В электротехнике и технике безопасности опасные места (HazLoc, произносится как haz·lōk ) – это места, где может существовать опасность пожара или взрыва . Источниками таких опасностей являются газы , пары , пыль , волокна и летучие вещества, которые являются горючими или легковоспламеняющимися . Электрооборудование , установленное в таких местах, может стать источником возгорания из-за электрической дуги или высоких температур. Существуют стандарты и правила для определения таких мест, классификации опасностей и проектирования оборудования для безопасного использования в таких местах.
Выключатель света может вызвать небольшую, безвредную искру при включении или выключении. В обычном доме это не имеет значения, но если присутствует легковоспламеняющаяся атмосфера, дуга может вызвать взрыв. Во многих промышленных, коммерческих и научных учреждениях наличие такой атмосферы является обычным или, по крайней мере, вполне возможным явлением. Защита от пожара и взрыва важна как с точки зрения безопасности персонала , так и с точки зрения надежности .
Существует несколько стратегий защиты. Самый простой способ — свести к минимуму количество электрооборудования, установленного в опасной зоне, либо вообще вынеся оборудование из зоны, либо сделав зону менее опасной (например, путем изменения технологического процесса или вентиляции чистым воздухом).
Если оборудование необходимо разместить в опасном месте, его можно спроектировать таким образом, чтобы снизить риск возгорания или взрыва. Искробезопасность проектирует оборудование таким образом, чтобы оно работало с минимальным потреблением энергии, недостаточной для того, чтобы вызвать возгорание. Взрывозащищенное оборудование проектируется так, чтобы локализовать опасность возгорания, предотвратить попадание опасных веществ и сдержать любой пожар или взрыв, которые могут произойти.
Разные страны по-разному подошли к стандартизации и испытаниям оборудования для опасных зон. Терминология как опасностей, так и защитных мер может различаться. Требования к документации также различаются. Поскольку 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, тестирование и составление списка оборудования, а также проверка установки обычно контролируются государственными органами. Например, в США Управлением по безопасности и гигиене труда .
В США независимая Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) публикует несколько соответствующих стандартов, которые часто принимаются государственными учреждениями. Рекомендации по оценке опасностей приведены в NFPA 497 (взрывоопасный газ) и NFPA 499 (пыль). Американский институт нефти публикует аналогичные стандарты в RP 500 и RP505.
NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс (NEC), определяет классификацию зон и принципы установки. [1] Статья 500 NEC описывает систему классификации подразделений NEC, а статьи 505 и 506 описывают систему классификации зон NEC. Система зон NEC была создана для гармонизации с системой классификации IEC и, следовательно, для снижения сложности управления.
В Канаде действует аналогичная система со стандартом C22.1 группы CSA , Канадскими электротехническими нормами и правилами , который определяет классификацию зон и принципы установки. Две возможные классификации описаны в Разделе 18 (Зоны) и Приложении J (Подразделения).
Международная электротехническая комиссия публикует серию стандартов 60079 [2] , которая определяет систему классификации мест, а также категоризацию и испытания оборудования, предназначенного для использования в опасных зонах, известного как «взрывозащищенное оборудование». IEC 60079-10-1 описывает классификацию взрывоопасных газовых сред, а IEC 60079-10-2 - взрывоопасную пыль. Оборудование распределяется по категориям уровня защиты в зависимости от способа изготовления и пригодности для различных ситуаций. В отличие от ATEX, который использует цифры для определения «Категории» безопасности оборудования, а именно (1,2 3), IEC продолжает использовать метод, используемый для определения безопасных уровней искробезопасности, а именно «a» для зоны 0, «b». для зоны 1 и «c» для зоны 2 и применять этот уровень защиты оборудования ко всему оборудованию, используемому в опасных зонах с 2009 года. <IEC 60079.14>
Набор стандартов IEC 60079 был адаптирован для использования в Австралии и Новой Зеландии и опубликован как набор стандартов AS/NZS 60079.
