Системы охранно-пожарной сигнализации взрывоопасных объектов

Цели взрывозащиты

    В настоящее время, на фоне активно развивающихся отраслей нефтяной и газовой промышленностей, отмечается значительный рост объектов, использующих в технологическом производственном цикле взрывоопасные и легковоспламеняющиеся вещества. Это ведет к широкому распространению взрывозащищенного электрооборудования различного назначения, в том числе оборудования охранно-пожарной сигнализации (далее ОПС).

   Однако, среди отдельных представителей проектных организаций, да и среди некоторых сотрудников надзорных служб, имеет место неправильное понимание целей и принципов взрывозащиты. Считая основной целью взрывозащиты защиту начинки электрооборудования от энергии взрыва, сложился стереотип, что взрывозащищенное оборудование должно быть массивным, с крепким «взрывонепробиваемым» корпусом. Такое суждение в корне неверно.

   Взрывозащита имеет совершенно противоположные цели, и взрывозащищенное оборудование в первую очередь не должно само явиться источником взрыва. С этой точки зрения определение взрывобезопасное оборудование более корректно, хотя и не является общепринятым.

   На взрывоопасных объектах появление даже незначительных источников нагрева или искрения может повлечь за собой возникновение взрыва и пожара. Наряду с прочим электрооборудованием, в качестве возможного источника воспламенения следует рассматривать и работающую систему охранно-пожарной сигнализации. Ведь большинство извещателей, оповещателей и приемно-контрольных приборов содержат опасные с точки зрения искрообразования цепи и элементы.

   Поэтому для реализации противопожарной и охранной защиты взрывоопасных объектов применяют средства сигнализации во взрывозащищенном исполнении. Взрывозащищенная ОПС должна не только исправно выполнять свои функции во взрывоопасной среде, но и, в первую очередь, гарантировать, что сама не станет причиной возникновения пожара или взрыва, как при нормальном функционировании, так и при возникновении неисправностей.

Виды взрывозащиты и принципы их реализации

   В конструкции взрывозащищенного электрооборудования предусматривается ряд специальных мер. Существуют строго определенные виды взрывозащиты, методики выполнения которых, стандартизованы.

Рассмотрим основные принципы реализации взрывозащиты, применяемые в ОПС.

Сдерживание

– это принцип реализации взрывозащиты, при котором части (элементы) электрооборудования, способные вызвать воспламенение взрывоопасной газовой среды, помещают в оболочку, выдерживающую давление взрыва взрывоопасной смеси внутри этой оболочки, и предотвращающую его распространение во внешнюю взрывоопасную газовую среду. На основе этого принципа реализуется защита вида «d» - взрывонепроницаемая оболочка

. Следует заметить, что данный вид взрывозащиты в принципе не исключает возникновение взрыва, он лишь препятствует распространению взрывной волны наружу электрооборудования. Именно защита «d» воспринимается многими как «настоящая» взрывозащита, однако, как будет показано далее, она не всегда целесообразна и не везде применима. Кроме того, оборудование с защитой «d» имеет ряд недостатков (большие масса, габариты и, как следствие, стоимость), а также строгих ограничений (запрещено включать оборудование с открытой оболочкой)

Изоляция

 – это принцип реализации взрывозащиты, при котором части электрооборудования, способные воспламенить взрывоопасную смесь за счет искрения или нагрева, заключаются в специальный изолирующий материал таким образом, чтобы взрывоопасная смесь не имела доступа к элементам электрооборудования. На основе этого принципа реализуется используемая в ОПС взрывозащита вида «m» -герметизация компаундом. Среди недостатков взрывозащиты «m» можно выделить низкую ремонтопригодность оборудования и коммутационные ограничения (отсутствие клемм для подключения).

Недопустимость

 – это принцип реализации взрывозащиты, при котором полностью исключается возможность выделения (в виде искры или теплового нагрева) во взрывоопасной зоне энергии, запасенной в электрической цепи, способной воспламенить окружающую среду. На этом принципе основывается широко применяемая в ОПС защита вида «i» - искробезопасная цепь (далее ИБЦ). ИБЦ – это особый вид взрывозащиты, который основывается на ограничении параметров электрической цепи - тока, напряжения, рассеиваемой мощности - до искробезопасных величин. Искробезопасные величины - это максимально допустимые электрические параметры, при которых энергии образующихся разрядов недостаточно для воспламенения взрывоопасной смеси. Таким образом, защита вида «i» в принципе исключает возможность возникновения взрыва. Поэтому многими специалистами оборудование с защитой вида ИБЦ по определению считается именно взрывобезопасным оборудованием.

   ИБЦ по степени надежности подразделяются на три уровня: уровень ia – особовзрывобезопасный, уровень ib – взрывобезопасный, уровень ic – повышенной надежности против взрыва. ИБЦ уровня ia сохраняют искробезопасность при любых возможных видах повреждений, поэтому являются самыми надежными. При всех достоинствах искробезопасных цепей, их применение ограничено слаботочными и низковольтными цепями, т.е. сигнальными и контрольными цепями, такими как шлейфы сигнализации в системах ОПС.

   Наряду с вышеперечисленными видами взрывозащиты в некоторых случаях в охранно-пожарной сигнализации могут применяться и другие виды, в частности защита вида «s» -специальный вид взрывозащиты, который основан на совокупности вышеописанных принципов и некоторых дополнительных мерах.

Вид взрывозащиты и класс взрывоопасной зоны.

   Оборудование систем ОПС, как и любое электрооборудование, устанавливаемое на взрывоопасных объектах, должно полностью соответствовать той зоне, в которой оно будет использоваться. Согласно ГОСТ Р 51330.9 взрывоопасные зоны подразделяются на 3 класса: 
класс 0 – зона, в которой взрывоопасная среда присутствует постоянно или на протяжении длительного периода. 
класс 1 – зона, в которой взрывоопасная среда может создаваться при нормальной работе. 
класс 2 – зона, в которой взрывоопасная среда при нормальных условиях эксплуатации отсутствует, а если возникает, то редко и продолжается недолго.

   Вид взрывозащиты, примененный в электрооборудовании, указывается в его маркировке взрывозащиты после символов «Ex». В зависимости от используемого вида взрывозащиты оборудование допускается устанавливаться строго в определенной зоне, как указано в таблице 1. Для защит вида «d» и «m» в маркировке взрывозащиты перед символами «Ex» следует указывать цифру (1 или 2), указывающую класс зоны. Для защиты вида «i» это необязательно, т.к. класс зоны однозначно определяется уровнем искробезопасности.

Таблица 1.

Вид взрывозащиты

 Зона класса 0

Зона класса 1

Зона класса 2

 Exd

-

+

+

 Exm

-

+

+

 Exia

+

+

+

 Exib

-

+

+

 Exic

-

-

+

«+» - допускается использование; «–» - использование недопустимо.

   Отметим, что из рассмотренных видов защиты в зоне класса 0 допустимо использование только особовзрывобезопасного оборудования с использованием ИБЦ уровня «iа». Особовзрывобезопасное оборудование может быть выполнено также специальным видом защиты «s».

Преимущества искробезопасной ОПС.

   Согласно европейской статистике, основным видом взрывозащиты, применяемым в настоящее время на взрывоопасных объектах западных стран, является взрывозащита вида искробезопасная цепь - «i». Взрывозащита этого вида используется в 90% случаях реализации ОПС на этих объектах. Такая популярность ИБЦ связана с рядом преимуществ, по сравнению с другими видами защит, затрагивающих основные критерии выбора оборудования, таких как надежность, стоимость, удобство монтажа и обслуживания.

   Как уже отмечалось ранее, уровень электрических параметров в данных цепях ограничен до искробезопасных величин, поэтому нет необходимости применять внутри взрывоопасной зоны специальных способов разводки (в трубах или в броне) и взрывозащищенных соединительных коробок. Согласно ГОСТ Р 51330.13, монтаж ИБЦ возможно производить любыми способами, вплоть до открытой прокладки обычных изолированных проводов с изоляцией, испытанной напряжением 500В. ИБЦ позволяют производить любые виды работ, связанные с заменой оборудования, ремонтом, обслуживанием, наращиванием системы ОПС, а также проводить пуско-наладочные работы и испытания, без отключения питания, сохраняя работоспособность всей цепи.

   Согласно ГОСТ Р 51330.13 искробезопасные цепи и электрооборудование в этих цепях не требуется защищать от перегрузки, отрицательных последствий коротких замыканий и замыканий на землю. Надежность ИБЦ подтверждает и тот факт, что согласно того же ГОСТ Р, данный вид взрывозащиты с уровнем «iа» является особовзрывобезопасным и используется для построения ОПС в зонах класса 0, где предъявляются повышенные требования к взрывозащите оборудования и цепи в целом.

   Таким образом, применение ИБЦ зачастую является оптимальным, а иногда и единственно возможным способом построения системы ОПС взрывоопасного объекта.

Заключение.

   Реализация охранно-пожарной сигнализации на взрывоопасных объектах является сложной и ответственной задачей, требующей детального изучения нормативной базы, а также учета всех факторов на этапах проектирования, монтажа и последующей эксплуатации. Грамотный и рациональный подход к выбору вида взрывозащиты позволит существенно сократить время монтажа и расходы на реализацию и эксплуатацию ОПС, а самое главное – гарантировать безопасность человеческих жизней и имущества.