Павел Приходько

Взрывозащита. Часть 2.

Виды взрывозащиты. Степени защиты персонала и электрооборудования. Климатические исполнения.

В продолжение первой статьи, мы продолжаем обсуждать и разбирать наиболее важную информацию, которая  касается взрывозащищенного оборудования и взрывозащиты, как таковой. Как мы говорили ранее, эта информация очень важна, для тех производств, которые хотят выйти на рынки взрывозащищенного оборудования, и разобрав основные понятия, основные нормативные документы, принципы маркировки взрывозащищенного оборудования, мы подробнее разберем виды взрывозащиты.

Виды взрывозащиты.

Специальные меры, направленные на предотвращения воспламенения взрывоопасной газовой смеси, предусмотренные в конструкции электрооборудования и установок, называются видами взрывозащиты.

Виды взрывозащиты имеют свое сокращенное наименование, а также свое схематическое изображение. Так же, стоит понимать, что одни виды взрывозащиты применяются для электрооборудования, другие для не электрического. А также,  взрывозащита, которая будет уместна для использования в пылевых взрывоопасных средах, будет неэффективна во взрывоопасных газовых средах.

• При эксплуатации электрического оборудования в газовых взрывоопасных средах применяют следующие виды взрывозащиты: d, e, i, o, q, p, s, m, nA, nC, nR, nL.
• При эксплуатации электрического оборудования в пылевых взрывоопасных средах применяют следующие виды взрывозащиты: i, p, s, m, t.
• При эксплуатации не электрического оборудования во взрывоопасных средах применяют виды взрывозащиты: c, k, b, s, p.

Далее, разберем основные виды взрывозащиты, дадим описание рекомендации и основное применение.

Взрывозащита «e» - повышенная взрывозащита.

Этот вид взрывозащиты использует ряд специальных мер, направленных на возможное увеличение, и как следствие, превышение допустимого уровня, температуры. Также используется ряд дополнительных мер, которые предотвращают возникновение дуговых разрядов и искрения при нормальных условиях работы или при возникновении нештатных режимов.

Вид взрывозащиты Ex e в основном применяется для электрооборудования в соединительных коробках осветительного оборудования, в электрических моторах, которые являются безыскровыми (такие как, бесколлекторные двигатели или синхронные шаговые двигатели).  Используя вид взрывозащиты Ex e, мы применяем ряд мер, которые затрудняют возникновение различных факторов, которые приводят к опасному нагреванию, появлению электрических дуг и опасному искрению, способных взрывоопасную смесь воспламенить.  По своей сути, защита Ex e, наиболее простой вид взрывозащиты и устройство данного вида взрывозащиты имеет наименьшую себестоимость.

Взрывозащита «d» - взрывонепроницаемая оболочка.

Само название этого вида взрывозащиты говорит само за себя. Оборудование и его части, способные взрывоопасную смесь воспламенить,  заключается в специальную оболочку, которая как раз и способна выдержать давление взрыва уже воспламенившейся взрывоопасной смеси, без повреждений, без передачи и без распространения воспламенения в окружающую взрывоопасную смесь. 

Идея заключается в сдерживании взрыва. Если происходит взрыв, то он остается ограниченным оболочкой. Стоит отметить, что оболочка должна иметь специальные газоотводящие отверстия  или цели малого размера. А также оболочка должна иметь крепкую механическую конструкцию, контактное соединение между основной частью и специальной крышкой оболочки. Для изготовления такого рода оболочек используют в основном металлы, такие как катанную сталь , алюминий и т.д. Полимеры и другие неметаллические материалы используются в оболочках с минимальным объемом внутреннего пространства, не более 3 куб.дм. Взрывозащита Ex d успешно используется для пультов и шкафов управления, электродвигателях, осветительного оборудования, коммутаторах, нагревательных элементах и электрических пускателях.

Взрывозащита «p» - оболочка под давлением.

В взрывозащите Ex p используется принцип заполнения или продувки оболочки под избыточным давлением специальным защитным газом.  Этот вид взрывозащиты используется в электрическом оборудовании, которое не содержит внутренний источник утечки газа или пара, который может воспламенится. Защитный газ поддерживается под определенным давлением в оболочке оборудования, данное давление должно быть выше давления внешней среды. Если оборудование содержит один или более внутренних источников утечки, то  специальный защитный газ подается в определенном количестве,  которое достаточно, чтобы получилась определенная концентрация смеси вокруг самого электрокомпонета, которая уже в свою очередь, будет вне верхних и нижних пределах условий образования взрыва.  

Основная идея взрывозащиты Ex p, это идея отделения электрооборудования от окружающей атмосферы. Специальный газ, например воздух или инертный газ, который под давлением находится внутри оболочки, причем под давлением выше давления внешней окружающей среды, предотвращает прохождение взрывоопасной газовой смеси через оболочку, в которой находятся электрические части, способные эту смесь воспламенить.  Данный метод взрывозащиты широко распространен для взрывозащищенных газовых анализаторов.

