Basics of Explosion Protection Versionsübersicht / Version history Version Datum / Date Überarbeitet/Prepared 1 07.04.2010 N. Palamut 2 15.10.2011 N. Palamut 3 02.08.2012 N. Palamut u. Thomas Waschek 4 24.07.2013 N. Palamut www.rose-pw.de Основы взрывозащиты www.rose-pw.de Основы взрывозащиты Содержание • Цели взрывозащиты • Техника безопасности и основы взрывозащиты • Маркировка ATEX • Правовая основа www.rose-pw.de Цели взрывозащиты www.rose-pw.de Цели взрывозащиты Первичная цель взрывозащиты: Защита жизни и здоровья людей Вторичная цель взрывозащиты: Защита и обеспечение безопасности материальных ценностей www.rose-pw.de Примеры катастроф Взрыв сырой нефти Декабрь 2005 Бансфилд, Англия www.rose-pw.de Примеры катастроф Взрыв газа Октябрь 2009 Катано, Пуэрто-Рико www.rose-pw.de Примеры катастроф Взрыв пыли Февраль 2008 Джорджия, США www.rose-pw.de Основные принципы и понятия www.rose-pw.de Основные понятия Взрывоопасные зоны Примеры: Мусорные свалки Свалочный газ Химическая промышленность Горючие газы, жидкости, пыль Пищевая промышленность Взрывоопасная пыль Нефтяная промышленность Горючие газы, жидкости Сельское хозяйство Газификация биомасс Горнодобывающая промышленность Горючие газы Взрывоопасная пыль Окрасочные камеры Взрывоопасные остатки краски Переработка мусора Остатки в ёмкостях и контейнерах Бумага, пластиковая пыль Металлообрабатывающая промышленность Металлическая пыль на обработанных поверхностях Энергетика Угольная пыль www.rose-pw.de Основные понятия Источники взрыва Условия возникновения взрыва Источник возгорания Взрыв Кислород Горючие материалы Опасность взрыва возникает при одновременном наличии этих источников! www.rose-pw.de Предотвращение взрыва www.rose-pw.de Меры защиты Меры защиты должны приниматься в следующем порядке: 1. Предотвратить возникновение взрывоопасной атмосферы 2. Предотвратить воспламенение взрывоопасной атмосферы 3. Снизить негативные последствия взрыва до приемлемого уровня Риск взрыва возникает в местах хранения, обработки горючих газов, пара или пыли www.rose-pw.de Меры защиты 1. Предотвращение возникновения взрывоопасной атмосферы www.rose-pw.de Меры защиты Первичные меры защиты: 1. Предотвращение возникновения взрывоопасной атмосферы путём: • Использование вентиляции для предотвращения воспламенения • Установка систем газообнаружения • Использование инертных веществ (Исключение кислорода) • Уменьшение количества горючих веществ • Уборка скоплений пыли • Соблюдение пределов взрываемости (Смесь не приводит к взрыву) Кислород Источник возгорания Взрыв Горючие материалы www.rose-pw.de Основные понятия Взрывоопасные материалы Газ, пар, туман • Жидкие газы (бутан, пропан, пропилен) • Природный газ, газовое топливо • Горючие химикаты • Горючие жидкости (бензин, масло, лак и т.д.) Пыль • Уголь • Сахар • Мука • Металл • Пластмасса • Химикаты Источник возгорания Взрыв Кислород Горючие материалы www.rose-pw.de Меры защиты 2. Предупреждение возгорания взрывоопасных атмосфер www.rose-pw.de Меры защиты Вторичные меры защиты: 2. Предупреждение возгорания в взрывоопасной атмосфере • Разделение потенциально опасных областей на зоны – Оценка вероятности возникновения взрывоопасной атмосферы • • • Классификация взрывоопасных зон Классификация материалов Меры защиты от потенциальных источников возгорания Источник возгорания Взрыв Кислород Горючие материалы