Взрывозащищенность ТСА: классификация взрывоопасных зон, уровни, методы и виды взрывозащиты

 

С химической точки зрения, окисление, горение и взрыв являются экзотермическими реакциями, происходящими с различными скоростями. Для осуществления таких реакций необходимо наличие следующих трех компонентов в соответствующих пропорциях:

• топливо - легковоспламеняющиеся пары, жидкости или газы, горючая пыль, горючая смесь;

• окислитель - обычно воздух или кислород;

• энергия воспламенения - электрическая или тепловая.

Все методы защиты, применяемые в настоящее время, пытаются исключить один или более компонентов для того, чтобы уменьшить риск возникновения взрыва до приемлемого уровня.

В соответствии ГОСТ Р 51330.9-99 в среде смесей горючих газов или паров с воздухом взрывоопасные зоны подразделяют на 3 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 присутствует очень непродолжительное время.

В соответствии ГОСТ Р МЭК 61241-3-99 в среде смеси горючей выли или волокон с воздухом взрывоопасные зоны подразделяют на 3 класса:

• 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 выли в смесях с воздухом, и (или) где могут формироваться слои пыли произвольной или чрезмерной величины. Такие зоны бывают обычно внутри оборудования.

• Зона класса 21 – зона, не классифицируемая как зона класс 20, в которой горючая пыль в виде облака может присутствовать при нормальном режиме работы электрооборудования 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 сохраняться 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 с воздухом.

В главе 7.3 ПУЭ устанавливается иная классификация взрывоопасных зон для смесей газов и паров с воздухом:

• Зона класса В- 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 образовывать с воздухом взрывоопасную смесь при нормальных режимах работы.

• Зона класса В- I а – 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 В- I б – зона, аналогичная В- I а, взрывоопасные смеси в которых отличаются рядом особенностей, перечисленных п.7.3.42 ПУЭ (например, высокий нижний концентрационный предел воспламенения и резкий запах).

• Зона класса В- I г – пространства у наружных технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек и т.п.

В главе 7.3 ПУЭ Для смесей пыли или волокон с воздухом устанавливаются следующие классы взрывоопасных зон:

• Зона класса В- II– зона, расположенная в помещении, в котором выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальной работе (например, при разгрузке и загрузке технологических аппаратов).

• Зона класса В- II а – зона, расположенная в помещении, в котором опасные состояния, указанные для зоны В-II, не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Классификация электрооборудования по группам и температурным классам

В соответствии с ГОСТ Р 51330.0-99 взрывозащищенное электрооборудование подразделяют на следующие группы:

• I - рудничное взрывозащищенноеэлектрооборудование, предназначенное для применения в подземных выработках шахт, рудников и в их наземных строениях, опасных по рудничному газу и/или горючей пыли;

• II - взрывозащищенноеэлектрооборудование для внутренней и наружной установки, предназначенное для потенциально взрывоопасных сред, кроме подземных выработок шахт и рудников и их наземных строений, опасных по рудничному газу и/или пыли..

• Электрооборудование группы II может подразделяться на подгруппы в соответствии с категорией взрывоопасности смеси, для которой оно предназначено.

• В случае видов взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d» и «искробезопасная электрическая цепь i» электрооборудование группы II подразделяют на подгруппы IIА, IIB и IIС

• Электрооборудование, промаркированное как IIВ, пригодно также для применения там, где требуется электрооборудование подгруппы IIА. Подобным образом, электрооборудование, имеющее маркировку IIС, пригодно также для применения там, где требуется электрооборудование подгруппы IIА или IIB.

Для всех видов взрывозащиты электрооборудование группы II должно иметь маркировку в зависимости от максимальной температуры поверхности оболочки или элементов

 

 

Взрывозащищенное электрооборудование групп I и II в зависимости от уровня взрывозащиты подразделяют на:

• электрооборудование повышенной надежности против взрыва;

• взрывобезопасное электрооборудование;

особовзрывобезопасное электрооборудование.

• Электрооборудование повышенной надежности против взрыва-взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме его работы.

• Взрывобезопасное электрооборудование- взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты.

• Особовзрывобезопасное электрооборудование - взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты.

Методы защиты:

• Сдерживание взрыва— при этом методе взрыв происходит, но ограничен определенной зоной таким образом, что распространение взрыва в окружающую атмосферу не происходит. На этом принципе базируется вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка».

• Изоляция— метод, который основывается на физическом разделении или изоляции электрических элементов или горячих поверхностей от взрывоопасных смесей. Сюда включаются различные способы, такие как поддержание повышенного давления, герметизация и т. д.

• Предотвращение— метод, который ограничивает энергию, как электрическую, так и тепловую, сохраняя определенные уровни как при нормальной работе, так и при аварийных обстоятельствах. Наиболее характерным техническим приемом здесь является вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь».

