Взрывоопасная зона представляет собой пространство, в котором присутствует или может образоваться взрывоопасная газовая среда в количестве, требующем специальных мер защиты при эксплуатации оборудования. Классификация взрывоопасных зон по классам 0, 1 и 2 установлена международным стандартом IEC 60079-10-1 и гармонизированным российским ГОСТ IEC 60079-10-1-2013, определяет частоту и длительность присутствия взрывоопасной среды, что критически важно для выбора электрооборудования и обеспечения промышленной безопасности на нефтегазовых, химических и других потенциально опасных объектах.
Что такое взрывоопасная зона
Взрывоопасная зона определяется как часть замкнутого или открытого пространства, в котором присутствует или может образоваться взрывоопасная газовая среда с воздухом в объёме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении и эксплуатации оборудования. Такие зоны формируются на производственных объектах, где обращаются горючие газы, пары легковоспламеняющихся жидкостей или горючая пыль.
Взрывоопасная среда возникает при одновременном присутствии трёх компонентов: горючего вещества в газообразном или аэрозольном состоянии, окислителя (обычно кислорода воздуха) и источника воспламенения. Концентрация горючего вещества должна находиться между нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени, чтобы смесь стала взрывоопасной.
В нефтегазовой отрасли взрывоопасные зоны формируются на буровых установках, компрессорных станциях, резервуарных парках, установках подготовки нефти, газоперерабатывающих заводах и других объектах, где возможна утечка углеводородов.
Основные понятия и термины
Для понимания классификации взрывоопасных зон необходимо знать несколько ключевых терминов. Источник утечки — точка или место, откуда горючий газ или пары могут выделяться в атмосферу. Источники утечки классифицируются на три степени в зависимости от частоты и длительности выделения горючих веществ: непрерывного действия, первой степени и второй степени.
Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) представляет собой минимальную концентрацию горючего газа или пара в смеси с воздухом, при которой возможно распространение пламени. Температура самовоспламенения определяется как наименьшая температура нагретой поверхности, при которой происходит воспламенение взрывоопасной газовой среды.
Размер (протяжённость) зоны измеряется как расстояние в любом направлении от источника утечки до точки, где газовоздушная смесь разбавляется воздухом до концентрации меньше НКПР. Этот параметр определяется расчётным путём с учётом интенсивности выделения, вентиляции и физико-химических свойств горючего вещества.
Классификация взрывоопасных зон класс 0, 1, 2
Современная международная классификация взрывоопасных зон для газов и паров, установленная стандартом IEC 60079-10-1, подразделяет зоны на три класса в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывоопасной газовой среды. Эта система классификации принята в России через стандарт ГОСТ IEC 60079-10-1-2013 и используется для правильного выбора взрывозащищённого электрооборудования.
Зона класса 0
Зона класса 0 представляет собой пространство, в котором взрывоопасная газовая среда присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени, или часто. Как правило, такие зоны существуют только внутри корпусов технологического оборудования: внутри резервуаров, ёмкостей, технологических аппаратов, трубопроводов с горючими газами или парами легковоспламеняющихся жидкостей.
В зоне класса 0 необходимо применять только особо взрывобезопасное оборудование с уровнем взрывозащиты 0 (маркировка Ga). Такое оборудование обеспечивает защиту от воспламенения как при нормальной эксплуатации, так и при двух независимых неисправностях.
Зона класса 1
Зона класса 1 определяется как пространство, в котором существует вероятность образования взрывоопасной газовой среды в нормальных условиях эксплуатации. Это означает, что взрывоопасная среда может образоваться при штатной работе оборудования — например, при открытии технологических люков, сливе продукта, работе насосов и компрессоров.
Типичные примеры зон класса 1: пространство вокруг фланцевых соединений трубопроводов с горючими газами, зоны у сальниковых уплотнений насосов, области вблизи дыхательной арматуры резервуаров, помещения насосных станций перекачки нефти и нефтепродуктов. В таких зонах допускается применение взрывобезопасного оборудования с уровнем взрывозащиты не ниже 1 (маркировка Gb или Ga).