www.rose-pw.de Основные понятия Источники возгорания • • • • • • • • • • Электрический разряд Горячая поверхность Огонь или горячий газ Искры механического происхождения Электрооборудование Молния Химическая реакция Адиабатическое сжатие Ультразвук Оптическое излучение Источник возгорания Взрыв Кислород Горючие материалы www.rose-pw.de Основные понятия Источники возгорания Электрический разряд www.rose-pw.de Характеристики газов www.rose-pw.de Основные понятия Взрывоопасные материалы Характеристики взрывоопасных материалов Газ • Точка воспламенения • Температура воспламенения • Температурный класс • Минимальная энергия возгорания • Максимально допустимый зазор • Группа взрывоопасности • Область воспламеняемости/взрыва Пыль • Температура тления • Температура возгорания • Минимальная энергия возгорания www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики газа - Точка воспламенения Точка воспламенения: Минимальная температура в градусах Цельсия, при которой жидкость переходит из жидкого состояния в газообразное. www.rose-pw.de Основные понятия воспламенение газа Phoenix Mecano Mazaka www.rose-pw.de Основные понятия воспламенение газа www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики газа – диапазон воспламенения Диапазон воспламенения Смесь может загореться только при определённом соотношении кислорода и горючего вещества Газ Нижний взрывоопасный предел Верхний взрывоопасный предел Бытовой газ 6% 40% Водород 4% 76% Ацетилен 1,5% 80% 5% 15% Метан www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики газа – Температурный класс Температурный диапазон Максимальная температура поверхности Температура возгорания горючего вещества T1 450°C > 450°C T2 300°C > 300°C T3 200°C > 200°C T4 135°C > 135°C T5 100°C > 100°C T6 85°C > 85°C Температура поверхности должна быть ниже температуры возгорания! Оборудование, соответствующее более высокому температурному классу (например Т5) может использоваться и в более низких температурных классах (например Т2 или Т3) www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики газа - Группа взрывоопасности Разделение по группам взрывоопасности (A,B,C) Образующие газы делятся на разные группы в зависимости от энергии, требующейся для возгорания Критерии классификации: • Максимальный допустимый зазор • Минимальный ток воспламенения / энергия воспламенения Примеры Газ Группа оборудования Пропан II A Этилен II B Водород II C Энергия воспламенения 260 µ Дж 95 µ Дж 18 µ Дж i= Максимальный допустимый зазор L= Длина зазора (здесь Ex d) www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики газов - справка Группа газа II A II B Температурный режим T3 T4 200 °C 135 °C T1 450 °C T2 300 °C Аммиак 630°C 1,2-Дихлорэтан 450 °C Газолин 220-330 °C Бензолальдегид 190 °C Угарный газ 605 °C Этиленбензол 431 °C Дизельное топливо 220-330 ° Триэтиламин 190 °C Фенол 605 °C Этанол 425 °C Топливная нефть 220-330 °C Ацетальдегид 140 °C Метан 595 °C Нитрометан 415 °C Реактивное топливо 220-300 °C Бензол 555 °C Трихлорэтилен 410 °C Нафталин 290 °C Ацетон 540 °C Толуол 535 °C Метиламин 408 °C Н-пропанол 405 °C Бензин 288 °C Пентан 288 °C Этан 515 °C Этилендиамин 385°C Терпентин 254 °C Уксусная кислота 485 °C Пропан 470 °C Ксилен 464 °C Этилацетат 460 °C Метанол 455 °C И-амилацетат 375 °C Н-бутан 365 °C 1-Бутанол 340 °C Пентанол 300 °C Н-гексан 240 °C Нефтан 