Проект издательского дома «МедиаПро»
Получать дайджест новостей

Статьи

Назад к списку статей
Безопасность производства

Оборудование для взрывоопасных зон

  1. Что является предпосылками для возникновения взрыва?
  2. Какие аспекты необходимо принимать во внимание при выборе оборудования?

Самопроизвольные возгорания, приводящие к взрывам, старше человечества. Атмосферные разряды, грозовые молнии, вызывали огонь, прежде чем человек появился на Земле.

СПРАВКА В 1753 г. был изобретён первый громоотвод, который значительно уменьшал опасность воспламенения и пожара, связанную со статическим электричеством.

В настоящее время модели защищённых от взрывов машин уже давно существуют не только в горнорудной промышленности.

Взрывоопасные зоны были выявлены на рабочих местах шахтеров, так как смесь угольной пыли и метана представляет большую опасность возникновения взрыва. Затем такие зоны выявили в переработке нефти и газа, органической химии, лакокрасочной и фармацевтической промышленности, при переработке горючих жидкостей и газов.

ВАЖНО! 90 % промышленных предприятий, которые работают с пожароопасными, горючими, самовоспламеняющимися или взрывоопасными веществами, являются стратегическими объектами. Поэтому они должны быть обеспечены самыми современными системами безопасности, в том числе предотвращающими взрывы.

Взрывоопасные производства достаточно широко распространены в раз- личных отраслях промышленности:

  • химической,
  • горнорудной,
  • угольной,
  • нефтяной,
  • газовой,
  • атомной,
  • деревообрабатывающей,
  • мебельной,
  • целлюлозно-бумажной,
  • цементной,
  • предприятиях пищевой промышленности, выпускающих муку, кондитерские изделия, винно-водочную продукцию.

Взрывоопасные зоны есть там, где хранятся горюче-смазочные материалы, применяются лаки и краски, осуществляется обработка при высоких температурах и используются гальванические установки. Уже это указывает на необходимость особого внимания к защите от взрывов, которые часто приводят к летальному исходу находящихся близко к их эпицентру и большому экономическому ущербу.

ИНФОРМАЦИЯ. По данным международной организации Allianz SE в 2013—2018 гг. во всём мире было зафиксировано более 470 000 случаев нанесения материального ущерба, из которых 87 % были обусловлены техническим и человеческим факторами, при этом роль стихийных бедствий была второстепенной.
В Германии 39 % ущерба было связано с пожарами, взрывами и дефектами продукции. За эти 5 лет он составил более 14 млрд. евро.
По данным Ростехнадзора только одна авария на каучуковом заводе в Омске, случившаяся 6 марта 2014 г., привела к ущербу в размере 206 млн. рублей.

Классификация взрывоопасных зон

Взрывоопасная зона представляет собой пространство в помещении или вокруг внешней установки, в которой присутствует взрывоопасная среда. Она (зона) также может возникнуть под влиянием природных или производственных факторов и в большинстве случаев требует принятия специальных мер при создании оборудования, его выборе, монтаже и эксплуатации, а также должна отражаться в нормах технологического проектирования.

Эти зоны классифицируются в зависимости от уровня опасности. В Европе они характеризуются в стандарте IEC/EN 60079-10 и разделены на категории.

0-я зона. В ней взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительного промежутка времени (более 1000 часов/год).

1-я зона. В этом случае горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей смешиваются с воздухом с образованием взрывоопасных смесей при работе оборудования в нормальном режиме (более 10, но менее 1000 часов/год).

2-я зона. В ней не происходит образования взрывоопасных смесей горючих газов или паров легковоспламеняющихся жидкостей с воздухом при нормальном режиме работы оборудования или они существуют короткий промежуток времени (менее 10 часов/год).

20-я зона отличается постоянным наличием взрывоопасных смесей горючей пыли с воздухом или в течение длительного промежутка времени (более 1000 часов/год).

21-я зона характеризуется присутствием во взвешенном состоянии пыли и волокон, способных образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальном режиме оборудования (более 10, но менее 1000 часов/год).

22-я зона. В ней происходит образование взрывоопасных смесей пыли или волокон с воздухом только в течение короткого промежутка времени при нормальном режиме работы оборудования или в результате аварии, или повреждения оборудования (менее 10 часов/год).

Эту классификацию необходимо принимать во внимание при выборе оборудования, технологий работы, применяемых веществ, разработке инструкций по эксплуатации этого оборудования и мер по охране, а также проведении многих других мероприятий.

Методы предотвращения взрывов

Предпосылками для образования взрыва являются наличие кислорода воздуха, паров углеводородов, растворителей, лаков, красителей и других химических веществ, порошков и пыли магния, алюминия, серы, целлюлозы и других, а также повышенного нагрева или источника горения.

ВАЖНО! Существует 3 базовых метода предотвращения взрывов:
  • взрывозащита,
  • сегрегация,
  • предотвращение.

Меры по взрывозащите, которые сами не предотвращают взрывы, а только ограничивают их распространение и связанные с этим трагические последствия, а также материальный ущерб, предусматривают:

  • сооружение огне- и взрывоупорных корпусов,
  • создание инертной зоны в трубопроводах и аппаратах для подавления огня,
  • автоматическое прекращение работы оборудования,
  • уменьшение вероятности возникновения искры,
  • изоляция электрических цепей от взрывоопасных смесей и др.

Сегрегация предусматривает физическое разделение или изоляцию электрических цепей и нагреваемых поверхностей от взрывоопасных смесей с помощью герметизации или инкапсуляции.

Меры по предотвращению взрывов ограничивают уровень электрической и термической энергии до безопасного уровня как при нормальной работе оборудования, так и при наличии неисправностей.

Таким образом гарантируется взрывобезопасность с предотвращением воспламенения взрывоопасной атмосферы, упрощается эксплуатация оборудования, находящегося в этой среде.

ВАЖНО! Выбор мер зависит от необходимого уровня безопасности, размера оборудования, особенностей технического обслуживания.

Обеспечение взрывобезопасности требует предварительного анализа ситуации, который позволяет безошибочно выбирать необходимые меры с учётом предстоящих расходов и достигаемого уровня безопасности.

Выбор оборудования

Оборудование, применяемое во взрывоопасных зонах, подразделяется следующим образом:

- группа 1. Рассчитанное на эксплуатацию в шахтах и наземных сооружениях, в которых может находиться рудничный газ и/или горючая пыль. В этом случае необходимы 3 уровня защиты от взрыва.

- группа 2. Это оборудование можно применять во взрывоопасных газовых средах, но не в шахтах и их наземных сооружениях. Это оборудование должно иметь один уровень защиты.

- группа 3. К ней относятся станки и установки, рассчитанные на эксплуатацию во взрывоопасных пылевых средах, кроме шахт и их надземных сооружений. Как и группа 2, оно должно иметь один уровень защиты.

При выборе оборудования необходимо принимать во внимание параметры его работы, например, его рабочую температуру, которая не должна отличаться от существующей на предприятии. Оно должно иметь соответствующий класс защиты при эксплуатации во влажной и/или пыльной атмосфере.

ВНИМАНИЕ! Оборудование, предназначенное для работы во взрывоопасных зонах, должно сертифицироваться в соответствующих организациях и изготавливаться из антистатических полупроводящих материалов, которые не позволяют накапливаться зарядам статического электричества.

Кроме того, непрерывное улучшение компонентов этого оборудования, совершенствование технологий и повышение требований к нему позволяет его модернизировать и обеспечивать соответствие взрывобезопасным конструкциям.

Взрывонепроницаемые оболочки и искробезопасные цепи

Одним из конструктивных решений по обеспечению взрывозащиты является помещение его во взрывонепроницаемую оболочку с увеличенной толщиной стенок. Благодаря ей не происходит деформация корпуса, взрывная волна не выходит за ее пределы, а электрические вводы герметично скрыты. Этой оболочкой защищают коммутаторы, посты управления, светильники, нагревательные элементы и другие устройства. Её обычно изготавливают из металла или других материалов. Для защиты анализаторов, распределительных шкафов, двигателей используют оболочки, заполненные под давлением защитным газом.

Оболочка с маркировкой «d» выдерживает давление до 40 атм и может применяться для защиты мониторов и других устройств для информационных технологий.

Более высокий уровень защиты обеспечивают оболочки с маркировкой «е». Она не допускает искрение оборудования и исключает передачу электрических зарядов по поверхности или воздуху, так как компоненты электрической цепи находятся на достаточном расстоянии. Через эту оболочку не проникают пыль и влага. Для предохранения контакта оборудования, находящегося под электрическим напряжением, можно применять заливочные составы, обеспечивая толщину слоя 3 мм.

В настоящее время наблюдается тенденция перехода от приборов с дорогими взрывонепроницаемыми оболочками к приборам с искробезопасной электрической цепью. Кроме того, взрывобезопасные оболочки стремятся делать не из металла, а из армированных полимерных материалов. Исключение составляют устройства из нержавеющей стали, выпуск которых растет, так как они могут применяться в суровых климатических условиях и агрессивных средах. Здесь необходимо отметить, что оболочки могут иметь различные дефекты, быть некачественно собраны или повреждены в результате аварии или несоответствующей эксплуатации.

ВНИМАНИЕ! Только искробезопасные электрические цепи не создают условий для взрыва. Оборудование с такой цепью относится к особо взрывобезопасным. Его можно использовать в условиях с повышенным риском возникновения взрыва (шахты). Его стоимость и монтаж гораздо ниже, чем у оборудования с оболочками.

Эта тенденция подтверждается в уже имеющихся на рынке разработках:

- Барьер искрозащиты шлейфа сигнализации БИСIII обеспечивает искробезопасность при защите искробезопасных сетей с напряжением 250 В и в приёмно-контрольных приборах тока короткого замыкания не более 20 мА. Это устройство может применяться совместно с приборами пожарной и охранной сигнализации. Оно гарантирует безопасность в случае аварии и при нарушении правил эксплуатации. Его устанавливают вне взрывоопасной зоны.

- Извещатель пожарный ручной взрывозащищённый ИП 535/В «Север» предназначен для круглосуточной передачи шлейфа пожарной сигнализации в помещениях со взрывоопасной средой. Он располагает оптической индексацией режима «Пожар» и обеспечивает высокий уровень взрывозащи- ты в широком температурном диапазоне.

- Оповещатель комбинированный «Плазма» может применяться в шахтах, рудниках и взрывоопасных зонах различных помещений. Он сообщает о пожаре с помощью информационного табло и звукового сигнала.

Светильники для взрывоопасных зон

Все производственные помещения, в том числе взрывоопасные, нуждаются в освещении. Для этого существует широкий ассортимент светильников различных конструкций и разной степени взрывозащиты. Эти источники света изготавливают из прочных и пожаробезопасных материалов и помещают в герметичный корпус из поликарбоната или жаропрочного стекла или в специальную арматуру. В качестве материала отражателей выбирают сталь, а конструктивные элементы позволяют выдерживать действие вибрации, высокой температуры и давления. В их структуре часто также используется искробезопасная электрическая цепь. Эти светильники в качестве источника света имеют лампы накаливания, люминесцентные и светодиодные лампы.

Светильники с лампой накаливания располагают встроенным патроном, ударопрочным, термостойким стеклянным плафоном.

ВАЖНО! Люминесцентные светильники отличаются экономичностью, долговечностью и безопасностью, они имеют взрывоустойчивую оболочку.

Светодиодные светильники для взрывоопасных помещений характеризуются использованием очень прочных материалов, не поддающихся коррозии и выдерживающих высокие температуры.

Детали этих устройств очень плотно соединены друг с другом для предотвращения попадания внутрь пыли и грязи. Они защищены от высокого и низкого давления и вибрации. Бывают стационарные и переносные диодные светильники. Они отличаются очень большим сроком эксплуатации, широким диапазоном электрического напряжения, на- личием поликарбонатного покрытия, возможностью эксплуатации в широком диапазоне температур, экономией энергии, стабильностью работы.

Взрывозащищённые двигатели

Необходимым условием для работы во взрывоопасной рабочей среде является наличие взрывозащищённых двигателей, которые подразделяются на 2 категории:
•    для нефтехимической и газовой промышленности,
•    для рудников.

Взрывозащита обеспечивается внешней оболочкой из специального пожароустойчивого материала, выдерживающего взрыв и препятствующего распространению огня. Таким образом, происходит защита окружающей среды и находящихся вокруг людей. Эти оболочки могут иметь масляное и кварцевое заполнение.

ВАЖНО! Взрывозащита также обеспечивается герметизацией с помощью заливки, ограничением выделения электрической и тепловой энергии и применением искробезопасной электрической сети.

В конструкции двигателей должна быть предусмотрена вентиляция. При её отсутствии двигатель должен переводиться на половинчатую меньший период времени.

В настоящее время ведётся интенсивная работа по гармонизации защиты от взрыва электрических и неэлектрических устройств с участием специалистов Международной электротехнической комиссии и Международной организации стандартизации, прежде всего для согласования нормативной базы. Одновременно происходит приспособление стандартов по защите от взрыва электрических средств производства к неэлектрическим устройствам.

СПРАВКА. Взрывозащитные двигатели выпускает фирма ENERAL серий ВА, ВАО, 1ВАО и ВР. Они имеют взрывонепроницаемую оболочку со щелевой взрывозащитой. Аналогичную продукцию (се- рии АИТУ) производит группа российских компаний Элком и бразильский концерн WEG.

Источник: «Журнал главного инженера», 2019

Подписаться на рассылку