «Ex d» применения вида вид защиты «Eх p» (оболочки под избыточным давлением) является в некоторых случаях более экономически обоснованным.
В отличии от шкафа (оболочки) или бокса, который имеет «Ex p» исполнение любые взрывонепроницаемые оболочки, применяемые с целю обеспечения вида взрывозащиты «Ex d» для установки во взрывозащищенном корпусе электрооборудования, которое в нормальных условиях или при аварийных режимах создают искрение или нагреваются до высокой температуры, что может привести к взрыву газов внутри корпуса. Конструкция таких взрывозащищённых оболочек исполнена так что препятствует распространению этих взрывов в наружу. Для времени проведения технического обслуживания оборудования внутри оболочек «Ex d» электропитание должно быть отключено до вскрытия взрывозащищённого корпуса и напряжение не может быть до пор пока взрывозащищенная оболочка вновь не будет закрыта. Это требование безопасности обусловливает большое время и большие затраты на проведение технического обслуживания. Если оборудование размещено в оболочках среднего или большого размера, то время и затраты существенно возрастают. В крупногабаритных оболочках для крепления тяжелых плоских фланцевых крышек используется значительное количество болтов (иногда до 32 штук), чтобы обеспечить механическую прочность. Каждый раз, когда необходимо открывать и закрывать оболочку, приходится выполнять трудоемкие операции по монтажу и демонтажу тяжелой крышки. Обращаться с крышкой следует с осторожностью, чтобы избежать повреждения корпуса и фланцев из мягкого литого алюминия. Эта длительная процедура, а так же учитывая необходимость проверки кабелей и проводов взрывозащищенных оболочек на предмет коррозии и механического повреждения на фланцевых или резьбовых поверхностях определяют более высокую стоимость технического обслуживания. Применение в проекте электрооборудования с видом взрывозащиты «Оболочка под избыточным давлением «p». Позволяет значительно сократить время и издержки на проведения технического обслуживания.
При реализации вида взрывозащиты защиты «Eх p» применяется инертный газ или воздух для обеспечения внутри оболочки давления выше давления окружающей среды и, тем самым, исключается проникновение опасных газов внутрь шкафа. Если в качестве продувочного газа используется воздух, то его забор должен производиться из безопасной зоны, в которой отсутствуют взрывоопасные газы. При применении азота должны быть обеспечены меры безопасности по защите персонала от возможного риска удушья или кислородного голодания.
Стандарт ГОСТ Р МЭК 60079-2-2009 «Взрывоопасные среды. Часть 2. Оборудование с защитой вида заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением «р» содержит требования для приборов и взаимосвязанного с ними оборудования, включающее вентиляционные каналы входящего и удаляемого воздуха, а также дополнительное контролирование параметров обеспечиваемого давления с помощью специальных приборов.
Вид взрывозащиты электрооборудования «Eх p» подходит для группы II, категории 2G (Зоны 1) / уровня защиты оборудования (EPL) Gb или категории 3G (Зоны 2) / уровня защиты оборудования (EPL) Gc.
Защита с помощью избыточного давления делится на три типа (рх, ру и pz), основным фактором для выбора которых является окружающая взрывоопасная среда; Зона 1 или Зона 2. Вид взрывозащиты определяет конструкцию шкафа под давлением и саму систему продувки.
- Ех рх — Зона 1. Оборудование общего назначения может быть установлено в защищенном боксе. Данный тип системы полностью автоматический. Минимальное значение избыточного давления 50 Па.
- Ех ру — Зона 1. Категория 2 (EPL Gb) оборудование находится в шкафе, например, оборудование «Ех n». Данный тип системы управляется вручную, что также относится к отключению прибора. Отсутствие автоматического отключения в случае какого-либо сбоя, а только лишь сигнализация объясняется использованием внутри оболочки не искрообразующих компонентов. Минимальное значение избыточного давления 50 Па.
- Ex pz — Зона 2. Оборудование общего назначения может быть установлено в шкаф. Данный тип системы управляется вручную, что также относится к отключению прибора. Минимальное значение избыточного давления 25 Па.
Существует три разных типа создания избыточного давления:
- Нагнетание с использованием статического давления заключается в заполнении оборудования защитным газом в неопасной зоне и герметизации корпуса шкафа для удержания газа внутри. В опасной зоне подача защитного газа не допускается. В том случае, когда происходит перепад давления ниже установленного значения, срабатывает аварийной сигнал тревоги или оборудование отключается. Заполнение прибора может осуществляться лишь в безопасной зоне. Нераспространённый тип продувки.
- Нагнетание давления с помощью непрерывного потока защитного газа включает первый цикл продувки, а затем нагнетание давления с помощью непрерывного потока защитного газа в корпус шкафа, сохраняя положительное давление. Система может применяться там, где требуется охлаждение или разжижение выбросов растворенного газа. Примечание: Обычно пять циклов -это минимальное количество циклов продувки перед включением оборудования.
- Нагнетание давление для компенсации утечки включает начальную усиленную продувку корпуса шкафа защитным газом, после чего выпускное отверстие герметично закрывается, и подача защитного газа продолжается для компенсации утечки давления в корпусе. Забор нагнетаемого воздуха осуществляют из зон, в которых отсутствует газ (это требование распространяется на Зоны 0 или 1).