215 °C Октан 210 °C Нонан 205 °C Бытовой газ ca. 560 °C Этилен-Оксид 440 °C Гидросульфид 270 °C Дибутиловый эфир 185 °C Синильная кислота 538 °C Этилен 425 °C Этилгликоль 235 °C Этиловый эфир 180 °C Формальдегид 424 °C Тетрагидрофуран 224 °C Дипропиловый эфир 170 °C II C Водород 560 °C Ацетилен 305 °C T5 100 °C T6 85 °C Сернистый углерод 95 °C www.rose-pw.de Характеристики пыли www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики пыли • Минимальная энергия возгорания Энергия электрической искры, способная воспламенить пыль при определённых условиях (в соответствии с тестом Хартманна) • Температура возгорания Минимальная температура стены (поверхности), при соприкосновении с которой происходит воспламенение. • Температура тления Минимальная температура поверхности, на которой воспламеняется слой пыли толщиной 5 мм. www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики пыли – Группы взрывоопасности Разделение по группам взрывоопасности (A,B,C) Пыль разделяется на группы в зависимости от энергии, необходимой для воспламенения Критерии: • Температура воспламенения • Энергия воспламенения Группа Пыль Уровень опасности IIIA Горючая бумажная пыль + IIIB Не проводящая ток пыль ++ IIIC Проводящая ток пыль +++ www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики пыли – Температура поверхности Разрешённая температура поверхности Материал Tignition Tglow Ø Emin Дерево ≥ 410°C ≥ 200°C ≥ 200 mJ Бурый уголь ≥ 380°C ≥ 225°C - Каменный уголь ≥ 500°C ≥ 240°C ≥ 1000 mJ ПВХ ≥ 530°C ≥ 340°C ≥ 5 mJ Алюминий ≥ 560°C ≥ 270°C ≥ 5 mJ Сера ≥ 410°C ≥ 250°C ≥ 10 mJ Tignition = температура возгорания Определение максимально разрешённой температуры поверхности 1. Разрешённая температура поверхности для клубов пыли: Tmax.=2/3Tignition 2. Разрешённая температура поверхности для слоёв пыли: Tmax.=Tglow– 75K Tglow = температура тления Emin = минимальная энергия возгорания www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики пыли - Концентрация Взрывоопасные смеси пыли • Нижний порог взрыва 20 г/м³ - 60 г/м³ • Верхний порог взрыва 2 кг/м³ • Пыль взрывоопасна при размере частиц от 0.02 до 0.4 мм • Давление при взрыве пыли может достигать 10 бар. (Газ: примерно 4 бар) 40 watt При плотности пыли 30г/м³ 40-ваттную лампочку не видно с расстояния 1 м www.rose-pw.de Основные понятия Характеристики пыли Возгорание пыли www.rose-pw.de Взрывоопасные зоны www.rose-pw.de Взрывоопасные зоны Газ Классификация взрывоопасных газов по зонам Вероятность взрыва, концентрация, длительность воздействия и характеристики газа Зона 2 Зона 2 Зона 2 В ходе работы взрывоопасная атмосфера не возникает или возникает на краткий промежуток времени Зона 0 Зона 1 Зона 0 Зона 1 В ходе работ высока вероятность возникновения взрывоопасной атмосферы Зона 0 Взрывоопасная атмосфера существует постоянно или долгие промежутки времени www.rose-pw.de Взрывоопасные зоны Пыль Классификация взрывоопасной пыли по зонам Вероятность взрыва, концентрация, длительность воздействия и характеристики Зона 22 В ходе работы взрывоопасная атмосфера не возникает или возникает на краткий промежуток времени Зона 21 В ходе работ высока вероятность возникновения взрывоопасной атмосферы Зона 20 Взрывоопасная атмосфера существует постоянно или долгие промежутки времени www.rose-pw.de Меры защиты 3. Ограничение взрыва www.rose-pw.de Меры защиты Превентивные меры: 3. Снижение негативных последствий взрыва до приемлемого уровня • • • • Устройства подавления взрыва Клапаны давления Взрывоподавление Системы тушения Взрывозащищённые конструкции Устойчивые к давлению Предотвращение распространения взрыва Системы изоляции Firewolf film www.rose-pw.de Маркировка www.rose-pw.de Маркировка Нормативные акты Поправки 2009 В DIN EN 60079-0:2007-05 и DIN EN 61241-0:2007-07 (пыль) внесены следующие изменения: • Требования к зонам с взрывоопасной пылью аналогичны IEC 61241-0 • Маркировка группы “II” без индекса заменяется на “IIA”, “IIB” и“IIC” • Новая маркировка пылеопасных зон: IIIA, IIIB и IIIC • Введены нормы электромагнитного и ультразвукового излучения • Введение степеней защиты оборудования (EPL) ATmosphère EXplosible ATEX www.rose-pw.de Маркировка в соответствии с директивой 94/9/EC (ATEX95) Маркировка в соответствии с директивой 94/9/EC Группа оборудования I: оборудование для горной промышленности II: оборудование не для горной промышленности II 2G Категория Зона 1G Зона 0 2G Зона 1 3G Зона 2 1D Зона 20 2D Зона 21 3D Зона 22 Категория оборудования G: Газ D: Пыль Без изменений www.rose-pw.de Маркировка Горнодобывающая промышленность I Группа оборудования Оборудование для шахт и наземных заводов, которое может подвергаться воздействию взрывоопасного газа и пыли Подразделение на категории: Ma Mb Оборудование может продолжать применяться во взрывоопасной атмосфере Оборудование должно быть отключено по достижении нижнего предела взрывоопасности www.rose-pw.de Маркировка Оборудование для газоопасных зон Температурный класс Маркировка взрывозащищённых изделий Температурный класс Температура поверхности T6 85°C T5 100°C T4 135°C T3 200°C T2 300°C T1 450°C Примеры газов только сероуглерод нет примеров толь ацетальдегид и этиловый эфир дизельное топливо, бензин и т.д. ацетилен, циклогексан и т.д. водород, пропан, и т.д. Новинка! Ex de IIC T6 Gb Степень защиты оборудования (EPL) EPL введены 60079:2009 Объяснение ниже Типы защиты Тип защиты d e i m p q n Описание устойчивый к давлению повышенная защита искробезопасность капсулирование герметизация кварцевое наполнение не дающий искр Группа газа Пример пропан этилен водород Группа оборудования II A II B II C Энергия возгорания 260 µ J 95 µ J 18 µ J www.rose-pw.de Маркировка Оборудование для пылеопасных зон Маркировка взрывозащищённого оборудования Максимальная температура поверхности Степень защиты оборудования Ex tb IIIC T85°C Db Новинка! (EPL) Объяснение ниже Новинка! Новинка! Группа Типы защиты Тип защиты ta, tb, tc корпуса ia, ib, ic pD ma, mb, mc Описание Группа Пыль защита на уровне IIIA Бумажная пыль искробезопасность герметизация IIIB Не проводящая ток пыль IIIC Проводящая ток пыль капсулирование www.rose-pw.de Маркировка EPL Степень защиты оборудования (EPL)* Категория оборудования Зона Ga 1G Зона 0 Gb 2G Зона 1 Gc 3G Зона 2 Da 1D Зона 20 Db 2D Зона 21 Dc 3D Зона 22 *EPL: Степень защиты оборудования www.rose-pw.de Маркировка Оборудование для газоопасных зон Суть: Минимизировать риск одновременного возникновения взрывоопасной атмосферы и источников возгорания Взрывозащищенная Повышенная защита оболочка Ex e Неискрящий корпус Искробезопасность Ex d Герметизация Ex i Капсулирование Наполнение корпуса Не представлено Ex n Ex p Ex m Ex q www.rose-pw.de Маркировка Ex e – Повышенная защита • При