Виды взрывозащиты:

Вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» (Ех d) – это метод, в котором электротехническое оборудование помещается в прочную оболочку, способную выдержать внутренний взрыв без деформирования, а плоская фланцевая крышка или крышка c резьбовыми отверстиями по контуру с тщательно регулируемыми воздушными зазорами обеспечивают волне, образованной во время вспышки, выход во внешнюю атмосферу. Тщательно регулируемый воздушный зазор гасит волны выхлопных газов. Совместное действие двух процессов: распространение газов с высокой скоростью и теплообмен со стенами щелей оболочки — приводит в результате к снижению энергии выхлопных газов до уровня, при котором становится невозможным воспламенение огнеопасной смеси во внешней окружающей среде. Все электрические подключения по этому виду взрывозащиты проходят через прочные взрывонепроницаемые стальные трубы или кабельные трубопроводы и тщательно герметизированы в местах ввода в оболочку

Этот метод применяется для соединительных коробок, осветительных электроустановок, коммутационной аппаратуры и электротехнического оборудования.

Вид взрывозащиты «Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением p» (Ex p). Этот вид взрывозащиты основывается на идее отделения окружающей атмосферы от электрического оборудования, что не позволяет опасной смеси воздуха и газа пройти через оболочку, содержащую электрические части, которые могут производить искры или иметь опасные температуры. Защитный газ (воздух или инертный газ), содержащийся внутри оболочки, находится под давлением, более высоким, чем давление внешней атмосферы.

Этот вид взрывозащиты разрешен в качестве защиты в Зоне 1 и Зоне 2. В случае потери давления автоматика либо немедленно отключает источник питания (для Зоны 1), либо подает звуковой или световой сигнал (допускается для Зоны 2).

Защита вида «e» (повышенная надежность). 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

Искробезопасная электрическая цепь (Ex i). Вид взрывозащиты Ex i основан на принципе ограничения предельной энергии, накапливаемой или выделяемой электрической цепью в аварийном режиме, или рассеивания мощности до уровня значительно ниже минимальной энергии или температуры воспламенения.

Cуществуют три уровня взрывозащиты Ex i: Ex ia – особовзрывобезопасный, Ex ib – взрывобезопасный, Ex ic – повышенная надежность против взрыва.

           Допустимые уровни энергии в искробезопасной электрической цепи простираются от 20 до 180 мкДж (максимальное напряжение разомкнутой электрической цепи 30 В, значение тока короткого замыкания 100 мА, допустимая мощность 0,45 Вт).

Ex ia предполагает сохранение условий безопасности даже в случае двух одновременных и независимых повреждений, поэтому этот уровень взрывозащиты обеспечивает наибольшую безопасность, и применим для Зоны 0, Зоны 1 и Зоны 2.

Ex ib допускает только одно повреждение, и поэтому применим только для Зоны 1 и Зоны 2.

Ограничение энергии искробезопасныx электрическиx цепей производится с помощью специального электрооборудования:

 блоками искрозащиты на стабилитронах – БИС, или по другому - барьеры безопасности на шунтирующих диодах Зенера;

гальванически изолированных средств сопряжения (преобразователей сигналов с универсальным входом, повторителей аналоговых сигналов, формирователей аналоговых выходных сигналов, устройств управления интеллектуальных электропневматических преобразователей, повторителей состояний переключателей и др.).

Это оборудование ограничивает максимальное напряжение и ток, протекающий через искробезопасные электрические цепи даже в случае аварии.

 

Вид взрывозащиты «масляное заполнение оболочки» (Ex o). В соответствии с этим методом защиты все электрические элементы погружаются в любое невоспламеняющееся или слабовоспламеняющееся масло, которое предотвращает соприкосновение электрических элементов с атмосферой. Масло зачастую служит также смазочно-охлаждающей эмульсией.

Наиболее часто этот метод применяется для неподвижного электрооборудования, такого как трансформаторы. Метод погружения в масло непригоден для контрольно-измерительного оборудования или для электрооборудования, которое требует частого технического обслуживания или осмотра.

Вид взрывозащиты «кварцевое заполнение оболочки q» (Ex q). Этот метод защиты подобен методу защиты погружением в масло, за исключением того, что разделение электрооборудования и взрывоопасной атмосферы осуществляется заполнением оболочки порошкообразным материалом таким образом, чтобы электрическая дуга, генерируемая внутри оболочки, не вызвала воспламенения опасной атмосферы.

Заполнение должно быть выполнено таким образом, чтобы предотвратить образование пустот в массе. В качестве заполнителя применяется мелкодисперсный кварцевый песок.

Взрывозащита вида «герметизация компаундом (m)» (Ex m). При этом виде взрывозащиты части электрооборудования, способные воспламенить взрывоопасную атмосферу за счет искрения или нагрева, заключаются в компаунд таким образом, чтобы взрывоопасная атмосфера не могла воспламениться.

Компаунды - это термоактивные, термопластические полимерные смолы (отверждаемые в естественных условиях) и эластомерные материалы с наполнителями и/или добавками или без них после затвердевания.

Герметизация обеспечивает хорошую механическую защиту и является весьма эффективным средством для предотвращения контакта с взрывоопасной смесью. Герметизация часто применяется в качестве дополнения к другим методам защиты.

 

 

⇐ Предыдущая22232425262728293031Следующая ⇒

Поделиться: