В электрическом и безопасности инженерии, опасных местах (HazLoc, произносится опасно · lōk) - это места, где может существовать опасность пожара или взрыва. Источники таких опасностей включают газы, пары, пыль, волокна и летучие вещества, которые горючие или легковоспламеняющиеся. Электрооборудование, установленное в таких местах, может стать источником воспламенения из-за дуги или высокой температуры. Стандарты и правила существуют для определения таких мест, классификации опасностей и проектирования оборудования для безопасного использования в таких местах.
A выключатель света может вызвать небольшую безвредную искру при включении или выключении. В обычном доме это не имеет значения, но при наличии горючей атмосферы дуга может вызвать взрыв. Во многих промышленных, коммерческих и научных условиях присутствие такой атмосферы является обычным или, по крайней мере, обычно возможным случаем. Защита от пожара / взрыва представляет интерес как с точки зрения безопасности персонала, так и с точки зрения надежности.
Существует несколько стратегий защиты. Самый простой - минимизировать количество электрического оборудования, установленного в опасной зоне, либо полностью убрав оборудование из зоны, либо сделав ее менее опасной (например, с помощью изменения процесса или вентиляция чистым воздухом).
Когда оборудование должно быть размещено в опасном месте, оно может быть спроектировано так, чтобы снизить риск возгорания или взрыва. Искробезопасность проектирует оборудование для работы с минимальным энергопотреблением, недостаточным для возгорания. Взрывобезопасное оборудование проектируется таким образом, чтобы ограничивать опасность возгорания, предотвращать попадание опасных веществ и / или сдерживать любой пожар / взрыв, который может произойти.
В разных странах по-разному подходят к стандартизации и испытаниям оборудования для опасных зон. Терминология опасностей и защитных мер может быть разной. Требования к документации также различаются. По мере того как мировая торговля становится все более глобализованной, международные стандарты медленно 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, испытания и составление списка оборудования, а также проверка установки обычно контролируются государственными органами. Например, в США в соответствии с Управлением по охране труда.
В США независимая Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) публикует несколько соответствующих стандартов, и они часто принимаются государственными органами. Руководство по оценке опасностей дано в NFPA 497 (взрывоопасный газ) и NFPA 499 (пыль). Американский институт нефти публикует аналогичные стандарты в RP 500 и RP505.
NFPA 70, Национальный электрический кодекс (NEC), определяет классификацию зон и принципы установки. Статья 500 NEC описывает систему классификации NEC Division, а статьи 505 и 506 описывают систему классификации зон NEC. Система NEC Zone была создана для гармонизации с системой классификации IEC и, следовательно, для упрощения управления.
Канада имеет аналогичную систему со стандартом C22.1 CSA Group, Канадскими электротехническими правилами, которые определяют классификацию зон и принципы установки. Две возможные классификации описаны в Разделе 18 (Зоны) и Приложении J (Подразделения).
Международная электротехническая комиссия публикует серию стандартов 60079, определяющих систему классификации местоположений, а также категоризации и тестирования оборудования, предназначенного для использования во взрывоопасных зонах, известных как «Ex-оборудование». IEC 60079-10-1 охватывает классификацию взрывоопасных газовых сред, а IEC 60079-10-2 - взрывоопасную пыль. Оборудование относится к категориям степени защиты в зависимости от способа изготовления и пригодности для различных ситуаций. Категория 1 - это самый высокий уровень безопасности, а Категория 3 - самый низкий.
На промышленном предприятии, таком как нефтеперерабатывающий завод или химический завод, обращение с большими количествами легковоспламеняющихся жидкостей и газов создает риск воздействия. Угольные шахты, зерновые мельницы, элеваторы и аналогичные объекты также представляют собой опасность образования облаков пыли. В некоторых случаях опасная атмосфера присутствует постоянно или в течение длительного времени. В других случаях атмосфера обычно не является опасной, но можно разумно предвидеть опасную концентрацию, такую как ошибка оператора или отказ оборудования. Таким образом, места классифицируются по типу и риску выделения газа, пара или пыли. В различных правилах используются такие термины, как «класс», «раздел», «зона» и «группа» для различения различных опасностей.