этом типе взрывозащиты принимаются дополнительные меры для предупреждения возникновения искр и нагревания поверхности. • Примеры: Клеммные коробки, соединительные коробки для компонентов с иными типами взрывозащиты: двигатели, клапаны, светильники. Характеристики: • Все компоненты должны быть сертифицированы как взрывозащищённые • Степень защиты не менее IP 54 для газа и IP6x для пыли • Ударопрочность > 7 Нт/м • Минимальное расстояние между проводами и корпусом • Предотвращение статического разряда • Часто может сочетаться с другими типами защиты • Применяется в зонах 1 и 2 www.rose-pw.de Маркировка Ex i – Искробезопасность • Энергии в электрической цепи недостаточно для нагрева или возникновения искры. • Варианты применения: Клеммные коробки, сенсоры, выключатели, контрольно-измерительная аппаратура Особенности: • Гальваническое разделение безопасных и небезопасных электрических цепей • Категории - ia, ib и ic ia: Искробезопасность гарантирована в случае двух неполадок (Зона 0) ib: Искробезопасность гарантирована в случае одной неполадки (Зона 1) ic: Искробезопасность гарантирована при обычной работе (Зона 2) www.rose-pw.de Маркировка Сочетание корпусов Правила сочетания корпусов: • • • Предпочтение отдаётся более «безопасному» корпусу (например, Ex e). Корпус Ex e гарантирует повышенную безопасность искробезопасным цепям. Между цепями необходимо сохранять расстояние 50 мм. Примеры соединения цепей в одном корпусе: www.rose-pw.de Маркировка Ex d – Врывозащищенная оболочка • Источники потенциального возгорания находятся внутри корпуса • Корпус способен выдержать давление внутреннего взрыва • Электрические цепи также находятся внутри корпуса • Примеры: Двигатели, коммутационные устройства с открытыми и закрытыми контактами, посты управления, предохранители, трансформаторы, светильники Особенности: • Оборудование для зон 1 и 2 • Огнеупорность • Важность данного типа для коммутационных устройств www.rose-pw.de Маркировка Ex n – Не дающее искр Данное оборудование не позволяет искре возникнуть во взрывоопасной атмосфере Классификация оборудования класса n Маркировка Описание Аналог nA Не дающее искр Ex-e nC Контакты оборудования защищены Негорючее Ex-d nR Паронепроницаемость Ограниченный пропуск газов nL Ограниченная энергия цепей Ex-i Особенности: • Применяется только в зоне 2 www.rose-pw.de Маркировка Ex m – Капсулирование • Оборудование помещено в уплотнительный компаунд • Контакта со взрывоопасной атмосферой не происходит • Примеры: Реле, посты управления, сенсоры, средства индикации, предохранители Особенности: • ma, mb, mc • Применяется в зонах 0, 1 и 2 www.rose-pw.de Маркировка Маркировка пыли Символы в соответствии с EN61241, 2007 или 2009 Тип взрывозащиты Старая маркировка Новая маркировка Зона Защита на уровне корпуса tDA20, tDB20 ta 20,21,22 tDA21, tDB21 tb 21,22 tDA22, tDB22 tc 22 iaD20 ia 20,21,22 iaD21 ib 21,22 iaD22 ic 22 maD20 ma 20,21,22 mbD21 mb 21,22 mcD22 mc 22 pD21 pb 21,22 Искробезопасность Капсулирование Герметизация Не представлено pc pD22 22 www.rose-pw.de Маркировка Альтернативная маркировка = = Новая маркировка: Альтернативная маркировка: Ex ia IIC T4 Ga Ex ia IIC T4 www.rose-pw.de Маркировка Общая информация Старая маркировка (без EPL) Новая маркировка Альтернативная маркировка Ex ia IIC T4 Ex ia IIC T4 Ga Ex ia IIC T4 Ex d IIB T4 Ex d IIB T4 Gb Ex db IIB T4 