Взрывозащита «i» - электрическая искробезопасная цепь.

Искробезопасная  электрическая цепь это та цепь, которая устроена таким образом, что возникновение искры, способной воспламенить взрывоопасную смесь сведены к минимуму, а точнее, не вызывают воспламенение с вероятностью большей 10 в -3 степени. Так же отмечаем, что любое тепловое воздействие, при использовании защиты Ex i, не воспламенит взрывоопасную смесь.

Данная электрическая цепь выполненна таким образом, что разряд электричества не способен воспламенить смесь и привести к взрыву, с вероятностью выше чем 0,001. Основная идея это поддержание искоробезопасного тока в цепи, то есть наибольшего тока (по мощности или по напряжению), который как раз и образует электрические разряды, не вызывающие воспламенения смесей.

Существуют под виды взрывозащиты Ex i, которые разделяются уровнями искробезопасности, это такие виды как:

• уровень ia или особо взрывобезопасный, этот уровень применим для зон 0,1 и 2. Он основывается на сохранении безопасности во всех случаях, даже в случаях повреждений оборудования.
• уровень ib или взрывобезопасный, этот уровень применим для зон 1 и 2. В отличии от уровня ia, этот уровень искробезопасности предполагает только одно повреждении и как следствие, считается менее безопасным.
• уровень ic или уровень повышенной надежности против взрыва, применяется только для зоны 2. В отличии от уровней ia и ib, недопускает повреждений. Это самый низкий уровень искробезопасности.

В качестве примечания, напомним, что:

• Зона 0 – область, в которой постоянно или в течении длительного времени присутствует взрывоопасная газовая смесь.
• Зона 1 – область, в которой есть существование присутствия взрывоопасной газовой смеси при нормальных условиях эксплуатации электрооборудования.
• Зона 2 – область, в которой присутствие взрывоопасной газовой смеси маловероятно и если она возникает, то крайне редко, существует в основном непродолжительное время.

Взрывозащита «m» - компаундная герметизация

Компаунд – это термоактивная, термопластическая полимерная смола. Следовательно защита Ex m предполагает герметизацию оборудования специальным компаундом. Части оборудования, которые могут воспламенить взрывоопасную смесь, заключаются в компаунд и исключают возможность воспламенения при эксплуатации или монтаже данного оборудования.

Согласно ГОСТ 51330.17-99, компаунды – это термоактивные, термопластичные полимерные смолы (которые отверждаются в естевтсвенных условиях) и эластомерные материалы с наполнителями и (или) добавками или без них после затвердевания.  Стоит отметить, что выбор компаунда для применения в конкретных целях зависит строго от назначения. В расчет в обязательном порядке должны приниматься только те свойства компаунда, от которых зависит взрывозащита вида Ex m. 

Взрывозащита «q» - кварцевое заполнение

В данном виде взрывозащиты используется кварцевый сухой песок, со строгими электрическими характеристиками и регламентирующим составом. При использовании взрывозащиты Ex q, а именно кварцевым заполнением, обеспечивается защитный слой вокруг находящихся под напряжением токоведущих частей электрического оборудования.

Отметим, что взрывозащита Ex q не препятствует проникновению окружающей взрывоопасной газовой среды в электрооборудование и его компоненты, но за счет минимального свободного пространства в заполняющем материале, а так же в подавлении пламени, предотвращается внешний взрыв.  Данный вид взрывозащиты в основном широко распространен в трансформаторном и конденсаторном оборудовании.

Взрывозащита «o» - масленое заполнение

Вид взрывозащиты с масленым заполнением подразумевает  заполнение оболочки специальным минеральным маслом или жидким диэлектриком, в котором и находятся токоведущие части электрооборудования. Электрическое оборудование с защитой Ex o не должно применятся на механизмах подверженных толчкам или другим резким движением, чтобы  избежать расплескиванию минерального масла из оборудованию. В связи с этим, взрывозащита Ex o находится в очень ограниченном применении, в пользу более универсальных видов взрывозащиты, но за счет небольшой себестоимости, продолжает использоваться.

Взрывозащита вида «n»  

Взрывозащита Ex n предназначена для оборудования, которое эксплуатируется в зоне2. Применяется в оборудовании общего назначения. Данный вид взрывозащиты включает в себя дополнительные меры защиты оборудования, которое используется в нормальных условиях и некоторых аварийных режимах, для работ во взрывоопасных газовых средах. Ex n предназначен в основном для оборудование, в котором отсутствуют искрящие компоненты, либо они включают защиту от возгорания смеси.

