Взрывоопасные зоны и их классификация

Заказать

Классификация зон - это метод анализа и классификации окружающей среды, в которой может присутствовать взрывоопасная газовая смесь, проводимый с целью выбора электрооборудования и устройства электроустановок, эксплуатация которых в присутствии данной смеси должна быть безопасной. Классификацию проводят с учетом разделения взрывоопасных газовых смесей по категориям и группам.
Выделяют такие основные группы газовой смеси:
I A  - метан (рудничный газ) – горнодобывающая промышленность;
II А – промышленный метан, пропан, нефть и углеводород;
II В – этилен, городской газ, газ коксовой печи;
II С – водород, ацетилен;
В свою очередь, оборудование, предназначенное для использования во взрывоопасных атмосферах, должно быть специально защищено, чтобы  не стать источником возгорания, приняты следующие категории (группы) оборудования:
1я группа (I) – подземная разработка (шахты, рудники)
2я группа (II) – наземные объекты внутренней и наружной установки.

Оборудование для II газовой смеси классифицируется, так же по температуре нагрева:

С помощью такой классификации оборудование помещается  в нужную категорию согласно его термальным свойствам при воздействии наихудших условий, при этом обязательно нужно учитывать температуру окружающей среды,  в которой будет установлено оборудование, как на открытом воздухе, так и помещении.
Предварительно, на первом этапе классификации, следует оценить вероятность возникновения взрывоопасной газовой смеси исходя из определения классов зон. Только после определения совокупности показателей - возможной частоты и длительности утечки (следовательно, и ее степени), скорости истечения и концентрации горючего вещества, надежности вентиляции и других факторов, влияющих на уровень взрывоопасности зоны, - можно установить возможность возникновения взрывоопасной газовой смеси. Такой подход требует подробного анализа каждого элемента технологического оборудования, которое может стать источником утечки горючих веществ, способных образовать с воздухом взрывоопасную смесь.

Согласно IEC устанавливается следующее районирование зон повышенного риска:

Зона класса 0 - Зона, в которой взрывоопасная среда присутствует постоянно или на протяжении длительного периода. Взрывоопасная зона класса 0 может иметь место только в пределах корпусов технологического оборудования.

Зона класса 1 Зона, в которой взрывоопасная среда может создаваться при нормальной работе.

Зона класса 2 Зона, в которой взрывоопасная среда при нормальных условиях эксплуатации отсутствует, а если возникает, то редко и продолжается недолго. В этих случаях возможные (разрыв трубопроводов высокого давления или резервуаров значительной вместимости) не должны рассматриваться при проектировании электроустановок.

Области, где пыль, взвешенные  частицы и фибра накапливаются в воздухе в опасных количествах, классифицируются как опасные и подразделяются на такие зоны согласно уровню риска:

Зона класса 20 Зона, в которой горючая пыль в виде облака присутствует постоянно или часто 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.
Это может быть оболочка внутри области содержания пыли, где пыль может образовывать взрывчатые смеси часто или на длительный период времени. Это происходит обычно внутри оборудования.

Зона класса 21 Зона, не классифицируемая как зона класса 20, 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.

Зона класса 22 Зона, не классифицируемая как зона класса 21, в которых 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).

Защита электрооборудования

На практике очень трудно гарантировать эксплуатацию промышленных объектов, связанных с переработкой горючих материалов, таким образом, чтобы в воздухе отсутствовали горючие газы и в электрооборудовании не возникали источники воспламенения. Поэтому при наличии взрывоопасной газовой смеси следует использовать электрооборудование, конструкция которого до минимума снижает вероятность возникновения источника воспламенения. Одновременно необходимо учитывать то обстоятельство, что если вероятность возникновения взрывоопасной газовой смеси мала, то требования по взрывозащите к конструкции электрооборудования могут быть менее жесткими.
Для оборудования, применяемого в зонах, где  имеется взрыопасная среда, установлен ряд стандартных методов защиты от возгорания,

