Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта контрольная лампа сконструирована таким образом, что не может вызвать взрыв в окружении определенных горючих газов или пыли.

В электрической и безопасности техники, в опасных зонах ( HazLoc , выраженный ХАЗ · Lok ) места , где пожар или взрыв может существовать опасность. Источники таких опасностей включают горючие или легковоспламеняющиеся газы , пары , пыль , волокна и летучие вещества . Электрооборудование, установленное в таких местах, может стать источником возгорания из-за электрической дуги или высокой температуры . Стандарты и правила существуют для определения таких мест, классификации опасностей и проектирования оборудования для безопасного использования в таких местах.

Обзор [ править ]

Выключатель света может вызвать небольшие, безвредные искры при включении или выключения. В обычном доме это не имеет значения, но при наличии воспламеняющейся атмосферы дуга может вызвать взрыв. Во многих промышленных , коммерческих и научных учреждениях присутствие такой атмосферы является обычным или, по крайней мере, обычно возможным явлением. Защита от пожара / взрыва представляет интерес как для обеспечения безопасности персонала , а также надежности причинам.

Существует несколько стратегий защиты. Самый простой - свести к минимуму количество электрического оборудования, установленного в опасном месте, либо полностью исключив оборудование из этой зоны, либо сделав ее менее опасной (например, путем изменения технологического процесса или вентиляции чистым воздухом).

Когда оборудование необходимо разместить в опасном месте, оно может быть спроектировано таким образом, чтобы снизить риск возгорания или взрыва. Искробезопасность проектирует оборудование для работы с минимальным энергопотреблением, недостаточным для возгорания. Взрывобезопасное оборудование проектируется таким образом, чтобы предотвратить опасность воспламенения, предотвратить попадание опасных веществ и / или сдержать любой пожар / взрыв, который может произойти.

В разных странах по-разному подошли к стандартизации и испытаниям оборудования для опасных зон. Терминология опасностей и защитных мер может быть разной. Требования к документации также различаются. По мере того как мировая торговля становится все более глобализированной , международные стандарты постепенно сближаются , так что более широкий спектр приемлемых методов может быть одобрен национальными регулирующими органами.

Процесс определения типа и размера опасных мест называется классификацией . Классификация мест размещения, испытания и составление списков оборудования, а также проверка установки обычно контролируются государственными органами. Например, в США Управлением по охране труда .

Стандарты [ править ]

Северная Америка [ править ]

В США независимая Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) публикует несколько соответствующих стандартов, и они часто принимаются государственными учреждениями. Руководство по оценке опасностей дано в NFPA  497 (взрывоопасный газ) и NFPA  499 (пыль). Американский нефтяной институт публикует аналогичные стандарты в РП  500 и  RP505.

NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс (NEC), определяет классификацию зон и принципы установки. [1] Статья 500 NEC описывает систему классификации NEC Division, а статьи 505 и 506 описывают систему классификации зон NEC. Система NEC Zone была создана для гармонизации с системой классификации IEC и, следовательно, для упрощения управления.

В Канаде есть аналогичная система со стандартом C22.1 группы CSA, Канадскими электротехническими правилами , которые определяют классификацию зон и принципы установки. Две возможные классификации описаны в Разделе 18 (Зоны) и Приложении J (Подразделения).

Международная электротехническая комиссия [ править ]

Международная электротехническая комиссия публикует серия стандартов 60079 [2] определяет систему классификации мест, а также категоризацию и тестирование оборудования , предназначенное для использования во взрывоопасных зонах, известных как «Ex оборудование». IEC 60079-10-1 охватывает классификацию взрывоопасных газовых сред, а IEC 60079-10-2 - взрывоопасную пыль. Оборудование относится к категориям степени защиты в зависимости от способа изготовления и пригодности для различных ситуаций. Категория 1 - это самый высокий уровень безопасности, а Категория 3 - самый низкий.

