Автоматизация взрывоопасных зон

 

6. 3оны класса В-lla — зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния, не имеют места при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

 

 Зоны в помещениях и зоны наружных установок в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от аппарата, в котором присутствуют или могут возникнуть взрывоопасные смеси, но технологический процесс ведется с применением открытого огня, раскаленных частей либо технологические аппараты имеют поверхности, нагретые до температуры самовоспламенения горючих газов, паров ЛВЖ, горючих пылей или волокон, не относятся в части их электрооборудования к взрывоопасным. Классификацию среды в помещениях или среды наружных установок за пределами указанной 5-метровой зоны следует определять в зависимости от технологических процессов, применяемых в этой среде.

Зоны в помещениях и  зоны наружных установок, в которых  твердые, жидкие и газообразные горючие  вещества сжигаются в качестве топлива  или утилизируются путем сжигания, не относятся в части их электрооборудования  к взрывоопасным.

В помещениях отопительных котельных, встроенных в здания и  предназначенных для работы на газообразном топливе или на жидком топливе с температурой вспышки 61°С и ниже, требуется предусматривать необходимый минимум взрывозащищенных светильников, включаемых перед началом работы котельной установки. Выключатели для светильников устанавливаются вне помещения котельной.

Электродвигатели вентиляторов, включаемых перед началом работы котельной установки, и их пускатели, выключатели и др., если они размещены  внутри помещений котельных установок, должны быть взрывозащищенными и  соответствовать категории и  группе взрывоопасной смеси. Проводка к вентиляционному электрооборудованию  и светильникам должна соответствовать  классу взрывоопасной зоны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Автоматизация взрывоопасных зон.

В общем случае системой автоматизации называется комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. Автоматизированные системы применяются  в различных отраслях промышленности. Термин «автоматизированная» подчеркивает сохранение за человеком-оператором некоторых  функций либо наиболее общего характера, либо не поддающихся автоматизации.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) предприятий горнодобывающей, химической, нефтехимической, газовой промышленности, применяющих в технологических процессах или производящих взрывоопасные и токсичные вещества, работают на объектах, где определенные участки производства характеризуются либо постоянным наличием взрывоопасной среды, либо существует потенциальная опасность появления такой среды в случае аварий или отклонений от нормального течения технологического процесса. Именно поэтому выбор надежных технических решений, обеспечивающих защиту предприятия от возможных возгораний и взрывов, является важнейшей задачей при проектировании АСУ ТП [4].

2.1. Требования к оборудованию во взрывоопасных зонах.

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 смеси мала, то требования по взрывозащите к конструкции электрооборудования могут быть менее жесткими.

Следует стремиться к тому, чтобы количество и размеры зон  классов 0 и 1 были минимальными. Это  можно обеспечить выбором конструкции  технологического оборудования и условиями  его эксплуатации. Необходимо обеспечить, чтобы все зоны в основном относились к классу 2 или не были взрывоопасными.

Если утечка горючего вещества неизбежна, необходимо использовать такое  технологическое оборудование, которое  является источником утечек второй ступени, а если и это невозможно, то их количество должно быть минимальным.

Электрооборудование (особенно с частями, искрящими при нормальной эксплуатации) должно, как правило, размещаться в невзрывоопасных  зонах. Если это невозможно, его следует  устанавливать в зоне, характеризующейся  наименьшим уровнем взрывоопасности.

Все электрооборудование  и электропроводка во взрывоопасных зонах должны выбираться с дополнительными требованиями для взрывозащиты конкретного вида и дополнительными требованиями к электрооборудованию конкретного вида.

Электрооборудование должно устанавливаться в соответствии с требованиями технической документации на него. Необходимо следить за тем, чтобы установленные сменные  элементы, например лампы, имели требуемый  тип и номинал. По завершении установки  должна быть выполнена первичная  проверка электрооборудования и  его монтажа в соответствии с  ГОСТ Р 51330.16.

Кроме того, если используют светильники с люминесцентными лампами, то, пока не предприняты необходимые меры, предотвращающие разрушение ламп, перед транспортированием ламп через взрывоопасную зону или их замене следует удостовериться, что в атмосфере взрывоопасной зоны отсутствует газ (пар). Натриевые лампы низкого давления не должны использоваться в любой взрывоопасной зоне или над ней из-за риска воспламенения взрывоопасной газовой среды от свободного натрия разбитой лампы.

Электрооборудование и системы, используемые в исключительных обстоятельствах, например при научных исследованиях, модернизации, опытном производстве (эксплуатации) и другой новой работе, могут не отвечать требованиям, если установка применяется только в  течение ограниченного периода  времени, находится под надзором специально обученного персонала и по крайней мере одна из предпринятых мер гарантирует:

- что взрывоопасная газовая  среда не образуется;

- что это электрооборудование  будет отключено в случае появления  взрывоопасной газовой среды,  а воспламенение после отключения, например из-за нагретых частей, не произойдет;

- что персонал и окружающая  среда не будут подвергаться  опасности при возникновении  пожара или взрывах в экспериментальной  установке. 

Кроме того, необходимые  меры безопасности должны быть доведены в письменной форме до сведения персонала, который должен:

- знать требования стандартов  и инструкций, относящихся к установленному  электрооборудованию и системам  и определяющих порядок его  использования во взрывоопасных  зонах; 

- иметь доступ ко всей  информации, необходимой для оценки  безопасности.

 

Взрывозащищённые системы  управления применяются в теx же случаяx, что и обычные, с той лишь разницей, что они могут безопасно функционировать во взрывоопасной среде. При проектировании взрывозащищённыx систем управления учитываются следующие специфические факторы: Системы проектируются максимально компактно, т.к. взрывозащищённые корпуса очень дороги и с ростом размера корпуса его цена растёт нелинейно. При построении сxем обработки датчиков не используются барьеры искробезопасности, т.к. такие барьеры вносят значительные помеxи в показания датчиков. Для обработки датчиков используются функциональные электронные модули производства нашего предприятия, которые обеспечивают требования искробезопасности и при этом не вносят искажений в показания датчиков. В сxемы максимально закладываются возможности самодиагностики, т.к. взрывозащищённые системы обычно запечатаны и труднодоступны для обслуживания и диагностики.

 

2.2. Основные виды  оборудования.

Суть взрывозащищённого  электрооборудования заключается  в таком его конструктивном исполнении, при котором исключается возможность  возгорания взрывоопасной окружающей среды, вызванного работой этого  электрооборудования. В остальном  взрывозащищённое электрооборудование  не отличается от обычного.

Существуют два основныx пути обеспечения взрывозащищённого исполнения [5]:

1. Не позволить образоваться очагу возгорания. Электрический ток обладает определённой энергией, которая в ряде случаев проявляется в виде высокотемпературныx явлений. Кроме того, ударное соприкосновение металлическиx частей электромеxаническиx компонентов также может приводить к искрообразованию. Существует ряд конструктивныx приёмов, позволяющиx избежать высокотемпературныx проявлений работы оборудования, а значит, избежать появления потенциальныx очагов возгорания.
2. Изолировать потенциальный очаг возгорания от взрывоопасной среды. В ряде случаев гарантированно избежать искрообразования при работе электрооборудования бывает очень затруднительно. В такиx случаяx потенциально опасные электрокомпоненты заключают в специальную оболочку, которую называют взрывозащищённой.

 

Взрывозащищенное оборудование подразделяется по уровням взрывозащиты:

Уровень взрывозащиты	Характеристика
Особовзрывобезопасное оборудование	Взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты.
Взрывобезопасное оборудование	Взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и  при признанных вероятных  повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты
Оборудование повышенной надежности против взрыва	Взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальном режиме работы.

 

Особовзрывобезопасное электрооборудование обеспечивается:

• взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи «ia»;
• специальным видом взрывозащиты «s»;
• взрывобезопасным электрооборудованием с дополнительными средствами взрывозащиты (например заключением искроопасных частей во взрывонепроницаемую оболочку)

 

Взрывобезопасное электрооборудование обеспечивается:

• взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи не ниже «iв»;
• взрывозащитой вида «р» с устройством сигнализации и автоматического отключения напряжения питания, кроме искробезопасных цепей уровня «ia», при недопустимом снижении давления;
• взрывозащитой вида «d»;
• специальным видом взрывозащиты «s»;
• защитой вида «е», заключенной во взрывонепроницаемую оболочку;
• заключением в оболочку.

 

Электрооборудование повышенной надежности против взрыва может обеспечиваться:

• взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи «ic» и выше;
• взрывозащитой вида «р», имеющей устройство сигнализации о недопустимом снижении давления;
• взрывозащитой вида «q»;
• защитой вида «е»;
• защитой вида «т»;
• взрывозащитой вида «d»;
• масляным заполнением и заполнением негорючей жидкостью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Производство взрывозащищенного оборудования

Поставкой оборудования для  автоматизации взрывоопасных производств  занимается множество компаний. Рассмотрим продукцию некоторых из них.

 

Компания  Bartec – всемирно известный разработчик взрывозащищенного оборудования. Компания была основана в 1975 году в Германии, и на протяжении всего своего существования защищает людей и окружающую среду, обеспечивая безопасность компонентов, систем и установок. Компания занимается производством наиболее современных технических средств автоматизации процессов, происходящих во взрывоопасных зонах. Это взрывоопасные компьютеры, мониторы, панели управления, сканеры штрих-кодов, периферийные устройства (клавиатуры, мыши, тачпады) [6].