Взрывозащита Ex n включает в себя следующие подвиды:

• nA – для неискрящего оборудования
• nC – для контактных устройств с использованием взрывонепроницаемой оболочки, герметично запаянных устройств,  неподжигающихся компонентов
• nL – для оборудования, в которых содержаться цепи с ограниченной электрической энергией
• nR – для оборудования, в которых ограничен пропуск газов
• nZ – для оборудования, в оболочке которых используется избыточное давление.

Данный вид взрывозащиты ограничен применением только в зоне 2, но намного рационален в сравнении с защитами Ex d, так как имеют меньшую себестоимость и материалоемкость.

В качестве итога рассмотрения видов взрывозащиты, приведем все выше сказанное в универсальную таблицу.

Степени защиты персонала и электрооборудования

Как мы с вами выяснили ранее, основным критерием защиты является оболочка. Различные корпуса и оболочки, в которые помещаются компоненты оборудования, защищают персонал от различных производственных факторов, например от соприкосновения с движущими частями оборудования, от попадания воды в токоведущие части или от проникания той же взрывоопасной газовой или пылевой смеси. Существует определенная классификация степеней защиты, обозначаются определенным кодом IP (Index of protection). Данный код применяется не только во взрывозащищенном оборудовании, к примеры новейшие смартфоны с максимальной защитой от попадания воды внутрь устройства, так же имеют степень защиты, согласно данному классификатору. Но обо все по порядку.

Степенью защиты оборудования называют совокупность способов защиты, которые обеспечиваются его оболочкой, от попадания внутрь устройства воды или внешних твердых частиц.

Согласно ГОСТ 14254 степенью защиты обозначается код IP с двумя цифрами.

Код IP – это определенная система кодов, которая применятся для обозначения степени защиты устройств, оборудования и установок, обозначающая степень защиты от попадания к опасным компонентам устройств частиц пыли и влаги.

Две цифры которые входят в состав кода показывают нам:

1. Первая цифра – степень защиты от попадания твердых тел.
2. Вторая цифра – степень защиты от попадания воды.

Знание данной системы кодификации поможет нам, без обращения к технической документации, выполнить быструю оценку эксплуатационных свойств данного изделия, например, если мы видим первую цифру 5 или 6, то это оборудование предназначено для наружного применения, так имеет высокие показатели защиты от проникновения твердых частиц или пыли.

Климатические исполнения и категории размещения электрооборудования

Климатические факторы очень важны, они всегда сопровождают нас и отличаются от определенных регионов. И как следствие оборудование, которое успешно используется в регионах с умеренным климатом, будут неэффективны при эксплуатации, допустим, у морского побережья, где в воздухе большое содержание морской соли, которая способна навредить полимерной изоляционной оболочки электрического компонента и привести к воспламенению. 

Разнообразность различных климатических факторов, которые способны влиять на оборудование, очень характерны для нашей страны и для всего Евразийского Экономического Союза.

Согласно ГОСТ 15150 создана классификация оборудования, которое изготавливают в различных климатических исполнениях и обозначают соответственно буквенным кодом (русского языка и латиницы):

• У (N) – умеренный
• УХЛ (NF) – умеренный и холодный
• ТВ (TH) – тропический влажный
• ТС (TA) – тропический сухой
• Т (T) – тропический сухой и влажный
• О (U) – общеклиматическое исполнение (для всех районов, кроме районов с очень холодным климатом)
• ХЛ (F) – холодный

Особенно стоит отметить, что имеются также климатические исполнения для морских регионов:

• М (M) – умеренно холодный морской
• ТМ (TM) – тропический морской
• ОМ (MU) – умеренно холодный и тропический морской (климатическое исполнение для судов неограниченного района плавания)
• В (W) - все климатическое исполнение для всех районов на суше и на море, кроме районов с очень холодным климатом.

Варианты климатических исполнений оборудования и соотношения их с температурами, мы приводим в таблице ниже:

Так же за буквенным обозначением следует цифровая часть, которая обозначает:

• 1 - открытом воздухе
• 2 - под навесом или в помещении, при условиях идентичных как и на открытом воздухе, за исключением осадков и солнечного излучения
• 3 - в закрытом помещении без искусственно регулируемых климатических условий
• 4 - в закрытом помещении с искусственно регулируемыми климатическими условиями
• 5 - в помещениях с повышенной влажностью   без искусственно регулируемых климатических условий

В следующей части мы рассмотрим документ, который к стандартизации не имеют отношения, после вступления в силу Технических регламентов Таможенного союза, но исходя из опыта работы, многие Заказчики продолжают включать требования к электроустановкам из данного документа в свои технические задания. Речь пойдет о Правилах устройства электроустановок или ПУЭ от 2001г.    

Разберем другие классификаторы, с которыми производитель может столкнуться, которые отличаются от действующих регламентов, а так же вплотную подойдем к стандартизации и сертификации взрывозащищенного оборудования.