Опасности [ править ]

На промышленном предприятии, таком как нефтеперерабатывающий завод или химический завод , работа с большими количествами легковоспламеняющихся жидкостей и газов создает риск воздействия. Угольные шахты, зерновые мельницы , элеваторы и аналогичные объекты также представляют опасность образования облаков пыли. В некоторых случаях опасная атмосфера присутствует постоянно или в течение длительного времени. В других случаях атмосфера обычно не является опасной, но можно разумно предвидеть опасную концентрацию, такую ​​как ошибка оператора или отказ оборудования. Таким образом, помещения классифицируются по типу и риску выделения газа, пара или пыли. В различных правилах используются такие термины, как «класс», «раздел», «зона» и «группа» для различения различных опасностей.

Часто вид в плане классификации зон предоставляется для определения характеристик оборудования и методов установки, которые будут использоваться для каждой классифицированной зоны. План может содержать список химикатов с указанием их группы и температурного режима. Процесс классификации требует участия специалистов по эксплуатации , техническому обслуживанию , безопасности, электротехнике и КИП ; и использование диаграмм процессов, материальных потоков , паспортов безопасности и других соответствующих документов. Документация по классификации областей проверяется и обновляется, чтобы отразить изменения в процессе.

Взрывоопасный газ [ править ]

Типичные газовые опасности связаны с углеводородными соединениями, но водород и аммиак также являются обычными легковоспламеняющимися промышленными газами.

Классифицированные местоположения Класса I, Раздела 1
Зона, где воспламеняющиеся концентрации горючих газов, паров или жидкостей могут существовать все время или некоторое время при нормальных условиях эксплуатации. Зона Класса I, Раздел 1 включает комбинацию зон Зоны 0 и Зоны 1.
Зона 0 классифицированных местоположений
Зона, где воспламеняющиеся концентрации горючих газов, паров или жидкостей присутствуют постоянно или в течение длительных периодов времени при нормальных условиях эксплуатации. Примером этого может быть паровое пространство над жидкостью в верхней части резервуара или бочки. Метод классификации ANSI / NEC рассматривает эту среду как область Класса I, Раздела 1. В качестве ориентира для Зоны 0 это можно определить как более 1000 часов в год или> 10% времени. [3]
Зона 1 классифицированное местоположение
Зона, в которой воспламеняющиеся концентрации легковоспламеняющихся газов, паров или жидкостей могут существовать при нормальных условиях эксплуатации. В качестве ориентира для Зоны 1 это можно определить как 10–1000 часов в год или 0,1–10% времени. [3]
Классифицированные местоположения Класса I, Раздела 2 или Зоны 2
Область, в которой воспламеняющиеся концентрации горючих газов, паров или жидкостей вряд ли будут существовать при нормальных условиях эксплуатации. В этой области газ, пар или жидкости будут присутствовать только в ненормальных условиях (чаще всего утечки при ненормальных условиях). Как правило, для Зоны 2 нежелательные вещества должны присутствовать менее 10 часов в год или 0–0,1% времени. [3]
Неклассифицированные местоположения
Эти места, также известные как неопасные или обычные, не относятся ни к Классу I, ни к Разделу 1, ни к Разделу 2; Зона 0, Зона 1 или Зона 2; или любое их сочетание. К таким областям относятся жилые дома или офисы, где единственным риском выброса взрывоопасного или легковоспламеняющегося газа могут быть такие вещества, как пропеллент в аэрозольных баллончиках . Единственной взрывоопасной или легковоспламеняющейся жидкостью может быть очиститель для краски и кисти. Они имеют очень низкий риск взрыва и представляют большую опасность пожара (хотя взрывы газа в жилых домах все же случаются). Существуют несекретные участки на химических и других предприятиях, где абсолютно очевидно, что опасный газ разбавлен до концентрации ниже 25% от его нижнего предела воспламеняемости (или нижнего предела взрываемости (LEL)).

Взрывоопасная пыль [ править ]

В 1998 году в результате взрыва пыли на зерновом элеваторе в Канзасе погибли пять рабочих.

Пыль или другие мелкие частицы, взвешенные в воздухе, могут взорваться .