На промышленном предприятии, например нефтеперерабатывающем или химическом заводе , работа с большими количествами легковоспламеняющихся жидкостей и газов создает риск воздействия. Угольные шахты, зерновые мельницы , элеваторы и подобные объекты также представляют опасность образования облаков пыли. В некоторых случаях опасная атмосфера присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени. В других случаях атмосфера обычно неопасна, но можно разумно предвидеть опасную концентрацию, например, ошибку оператора или отказ оборудования. Таким образом, места классифицируются по типу и риску выброса газа, пара или пыли. В различных нормативных актах для различения различных опасностей используются такие термины, как класс , подразделение , зона и группа .
Часто предоставляется план классификации зон , чтобы определить номиналы оборудования и методы установки, которые будут использоваться для каждой классифицированной зоны. План может содержать перечень химических веществ с указанием их группы и температурного режима. Процесс классификации требует участия специалистов по эксплуатации , техническому обслуживанию , безопасности, электротехнике и КИП ; и использование технологических схем, потоков материалов , паспортов безопасности и других соответствующих документов. Документация по классификации территорий пересматривается и обновляется с учетом изменений процесса.
Типичные опасные газы исходят от углеводородных соединений, но водород и аммиак также являются распространенными горючими промышленными газами.
Пыль или другие мелкие частицы, взвешенные в воздухе, могут взорваться .
В старом британском стандарте для обозначения зон использовались буквы. Она была заменена европейской числовой системой, как это предусмотрено в директиве 1999/92/ЕС, введенной в действие в Великобритании как «Правила об опасных веществах и взрывоопасных атмосферах» 2002 года. [3]
Различные взрывоопасные среды обладают химическими свойствами, которые влияют на вероятность и силу взрыва. К таким свойствам относятся температура пламени , минимальная энергия воспламенения, верхний и нижний пределы взрываемости , а также молекулярная масса . Эмпирические испытания проводятся для определения таких параметров, как максимальный экспериментальный безопасный зазор (MESG), минимальный коэффициент тока зажигания (MIC), давление взрыва и время достижения пикового давления, температура самовоспламенения и максимальная скорость повышения давления. Каждое вещество имеет различную комбинацию свойств, но обнаружено, что их можно отнести к одинаковым диапазонам, что упрощает выбор оборудования для опасных зон. [4]
Воспламеняемость горючих жидкостей определяется их температурой вспышки. Температура вспышки — это температура, при которой материал выделяет достаточное количество пара для образования воспламеняющейся смеси. Температура вспышки определяет, нужно ли классифицировать территорию. Материал может иметь относительно низкую температуру самовоспламенения, однако, если его температура вспышки выше температуры окружающей среды, классифицировать эту зону, возможно, не потребуется. И наоборот, если тот же материал нагревается и обрабатывается при температуре выше его температуры вспышки, зона должна быть классифицирована для правильного проектирования электрической системы, поскольку в этом случае образуется воспламеняющаяся смесь. [5]
Каждый химический газ или пар, используемый в промышленности, классифицируется в группу газов.
Группа IIC – самая суровая зона газовой группы системы. Опасные газы этой группы действительно очень легко воспламеняются. Оборудование, отмеченное как подходящее для группы IIC, также подходит для IIB и IIA. Оборудование, помеченное 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.
Должен быть составлен список каждого взрывчатого материала, находящегося на нефтеперерабатывающем или химическом комплексе, и включен в план классифицированных территорий. Вышеуказанные группы сформированы в порядке того, насколько взрывоопасным будет материал в случае его возгорания, при этом IIC является наиболее взрывоопасной газовой группой зоны системы, а IIA - наименьшей. Группы также указывают, сколько энергии требуется для воспламенения материала за счет энергии или теплового воздействия: IIA требует наибольшей энергии, а IIC наименьшей для групп газов зональной системы.