Часто классификация области вид сверху предоставляется для определения характеристик оборудования и методов установки, которые должны использоваться для каждой классифицированной области. План может содержать список химикатов с указанием их группы и температурного режима. Процесс классификации требует участия специалистов по эксплуатации, техобслуживания, безопасности, электричества и КИП ; и использование диаграмм процессов, материалов потоков, паспортов безопасности и других соответствующих документов. Документация по классификации областей проверяется и обновляется, чтобы отразить изменения в процессе.
Типичные газовые опасности представляют собой углеводородные соединения, но водород и аммиак также являются обычными промышленными газами, которые легковоспламеняющиеся.
Пыль или другие мелкие частицы, взвешенные в воздухе, могут взорваться.
Класс | Раздел | Описание |
---|---|---|
Класс II | Раздел 1 | При нормальных условиях могут существовать воспламеняющиеся концентрации горючей пыли |
Раздел 2 | воспламеняющиеся концентрации горючей пыли вряд ли будут существовать обычно | |
Класс III | Раздел 1 | обрабатываются, производятся или используются горючие волокна или материалы, образующие горючие летучие вещества |
Раздел 2 | хранение или обращение с легковоспламеняющимися волокнами | |
Неклассифицировано | Неопасные или обычные места. Решено не относиться ни к одному из вышеперечисленных. |
Старый британский стандарт использовал буквы для обозначения зон. Она была заменена европейской числовой системой, изложенной в директиве 1999/92 / EU, введенной в Великобритании в качестве Правил по опасным веществам и взрывчатым веществам 2002 года.
Зона | Описание |
---|---|
Зона 20 | воспламеняющиеся концентрации пыли / волокон / летучих веществ присутствуют в течение длительных периодов времени |
Зона 21 | воспламеняющиеся концентрации пыли / волокон / летучих материалов могут существовать при нормальных условиях |
Зона 22 | воспламеняющиеся концентрации пыли / волокон / летучих веществ, которые маловероятны при нормальных условиях |
Различные взрывоопасные среды обладают химическими свойствами, которые влияют на вероятность и силу взрыва. Такие свойства включают температуру пламени, минимальную энергию воспламенения, верхний и нижний пределы взрываемости и молекулярную массу. Эмпирические испытания проводятся для определения таких параметров, как максимальный экспериментальный безопасный зазор (MESG), коэффициент минимального тока зажигания (MIC), давление взрыва и время до пикового давления, температура самовоспламенения и максимальная скорость повышения давления.. Каждое вещество имеет разную комбинацию свойств, но установлено, что их можно отнести к аналогичным диапазонам, что упрощает выбор оборудования для опасных зон.
Воспламеняемость горючих жидкостей определяется их температурой вспышки. Температура вспышки - это температура, при которой материал будет выделять достаточное количество пара для образования горючей смеси. Температура воспламенения определяет, нужно ли классифицировать область. Материал может иметь относительно низкую температуру самовоспламенения, однако, если его температура вспышки выше температуры окружающей среды, может не потребоваться классификация данной области. И наоборот, если тот же самый материал нагревается и обрабатывается выше его температуры вспышки, зона должна быть классифицирована для правильного проектирования электрической системы, так как тогда он будет образовывать горючую смесь.
Каждый химический газ или пар, используемый в промышленности, является отнесен к газовой группе.