1. Взрывонепроницаемая оболочка (Exd) — вид взрывозащиты в котором электротехнические оборудование помещается в прочную оболочку, способную выдержать внутренний взрыв без деформирования корпуса. Защита обеспечивается зазорами элементов корпуса, которые обеспечивают выход газов, образовавшихся во время вспышки во внешнюю атмосферу без подрыва окружающей взрывоопасной среды. Все электрические вводы тщательно герметизированы в местах ввода в оболочку.
Этот вид защиты основывается на идее сдерживания взрыва. В данном случае допускается, чтобы источник энергии вступил в соприкосновение с опасной смесью воздуха и газа. В результате происходит взрыв, но он должен оставаться ограниченным в оболочке, изготовленной таким образом, чтобы выдерживать давление, возникающее при взрыве внутри оболочки, и таким образом препятствовать распространению взрыва в окружающую атмосферу.
Теория, поддерживающая этот метод, основывается на том факте, что газовая струя, получающаяся в результате взрыва, выходя из оболочки, быстро охлаждается, благодаря тепловой проводимости оболочки, быстрому расширению и ослаблению горячего газа в более холодной внешней атмосфере. Это возможно, только если оболочка имеет специальные газоотводящие отверстия или щели имеют достаточно малые размеры.
Необходимые свойства для взрывонепроницаемой оболочки включают крепкую механическую конструкцию, контактное соединение между крышкой и основной частью оболочки и небольшие размеры щелей в оболочке. Большие щели не допускаются, но малые щели в местах соединений неизбежны. Нанесение изоляции на щель увеличивает степень защиты от коррозийной атмосферы, но не устраняет щели.
В зависимости от природы взрывоопасной смеси и ширины прилегающих поверхностей, допускаются различные максимальные зазоры между ними. Классификация оболочек основывается на категориях взрывоопасности смесей и максимальной величины температуры самовоспламенения, которая должна быть ниже, чем температура возгорания смеси, присутствующей в месте, где они установлены.
В качестве материала для изготовления оболочки обычно используется металл (алюминий, катаная сталь и т. д.). Пластмасса и неметаллические материалы могут быть использованы для оболочек с маленьким внутренним объемом (меньше 3 дм3).
Основное применение: коммутирующие приборы, светильники, посты управления, распределительные устройства, пускатели электродвигателей, нагревательные элементы.

2. Повышенная безопасность (Exe) – вид защиты электрооборудования с использованием дополнительных мер против возможного превышения допустимой температуры, а также возникновения дуговых разрядов, искрения в нормальном или нештатном режимах работы.
Вид взрывозащиты Ex e – это способ, заключающийся в том, что в электрооборудовании или его части, не имеющих нормально искрящихся частей, принят ряд мер дополнительно к используемым в электрооборудовании общего назначения, затрудняющих появление опасных нагревов, электрических искр и дуг, которые способны воспламенить взрывоопасные смеси.
Этот вид взрывозащиты преимущественно применяется для электротехнических соединительных коробок, осветительного электрооборудования, а также в безыскровых электрических моторах (например, в асинхронных двигателях типа «беличье колесо» или синхронных шаговых и бесколлекторных двигателях).
Основное применение: клеммные и соединительные коробки, светильники, посты управления, распределительные устройства.

3. Искробезопасная электрическая цепь (Exi) - определяется как цепь, в которой разряды или термические воздействия, возникающие во время нормального режима работы электрооборудования, а также в аварийных режимах, не вызывают воспламенения взрывоопасной смеси. Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» основывается на поддержании искробезопасного тока (напряжения, мощности или энергии) в электрической цепи. При этом под искробезопасным током (напряжением, мощностью или энергией) имеется в виду наибольший ток (напряжение, мощность или энергия) в электрической цепи, образующий разряды, который не вызывает воспламенения взрывоопасной смеси в предписанных соответствующими стандартами условиях испытаний. Выделяют две подгруппы: оборудование с взрывозащитой Exib – может использоваться в зоне 1, и оборудование с видом защиты Exia –может использоваться  в зоне 2.

4.  Вид взрывозащиты Ex «m» – метод заливки компаундом компонентов или оборудования, образующих дуги и искрение, чтобы обеспечить отсутствие доступа имеющихся взрывоопасных смесей и контроль температуры при нормальных условиях и неисправности, что предотвращает возгорание.
Основное применение: измерительная и регулирующая техника, техника сзязи, датчики, приводы.

5. Вид взрывозащиты Ex «q» — вид взрывозащиты, при котором части, способные воспламенить взрывоопасную газовую смесь, фиксируются в определенном положении и полностью окружены заполнителем, предотвращающим воспламенение окружающей взрывоопасной среды. Этот вид взрывозащиты не препятствует прониканию окружающей взрывоопасной газовой среды в оборудование и компоненты и возможности ее воспламенения цепями. Однако благодаря малому свободному объему в заполняющем материале и подавлению пламени, которое может проходить по путям в заполняющем материале, предотвращается внешний взрыв. При этом необходима вентиляция. Часто  применяется для консервации энергии, освобожденной при неисправности электрических и электронных компонентов, например выход из стоя предохранителя. Эта форма защиты часто связана с изделиями внутри оборудования Ехе, например, пусковое устройство люминесцентных ламп.

6. Вид взрывозащиты Ех «о» - метод масляного заполнение оболочки с токоведущими частями. Электрооборудование или части электрооборудования погружены в защитную жидкость так, что взрывоопасная атмосфера, которая может быть над жидкостью или снаружи оболочки, не может воспламениться. Наиболее часто применяется в коммутационной аппаратуре.

7.  Взрывозащита вида  Ех «n»
Взрывозащита вида «n» применяется для обеспечения взрывозащиты не искрящего электрооборудования, а также электрооборудования, части которого могут создавать электрические дуги или искры или имеют нагретые поверхности,  могут вызвать воспламенение окружающей взрывоопасной смеси. Защита вида n допустима только лишь в зонах со слабой вероятностью взрывоопасных сред (Зона 2).
Незажигающее оборудование Ехn подразделяется на 4 группы:
Не искрящие – ЕхnА – используются компоненты, не производящие дуги и искрения.
Изолированные – ЕхnС – компоненты с зажигательной способностью, изолированы, так чтобы исключить попадание к ним взрывоопасных газов или пыли.
Ограничение энергии – ЕхnL – низкоэнергетичные схемы устраняют возможность возгорания.
Ограниченное движение воздуха – ЕхnR – основывается на уплотнении и герметизации оборудования, чтобы устранить попадание взрывоопасной смеси на горячие поверхности и воспламеняющие компоненты.
Тип оборудование с защитой Ехn не рассчитан на то, чтобы выдерживать взрыв и обычно имеет легкий металлический или не металлический корпус, но с высокой защитой от внешнего воздействия.

8. Взрывозащита типа Ех «р» –  заключается в комбинации положительного статического давления внутри корпуса электроустановки и постоянного потока воздуха или инертного газа для выталкивания взрывоопасной смеси из корпуса в случае ее появления.

В соответствии со стандартом DIN EN 50014…50020 любое электрооборудование должно быть маркировано следующим образом:

• знак уровня взрывозащиты электрооборудования (2, 1, 0);
• знак Ех (Explosibles), указывающий на соответствие электрооборудования стандартам на взрывозащищенное электрооборудование;
• знак вида взрывозащиты (d, i, q, o, n, s, e, т.д.). Для взрывозащиты вида i обязательно указывается уровень взрывозащиты ia, ib или ic.
• знак группы или подгруппы электрооборудования (IА IIА, IIВ, IIС);
• знак температурного класса электрооборудования (Т1 ? Т6).
Знак Х используется в качестве дополнения к маркировке взрывозащиты для указания на специальные условия безопасного применения электрооборудования. Знак U используется в качестве дополнения к маркировке взрывозащиты для указания Ex-компонента.

В маркировке по взрывозащите могут иметь место дополнительные знаки и надписи в соответствии со стандартами на электрооборудование с отдельными видами взрывозащиты.

Пример:
Ex EEx d IIC T3, где:
Ex — символ сертификации оборудования тестирующими органами ЕС.
EEx — символ оборудования, изготовленного в соответствии с директивами ATEX Евросоюза.
d — тип защиты.
IIC — группа взрывоопасности.
T3 — температурный класс.

Процедура выбора оборудования

Обычно электробезопасность обеспечивается выполнением двух условий, а именно, помещать оборудование по возможности за пределами зон повышенного риска, а также проектировать, устанавливать и обслуживать оборудование в соответствии с мерами, рекомендованными для зон повышенной опасности, в которых оно находится.

            Выбор оборудования в зонах риска зависит от ряда переменных факторов, включая, но не ограничиваясь, зону установки, категорию опасности, группу газа или горючей пыли, рабочие характеристики оборудования, классификацию температур оборудования, материал (включая соображения надежности в случае химического воздействия), необходимую характеристику защиты от внешних воздействий, защиту от возможного разрушения в следствие вибрации, снижение риска искрения, возможность образования электрического заряда и ряд других факторов. Чтобы обеспечить применение в проекте предпочтительного типа оборудования, ответственным за выбор инженерам может понадобиться определить марку, модель или обобщенный тип оборудования. Учитывая, что передовые производители постоянно улучшают свою продукцию, изменение спецификации также должно стать постоянным процессом. Ниже приведены несколько основных факторов, которые влияют на спецификацию электрооборудования для зон повышенного риска:

• Четкое определение приемлемых форм спецификации
• Приемлемые стандарты спецификации;
• Приемлемые группы газа;
• Требования зоны применения;
• Классификация температуры;
• Условия окружающей среды;
• Особые требования к материалу;
• Минимальная защита от внешнего воздействия;
• Дополнительная сертификация теста на затопление (если необходимо);
• Дополнительные морские разрешения (если необходимо);
• Минимальная и максимальная температура окружающей среды;

Перед финальной стадией выбора, приняв решение о приобретении той или иной продукции, соответствующие сотрудники должны проверить наличие нужного оборудования и сертификатов на соответствие имеющимся условиям, необходимых для зон повышенного риска.

# модели		Характеристики
#1830 L4 LED Zone 0		Лампа-LED Световой поток,Lumen-8,0 Время работы ч.- 50
#1900Z1 Mitylite™ Zone 1		Лампа-Xenon Световой поток,Lumen-7.0 Время работы ч.- 2 DIVE
#1930Z0 Led L1 Zone 0		Лампа-LED Световой поток,Lumen-8,9 Время работы ч.- 130
#2000Z1 Super Sabrelite™ Zone 1		Лампа-Xenon Световой поток,Lumen-33.0 Время работы ч.- 5 DIVE
#2220Z1 LED VersaBrite III Zone 1		Лампа-LED Световой поток,Lumen-5,5 Время работы ч.- 100
#2400Z1 Stealthlite™ Zone 1		Лампа-Xenon Световой поток,Lumen-25.0 Время работы ч.- 4 DIVE
#2410Z1 Recoil LED™ StealthLite™ Zone1		Лампа- Recoil LED™ Световой поток,Lumen- 32,0 Время работы ч.- 50
#2450Z1 StealthLite™ Rechargeable Zone 1		Лампа-Xenon Световой поток,Lumen-28.0 Время работы ч.- 4 DIVE
#2610 Led Zone1		Лампа-LED Световой поток,Lumen- 3/9 Время работы ч.- 150/80
#3600Z1 Little Ed Zone 1		Лампа-Xenon Световой поток,Lumen-25.0 Время работы ч.- 4
#3610Z1 Recoil LED™ Little Ed Zone 1		Лампа-Recoil LED™ Световой поток,Lumen- 32,0 Время работы ч.- 32
#3650Z1 Little Ed Rechargeable Zone 1		Лампа-Xenon Световой поток,Lumen-28.0 Время работы ч.- 1,5
Взрывоопасные зоны и их классификация		Взрывоопасные зоны и их классификация