Оборудование должно быть проверено, чтобы убедиться, что оно не превышает 80% [ по мнению кого? ] температуры самовоспламенения опасной атмосферы. Учитываются как внешние, так и внутренние температуры. Температура самовоспламенения — это наименьшая 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 электрооборудования будет одной из следующих (в градусах Цельсия ):
В приведенной выше таблице показано, что температура поверхности электрооборудования с температурной классификацией Т3 не поднимается выше 200 °C. Поверхность паропровода высокого давления может находиться выше температуры самовоспламенения некоторых топливно-воздушных смесей.
Оборудование может быть спроектировано или модифицировано для безопасной эксплуатации в опасных зонах. Два общих подхода таковы:
Существует несколько методов огнезащиты, и они часто используются в сочетании:
Виды защиты подразделяются на несколько подклассов, связанных с EPL: ma и mb, px, py и pz, ia, ib и ic. К подразделениям а предъявляются самые строгие требования по безопасности, учитывающие одновременно неисправности более чем одного независимого компонента.
Многие элементы оборудования с классом EEx используют 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 с обозначением EEx 'e' и выключатели с обозначением EEx 'd'.
В последние годы EPL также распространяется на несколько видов защиты. Требуемый уровень защиты зависит от предполагаемого использования в зонах, описанных ниже:
Категория оборудования указывает уровень защиты, обеспечиваемый оборудованием.
В США Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определяет стандарты типов корпусов для различных применений. [10] [11] Некоторые из них предназначены специально для опасных зон:
Все оборудование, сертифицированное для использования в опасных зонах, должно быть маркировано с указанием типа и уровня применяемой защиты.
В Европе на этикетке должен быть указан знак CE и кодовый номер сертифицирующего /уведомленного органа ). Знак CE дополняется знаком Ex: шестиугольник с желтой заливкой и греческими буквами εχ (эпсилон хи), за которыми следуют группа, категория и, если группа II, G или D (газ или пыль). Также будут отмечены конкретные используемые типы защиты.
Промышленное электрооборудование 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 любого из них будет принят на всей территории ЕС. В Соединенном Королевстве наиболее известными такими организациями являются Sira и Baseefa.
Австралия и Новая Зеландия используют одни и те же стандарты IEC-60079 (принятые как AS/NZS 60079), однако маркировка CE не требуется.
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 указана группа и температурный код. Рядом с этикеткой находится знак листингового агентства.
Некоторые производители в своей технической литературе заявляют о «пригодности» или «встроенности» в опасные зоны, но на самом деле они не имеют сертификации испытательного агентства и, следовательно, неприемлемы для AHJ ( органа, обладающего юрисдикцией ) для разрешения эксплуатации электроустановки/системы.
Все оборудование в зонах категории 1 должно иметь этикетку одобрения, но некоторые материалы, такие как жесткие металлические кабелепроводы, не имеют специальной этикетки, указывающей на пригодность класса/раздела 1, и их внесение в список одобренных методов установки в NEC служит разрешение. Некоторое оборудование в зонах категории 2 не требует специальной маркировки, например, стандартные трехфазные асинхронные двигатели, которые не содержат компонентов, дугообразующих в нормальном режиме.
В маркировку также включаются 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 код IP , но обычно он не зависит от пригодности для классифицированной зоны.
С появлением электроэнергии электричество было введено в угольные шахты для сигнализации , освещения и двигателей . Это сопровождалось электрическими взрывами горючих газов, таких как огненная жидкость (метан) и взвешенная угольная пыль.
По крайней мере, два взрыва британских мин были связаны с системой сигнализации с электрическим звонком. В этой системе два оголенных провода прокладывались по длине штрека, и любой шахтер, желающий подать сигнал на поверхность, мог на мгновение коснуться проводов друг друга или перекрыть провода металлическим инструментом. Индуктивность катушек сигнального звонка в сочетании с разрывом контактов открытыми металлическими поверхностями привела к образованию искр, вызвавших взрыв. [12]