Группа системного газа и пыли NEC | ||
---|---|---|
Площадь | Группа | Типичные материалы |
Класс I, Разделы 1 и 2 | A | Ацетилен |
B | Водород | |
C | Этилен | |
D | Пропан, метан | |
Класс II, Разделы 1 и 2 | E (Только Раздел 1) | Металлическая пыль, такая как магний (только Раздел 1) |
F | Углеродистые пыль, такая как уголь и уголь | |
G | Непроводящая пыль, такая как мука, зерно, дерево и пластик | |
Класс III, Разделы 1 и 2 | Нет | Воспламеняющиеся волокна / мухи, такие как хлопок, лен и искусственный шелк |
Зона NEC и IEC Группы газа и пыли | ||
---|---|---|
Площадь | Группа | Типичные материалы |
Зона 0, 1 и 2 | IIC | Ацетилен и водород (эквивалент NEC, класс I, группы A и B) |
IIB + H2 | Водород (эквивалент NEC класс I, группа B) | |
IIB | этилен (эквивалент NEC класса I, группа C) | |
IIA | пропан (эквивалент класса NEC I, группа D) | |
Зона 20, 21 и 22 | III C | Проводящая пыль, такая как магний (эквивалент NEC Класс II, Группа E) |
IIIB | Непроводящая пыль, такая как мука, зерно, дерево и пластик (эквивалент NEC Класс II, Группы F и G) | |
IIIA | Воспламеняющиеся волокна / мухи, такие как хлопок, лен и вискоза (эквивалент NEC Класс III | |
Мины, восприимчивые к рудничному газу | I (только IEC) | Метан |
Группа IIC - это наиболее опасная группа газов системы Зоны. Опасности в этой группе: газ действительно может воспламениться очень легко. Оборудование, отмеченное как подходящее для группы IIC, также подходит для IIB и IIA. Оборудование, отмеченное как подходящее для IIB, также подходит для IIA, но НЕ для IIC. Если оборудование имеет маркировку, например Ex e II T4, тогда оно подходит для всех подгрупп IIA, IIB и IIC
Список должен быть составлен для каждого взрывчатого материала, который находится на нефтеперерабатывающем / химическом комплексе и включен в плане участка классифицированных участков. Вышеуказанные группы сформированы в порядке взрывоопасности материала в случае воспламенения, причем IIC является наиболее взрывоопасной газовой группой системы зоны, а IIA - наименьшей. Группы также указывают, сколько энергии требуется для воспламенения материала за счет энергетических или тепловых эффектов, причем IIA требует наибольшего количества энергии, а IIC - наименьшего для групп газов системы Зон.
Необходимо проверить оборудование, чтобы убедиться, что оно не превышает 80% от температуры самовоспламенения опасной атмосферы. Учитываются как внешняя, так и внутренняя температура. Температура самовоспламенения - это самая низкая температура, при которой вещество воспламеняется без дополнительного тепла или источника воспламенения (при атмосферном давлении). Эта температура используется для классификации для промышленных и технологических приложений.
Классификация температуры на этикетке электрического оборудования будет одной из следующих (в градусах Цельсия ):
США ° C | Международный. (IEC) ° C | Германия ° C. Непрерывный - кратковременный | |
---|---|---|---|
T1 - 450 | T3A - 180 | T1 - 450 | G1: 360-400 |
T2 - 300 | T3B - 165 | T2 - 300 | G2: 240 - 270 |
T2A - 280 | T3C - 160 | T3 - 200 | G3: 160-180 |
T2B - 260 | T4 - 135 | T4 - 135 | G4: 110 - 125 |
T2C - 230 | T4A - 120 | T5 - 100 | G5: 80 - 90 |
T2D - 215 | T5 - 100 | T6 - 85 | |
T3 - 200 | T6 - 85 |
Вышеуказанное Таблица говорит нам, что температура поверхности электрооборудования с температурной классификацией T3 не будет превышать 200 ° C. Поверхность паропровода высокого давления может быть выше температуры самовоспламенения некоторых топливно-воздушных смесей.
Оборудование может быть спроектировано или модифицировано для безопасной эксплуатации в опасных зонах. Существуют два общих подхода:
Несколько методов огнестойкости существуют, и они часто используются в комбинации:
Ex Code | Описание | Стандартное | Расположение | Использование | |
---|---|---|---|---|---|
Огнестойкость | d | Конструкция оборудования такова, что оно может выдерживать внутренний взрыв и обеспечивать сброс внешнего давления через пламегасители, такие как лабиринт создается резьбовыми соединениями или механически обработанными фланцами. Выходящие (горячие) газы должны в достаточной степени остыть на пути выхода, чтобы к тому времени, когда они достигли внешней стороны корпуса, не стали источником возгорания снаружи, потенциально воспламеняющейся среды.. Оборудование имеет взрывонепроницаемые зазоры. (макс. 0,006 дюйма (150 мкм) пропан / этилен, 0,004 дюйма (100 мкм) ацетилен / водород ) | IEC / EN 60079- 1 | Зона 1, если группа газа и температурный класс правильные | Двигатели, освещение, распределительные коробки, электроника |
