Классификация взрывоопасных зон и маркировка взрывозащищенного оборудования

Ex-изделия - это изделия, которое полностью или частично применяется для использования электрической энергии и включающие один или более видов взрывозащиты для условий потенциально взрывоопасной газовой среды. К таковым, наряду с другими, относятся устройства для выработки, передачи, распределения, хранения, измерения, регулирования, преобразования и потребления электрической энергии, устройства электросвязи, а также изделия, применяемые во взрывоопасных зонах, которые могут служить источником воспламенения.

Ex-компоненты - части Ex-изделия, которые отдельно во взрывоопасной среде не используют; при встраивании в Ех-оборудование Ex-компонентов в обязательном порядке требуется подтверждение соответствия их взрывозащитных свойств требованиям нормативных документов.

Ех-системы - агрегаты из соединенных между собой Ех-изделий, в которых соединение должно быть выполнено в соответствии с описательным документом системы, с тем, чтобы оно отвечало требованиям взрывозащиты.

Ех-оборудование - общий термин, применяющийся к Ех-изделиям (устройствам), компонентам и системам.

Взрывоопасные зоны

	ВАЖНО ЗНАТЬ Опасность взрыва возникает  при одновременном наличии следующих источников: 1. воздуха 2. горючей пыли / горючих газов 3. активных источников воспламенения   Взрывоопасная атмосфера может возникнуть при соединении горючей пыли, горючих газов или паров с воздухом. Также должен присутствовать активный источник воспламенения, способный зажечь эту атмосферу. В качестве активных источников воспламенения рассматриваются:           огонь, пламя, жар искровые, дуговые и тлеющие электрические разряды искры от механического воздействия электростатические разрядные искры горячие поверхности, адиабатическое сжатие

В настоящее время на территории РФ и Таможенного Союза одновременно действуют несколько нормативных документов, содержащих определения взрывоопасных зон и регламентирующих процесс выбора вида взрывозащиты допускаемого для использования в каждой из взрывоопасных зон - ПУЭ, глава 7.3. и серия стандартов ГОСТ Р и ГОСТ ТС, разработанных на базе стандартов МЭК 60079 и МЭК 61241. 

Современная унифицированная классификация взрывоопасных зон в соответствии 012/2011 "О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах"

Класс взрывоопасной зоны, в соответствии с которым производится выбор электрооборудования, определяется технологами совместно со специалистами проектной или эксплуатирующей организации. Нормативные документы содержат определение геометрических размеров каждого класса зон.                                                                                                        

Классификация взрывоопасных зон по газу:

Классификация взрывоопасных зон по пыли:

Современная классификация зон для газов и паров включает зоны трех классов: 0, 1 и 2, но практика показала, что общая классификация зон одновременно для газа и пыли является неприемлемой. В отличие от зон для газа или пара, зоны, опасные по воспламенению горючей пыли, не могут быть классифицированы в зависимости от нормальных или аварийных условий и от времени. Усиленная вентиляция может привести к появлению облаков пыли и поэтому увеличить, а не уменьшить опасность.

Оборудование, предназначенное для работы в пределах зоны того или иного класса, должно иметь соответствующий уровень взрывозащищенности.

Согласно устаревшему но действующему российскому нормативному документу ПУЭ Главе 7.3 и федеральному закону от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности", выделяют следующие классы взрывоопасных зон:

• зоны класса В-1 – расположены в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы;
• зоны класса В-1а – расположены в помещениях, в которых взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются при нормальной эксплуатации, а только в результате аварий или неисправностей;
• зоны класса В-1б – аналогичны В-1а, но отличаются от них тем, что при авариях горючие газы обладают высоким нижним пределом воспламенения (15% и выше), а также при опасных концентрациях резким запахом. В этот класс входят зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в малых концентрациях, недостаточных для создания взрывоопасной смеси и где работа производится без применения открытого пламени. Зоны не относятся к взрывоопасным, если работы с опасными веществами производятся в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтиками;
• зоны класса В-1г – пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, открытых нефтеловушек, надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеров), эстакад для слива и налива ЛВЖ, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п.
• зоны класса В-2 – расположены в помещениях, где выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что могут создавать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы;
• зоны класса В-2а – такие, где опасные условия при нормальной работе не возникают, но могут возникнуть в результате аварий или неисправностей.

   КАТЕГОРИИ ВЗРЫВООПАСНОСТИ СМЕСИ

В существующей классификации ССEx в ГОСТ Р предусмотрены две категории: I и II.

Категория I определяет требования к оборудованию, предназначенному для работы в шахтах и рудниках, где имеется опасность взрыва рудничного метана.

К категории II относится оборудование, применяемое для работы в условиях возможного образования промышленных взрывоопасных смесей газов и пыли.

Существуют три подкатегории категории II: IIA, IIB, IIC. Каждая последующая подкатегория включает (может заменить) предшествующую, то есть, подкатегория С является высшей и соответствует требованиям всех категорий – А, В и С. Она, таким образом, является самой «строгой».

В системе МЭКEx (IECEx) предусмотрено три категории: I, II и III. 
Из категории II выделена пыль в III категорию. (Категория II - для газов, категория III - для пыли.)

В системе NEC и CEC предусмотренна более расширенная классификация взрывоопасных смесей газов и пыли для обеспечения большей безопасности по классам и подгруппам (Class I Group A; Class I Group B; Class I Group C ;Class I Group D ;Class I Group E; Class II Group F; Class II Group G). Так например, для угольных шахт изготавливается с двойной маркировкой: Class I Group D (для метана); Class II Group F (для угольной пыли).

Характеристики взрывоопасных смесей

Для многих распространенных взрывоопасных смесей экспериментальным путем построены так называемые характеристики воспламенения. Для каждого топлива существует минимальная энергия поджигания (МЭП), которая соответствует идеальной пропорции топлива и воздуха, в которой смесь легче всего воспламеняется. Ниже МЭП поджигание невозможно при любой концентрации. Для концентрации ниже, чем величина, соответствующая МЭП, количество энергии, требующейся для воспламенения смеси, увеличивается до тех пор, пока значение концентрации не станет меньше значения, при котором смесь не может воспламениться из-за малого количества топлива. Эта величина называется нижней границей взрыва (НГВ). Аналогичным образом при увеличении концентрации количество необходимой для воспламенения энергии растет, пока концентрация не превысит значения, при котором воспламенение не может произойти из-за недостаточного количества окислителя. Это значение называется верхней границей взрыва (ВГВ).

С практической точки зрения, НГВ является более важной и существенной величиной, чем ВГВ, потому что она устанавливает в процентном отношении минимальное количество топлива, необходимого для образования взрывоопасной смеси. Эта информация важна при классификации опасных зон.

Категории взрывоопасности смеси детализируются в зависимости от температуры самовоспламенения взрывоопасных газов и смесей.

Согласно ГОСТу, действует следующая классификация по температуре самовоспламенения:

Объединенные требования к аппаратуре по категориям взрывоопасности газовых смесей и температуре самовоспламенения смесей газов.

Категория IIC взрывоопасности смеси применяется к группам:

• Т1 – водород, водяной газ, светильный газ, водород 75% + азот 25%»;
• Т2 – ацетилен, метилдихлорсилан;
• Т3 – трихлорсилан;
• Т4 – не применяется;
• Т5 – сероуглерод;
• Т6 – не применяется.

Категориям А и В соответствуют взрывоопасные смеси IIA:

• Т1 – аммиак, …, ацетон, …, бензол, 1,2-дихлорпропан, дихлорэтан, диэтиламин, …, доменный газ, изобутан, …, метан (промышленный, с содержанием водорода в 75 раз большим, чем в рудничном метане), пропан, …, растворители, сольвент нефтяной, спирт диацетоновый,…, хлорбензол, …, этан;
• Т2 – алкилбензол, амилацетат, …, бензин Б95\130, бутан, …растворители…, спирты, …, этилбензол, циклогексанол;
• Т3 – бензины А-66, А-72, А-76, «галоша», Б-70, экстракционный. Бутилметакрилат, гексан, гептан, …, керосин, нефть, эфир петролейный, полиэфир, пентан, скипидар, спирты, топливо Т-1 и ТС-1, уайт-спирит, циклогексан, этилмеркаптан;
• Т4 – ацетальдегид, альдегид изомасляный, альдегид масляный, альдегид пропионовый, декан, тетраметилдиаминометан, 1,1,3 – триэтоксибутан;
• Т5 и Т6 – не применяются.

IIB:

• Т1 – коксовый газ, синильная кислота;
• Т2 – дивинил, 4,4 – диметилдиоксан, диметилдихлорсилан, диоксан, …, нитроциклогексан, окись пропилена, окись этилена, …, этилен;
• Т3 – акролеин, винилтрихлорсилан, сероводород, тетрагидрофуран, тетраэтоксисилан, триэтоксисилан, топливо дизельное, формальгликоль, этилдихлорсилан, этилцеллозольв;
• Т4 – дибутиловый эфир, диэтиловый эфир, диэтиловый эфир этиленгликоля;
• Т5 и Т6 – не применяются. Как видно из приведенных данных, категория IIC является избыточной для большинства случаев применения аппаратуры связи на реальных объектах.

Как видно из приведенных данных, категория IIC является избыточной для большинства случаев применения аппаратуры связи на реальных объектах.

Дополнительная информация.

Категории IIA, IIB и IIC определяются следующими параметрами: безопасным экспериментальным максимальным зазором (БЭМЗ – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду) и величиной МТВ (отношением минимального тока воспламенения смеси взрывоопасного газа и минимального тока воспламенения метана).

Температурный класс.

Температурный класс электрооборудования определяется предельной температурой в градусах Цельсия, которую могут иметь при работе поверхности взрывозащищенного оборудования.

Температурный класс оборудования устанавливается исходя из минимальной температуры соответствующего температурного диапазона (его левой границы): оборудование, которое может применяться в среде газов с температурой самовоспламенения класса Т4, должно иметь максимальную температуру элементов поверхности ниже 135 градусов; Т5 – ниже 100, а Т6 – ниже 85.

Маркировка оборудования для категории I в России:

Пример маркировки: РВ1В

Маркировка по стандарту CENELEC применялась в Европе до 1 июля 2003 года.

ExdIIBT4

Ex – знак взрывозащищенного оборудования по стандарту CENELEC; d – тип взрывозащиты (взрывонепроницаемая оболочка); IIB – категория взрывоопасности газовой смеси II вариант В (см. выше); T4 - группа смеси по температуре воспламенения (температура не выше 135 С°)

Маркировка FM по стандарту NEC, CEC:

Обозначения взрывозащищенности по американскому стандарту FM.

Factory Mutual (FM) по своей сути тождественны европейскому и российскому стандартам, но отличаются от них по форме записи. В американском стандарте также указываются условия применения аппаратуры: класс взрывоопасности среды (Class), условия эксплуатации (Division) и группы смеси по их температуре самовоспламенения (Group).

Class может иметь значения I, II, III: Class I – взрывоопасные смеси газов и паров, Class II – горючая пыль, Class III – горючие волокна.

Division может иметь значения 1 и 2: Division 1 – это полный аналог зоны В1(В2) - взрывоопасная смесь присутствует при нормальных условиях работы; Division 2 – аналог зоны В1А (В2А), в которой взрывоопасная смесь может появиться только в результате аварии или нарушений технологического процесса.

Для работы в зоне Div.1 требуется особо взрывобезопасное оборудование (в терминах стандарта - intrinsically safe), а для работы в зоне Div.2 - взрывобезопасное оборудование класса Non-Incendive.

Взрывоопасные воздушные смеси, газы, пары образуют 7 подгрупп, у которых есть прямые аналогии в российском и европейском стандартах:

• Group A – смеси, содержащие ацетилен (IIC T3, T2);
• Group B – смеси, содержащие бутадиен, акролеин, водород и окись этилена (IIС T2, T1);
• Group C – смеси, содержащие циклопропан, этилен или этиловый эфир (IIB T4, T3, T2);
• Group D - смеси, содержащие спирты, аммиак, бензол, бутан, бензин, гексан, лаки, пары растворителей, керосин, природный газ или пропан (IIA T1, T2, T3, T4);
• Group E – воздушные взвеси частиц горючей металлической пыли вне зависимости от ее электрической проводимости, либо пыль с подобными характеристиками опасности, имеющая удельную объемную проводимость менее 100 КОм – см.
• Group F – смеси, содержащие горючую пыль сажи, древесного угля или кокса с содержанием горючего вещества более 8% объема, или взвеси, имеющие проводимость от 100 до 100 000 ом-см;
• Group G – взвеси горючей пыли, имеющие сопротивление более 100 000 ом-см.

АТЕХ - новый европейский стандарт взрывозащищенного оборудования.

В соответствии с директивой Евросоюза 94/9/EC с 01 июля 2003 года вводится новый стандарт АТЕХ. Новая классификация заменит старую CENELEC и вводится в действие на территории европейских стран.

АТЕХ – сокращение от ATmospheres Explosibles (взрывоопасные смеси газов). Требования АТЕХ распространяются на механическое, электрическое оборудование и защитные средства, которые предполагается использовать в потенциально взрывоопасной атмосфере, как под землей, так и на поверхности земли.

В стандарте АТЕХ ужесточены требования стандартов EN50020/EN50014 в части IS (Intrinsically Safe) оборудования. Эти ужесточения предусматривают:

• ограничение емкостных параметров схемы;
• использование других классов защиты;
• новые требования к электростатике;
• использование защитного кожаного чехла.

Классификационную маркировку взрывозащищенного оборудования по АТЕХ рассмотрим на следующем примере:

Четвертый элемент : G – для газов, D – для горючих пылей, волокон и взвесей.

Дальнейшие символы (после E Е х) были рассмотрены ранее.

1. Взрывозащищенное оборудование имеет сертификаты одной из испытательных лабораторий стран ЕС. Ex в шестиграннике – маркировка взрывозащищенного оборудования по АТЕХ.

2. Область применения:
I — подземные выработки (шахтное)
II — наземное применение (химиндустрия, НХЗ, НПЗ и т. п)

3. Категория зоны:
0 — постоянное присутствие взрывоопасных веществ (более 1000 часов в год). Используется при частом возникновении взрывоопасных или воспламеняющихся концентраций опасных газов или смесей (газов, взвесей).
1 — частое 10...1000 часов в год. Используется при возникновении взрывоопасных или воспламеняющихся концентраций опасных газов или смесей (газов, взвесей) лишь время от времени (например, при аварийных ситуациях)
2 — краткосрочные менее 10 часов в год. Используется при редких случаях возникновения этих ситуаций

4. Окружающая атмосфера:
G — газ; 
D — пыль (для горючих пылей, волокон и взвесей)

5. Е — согласно евронормам (требования CENELEC); Ex — взрывозащищенное оборудование.

6. Классификация видов защиты:
d — взрывонепроницаемая оболочка;
e — защита вида "е" (повышенная);
о — масляное заполнение;
р — заполнение или продувка оболочки под Ризб;
q — кварцевое заполнение;
m — заполнение компаундом;
i — искробезопасная электроцепь: (данный тип взрывозащиты гарантирует, что опасная ситуация не может возникнуть в результате искры (при коротком замыкании), либо в случае внезапного обрыва цепи питания (энергия внутренней индуктивности прибора), либо в результате нагрева токонесущих проводов);
ia — опасная ситуация не может возникнуть при нормальной эксплуатации при помехах на линии и при любой комбинации двух возможных неисправностей;
ib — опасная ситуация не может возникнуть при нормальной эксплуатации, при помехах на линии и одной неисправности. После главного вида защиты может указываться дополнительный.

7. Область применения:
I — подземные работы;
II — наземное применение;

Для видов защиты "d" и "i" в случае наземного применения вводятся подгруппы IIA, IIB и IIC (по величине БЭМЗ или МТВ).

8. Температура воспламенения:
T1 > 450 °С;
T2 = 300...450 °С;
T3 = 200...300 °С; 
T4 = 135...200 °С;
T5 = 100...135 °С;
T6 = 85...100 °С.

Маркировка в квадратных скобках указывает на то, что это связанное оборудование. Например, маркировка [Ex ia] IIC указывает на связанное оборудование, располагающееся во взрывоопасной зоне. Связанное оборудование, размещенное в взрывоопасной зоне и имеющее вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» маркируется следующим образом: Ex d [ia] IICT4.