Ex de IIC T4 Ex de IIC T4 Gb Ex db eb IIC T4 Ex d[ia] IIC T6 Ex d [iaGa] IIC T6 Gb Ex db[ia] IIC T6 Ex tDA21 IP65 T225°C Ex tb IIC T225°C Db Ex tb IIIC T225°C www.rose-pw.de Маркировка Общая информация Маркировка CE и официальное лицо 0035, здесь TÜV Rheinland Производитель, контактная информация Номер типового сертификата соответствия Типовой номер Маркировка взрывозащиты Газ: II 2G Ex e d ia IIC T6 Группа оборудования II, Категория 2G (зона 1, G = газ), Ex e d ia, смешанная сборка IIC группа взрывозащиты, Gb EPL газовая зона 1 T6 температурный класс Пыль: II 2D Ex tb IIIC Db T85°C Группа оборудования II, Категория 2D (зона 21, D = газ), tb защита на уровне корпуса зона 21 IIIC, проводящая ток пыль Db EPL пылеопасная зона 21 T85°C макс. температура поверхности www.rose-pw.de Маркировка Сертификационные лаборатории в Европе Номер Лаборатория Страна Адрес 0035 TÜV Rheinland DE TÜV Rheinland 0080 INERIS FR L'Institut National de l'environnement industriel et des risques 0081 LCIE FR Laboratoire Central Des Industries Electriques 0102 PTB DE Physikalisch-Technische Bundesanstalt 0163 LOM ES Laboratorio Oficial Jose Maria de Madariaga 0344 KEMA NL KEMA NV 0359 ITS UK ITS Testing and Certification Ltd ITS House 0402 SP SE Swedish National Testing and Research Institute 0408 TÜV-A AT TÜV Österreich 0470 NEMKO NL NEMKO AS 0492 ISSeP BE Institut Scientifique des Services Publics 0499 SEE LU Service de l'énergie de l'Etat 0518 SIRA GB SIRA Certification Service 0539 DEMKO DK DEMKO A/S 0575 DNV NO Det Norske Veritas 0722 CESI IT Centro Electrotecnico Sperimentale Italiano Giacento www.rose-pw.de Нормативные требования с стандарты www.rose-pw.de Нормативные документы Директива 94/9/EC (ATEX95) Директива в отношении оборудования с систем защиты для использования во взрывоопасных зонах • • • • С 01.07.2003 новая Директива ATEX 95 заменяет все предыдущие документы В Германии применяется посредством ExVO (Explosion Regulation) Гарантированное свободная циркуляция товаров в пределах ЕС (маркировка CE) Разработана с учётом интересов производителей (или импортёров) www.rose-pw.de Нормативные документы Директива 94/9/EC (ATEX95) Название EN IEC Основные директивы EN 60079-0 IEC 60079-0 Огнеупорный корпус (d) EN 60079-1 IEC 60079-1 Герметизация (p) EN 60079-2 IEC 60079-2 Кварцевое наполнение (q) EN 60079-5 IEC 60079-5 Масляное заполнение (o) EN 60079-6 IEC 60079-6 Повышенная безопасность (e) EN 60079-7 IEC 60079-7 Искробезопасность (i) EN 60079-11 IEC 60079-11 Специальные типы защиты (n) EN 60079-15 IEC 60079-15 Encapsulation (m) EN 60079-18 IEC 60079-18 Не дающие искр системы EN 60079-25 IEC 60079-25 Оборудование для зоны 0 EN 60079-26 IEC 60079-26 Не дающие искр системы полевых шин EN 60079-27 IEC 60079-27 Оптическое излучение EN 60079-28 IEC 60079-28 Защита от взрыва пыли EN 61241-0 IEC 612241-0 Объединение всех стандартов ATEX (EN...) и IEC на международном уровне www.rose-pw.de Нормативные документы Директива 99/2/EC (ATEX137) Директива о минимальных требованиях к безопасности и улучшению здоровья людей для взрывоопасных зон • • • Требования минимальны, могут дополняться законами государства Ориентирован на рабочих и операторов систем, а не производителей оборудования Применение в рамках немецкого законодательства (Требования к безопасности труда) www.rose-pw.de Спасибо за внимание! www.rose-pw.de