Зона класса 2
Зона класса 2 характеризуется тем, что в нормальных условиях эксплуатации взрывоопасная газовая среда отсутствует. Маловероятно присутствие взрывоопасной смеси, а если она возникает, то редко и существует очень непродолжительное время. Такая ситуация возможна только в результате аварий, неисправностей технологического оборудования или нарушений технологического регламента.
К зонам класса 2 относятся: пространства на расстоянии до 0,5 м от закрытых проёмов в наружных стенах помещений с зонами класса 1, территории на расстоянии до 3 м от закрытых технологических аппаратов с горючими газами, зоны у предохранительных клапанов. В зоне класса 2 применяется оборудование повышенной надёжности против взрыва с уровнем взрывозащиты не ниже 2 (маркировка Gc, Gb или Ga).
| Класс зоны | Характеристика присутствия взрывоопасной среды | Уровень взрывозащиты оборудования | Типичные примеры |
|---|---|---|---|
| Зона 0 | Постоянно, в течение длительных периодов времени, часто | Особо взрывобезопасное (уровень 0, Ga) | Внутри резервуаров, аппаратов, трубопроводов |
| Зона 1 | Вероятно образование при нормальной эксплуатации | Взрывобезопасное (уровень 1 или 0, Gb или Ga) | Фланцы, сальники насосов, дыхательная арматура, насосные помещения |
| Зона 2 | Маловероятно, возможно редко и непродолжительно при авариях | Повышенной надёжности (уровень 2, 1 или 0, Gc, Gb или Ga) | Проёмы зданий, закрытые аппараты, предохранительные клапаны |
Международный стандарт IEC 60079-10-1
Стандарт IEC 60079-10-1 "Взрывоопасные среды. Часть 10-1. Классификация зон. Взрывоопасные газовые среды" является основополагающим международным документом, устанавливающим методологию определения и классификации взрывоопасных зон. Третье издание этого стандарта опубликовано в 2020 году (IEC 60079-10-1:2020) и содержит обновлённые критерии и методики оценки.
Стандарт IEC 60079-10-1 распространяется на производственные зоны внутри и вне помещений, включая транспортные средства и хранилища, где могут образовываться взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом. Документ устанавливает порядок классификации зон по степени опасности возникновения взрыва от источников воспламенения, связанных с использованием электрооборудования.
Гармонизация с российскими стандартами
В России действует гармонизированный стандарт ГОСТ IEC 60079-10-1-2013, который идентичен международному стандарту. Это обеспечивает единообразие подходов к классификации взрывоопасных зон на российских предприятиях и соответствие международной практике. Параллельно применяется стандарт ГОСТ 30852.9-2002, основанный на более ранней редакции IEC 60079-10.
Важно отметить различия между классификацией по ГОСТ IEC 60079-10-1 (зоны 0, 1, 2) и классификацией по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ глава 7.3), где используются зоны В-I, В-Iа, В-Iб, В-Iг. При проектировании новых объектов рекомендуется ориентироваться на современную классификацию зон 0, 1, 2 как более точную и соответствующую международным требованиям.
API стандарты для нефтегазовой отрасли
В нефтегазовой отрасли, особенно в международной практике, широко применяются стандарты Американского института нефти API. Стандарт API RP 505 "Рекомендуемая практика классификации зон для электроустановок на нефтяных объектах, классифицированных как класс I, зоны 0, 1 и 2" устанавливает методологию классификации взрывоопасных зон на нефтяных объектах. Третье издание стандарта опубликовано в январе 2025 года и полностью согласовано с системой IEC.
Альтернативно применяется стандарт API RP 500, использующий систему Division: Division 1 соответствует условиям, когда воспламеняющиеся концентрации газов или паров могут существовать при нормальных условиях работы; Division 2 — когда такие концентрации маловероятны при нормальной эксплуатации, но возможны при авариях. Система Zone (0, 1, 2) обеспечивает более детальную градацию опасности.