Установленные предупреждающие надписи должны информировать персонал о том, что двери или крышки шкафа нельзя оставлять открытыми во избежание падения давления.
Выходные трубопроводы должны быть размещены в безопасных зонах, но в тех случаях, когда это невозможно, на выходе должны быть установлены пламегасители.
Дополнительная информация по виду защиты Ex «p»
| Вид защитных устройств | Тип рх | Тип ру | Тип pz с индикатором | Тип pz с аварийной сигнализ. |
| Степень защиты оболочки по IP | IP4X минимум | IP4X минимум | IP4X минимум | IP3X минимум |
| Защитное устройство для определения потери минимального избыточного давления | Датчик давления | Датчик давления | Нет | Датчик давления |
| Защитное(ые) устройство(а) для проверки времени предварительной продувки | Реле времени, датчики давления и расхода на выходе | Указанные время продувки и значение расхода | Указанные время продувки и значение расхода | Указанные время продувки и значение расхода |
| Защитное устройство для дверцы или крышки, открываемой с помощью инструмента | Исключение | Исключение | Исключение | Исключение |
| Защитное устройство для дверцы или крышки, открываемой без инструмента | Блокировка (нагретых внутренних компонентов нет) | Исключение | Не требуется | Не требуется |
Для уставки в оборудования с видом защиты «Ex p» сертифицированные кабельные вводы не требуются, но должны быть предприняты необходимые меры для обеспечения защиты IP.
Вводы должны быть собраны и смонтированы согласно инструкции, чтобы обеспечить герметизацию всей системы
К типичным установкам, где применяется вид взрывозащиты Ех «р» относится коммутационное оборудование это шкафы управления, большие электродвигатели и газоанализаторы.
Вид взрывозащиты «Взрывонепроницаемая оболочка» «Ex d» / «Ex db»
ГОСТ Р МЭК 60079-1-2008 «Взрывоопасные среды, Часть 1, Оборудование с видом взрывозащиты "Взрывонепроницаемые оболочки "d"«».
Взрывонепроницаемая оболочка «d»
Взрывонепроницаемая оболочка: распространение взрыва во внешнюю среду исключено.
Взрывонепроницаемая оболочка «d» — это оболочка, в которой заключенные в нее части способны воспламенять взрывоопасную газовую среду, и которая способна выдерживать давление внутреннего взрыва взрывоопасной смеси без передачи воспламенения в окружающую взрывоопасную газовую среду, окружающую оболочку.
Это оборудование предназначено для категории взрывоопасности смеси I для работы в шахтах и рудниках, где имеется опасность взрыва рудничного метана, и смеси II для работы в условиях возможного образования промышленных взрывоопасных смесей газов и пыли (по последней классификации категория III — для пыли).
Оборудование для категории взрывоопасности смеси II разделяются на три подкатегории категории II: IIA, IIB, IIC
- ГОСТ 30852.1-2002;
- ГОСТ IEC 60079-1-2011
- ГОСТ Р 51330.1-99;
- ГОСТ Р 52350.1-2005;
- ГОСТ Р МЭК 60079-1-2008
К такому оборудования как правило относятся клеммные и соединительные коробки, коммутирующие приборы, светильники, посты управления, распределительные устройства, пускатели, электродвигатели, нагревательные элементы, шкафы управления, IT-оборудование. расположенные в зоне 1 и зоне 2
Окружающая взрывоопасная среда может проникать во взрывонепроницаемую оболочку и в ходе эксплуатации оборудования данный тип оболочки допускает внутренний взрыв внутри оболочки. В связи с этим, взрывозащищенные корпуса как правило изготавливаются из коррозионностойкого алюминиевого сплава с низким содержанием меди (содержание меди (Cu) менее 0,1%, магния (Mg) менее 0,1%, железа (Fe) менее 0,4%) методом литья под низким давлением такие корпуса высококачественны и не подвержены образованию трещин или деформации под давлением.
В случае возникновения взрыва внутри оболочки, горячие газы и пары проходят через зазоры в корпусе. Очень важно, чтобы эти газы и пары свободно выходили в окружающую атмосферу. Для этого между зазором и какой-либо преградой требуется соблюдать определенное минимальное расстояние:
- 10 мм для подгруппы газа IIА.
- 30 мм для подгруппы газа IIВ.
- 40 мм для подгруппы газа IIС.
Взрывонепроницаемое соединение — это соединение или зазор поверхностей двух частей оболочки или соединение оболочек, выполненное таким образом, чтобы через него смогли проникать горячие газы/пары при внутреннем взрыве, но одновременно оно (он) предотвращает распространение внутреннего взрыва во взрывоопасную газовую среду, окружающую оболочку. В стандарте указаны максимально разрешенные зазоры при установке фланцев, втулок и прочих соединительных частей, на основании экспериментального опыта. ГОСТ Р 51330.2-99 Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 1. Взрывозащита вида «взрывонепроницаемая оболочка
Пример взрывозащищенного бокса с видом взрывозащиты «Ex d»:
