Взрывоопасные зоны: классификация по ПУЭ. Взрывозащищенное оборудование

Взрывоопасность помещения определяется состоянием производственного пространства, в котором допускается возникновение пожара. В зависимости от скорости горения, степени опасности разрушения, воздействия на человека вредных факторов, объекты делятся на взрывоопасные зоны. Классификация принимает во внимание объем и распространение опасной среды, работу оборудования в аварийном и стандартном режиме, предрасположенность пылевого облака переходить во взвешенное состояние, показатель концентрации вещества для вспышки и температуру горения.

Основные показатели для определения степени опасности

Взрывоопасная среда характеризуется исходя из параметров:

• предела температуры, достаточной для воспламенения;
• скорости распространения огня при горении;
• минимальной концентрации кислорода, приводящей к вспышке;
• чувствительности компонентов к ударам нагрузкам, трению.

Сила взрыва определяется в зависимости от позиций:

• возникающего ударного давления на волновом фронте;
• скорости увеличения взрывного давления до предельного показателя;
• силы разрушительного действия опасной среды.

В результате взрыва проявляется действие ударной волны, распространяется пламя, пожар уничтожает конструкции, коммуникации, линии электропередач. Разлет осколков опасен для здоровья и жизни человека, как и вредные вещества, поступающие в окружающее пространство.

Меры по уменьшению взрывоопасности

В качестве инициаторов опасной ситуации выступают газовые, паровые и пыльные смеси, взаимодействующие с воздухом и различными окислительными веществами, также отдельные взрывчатые вещества. Класс взрывоопасной зоны зависит от вида накаленных или горящих предметов, разрядов электричества, тепла от химических реакций и механических ударов, искр, ударных волн, радиации солнца, излучения электромагнитного и другого порядка.

Технические организационные меры применяются для снижения опасности пожаров и уменьшения числа источников возникновения взрывов. Все они разрабатываются с учетом изучения свойств материалов и веществ, участвующих в процессе горения и вспышки. Для уменьшения воздействия взрывоопасной среды в производственных и технологических помещениях:

• производится регулярный контроль состава воздуха и окружающей среды;
• устанавливается герметичное взрывозащищенное оборудование;
• взрывоопасные воздушные массы отводятся через вентиляцию;
• опасный состав веществ поддерживается вне области возможной вспышки;
• применяются ингибирующие добавки;
• выбирается электрическое оборудование с высокой степенью защиты против пожара и возгорания.

Взрывоопасные зоны. Классификация

Подразделение на зоны взрывоопасности производится для устройства электрических установок в соответствии с правилами ПУЭ-85:

• зона B-I характеризуется выбросом в процессе производства газов с горючими свойствами и паров в количестве, достаточном для образования взрывоопасных воздушных концентраций;
• зона В-I А отличается от предыдущей тем, что взрывоопасные воздушные смеси образовываются не в процессе производства, а только при неисправно работающем оборудовании или при авариях;
• зона B-I Б выделятся в залах, где газообразные смеси обладают высокой концентрацией, большой степенью воспламенения и резким запахом, к ним относят цеха с аммиачными компрессорами и абсорбционными холодильниками, с оборудованием, выбрасывающим водород не более 5 % в общий объем помещения и лаборатории;
• зона В-I Г располагается непосредственно в местах повышенного скопления горючих газов, рядом с установками, содержащими опасные вещества (поверхностными резервуарами, газгольдерами, устройствами налива легковоспламеняющихся жидкостей, отстойников нефтяных отходов и др.);
• в зоне B-II происходит выброс горючих волокон или пыли в количестве, способном создавать с воздушными массами опасные взрывоопасные смеси в процессе обычного производственного процесса, например при погрузочных работах в машинных бункерах;
• зона В-II А отличается от предыдущей тем, что аварийные ситуации, связанные с выделением волокон и пыли, возникают только в экстренных ситуациях.

Пожароопасные зоны. Классификация

Подразделение на зоны пожарной опасности осуществляется для правильной эксплуатации и определения категории взрывоопасности технологических блоков, предупреждения появления очагов воспламенения:

• зона П-I отмечается в цехах, где происходит работа с горючими текучими материалами, у которых порог воспламеняемости свыше 60 ºС;
• зона П-II характеризуется тем, что работающий технологический блок выбрасывает пыль и волокна с высокой опасностью воспламенения в количестве 65 г на один кубометр пространства;
• в зонах П-II А в процессе производства используют горючие вещества в твердом состоянии;
• зоны П-III располагаются вне пространства, в котором применяются горючие жидкие и твердые вещества.

Классификация зон по НБА

Помещение категории взрывоопасности «А» отличается применением и выбросом газов и жидкостей с температурой воспламенения не выше 28 ºС. Эти вещества образуют взрывающиеся смеси, при этом давление волны превышает 5 КПа. К категории «А» относят и те цеха, в которых обращаются агрессивные вещества, способные к взрыву при взаимодействии с воздухом, водой или взаимном соприкосновении, при этом сила волны составляет свыше 5 КПа.