NEC [ править ]

Соединенное Королевство [ править ]

Старый британский стандарт использовал буквы для обозначения зон. Это было заменено европейской числовой системой, как указано в директиве 1999/92 / ЕС осуществляется в Великобритании в качестве опасных веществ и взрывчатых атмосферы Правил 2002 года [3]

Группы газа и пыли [ править ]

Различные взрывоопасные среды обладают химическими свойствами, которые влияют на вероятность и силу взрыва. Такие свойства включают температуру пламени , минимальную энергию воспламенения, верхний и нижний пределы взрываемости и молекулярную массу . Эмпирические испытания проводятся для определения таких параметров, как максимальный экспериментальный безопасный зазор (MESG), коэффициент минимального тока зажигания (MIC), давление взрыва и время до пикового давления, температура самовоспламенения и максимальная скорость повышения давления. Каждое вещество имеет разную комбинацию свойств, но обнаружено, что их можно отнести к аналогичным диапазонам, что упрощает выбор оборудования для опасных зон. [4]

Воспламеняемость горючих жидкостей определяется их температурой вспышки. Температура вспышки - это температура, при которой материал будет выделять достаточное количество пара для образования горючей смеси. Температура вспышки определяет, нужно ли классифицировать область. Материал может иметь относительно низкую температуру самовоспламенения, однако, если его температура вспышки выше температуры окружающей среды, то может не потребоваться классификация данной области. И наоборот, если тот же самый материал нагревается и обрабатывается выше его температуры вспышки, зона должна быть классифицирована для правильного проектирования электрической системы, так как тогда она будет образовывать горючую смесь. [5]

Каждый химический газ или пар, используемый в промышленности, классифицируется в группу газов.

Группа IIC - наиболее опасная группа системных газов Зоны. Опасности, связанные с этой группой: газ действительно может воспламениться очень легко. Оборудование, отмеченное как подходящее для группы IIC, также подходит для IIB и IIA. Оборудование, отмеченное как подходящее для IIB, также подходит для IIA, но НЕ для IIC. Если оборудование имеет маркировку, например, Ex e II T4, то оно подходит для всех подгрупп IIA, IIB и IIC.

Список должен быть составлен для каждого взрывчатого материала, находящегося на нефтеперерабатывающем / химическом комплексе, и включен в план расположения классифицированных территорий. Вышеупомянутые группы сформированы в порядке взрывоопасности материала в случае воспламенения, причем IIC является наиболее взрывоопасной газовой группой системы зоны, а IIA - наименьшей. Группы также указывают, сколько энергии требуется для воспламенения материала за счет энергетических или тепловых эффектов, причем IIA требует наибольшего количества энергии, а IIC - наименьшего для групп газов системы Зон.

Температура [ править ]

Оборудование должно быть проверено, чтобы убедиться, что оно не превышает 80% [ по мнению кого? ] От температуры самовоспламенения в опасной среде. Учитываются как внешняя, так и внутренняя температура. Температура самовоспламенения - это самая низкая температура, при которой вещество воспламеняется без дополнительного тепла или источника воспламенения (при атмосферном давлении). Эта температура используется для классификации промышленных и технологических приложений. [6]

Температурная классификация на этикетке электрического оборудования будет одной из следующих (в градусах Цельсия ):

Приведенная выше таблица говорит нам, что температура поверхности электрического оборудования с температурной классификацией T3 не будет подниматься выше 200 ° C. Поверхность паропровода высокого давления может быть выше температуры самовоспламенения некоторых топливно-воздушных смесей.

Оборудование [ править ]

Общие типы и методы [ править ]

Оборудование может быть спроектировано или модифицировано для безопасной работы во взрывоопасных зонах. Вот два общих подхода:

Искробезопасность
Искробезопасность , также называемая невоспламеняющейся, ограничивает энергию, присутствующую в системе, так что ее недостаточно для воспламенения опасной атмосферы при любых условиях. Это включает в себя как низкие уровни мощности, так и низкую накопленную энергию. Совместно с приборами.
Взрывобезопасный
Взрывозащищенное или огнестойкое оборудование герметично и прочно, поэтому оно не воспламеняет опасную атмосферу, несмотря на наличие искр или взрыва внутри. [7] [8]

Существует несколько методов огнезащиты, и они часто используются в сочетании:

  • Корпус оборудования может быть герметичным для предотвращения попадания горючего газа или пыли внутрь.
  • Корпус может быть достаточно прочным, чтобы удерживать и охлаждать любые газы сгорания, образующиеся внутри.
  • Корпуса могут находиться под давлением чистого воздуха или инертного газа, вытесняющего любые опасные вещества.
  • Элементы, вызывающие дугу, могут быть изолированы от атмосферы путем инкапсуляции в смолу , погружения в масло и т.п.
  • Теплоизлучающие элементы могут быть спроектированы так, чтобы их максимальная температура была ниже температуры самовоспламенения используемого материала.
  • Могут быть установлены средства управления для обнаружения опасных концентраций опасного газа или отказа контрмер. При обнаружении автоматически предпринимаются соответствующие действия, такие как отключение питания или отправка уведомления.

IEC 60079 [ править ]

Типы защиты [ править ]

Типы защиты подразделяются на несколько подклассов, связанных с EPL: ma и mb, px, py и pz, ia, ib и ic. Подразделения имеют самые строгие требования безопасности, учитывая одновременно отказы нескольких независимых компонентов.

Многие элементы оборудования с рейтингом EEx будут использовать более одного метода защиты в различных компонентах устройства. Затем они будут помечены каждым из отдельных методов. Например, розетка с маркировкой EEx'de 'может иметь корпус из EEx' e 'и переключатели, которые сделаны в EEx' d '.

Уровень защиты оборудования (EPL) [ править ]

В последние годы также указан уровень защиты оборудования (EPL) для нескольких видов защиты. Требуемый уровень защиты связан с предполагаемым использованием в зонах, описанных ниже:

Категория оборудования [ править ]

Категория оборудования указывает уровень защиты, предлагаемый оборудованием.

  • Оборудование категории 1 может использоваться в зонах зоны 0, зоны 1 или зоны 2.
  • Оборудование категории 2 может использоваться в зонах 1 или 2.
  • Оборудование категории 3 можно использовать только в зонах 2.

Типы корпусов NEMA [ править ]

В США Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определяет стандарты для типов корпусов для различных приложений. [9] [10] Некоторые из них предназначены специально для опасных мест:

Маркировка [ править ]

Все оборудование, сертифицированное для использования во взрывоопасных зонах, должно иметь маркировку, показывающую тип и уровень применяемой защиты.

Европа [ править ]

Знак для оборудования с сертификатом ATEX для взрывоопасных сред

В Европе на этикетке должен быть указан знак CE и кодовый номер сертифицирующего / нотифицированного органа ). Знак CE дополняется знаком Ex: заполненный желтым шестиугольник с греческими буквами εχ (эпсилон хи), за которым следуют Группа, Категория и, если Группа II, G или D (газ или пыль). Также будут отмечены конкретные используемые типы защиты.

Промышленное электрическое оборудование для взрывоопасных зон должно соответствовать соответствующим частям стандарта: IEC-60079 для опасностей, связанных с газом, и IEC-61241 для опасностей, связанных с пылью. В некоторых случаях он должен быть сертифицирован как соответствующий этому стандарту. Независимые испытательные центры - нотифицированные органы - созданы в большинстве европейских стран, и сертификат от любого из них будет приниматься во всем ЕС. В Соединенном Королевстве наиболее известными такими организациями являются Сира и Басефа .

Австралия и Новая Зеландия используют одни и те же стандарты IEC-60079 (принятые как AS / NZS  60079), однако маркировка CE не требуется.

Северная Америка [ править ]

В Северной Америке пригодность оборудования для конкретной опасной зоны должна быть проверена признанной на национальном уровне испытательной лабораторией , такой как UL , FM Global , CSA Group или Intertek (ETL).

На этикетке всегда будет указан класс, подразделение и может быть указан код группы и температуры. Непосредственно рядом с этикеткой находится знак листингового агентства.

Некоторые производители заявляют в своей технической литературе о «пригодности» или «приспособлении к опасным зонам», но на самом деле не имеют сертификации испытательного агентства и, таким образом, неприемлемы для AHJ ( Орган, имеющий юрисдикцию ), чтобы разрешить эксплуатацию электрической установки / системы.

