Взрывозащита электрооборудования во взрывоопасных газовых средах. Ознакомительное пособие

В. Б. Солнцев, 2021

В работе изложена авторская точка зрения на концепцию обеспечения взрывозащиты электрооборудования для газовых сред. В пособии изложены ответы на такие вопросы: «Что такое взрывозащита? Зачем она нужна и её применение». Текст ознакомительного пособия основан на текстах технического регламента ЕАЭС «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011) и Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011). Работа не претендует на универсальное и полномасштабное освещение вопросов по обеспечению взрывозащиты электрооборудования, а является лишь ознакомительным пособием для осуществления первых шагов в изучении проблем безопасности оборудования для работы во взрывоопасных газовых средах Пособие предназначено для разработчиков, изготовителей и пользователей взрывозащищенного электрооборудования, а также для всех интересующихся лиц.

2. Обеспечение взрывозащиты оборудования

В зависимости от вида потенциального источника воспламенения могут применяться следующие меры технической защиты:

Изоляция взрыва — взрыв должен быть огражден, и должно быть гарантировано, что оболочка (корпус) является достаточно стойкой к воздействию пламени/взрыва, и распространение пламени во взрывоопасную зону не произойдет.

Изоляция источников воспламенения — как указанно выше, для инициации взрыва требуется наличие источника воспламенения. Должны быть приняты меры для изоляции источников воспламенения от взрывоопасной смеси, а также меры для поддержания этого состояния (поддержание давления в случае использования вида защиты продувки или уровня масла, в случае использования вида защиты уровня масла).

Недопущение возникновения источника означает, что приняты меры для недопущения возникновения активного источника воспламенения.

В случае выявления опасностей воспламенения, вызванных ударами молнии, установки должны быть защищены соответствующими средствами молниевой защиты.

В случае выявления опасностей воспламенения, вызванных ионизирующим излучением, излучение должно быть безопасно экранировано оболочкой.

Также должны быть исключены процессы, способные вызывать адиабатическое сжатие или ударные волны, энергия которых может вызвать воспламенение.

Как уже указывалось, взрыв может произойти тогда, когда одновременно присутствуют взрывоопасная (например, газовая) среда и потенциальный источник (источники) воспламенения. Термин «потенциальный источник воспламенения» означает, что существует вероятность, что такой источник может с какой-то вероятностью активизироваться (стать активным источником воспламенения) и воспламенить взрывоопасную среду. Если источник воспламенения из стадии потенциального перешел в активную стадию, то вероятность воспламенения им взрывоопасной среды становится стопроцентной (Р_ИВ = 1, где ИВ — источник воспламенения).

Признаем, что взрыв со стопроцентной вероятностью (Р_взрыв = 1) произойдет, если взрывоопасная среда присутствует постоянно (зона класса 0: Р_{зона 0} = 1), а источник воспламенения из потенциального стал активным (Р_ИВ = 1).

Укажем общее формальное выражение вероятности возникновения взрыва.

Р_взрыв = Р_{зона i} × Р_ИВ,

где i — класс зоны (0; 1; 2)

х — знак умножения.

Поэтому, при наличии вероятности опасностей воспламенения (и дальнейшего взрыва) должны быть предприняты технические предупредительные и защитные меры по удалению активных источников воспламенения. Технические предупредительные и защитные меры должны нейтрализовать активные источники воспламенения либо снизить вероятность перехода потенциальных источников воспламенения в активные. Это может быть обеспечено средствами технической (конструкционной) защиты.

В зависимости от вида потенциального источника воспламенения могут применяться следующие меры технической защиты:

Меры, требующие внесение конструкционных дополнений:

Пламя должно быть ограждено, и гарантировано, что оболочка (корпус) является достаточно стойкой к воздействию пламени, и распространение пламени во взрывоопасную зону не произойдет.

В случае выявления опасностей воспламенения, вызванных ударами молнии, установки должны быть защищены соответствующими средствами молниевой защиты.

В случае выявления опасностей воспламенения, вызванных ионизирующим излучением, излучение должно быть безопасно экранировано оболочкой.

Должны быть исключены процессы, способные вызывать адиабатическое сжатие или ударные волны, энергия которых может вызвать воспламенение, например, внесением в конструкцию систему постепенного открывания заслонок и клапанов, установленных между секциями системы с высокими перепадами давления.

Т.е., меры, требующие внесение конструкционных дополнений, заключаются в том, что дополнительно к уже существующей конструкции, например, усиливается оболочка, оснащается средствами молниевой защиты, или в конструкцию добавляется система постепенного открывания заслонок и клапанов, и пр.

Меры, требующие изменений в существующей конструкции:

В случае выявления опасностей воспламенения, вызванных искрами, образованными механическим путем, необходимо не допускать трения между алюминием или магнием (исключая сплавы с содержанием алюминия менее 10 %, или лакокрасочные покрытия с массовой долей алюминия менее 25 %) и черными сплавами (кроме нержавеющей стали, когда присутствие частиц ржавчины может быть исключено). Трение и соударения титана или циркония с любым твердым материалом следует исключать.

В случае выявления опасностей воспламенения, вызванных статическим электричеством, наиболее важной защитной мерой является соединение между собой электропроводящих частей и их заземление. При наличии электроизоляционных материалов такая защитная мера является недостаточной. В этом случае нельзя допускать накопления опасных зарядов на электроизоляционных материалах, включая твердые тела, жидкости и пыль.

В случае выявления опасностей воспламенения, вызванных радиочастотными электромагнитными волнами с частотой от 10⁴ до 3·10¹² Гц, общей защитной мерой от воспламеняющего воздействия электромагнитных волн является поддержание безопасного расстояния во всех направлениях между ближайшими излучающими частями и принимающей антенной в том месте, в котором может образоваться взрывоопасная среда.

Для отсутствия опасностей воспламенения, вызванных ультразвуковыми волнами, плотность потока в генерируемом акустическом поле не должна превышать 1 мВт/мм², если не доказано, что воспламенение при этом невозможно.

Т.е., меры, требующие изменений в существующей конструкции, заключаются в том, что в существующую конструкцию вносятся изменения, например, в материалах изготовления, в соединении между собой электропроводящих частей и их заземлении, конструктивном ограничении энергии излучения, и пр.

Во многих производственных процессах нефтегазового, химического и пр. производства используется электрическое оборудование. По причинам наличия утечек (в ПТО) и возникновения взрывоопасной среды само электрооборудование становится потенциальным источником воспламенения, имеющим вероятность перехода в активный источник (источники) воспламенения. Активная стадия воспламенения характеризуется наличием электрических искр, которые могут быть вызваны замыканием и размыканием электрических цепей, ослаблением контактов, блуждающими токами; статическим электричеством. Поэтому к электрооборудованию также необходимо применение мер защиты, в первую очередь, технических средств взрывозащиты (или просто — средств взрывозащиты). Они также могут основываться на мерах по доработке (добавлению и/или изменению) конструкции устройств, работающих во взрывоопасных средах. При этом надо иметь в виду, чтобы средства, нейтрализуя имевшиеся до этого источники воспламенения, сами не стали новыми источниками воспламенения. Например, при наличии в оборудовании источников воспламенения, вызванных пламенем и/или горячими газами, средством взрывозащиты может служить специальная защитная оболочка. Но сама эта оболочка может стать новым источником воспламенения, например, по причине статического электричества или образования искр механических путем. Поэтому, при создании средств взрывозащиты необходим комплексный подход.

Конец ознакомительного фрагмента.