Взрывозащищённое исполнение

Взрывозащищённое исполнение — это совокупность конструктивных, схемотехнических и эксплуатационных мер, обеспечивающих безопасную работу электрооборудования, приборов и систем во взрывоопасных средах. Такое исполнение предотвращает возможность воспламенения окружающей взрывоопасной газовой, паровой или пылевоздушной смеси от электрических искр, дуг, нагретых поверхностей или других источников зажигания, возникающих при нормальной или аварийной работе оборудования. Взрывозащищённое исполнение регламентируется национальными и международными стандартами, в первую очередь — Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011), а также серией стандартов ГОСТ IEC 60079 и ГОСТ Р МЭК 60079.

История развития взрывозащиты

Необходимость создания взрывозащищённого оборудования возникла в середине XIX века с развитием угольной промышленности. В шахтах, где накапливался метан, частые взрывы от искрения шахтёрских ламп и электрооборудования приводили к массовым жертвам. В 1815 году английский учёный Хамфри Дэви изобрёл безопасную рудничную лампу, в которой пламя изолировалось от внешней среды металлической сеткой — это был прообраз современного взрывонепроницаемого исполнения. В XX веке, с электрификацией промышленности и химического производства, началась систематическая разработка методов взрывозащиты. В 1906 году в Германии был принят первый стандарт на взрывозащищённое электрооборудование. В СССР в 1930-е годы началось серийное производство взрывозащищённых электродвигателей и пусковой аппаратуры. Современные стандарты, такие как IEC 60079, были разработаны Международной электротехнической комиссией (МЭК) и приняты в большинстве стран мира, включая Россию.

Классификация взрывоопасных зон и смесей

Взрывозащищённое исполнение выбирается исходя из категории взрывоопасной среды и зоны её распространения.

Классификация взрывоопасных зон

Согласно ГОСТ IEC 60079-10-1 и ТР ТС 012/2011, взрывоопасные зоны делятся на классы:

• Зона 0 — зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительного времени (например, внутреннее пространство резервуаров с горючими жидкостями).
• Зона 1 — зона, в которой взрывоопасная газовая смесь может возникнуть при нормальной работе оборудования (например, вокруг заправочных колонок).
• Зона 2 — зона, в которой взрывоопасная газовая смесь маловероятна, а если возникает, то на короткое время (например, вокруг трубопроводов с горючими газами).
• Зона 20, 21, 22 — аналогичные зоны для горючей пыли (постоянное, вероятное и редкое присутствие соответственно).

Классификация взрывоопасных смесей

Взрывоопасные смеси классифицируются по:

• Категории (I — рудничный газ (метан), II — промышленные газы и пары, III — горючая пыль). Категория II дополнительно делится на подгруппы IIA, IIB, IIC по возрастанию взрывоопасности (например, водород и ацетилен относятся к IIC).
• Температурному классу (T1–T6) — максимальная температура поверхности оборудования не должна превышать температуру самовоспламенения смеси. Например, T1 — до 450 °C, T6 — до 85 °C.

Виды взрывозащиты

Взрывозащищённое исполнение реализуется через различные виды взрывозащиты, которые могут применяться как по отдельности, так и в комбинации.

Взрывонепроницаемая оболочка (d)

Оборудование помещается в прочную оболочку, которая выдерживает давление внутреннего взрыва и предотвращает распространение пламени во внешнюю среду. Щели и зазоры в оболочке имеют строго определённые размеры, через которые пламя охлаждается и гасится. Широко применяется для электродвигателей, распределительных коробок, выключателей.

Искробезопасная электрическая цепь (i)

Принцип основан на ограничении энергии в электрической цепи до уровня, недостаточного для воспламенения взрывоопасной смеси. Используется в контрольно-измерительных приборах, датчиках, системах автоматики. Различают уровни «ia» (допускает два отказа), «ib» (один отказ) и «ic» (нормальный режим).

Повышенная защита от взрыва (e)

В оборудовании исключаются дуговые, искровые и чрезмерно нагревающиеся элементы в нормальном режиме работы. Применяется для клеммных коробок, светильников, электродвигателей с усиленной изоляцией.

Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением (p)

Внутри оболочки поддерживается давление защитного газа (воздуха или инертного газа), превышающее внешнее, что предотвращает проникновение взрывоопасной смеси внутрь. Используется для крупных шкафов управления, аналитических приборов.

Кварцевое заполнение (q)

Оборудование помещается в оболочку, заполненную мелкозернистым кварцевым песком, который поглощает энергию взрыва и гасит пламя. Применяется для конденсаторов, трансформаторов.

Масляное заполнение (o)

Токоведущие части погружены в трансформаторное масло, которое изолирует их от контакта с взрывоопасной смесью. Используется для пусковых реостатов, рубильников.

Герметизация компаундом (m)

Электрические элементы заливаются специальным компаундом, исключающим контакт с внешней средой. Применяется для малогабаритных датчиков, блоков питания.

Специальный вид взрывозащиты (s)

Любые другие конструктивные меры, признанные компетентным органом по сертификации как обеспечивающие необходимый уровень безопасности. Например, защита от статического электричества, ограничение температуры нагрева.

Маркировка взрывозащищённого оборудования

Каждое изделие, предназначенное для работы во взрывоопасных средах, имеет маркировку, нанесённую на корпус. В соответствии с ТР ТС 012/2011, маркировка включает:

• Знак Ех — обозначение взрывозащищённого оборудования.
• Уровень взрывозащиты (0, 1, 2 — для газов; 20, 21, 22 — для пыли).
• Вид взрывозащиты (например, d, i, e, p).
• Категория и подгруппа (I, IIA, IIB, IIC, IIIA, IIIB, IIIC).
• Температурный класс (T1–T6).

Пример маркировки: 1Ex d IIB T4 — оборудование уровня 1, взрывонепроницаемая оболочка, для промышленных газов подгруппы IIB, температурный класс T4 (до 135 °C).

Применение взрывозащищённого оборудования

Взрывозащищённое исполнение обязательно для оборудования, устанавливаемого во взрывоопасных зонах следующих отраслей:

• Нефтегазовая промышленность — нефтеперерабатывающие заводы, газокомпрессорные станции, резервуарные парки, морские платформы.
• Химическая промышленность — производства аммиака, метанола, полимеров, растворителей.
• Угольная промышленность — шахты, обогатительные фабрики.
• Энергетика — газотурбинные и дизельные электростанции, котельные.
• Транспорт — заправочные станции, аэропорты (зоны заправки самолётов), железнодорожные цистерны.
• Пищевая промышленность — элеваторы, мельницы, сахарные заводы (взрывоопасная пыль).

Сертификация и требования

В России и странах Евразийского экономического союза (ЕАЭС) взрывозащищённое оборудование подлежит обязательной сертификации на соответствие ТР ТС 012/2011. Сертификат выдаётся аккредитованным органом по сертификации после проведения испытаний в лаборатории, имеющей область аккредитации. Процедура включает проверку конструкции, испытания на взрывонепроницаемость, искробезопасность, нагрев, механическую прочность. Для оборудования, предназначенного для использования в шахтах, опасных по газу и пыли, требуется также получение разрешения Ростехнадзора.

Интересные факты

• Первый в мире стандарт на взрывозащищённое электрооборудование был принят в Германии в 1906 году (VDE 0170/0171).
• Водород (подгруппа IIC) является одной из самых взрывоопасных сред — его минимальная энергия зажигания составляет всего 0,017 мДж.
• Взрывозащищённое исполнение не означает, что оборудование не может взорваться — оно означает, что взрыв не выйдет за пределы защитной оболочки.
• Современные взрывозащищённые светильники могут работать при температурах от –60 °C до +60 °C.

Источники

• Технический регламент Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011).
• ГОСТ IEC 60079-0-2011 «Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования».
• ГОСТ IEC 60079-10-1-2013 «Взрывоопасные среды. Часть 10-1. Классификация зон. Взрывоопасные газовые среды».
• ГОСТ IEC 60079-14-2013 «Взрывоопасные среды. Часть 14. Проектирование, выбор и монтаж электроустановок».
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), глава 7.3 «Электроустановки во взрывоопасных зонах».
• Справочник «Взрывозащищённое электрооборудование» под ред. В.С. Шевелёва, 2015.