Алгоритм проведения работ при классификации взрывоопасных зон согласно ГОСТ р 51330. 9-99 и выборе исполнения устанавливаемых в них электротехнических устройств

И.К. Ильюшкина

АЛГОРИТМ ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ ПРИ КЛА ССИФИКАЦИИ ВЗРЫВООПА СНЫХ ЗОН СОГЛА СНО ГОСТ Р 51330.9-99 И ВЫБОРЕ ИСПОЛНЕНИЯ УСТАНАВЛИВАЕМЫХ В НИХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Семинар № 18

/Классификация взрывоопасных зон

• Там, где горючие вещества перерабатываются, производятся, хранятся или используются каким-либо другим образом, существует опасность соединения их с воздухом в определенной концентрации, тем самым образовывая взрывоопасную среду, которая в случае присутствия источника зажигания приводит к возникновению горения или взрыва.

К горючим веществам и материалам относятся те, которые способны самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления или образовывать горючие пары, газы или туман под воздействием огня или высокой температуры.

Классификация зон (на взрывоопасные и безопасные) - это метод анализа и классификации окружающей среды, в которой может присутствовать взрывоопасная газовая смесь.

Классификация зон проводится с целью выбора такого конструктивного и электротехнического исполнения электрооборудования, которое позволило бы его безопасно эксплуатировать в присутствии данной взрывоопасной смеси.

Электротехнические устройства относятся к потенциальным источникам поджигания взрывчатой среды.

Классификация зон проводится специали-стами-технологами, знающими технологический процесс и оборудование, совместно со специалистами-электриками, инженерами по технике безопасности и другим техническим персоналом.

Взрывоопасные зоны в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывчатой газовой смеси подразделяются на три 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 смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время.

В зарубежной практике принято, что время присутствия взрывоопасной среды для зоны 0 составляет более 1000 часов в течение года (10 % интервала времени эксплуатации оборудования), для зоны 1 - от 10 до 1000 часов (0,110) %, для зоны 2 - от 1 до 10 часов (0,01-0,1 %).

Взрывобезопасной считается зона, в которой присутствие взрывчатой среды составляет менее 1 часа в течение года.

Процентное соотношение взято из расчета, что рабочий год составляет 8 760 часов, округляют до 10 000 часов.

Классификация зон проводится на стадии проектирования объекта и подлежит дальнейшему систематически проводимому анализу специалистами эксплуатирующей организации.

Классификация зон проводится с учетом климатических условий, топографического анализа и сейсмичности местности.

Форма поверхности почвы и поверхности пола помещений оказывают влияние и должны быть учтены при классификации зон для предотвращения возможного скопления взрывоопасных смесей в «низинах» и плохо проветриваемых участках.

Атмосферные условия допускают возможность изменения давления и температуры выше и ниже эталонного уровня 101,3 кПа (760 мм рт.ст.) и 20 0С в случаях, когда эти изменения оказывают незначительное влияние на характеристики взрывоопасных горючих газов и паров.

Алгоритм проведения работ для получения показателей класса взрывоопасности зон состоит из следующих этапов:

1. Сбор исходных данных, состоящих из:

• технологической схемы технологического процесса проектируемого опасного промышленного объекта;

• технологических систем и блоков переработки горючих веществ, составляющих технологическую схему;

• перечня горючих веществ, участвующих и образовывающихся в технологических системах технологического процесса ( нефть, газ, сточные воды с примесью горючих веществ и т.д.);

• перечня горючих материалов, служащих для обеспечения технологического процесса (минеральные масла, дизельное топливо, гликоль, растворители, химические реагенты, метанол и т.д.);

• характеристик горючих веществ и материалов, участвующих в технологическом процессе: температура самовоспламенения и вспышки, параметры испаряемости, концентрационные пределы взрываемости (нижний и верхний), категория (ІІА, ІІВ, ІІС) и группа (Т1-Т) горючей смеси. Характеристики горючих веществ, образующих взрывоопасную газовую смесь, приведены в нормативных документах: ГОСТ 12.1.011-78, ГОСТ Р 51330.1199, ГОСТ Р 51330.19-99, ГОСТ 12.1.007-76.

2. Анализ полученной информации:

- Анализируются технологические системы, требующие расположения в помещениях.

Определение: Помещение - пространство, огражденное со всех сторон стенами (в том числе с окнами и дверями), с покрытие (перекрытием) и полом. Пространство под навесом и пространство, ограниченное сетчатыми или решетчатыми ограждающими конструкциями, не являются помещениями.

Оценивается количество и местоположение проемов в помещениях.

Анализируются технологические системы с целью определения оборудования, которое не может быть полностью закрытым.

Анализируются потенциальные источники утечки горючих веществ и материалов, а также непрерывно присутствующие источники утечки при технологическом процессе. Определяется их размещение и составляется описание.

Ориентировочный перечень источников утечки следующий:

♦ Загрузка или разгрузка технологического аппарата.

♦ Открытые емкости для хранения легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ).

♦ Закрытые емкости для хранения ЛВЖ, газов.

♦ Зарядные станции тяговых и стартер-ных аккумуляторных батарей.

♦ Пространство (0,5 м) по горизонтали и вертикали от проемов за наружными ограждающими конструкциями помещений во взрывоопасных зонах.

♦ Пространство (3 м) по горизонтали и вертикали от закрытого технологического аппарата с горючими газами или легко воспламеняющими жидкостями (ЛВЖ).

♦ Вытяжной вентилятор, установленный снаружи и обслуживающий помещения со взрывоопасными зонами.

♦ Устройства для выброса из предохранительных клапанов и дыхательных клапанов емкостей и технологических аппаратов с горючими газами или ЛВЖ.

♦ Устройства для выброса воздуха из

систем вытяжной вентиляции помещений

взрывоопасных зон.

♦ Струйный поток быстро испаряющейся жидкости (распыление).

♦ Струя газовой смеси.

♦ Уплотнения насосов, компрессоров или клапанов с утечкой горючего вещества в нормальном режиме работы.

♦ Технологические дренажные стоки.

♦ Открытые пространства вокруг окончания труб, отводящих попутные газы.

♦ Линии с открытыми концами.

♦ и т.д.

Определяется технологическое оборудование, в котором горючие вещества находятся под высоким избыточным давлением (свыше 2500 кПа). Из-за существования дополнительной опасности размеры опасных зон должны быть увеличены.

Оценивается количество и величина выбросов, связанных с утечками оборудования.

Анализируется влияние вентиляции. Определяется тип вентиляции:

- естественная (осуществляется путем перемещения воздуха за счет ветра и\или перепада температур);

- искусственная (в помещениях): общая или местная: воздушный поток создается спе-

циальными устройствами, например приточными или вытяжными вентиляторами.

При искусственной вентиляции оцениваются ее параметры: уровень и готовность

Вентиляция высокого уровня (ВВ): присутствует постоянно; при аварии автоматически включаются запасные вентиляторы; предусмотрена автоматическая остановка процесса при выходе вентиляторов из строя.

Вентиляция среднего уровня (ВС): существует при нормальных условиях эксплуатации, допускаются нечастые кратковременные перерывы;

Вентиляция низкого уровня (ВН): не отвечает требования «ВВ» и «ВС».

Готовность вентиляции может быть хорошей (присутствует постоянно), средней (при нормальных условиях эксплуатации) и плохой (возможны значительные перерывы).

К фактору, определяющему класс и размеры зон относится вероятность присут-ствия взрывоопасной газовой смеси, которая, в основном, зависит от степени утечки и уровня вентиляции.

Постоянная утечка, как правило, образует зону класса 0, утечка первой степени - зону класса 1 и утечка второй степени - зону класса

2.

При этом следует учесть, что знак равенства между этими понятиями не ставят, потому что, например, при плохой вентиляции источники утечки второй степени могут образовывать зону 1.

В процессе классификации зон в том случае, когда возникают трудности относить ли зону к менее или более опасной, принципиально следует руководствоваться правилом британского стандарта по практической безопасности («IP Model Code of safe practice»): При возникновении сомнений в том или ином особом случае относить ли пространство к зоне 2 или к зоне

1, нужно всегда прибегать к определению показателя по критериям зоны 1.

Выбирать следует по наихудшему варианту.

На практике почти все источники утечки являются многоклассовыми: вокруг зоны 0 су-

ществует зона 1, вокруг зоны 1 еще более обширная зона 2.

При определении размеров взрывоопасной зоны необходимо учитывать возможность проникновения горючего газа, который тяжелее воздуха, ниже уровня земли (например, в колодцы и траншеи), и поступления горючего газа, который легче воздуха, в верхнюю часть помещения до уровня крыш.

Если источник утечки находится за пределами зоны или в прилегающей зоне, проникновение значительных количеств горючего газа или пара в зону может быть предотвращено следующими способами:

- с помощью физических барьеров;

- созданием избыточного статического давления в зоне, примыкающей к опасной зоне, что предотвращает проникновение в нее взрывоопасного газа или пара;

- путем продувки зоны сильным потоком воздуха таким образом, чтобы обеспечить выход воздуха из всех отверстий, в которые может проникнуть горючий газ или пар.

3 Результатом проведенной работы после обработки полученных данных стано-вится чертеж «План взрывоопасных зон», оформленный на базе генплана промыш-ленного объекта.

II. Порядок работ при выборе исполнения электротехнических устройств, эксплуатируемых во взрывоопасных зонах

Безопасная эксплуатация электрооборудования, устанавливаемого на опасных промышленных объектах, связанных с добычей, переработкой, транспортированием и хранением газа и нефти, а также продуктов их переработки, достигается соответствием выбора такого исполнения электрооборудования, которое обеспечивает его безаварийное применение в потенциально опасной газовой среде.

Нормативным документом, регламентирующим требования к выбору исполнения электрооборудования для взрывоопасных зон, классифицированных по ГОСТ Р 51330.9-99, является гОсТ Р 51330.13-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 14. Электрооборудование во взрывоопасных зонах (кроме подземных выработок)».

Введение в действие новой (7-й) редакции главы 7.3 «Правил устройства электроустановок» будет регламентировать выбор электрооборудования для взрывоопасных зон, классифицированных по ГОСТ Р 51330.9-99.

Первичная информация, необходимая при выборе электрооборудования :

1. Месторасположение электротехнического устройства:

- во взрывоопасной зоне;

- вне взрывоопасной зоны, уточняя: в помещении диспетчерской или наружно;

2. Класс взрывоопасной зоны: 0,1, 2.

3. Категория и группа взрывоопасности горючего вещества, например: 11АТ2, 11ВТ3, 11ВТ4(Н2 ) и т. д.

4. Условия эксплуатации электрооборудования:

Климатические условия: температура,

влажность;

Воздействие химически активных сред (сырости, пыли);

5. Место установки во взрывоопасной зоне: (наружное\ помещение);

При наружной установке определить возможность защиты от воздействий дождя, снега, солнечных излучений.

6. Возможное воздействие вибраций

(да\нет);

7. Данные о механизмах нагрузки: наличие перегрузок, частые пуски, реверс (для электродвигателей).

Общий порядок выбора электрооборудования:

Маркировка взрывозащиты взрывозащищенного электрооборудования группы ІІ, принятая в отечественной практике согласно ГОСТ Р 51330.0-99 “Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 0. Общие требования” (ранее действующий ГОСТ 12.2.020-76), на первом месте имеет уровень взрывозащиты электрооборудования:

0 - особовзрывобезопасный;

1 - взрывобезопасный;

2 - повышенная надежность против взрыва, который определяет класс взрывоопасной зоны эксплуатации электрооборудования.

Пример № 1:

Маркировка взрывозащиты 0ЕхіаІІСТ5 X ( -40° С<Та<+50 0 С) свидетельствует, что взрывозащищенное электротехническое устройство выполнено с уровнем взрывозащиты особовзрывобезопасным 0, что позволяет эксплуатировать его в зонах 0, 1, 2. Уровень взрывозащиты достигнут видом взрывозащиты “искробезопасная электрическая цепь уровня іа” для категории взрывоопасной смеси ІІС, температурный класс нагрева поверхности электрооборудования - Т5. Обозначение в мар-кировке взрывозащиты ІІСТ5 обуславливает возможность эксплуатации устройства во взрывоопасных газовых смесях категорий ІІА, ІІВ, ІІС и групп взрывоопасности Т1,Т2,Т3,Т4,Т5 включительно.

Отдельно стоящий знак Х в маркировке взрывозащиты устройства акцентирует внимание на особом (или особых) условии эксплуатации изделия, указанном в эксплуатационных документах (руководстве по эксплуатации, техническом описании и т.д.) и Свидетельстве о взрывозащищенности или сертификате - документе, выданном аккредитованной в системе

ГОСТ Р испытательной организации, подтверждающем взрывозащищенное исполнение изделия. Знак Х может обозначать, например, следующие меры безопасности:

- прибор относится к изделиям индивидуального пользования, закрепляется за лицом, несущим за него ответственность, в случае превышения предельно допустимых концентраций горючих газов должен быть вынесен из взрывоопасной зоны; или

- изделие необходимо оберегать от ударов и падений по корпусу (материал оболочки не выдержал испытаний на механическую прочность); или

- Внимание : материал корпуса является электростатически опасным, во взрывоопасных средах эксплуатировать в кожаном чехле; или

- материал корпуса не относится к светостойким, Оберегать изделие от воздействия солнечного света; или

- изделие изготовлено с постоянно присоединенным кабелем длиной 3 м;

- и т.д.

В тех случаях, когда электрооборудование может эксплуатироваться в условиях окружающей среды, отличных от так называемых нормальных для взрывозащищенного электрооборудования: от - 20 0С до +40 0С, маркировку взрывозащиты дополняют указанием температуры эксплуатации, например:

-40 0С<Та<+50 0С.

Пример № 2:

Маркировка взрывозащиты 2Ехе11Т6 обозначает, что взрывозащищенное (знак Ех) электротехническое устройство группы II (эксплуатируется во взрывоопасных зонах наружных и внутренних установок (не в подземных условиях) выполнено с уровнем взрывозащиты «повышенная надежность против взрыва», который достигнут видом взрывозащиты «е», температурный класс электрооборудования Т6.

Электрооборудование с такой маркировкой может эксплуатироваться во взрывоопасных зонах класса 2, где возможно образование взрывоопасных газовых смесей категорий 11А, 11В, 11С, групп взрывоопасности Т1-Т6 включительно.

Пример №3:

Маркировка взрывозащиты ЕхiaIIB обозначает, что электротехническое устройство относится к изделиям общего назначения, имеет входную/выходную искробезопасную цепь уровня ia.

Электрооборудование с такой маркировкой должно устанавливается вне взрывоопасной зоны, но к его выходной искробезопасной цепи могут подключаться взрывозащищенные электротехнические устройства с видом взрывозащиты “искробезопасная электрическая цепь”, устанавливаемые во взрывоопасных зонах, где возможно образование взрывоопасных газовых смесей категорий ПА, ИВ. Группа взрывоопасной газовой смеси (Т1-Т6) определяется маркировкой взрывозащиты подсоединенного взрывозащищенного электротехнического устройства, которая уже должна содержать как класс взрывоопасной зоны, так и температурный класс электрооборудования.

В связи с тем, что опасные промышленные объекты подлежат надзору со стороны федеральных органов, то эксплуатация электротехнических устройств во взрывоопасных средах осуществляется

при наличии документов, подтверждающих допуск к эксплуатации в опасных условиях: разрешения Госгортехнадзора России, которое выдается на основании заключений, выданных аккредитованных в системе ГОСТ Р испытательных организаций, в область аккредитации которых входит взрывозащищенное электрооборудование. Принятый порядок получения Разрешений на эксплуатацию во взрывоопасных средах оборудования распространяется как для отечественного, так и ввозимого оборудования.

В случаях отсутствия маркировки взрывозащиты электрооборудования, возможность и условия эксплуатации его во взрывоопасных зонах определяется и подтверждается выданным документом аккредитованной испытательной организации, в котором перечислены в том числе средства обеспечения безопасной эксплуатации устройства.

— Коротко об авторах -

Ильюшкина И.К. - О АО «ВНИПИнефть».