Помещение категории взрывоопасности «Б» характеризуется применением и выделением в процессе производства горючих волокон, пыли и воспламеняющихся жидкостей с температурой воспламенения выше 28 ºС. При взрыве таких веществ давление волны имеет показатель, превышающий 5 КПа.

Классификация помещений в соответствии с ГОСТом

Существует еще один порядок разделения зон по степени взрывоопасности:

1. Помещения нулевого класса определяются тем, что в них постоянно присутствует концентрация взрывоопасного вещества на протяжении долгого времени. К таким зонам относят пространство внутри корпуса оборудования, машин и механизмов.
2. К первому классу относят помещения, в которых показатели взрывоопасности находятся на критическом уровне при нормальной работе цеха и обычном производственном процессе.
3. Ко второму классу приравниваются помещения, в которых опасные условия отсутствуют, а если и появляются, то только в результате аварийных ситуаций, эти ситуации не учитываются при расчете и установке оборудования.
4. Зоны, относящиеся к 20 классу, характеризуются постоянным пылевым присутствием в атмосфере в количестве, приводящем к взрыву, или оболочкой концентрированных волокон, легко воспламеняющейся при случае, такие области находятся внутри оборудования.
5. В зонах 21 класса происходят взрывы от концентрированного скопления пыли, газов или жидкостей, эти области располагаются в непосредственной близости от мест выделения опасных веществ.
6. Класс взрывоопасной зоны 22 говорит о редком возникновении пылевых облаков и сохраняющих концентрацию короткий промежуток времени при нормальной работе производственного оборудования. Если при этом такие скопления не устраняются, то помещение переводится в 20 класс. К 22 классу относят и те зоны, в которых пыль оседает и накапливается толстым слоем, например вокруг станков или измельчающих механизмов.

Выбор и установка оборудования

Если движущиеся детали оборудования при работе выбрасывают искры, то такие станки и установки выносят за границы взрывоопасной зоны. Это делается в случае отсутствия затруднений в удаленной работе и увеличения затрат на вынос агрегата. Станки, расположенные в пределах взрывоопасной зоны, устанавливают с учетом требований безопасности и защищают определенными мерами.

Если в зоне устанавливаются переносные электрические приборы для работы, то вначале производится расчет взрывоопасности помещения, затем определяется потребность в необходимом количестве (например, светильников), только затем разрешается их эксплуатация.

Оборудование, применяемое для работы во влажных и химически агрессивных средах, защищается от воды, активного воздействия разрушающих веществ и пыли. Установки и агрегаты, работающие в условиях открытого пространства, защищаются от воздействия наружных атмосферных явлений. Электрические аппараты, которые устанавливаются на механизмах, где не происходит частых реверсов и пусковых моментов, защищаются от перегрузок применением реле, срабатывающего в определенный промежуток времени.

По следующим правилам делается маркировка на любое электрическое оборудование. Машины и электрические аппараты, работающие в среде горючих смесей категории ПС, защищаются взрывонепроницаемой оболочкой и устанавливают в таком положении, чтобы зазоры фланцев не касались вплотную любой из поверхностей, а отстояли от нее на 50 мм. Взрывоопасные установки, предназначенные для эксплуатации в воспламеняющейся смеси, сохраняют свою безопасность, если находятся в условиях, для которых на них выполнена специальная защита.

Обязательная маркировка на станках и установках

В опасных зонах на станках наносится:

• обозначение степени защиты от взрыва электрической установки;
• обозначение международного стандарта, указывающее на соответствие ему монтируемого оборудования;
• отношение оборудования к одному из видов защиты (d, e, q, n, s, i, o и т. д.), для группы i в обязательном порядке ставится подвид (ib, ic, ia);
• на взрывозащитное оборудование наносится вид группы и подсистемы, к которым относится устройство;
• ставится класс, определяющий температурную принадлежность;
• нанесенный в обозначении знак Х указывает на требующиеся специальные условия по безопасности применения, литера U говорит о применении Ех-составляющей.

Устройство вентиляционного очищения воздуха в зоне

Для некоторого вида оборудования предусматривается такой вид защиты, как продувка оболочки под давлением. В зонах ставятся приборы контроля над превышением давления, увеличением температурных показателей, и выполняется система вентилирования взрывоопасного пространства с учетом следующих требований:

• ямы под фундаменты, основания, газопроводы строятся такой конструкции, чтобы в них не образовывалось застойных областей и непродуваемых зон с концентрированными горючими воздушными смесями или парами легковоспламеняющихся текучих веществ;
• приточные воздухопроводы, подающие защитный газ от вентиляторов к оборудованию, прокладываются в безопасных зонах;
• разрешается прохождение воздухопроводов защитного газа под землей или полом цеха во взрывоопасных зонах, если исключается попадание в них частиц горючих текучих жидкостей;
• в инструкции по монтажу оборудования указываются обязательные приборы контроля, устанавливаемые в вентиляционных системах, все они размещаются в назначенных местах, замена на подобные устройства или перемена способа подключения в обязательном порядке согласовываются с заводом-изготовителем;
• если в оборудовании предусматривается масляное заполнение, и присутствуют токоведущие детали, то такие станки обустраивают в местах, защищенных от толчков, и предпринимают меры для предупреждения выплескивания масла из автомата;
• во взрывоопасных помещениях классов В-II А и В-II применяют станки для эксплуатации в зонах с горючими волокнами и пылевыми выбросами, при их отсутствии в зоне В-II А ставят на оборудование защиту от попадания пыли;
• взрывозащищенное оборудование с устроенной внешней оболочкой устанавливается для работы в опасных, с точки зрения волокон и газа, зонах, если температура на поверхности станка будет ниже на 50 ºС, чем предел воспламенения горючих пылевых отложений, или составит две третьих от порога начала тления негорючих слоев;
• для наружных аммиачного холодильного оборудования устанавливается такая же защита, как и для внутренних агрегатов внутри помещения;
• выбор электрического оборудования производится по специальным технологическим таблицам, при невозможности установить приспособления по данным справочника заменяют его устройством с более высокой степенью защиты оболочки;
• в помещениях, где существуют воспламеняющиеся взрывоопасные смеси с пределом вспышки более 61ºС, применяется любое оборудование с высокой степенью защиты и температурой разогрева на поверхности не более критического показателя данных инициаторов.

Выбор показателей электрических машин

Основные правила устройства электроустановок гласят, что класс напряжения их должен составлять до 10 кВ, а уровень защиты от взрыва соответствует ГОСТ 17494-1987 и представляется по таблицам более высоким. Если в оборудовании отдельные узлы имеют разную по уровню защиту, то такие показатели не допускаются ниже, чем в соответствующих таблицах.

Если станки и устройства применяются в зонах классов В-II, В-I, В-I А, то электрические двигатели располагают за границей опасной зоны, отделяют стеной с отсутствием проемов и перекрытием из несгораемого материала, имеющего предел огнестойкости более 0,75 ч. Помещение оснащается запасным выходом на случай эвакуации и обменной вентиляцией, позволяющей перегнать объем воздуха в цеху пять раз за час работы. Привод механизма от мотора к рабочей части станка пропускается через толщу стены с помощью подкладки сальникового уплотнения.

Электроприборы и аппараты

Для обеспечения подачи электрического тока устанавливают электрические приборы во взрывоопасные зоны. Классификация аппаратов показана в специальных таблицах ГОСТ 14255-1969, из которых следует, что степень защиты должна соответствовать справочнику или быть выше. Там же указываются условия применения электрических соединителей для приборов, выпускающих искры при эксплуатации.

Количество соединителей является ограниченным и допускается при эксплуатации только периодически работающих приемников электрической энергии. Располагают их в местах, где наименьшая концентрация взрывоопасных смесей. Если коммутируются электрические цепи без опасности искрообразования, то ставят соединители общего назначения.

Правила устройства электроустановок определяют, что сборки зажимов, предохранители и выключатели освещения выносят за пределы опасной зоны. Если ставят искробезопасные линии, то их емкость и показатель индуктивности вместе с характеристиками соединительных кабелей не превосходят значения в таблицах и технических документах на искомые цепи. Если требуется замена указанного в документации кабеля, то она делается только после заключения испытательной конторы.

В цепи без возникновения искр устанавливают изделия, описанные в документах или серийно выпускаемые приборы общего назначения без собственного источника тока, емкости и показателя индуктивности (терморезисторы, термопары, термометры, светодиоды), защищенные оболочками. Линия, содержащая в составе гальванометр и общего назначения термопару, служит гарантией безопасности от искр любой взрывоопасной зоны, если милливольтметр не имеет посторонних цепей электричества и подсвечивания рабочей шкалы.

Правила применения грузоподъемных механизмов на электрическом ходе

Электрическое оборудование подъемных лифтов, кранов, применение которых определяют размеры взрывоопасных зон, удовлетворяет требованиям таблиц в части монтажа передвижных установок. Краны, тали, лифты, не связанные с производственным процессом, но находящиеся в опасных помещениях, могут иметь любой уровень защиты от взрывов и пожаров, соответствующий группе горючих веществ, используемых в рабочей зоне. Такое оборудование применяется только при отсутствии концентрации взрывных и воспламеняющихся веществ во время эксплуатации подъемных механизмов.

Обустройство трансформаторных, распределительных и преобразовательных подстанций

Оборудование указанного типа не разрешается монтировать и устанавливать непосредственно во взрывоопасные зоны. Классификация силовых устройств помогает определить, где и что можно располагать. Трансформаторное и преобразовательное оборудование монтируют в отдельных помещениях или за пределами зон риска.

Одиночные силовые шкафы управления двигателями с приборами и аппаратурой, выполненными по требованиям ГОСТ, устанавливают в зонах риска любой категории, но их количество ограничивается существующим регламентом. Если такие отдельные шкафы и щиты ставят за границами зоны, то их не следует защищать, как, например, взрывозащищенное оборудование.

В заключение следует отметить, что установка оборудования с защитой от воздействия вредных веществ и воспламеняющихся смесей сохранит безопасность рабочей зоны и позволит избежать несчастных случаев на производстве.