Повышенная безопасность | e | Оборудование очень прочное, а компоненты изготовлены с высокой качество. | IEC / EN 60079-7 | Зона 2 или Зона 1 | Двигатели, освещение, распределительные коробки |
Заполненные маслом | o | Компоненты оборудования полностью погружены в масло | IEC / EN 60079-6 | Зона 2 или Зона 1 | распределительное устройство |
Песок / порошок / кварцевый наполнитель | q | Компоненты оборудования полностью покрыты слоем песка, порошка или кварц | IEC / EN 60079-5 | Зона 2 или Зона 1 | Электроника, т.е. телефоны, дроссели |
Герметичные | m | Компоненты оборудования обычно покрыты полимерным материалом | IEC / EN 60079-18 | Зона 1 (Ex mb) или Зона 0 (Ex ma) | Электроника (без нагрева) |
Давление / продувка | p | В оборудовании создается положительное давление относительно окружающей атмосферы с помощью воздуха или инертного газа, поэтому окружающая воспламеняющаяся атмосфера не может контактировать с частями устройства под напряжением. Избыточное давление контролируется, поддерживается и контролируется. | IEC / EN 60079-2 | Зона 1 (px или py) или зона 2 (pz) | Анализаторы, двигатели, блоки управления, компьютеры |
Исключительно безопасно | i | Любая дуга или искра в этом оборудовании не обладают достаточной энергией (теплом) для воспламенения пара. Оборудование может быть установлено в ЛЮБОМ корпусе со степенью защиты IP54.. «Зенеровский барьер», оптоизолятор или гальванический блок может использоваться для помощи при сертификации.. Специальным стандартом для контрольно-измерительных приборов является IEC / EN 60079-27, описывающий требования для Fieldbus по существу Концепция безопасности (FISCO) (зона 0, 1 или 2) | IEC / EN 60079-25. IEC / EN 60079-11. IEC / EN60079-27 | 'ia': зона 0. 'ib': Зона 1. 'ic: Зона 2 | КИПиА, измерения, управление |
Невоспламеняемость | n | Оборудование невоспламеняющееся или искробезопасное.. Специальным стандартом для контрольно-измерительных приборов является IEC / EN 60079-27, описывающий требования для Fieldbus Non-Incendive Concept (FNICO) (зона 2) | IEC / EN 60079-15. IEC / EN 6 0079-27 | Зона 2 | Двигатели, освещение, распределительные коробки, электронное оборудование |
Специальная защита | s | Этот метод, будучи по определению специальным, не имеет особых правил. Фактически, это любой метод, который, как можно показать, имеет требуемую степень безопасности при использовании. Раннее оборудование с защитой Ex s проектировалось с герметизацией, и теперь это включено в IEC 60079-18 [Ex m]. Ex s - это кодировка, указанная в IEC 60079-0. Использование категорий EPL и ATEX напрямую является альтернативой маркировке «s». Стандарт IEC EN 60079-33 опубликован и, как ожидается, скоро вступит в силу, так что нормальная Ex-сертификация также будет возможна для Ex-s | IEC / EN 60079-33 | Зона в зависимости от сертификации производителя. | Согласно сертификации |
Типы защиты подразделяются на несколько подклассов, связанных с EPL: ma и mb, px, py и pz, ia, ib и ic. Подразделения имеют самые строгие требования безопасности, учитывая одновременно отказы нескольких независимых компонентов.
Многие элементы оборудования с рейтингом EEx будут использовать 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 из EEx' e 'и переключатели, которые сделаны в EEx' d '.
В последние годы также указывается уровень защиты оборудования (EPL) для нескольких видов защиты. Требуемый уровень защиты связан с предполагаемым использованием в зонах, описанных ниже:
Группа | Ex-риск | Зона | EPL | Минимальный тип защиты |
---|---|---|---|---|
I (мины) | под напряжением | Ma | ||
II (газ) | взрывоопасная атмосфера>1000 часов / год | 0 | Ga | ia, ma |
II (газ) | взрывоопасная атмосфера от 10 до 1000 часов в год | 1 | Gb | ib, mb, px, py, d, e, o, q, s |
II (газ) | взрывоопасная атмосфера от 1 до 10 час / год | 2 | Gc | n, ic, pz |
III (пыль) | взрывоопасная поверхность>1000 часов / год | 20 | Da | ia |
III (пыль) | взрывчатая поверхность от 10 до 1000 часов в год | 21 | Db | ib |
III (пыль) | взрывоопасная поверхность от 1 до 10 часов в год | 22 | Dc | ic |
Оборудование Категория указывает уровень защиты, предлагаемый оборудованием.
