Взрывозащищённое электрооборудование: уровни, маркировка и выбор
На предприятиях нефтегазовой, химической и горнодобывающей промышленности электрооборудование эксплуатируется в среде, где смесь горючих газов или пыли с воздухом может воспламениться от искры или нагрева. Взрывозащищённое электрооборудование — категория изделий, конструкция и электрические параметры которых исключают возможность воспламенения окружающей взрывоопасной среды.
Разберём, что такое взрывоопасная зона, какие существуют уровни и виды взрывозащиты, как читать маркировку оборудования и по каким критериям оно выбирается. Материл будет полезен инженерам, проектирующим электроснабжение опасных производственных объектов.
Взрывоопасные зоны и их классификация
Взрывоопасная зона — помещение или ограниченное пространство, в котором возможно образование взрывоопасной смеси. По вероятности и длительности присутствия смеси зоны делятся на классы.
Классы зон для газов и паров
- Зона 0. Взрывоопасная смесь газов или паров с воздухом присутствует непрерывно или в течение длительного времени (более одного часа).
- Зона 1. Смесь может образоваться при нормальной работе оборудования — при пусках, остановках, переключениях.
- Зона 2. Смесь маловероятна при нормальной работе и образуется только при авариях или неисправностях.
Классы зон для пыли
- Зона 20. Горючая пыль присутствует непрерывно или длительное время.
- Зона 21. Пыль может образоваться при нормальной работе.
- Зона 22. Пыль маловероятна при нормальной работе, возможна при авариях.
Класс зоны определяет требования к электрооборудованию: чем выше класс опасности, тем строже конструктивные и электрические требования к аппаратам, устанавливаемым внутри.
Виды и уровни взрывозащиты
Взрывозащита достигается различными конструктивными способами. Каждый способ обозначается буквенным кодом, а его надёжность — уровнем.
Взрывонепроницаемая оболочка (d)
Оборудование заключено в прочную оболочку, способную выдержать внутренний взрыв без деформации и не передать пламя в окружающую среду. Применяется для зон 1 и 2 с газами. Высокая прочность оболочки сочетается с большим весом и сложностью обслуживания.
Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением (p)
Внутрь оболочки подаётся чистый воздух или инертный газ под избыточным давлением, что исключает проникновение горючей среды. Применяется для крупных шкафов и помещений. Требует непрерывной работы системы продувки и контроля давления.
Искробезопасная электрическая цепь (i)
Ток и напряжение в цепи ограничены до значений, при которых искра или нагрев не способны воспламенить смесь. Искробезопасные цепи делятся на уровни: ia (для зон 0 и 20), ib (для зон 1 и 21), ic (для зон 2 и 22). Применяется в измерительных и сигнальных цепях, системах телемеханики.
Погружение в масло (o) и кварцевый наполнитель (q)
Источники воспламенения изолируются маслом или кварцевым песком. Исторически первые виды защиты, сейчас применяются ограниченно — в основном в силовых аппаратах старого парка.
Защита вида «e» — повышенная надёжность
Конструкция исключает появление искр, дуг и опасных температур в нормальном режиме и при неисправностях, отличных от короткого замыкания. Применяется для клеммных коробок, светильников зон 1 и 2.
Защита вида «m» — герметизация компаундом
Элементы, способные искрить, залиты компаундом, исключающим контакт со взрывоопасной средой. Применяется в компактных устройствах.
Как читать маркировку оборудования
Маркировка взрывозащищённого оборудования содержит исчерпывающую информацию о его применении. Типовая расшифровка:
- 1Ex — знак соответствия требованиям взрывозащиты для оборудования уровня 1 (повышенной надёжности);
- d — вид взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка);
- IIB — подгруппа электрооборудования по воспламеняющей способности среды (I — рудничный метан, IIA — промышленные газы типа пропана, IIB — этилен, IIC — водород);
- T4 — температурный класс: максимальная температура поверхности оборудования не превышает 135 градусов Цельсия;
- Gb — уровень защиты оборудования: Ga (очень высокая, для зон 0), Gb (высокая, для зон 1), Gc (для зон 2);
- Ex tb IIIC T125°C — аналогичная маркировка для пылевой среды (защита от воспламенения пылевоздушных смесей).
Температурные классы T1–T6 определяют максимально допустимую температуру поверхности: от 450 градусов для T1 до 85 градусов для T6. Выбор класса зависит от температуры самовоспламенения конкретной горючей среды на объекте.
Критерии выбора оборудования
Выбор взрывозащищённого оборудования выполняется в такой последовательности:
- Определение класса и области распространения взрывоопасной зоны по проекту или технологическому регламенту.
- Определение категории и группы взрывоопасной смеси — конкретный газ, пар или пыль, её температура самовоспламенения.
- Выбор вида и уровня взрывозащиты с учётом класса зоны: для зоны 0 — только ia; для зоны 1 — d, e, ib, p; для зоны 2 — расширенный перечень.
- Проверка температурного класса — температура поверхности не должна превышать температуру самовоспламенения смеси.
- Проверка сертификации — оборудование должно иметь действующий сертификат соответствия и маркировку Ех.
- Учёт условий окружающей среды — агрессивные среды, вибрация, температура, влажность.
Монтаж и эксплуатация
Взрывозащищённое электрооборудование требует особого отношения на всех этапах жизненного цикла. При монтаже критичны: сохранение целостности взрывонепроницаемых соединений, использование только сертифицированных кабельных вводов, соблюдение моментов затяжки фланцевых соединений, организация заземления всех металлических частей.
В эксплуатации обязательно:
- соблюдение периодичности осмотров согласно инструкции эксплуатации;
- контроль целостности оболочек, отсутствие вмятин, трещин и коррозии;
- замена кабельных вводов и уплотнений только на сертифицированные компоненты;
- запрет на любые несанкционированные модификации конструкции;
- ведение журнала осмотров и ремонта.
Особое внимание — искробезопасным цепям: их параметры (индуктивность, ёмкость, ток) не должны изменяться при ремонтах и подключении новых устройств. Любая замена кабеля или прибора может вывести цепь за пределы искробезопасности.
Типичные ошибки
На практике наиболее частыми нарушениями являются:
- установка оборудования с маркировкой, не соответствующей классу зоны;
- использование несертифицированных кабельных вводов и уплотнений;
- ремонт оболочек с нарушением взрывонепроницаемости — сварка, замена болтов, установка дополнительных отверстий;
- эксплуатация оборудования с повреждённой маркировкой или без неё;
- подключение к искробезопасным цепям приборов без соответствующих барьеров.
Заключение
Взрывозащищённое электрооборудование — обязательный элемент любой взрывоопасной производственной среды. Правильный выбор по классу зоны, виду и уровню взрывозащиты, температурному классу и подгруппе газа обеспечивает безопасность персонала и сохранность производства. Дисциплина монтажа и эксплуатации — не менее важный фактор: большинство аварий на взрывоопасных объектах связано не с конструктивными недостатками оборудования, а с нарушениями при его установке и обслуживании.