Все оборудование в зонах Раздела 1 должно иметь этикетку одобрения, но некоторые материалы, такие как жесткий металлический кабелепровод, не имеют специальной метки, указывающей на пригодность Cl./Div.1, и их перечисление в качестве утвержденного метода установки в NEC служит в качестве разрешение. Некоторое оборудование в зонах Раздела 2 не требует специальной маркировки, например, стандартные трехфазные асинхронные двигатели, которые не содержат обычно исключающих дугу компонентов.

Также в маркировке указываются название или торговая марка и адрес производителя, тип устройства, название и серийный номер, год изготовления и любые особые условия использования. Также может быть указан класс защиты NEMA или IP-код , но обычно он не зависит от пригодности для классифицированной зоны.

История [ править ]

С появлением электроэнергии электричество было введено в угольные шахты для сигнализации , освещения и двигателей . Это сопровождалось электрически инициированными взрывами горючего газа, такого как пожарная влажность (метан) и взвешенная угольная пыль.

По крайней мере, два взрыва британской мины были приписаны системе сигнала электрического звонка. В этой системе два оголенных провода были проложены по длине штольни, и любой шахтер, желающий подать сигнал на поверхность, на мгновение касался проводов друг с другом или соединял провода металлическим инструментом. Индуктивность сигнала колокола катушек, в сочетании с разрывом контактов путем открытых металлических поверхностей, в результате искры, вызывая взрыв. [11]

См. Также [ править ]

  • Дуговая вспышка
  • Директива ATEX
  • Стандарт компетенции CompEx
  • Электропровод
  • Комплект заземления
  • Искробезопасность
  • Кабель с минеральной изоляцией и медной оболочкой
  • Уполномоченный орган
  • Напорные сваи

Ссылки [ править ]

  • «Двигатели для опасных зон» . Dietz Electric . Проверено 4 апреля 2018 .
  1. ^ "NFPA 70, Национальный электрический кодекс" . Национальная ассоциация противопожарной защиты . Проверено 31 июля 2020 .
  2. ^ IEC 60079: 2020 SER Series - Взрывоопасные среды - ВСЕ ЧАСТИ , Международная электротехническая комиссия, 2020-06-26 , извлечено 2020-07-31
  3. ^ a b c d «Классификация опасных зон и контроль источников возгорания» . Исполнительный орган по здравоохранению и безопасности Великобритании. 22 сентября 2004 . Проверено 1 августа 2020 .
  4. ^ Боссерт, Джон; Херст, Рэндольф (1986). Опасные места: руководство по проектированию, изготовлению и установке электрического оборудования . Торонто: Канадская ассоциация стандартов. Глава 9. ISBN 0-9690124-5-4.
  5. ^ Кейт Лофланд (10 ноября 2014 г.), «Опасные (засекреченные) места - статьи NEC с 500 по 517» , журнал IAEI , Международная ассоциация электрических инспекторов, заархивировано из оригинала 05 июля 2017 г. , извлечено из 2018-04- 04
  6. ^ Температура самовоспламенения жидкости , OZM Research , получено 4 апреля 2018 г.
  7. ^ Взрывобезопасное и огнестойкое , Intertek Group , получено 31 июля 2020 г.
  8. ^ «Взрывозащищенное оборудование» , Национальный электротехнический кодекс (изд. 2020 г.), Национальная ассоциация противопожарной защиты, глава 1, статья 100, часть III, стр. 70-43, 05.08.2019 , получено 31.07.2019
  9. ^ Типы корпусов NEMA (PDF) , Национальная ассоциация производителей электрооборудования, ноябрь 2005 г. , получено 31 июля 2020 г.
  10. ^ Рейтинги корпуса NEMA / IEC , Коул-Пармер, 15 октября 2018 г. , данные получены 31 июля 2020 г.
  11. ^ Боссерт 86, стр.17

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Алан Макмиллан, Электрические установки в опасных зонах , Butterworth-Heineman 1998, ISBN 0-7506-3768-4 
  • Электроустановки Питера Шрама в опасных зонах , Джонс и Бартлетт, 1997, ISBN 0-87765-423-9 
  • EEMUA, Практическое руководство по потенциально взрывоопасным средам, Ассоциация пользователей инженерного оборудования и материалов, 2017, ISBN 978-0-85931-222-6