В США Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определяет стандарты для корпусов типов для множество приложений. Некоторые из них предназначены специально для опасных зон:
Тип NEMA | Определение |
---|---|
7 | Сертифицировано и маркировано для использования в помещениях, имеющих класс I, группы A, B, C и D |
8 | Сертификат NEC и маркированы для использования в местах, классифицированных NEC Class I, Groups A, B, C и D; как в помещении, так и на открытом воздухе |
9 | Сертифицировано и маркировано для использования в местах, имеющих класс II, группы E, F или G по NEC |
10 | Отвечает требованиям Управления по безопасности и охране здоровья в шахтах (MSHA), 30 CFR Part 18 (1978) |
Все оборудование, сертифицированное для использования во взрывоопасных зонах, должно иметь маркировку с указанием типа и уровня применяемой защиты.
В Европе на этикетке должен быть указан знак CE и кодовый номер сертифицирующего / нотифицированного органа ). Знак CE дополняется знаком Ex: заполненный желтым шестиугольник с греческими буквами εχ (эпсилон хи), за которым следуют Группа, Категория и, если Группа II, G или D (газ или пыль). Также будут отмечены конкретные используемые типы защиты.
Знак | Значение |
---|---|
Ex II 1 G | Взрывозащита, группа 2, категория 1, газ |
Ex ia IIC T4 | Тип ia, газы группы 2C, температурный класс 4 |
Ex nA II T3 X | Тип n, неискрящие, газы группы 2, температурный класс 3, применяются особые условия |
Промышленное электрическое оборудование для взрывоопасных зон должен соответствовать требованиям соответствующих частей стандарта: IEC-60079 для опасности газа и IEC-61241 для опасности пыли. В некоторых случаях он должен быть сертифицирован как соответствующий этому стандарту. Независимые испытательные центры - нотифицированные органы - созданы в большинстве европейских стран, и сертификат от любого из них будет принят во всем ЕС. В Соединенном Королевстве Сира и являются наиболее известными такими телами.
Австралия и Новая Зеландия используют одни и те же стандарты IEC-60079 (принятые как AS / NZS 60079), однако знак CE не требуется.
В Северной Америке пригодность оборудования для конкретной опасной зоны должна быть проверена национально признанной испытательной лабораторией, например UL, FM Global, CSA Group или Intertek (ETL).
На этикетке всегда будет указан класс, подразделение и может быть указан код группы и температуры. Непосредственно рядом с этикеткой находится знак листингового агентства.
Некоторые производители заявляют в своей технической литературе о «пригодности» или «встроенности» в опасные зоны, но на самом деле не имеют сертификации испытательного агентства и, таким образом, неприемлемы для AHJ (Орган, имеющий юрисдикцию ) для обеспечения работы электрической установки / системы.
Все оборудование в зонах Раздела 1 должно иметь этикетку утверждения, но некоторые материалы, такие как жесткий металлический кабелепровод, не имеют специальной этикетки, указывающей соответствие Cl./Div.1 и их перечисление в качестве утвержденного метода установка в NEC служит разрешением. Некоторое оборудование в областях Раздела 2 не требует специальной маркировки, например стандартные трехфазные асинхронные двигатели, которые не содержат обычно исключающих дугу компонентов.
Также в маркировке указываются 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 IP-код, но обычно он не зависит от пригодности для классифицированной зоны.
С появлением электроэнергии электричество было введено в угольные шахты для сигнализации, освещение и двигатели. Это сопровождалось электрически инициированными взрывами горючего газа, такого как огнеупорный (метан) и взвешенной угольной пыли.
По крайней мере, два взрыва британской мины были приписаны системе электрического звонка. В этой системе два оголенных провода были проложены по длине штольни, и любой шахтер, желающий подать сигнал на поверхность, на мгновение касался проводов друг с другом или соединял провода металлическим инструментом. индуктивность катушек сигнального звонка в сочетании с разрывом контактов оголенными металлическими поверхностями вызвали искры, вызывающие взрыв.
| 1 =
()| 1 =
()| 1 =
()| 1 =
()| 1 =
()| 1 =
()| 1 =
()| 1 =
()