Методика расчёта размеров взрывоопасных зон
Определение размеров взрывоопасной зоны является критически важным этапом проектирования, позволяющим правильно разместить электрооборудование и обеспечить безопасность персонала. Методика расчёта установлена стандартом IEC 60079-10-1 и базируется на оценке пространственных и временных характеристик существования взрывоопасной газовой среды.
Определение источников утечки
Первым этапом расчёта является выявление всех источников утечки горючих веществ. Источники утечки подразделяются на три степени по характеру выделения. Источник утечки непрерывного действия — место, где выделение происходит постоянно или в течение длительных периодов времени. Примеры: свободная поверхность жидкости в открытых ёмкостях, уплотнения насосов, работающих с ЛВЖ при повышенной температуре.
Источник утечки первой степени характеризуется периодическим выделением при нормальной эксплуатации. К таким источникам относятся: фланцевые соединения трубопроводов, сальниковые уплотнения арматуры, места отбора проб, дренажные устройства. Источник утечки второй степени — место, где выделение происходит редко и кратковременно, только при авариях или неисправностях.
Вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в зоне зависит в основном от степени утечки и уровня вентиляции. Источник непрерывного действия, как правило, образует зону класса 0, источник утечки первой степени создаёт зону класса 1, а источник второй степени — зону класса 2.
Расчёт интенсивности выделения
Интенсивность выделения горючего вещества определяется исходя из характера источника утечки, давления и температуры процесса, физико-химических свойств вещества. Для газов используются формулы, учитывающие площадь утечки, коэффициент истечения, давление и молекулярную массу газа. Для паров легковоспламеняющихся жидкостей расчёт основывается на скорости испарения с поверхности.
При расчёте учитывается степень вентиляции помещения или наружной установки. Различают высокую, среднюю и слабую вентиляцию, что существенно влияет на размер зоны. Высокая вентиляция (более 12 объёмов помещения в час) быстро рассеивает выделяющиеся газы. Слабая вентиляция (менее 2 объёмов в час) приводит к увеличению размера взрывоопасной зоны.
Определение размеров зоны
Размер взрывоопасной зоны рассчитывается как расстояние от источника утечки до точки, где концентрация горючего вещества снижается ниже НКПР. В помещениях при слабой вентиляции и большом объёме выделяющихся газов взрывоопасная зона может занимать весь объём помещения. Согласно ПУЭ, взрывоопасная зона в помещении занимает весь объём, если объём взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объёма помещения.
Типовые размеры зон класса 2 для наружных установок по ПУЭ:
- До 0,5 м по горизонтали и вертикали от закрытых проёмов помещений с зонами класса 1
- До 3 м от закрытых технологических аппаратов с горючими газами или ЛВЖ
- До 5 м от устройств выброса предохранительных клапанов, открытых проёмов помещений с зонами класса 1
Для помещений критерием является объём взрывоопасной смеси относительно свободного объёма помещения. Если объём смеси равен или менее 5% свободного объёма помещения, взрывоопасная зона ограничивается расстоянием до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата.
Документирование взрывоопасных зон
Результаты классификации взрывоопасных зон должны быть оформлены в виде технической документации, включающей расчёты, чертежи и информационные листы. Документирование необходимо для правильного выбора и размещения электрооборудования, проведения экспертизы промышленной безопасности и эксплуатационного контроля.
Состав проектной документации
Документация по классификации взрывоопасных зон разрабатывается технологами совместно с инженерами по безопасности и электриками на этапе проектирования. В состав входит перечень характеристик горючих веществ, используемых в технологическом процессе: температуру вспышки, температуру кипения, температуру самовоспламенения, давление и плотность пара, концентрационные пределы воспламенения, категорию и группу взрывоопасных смесей с воздухом.
Чертежи планов и разрезов должны показывать форму и размеры каждой взрывоопасной зоны в различных проекциях. На чертежах указываются: класс зоны (0, 1 или 2), температура самовоспламенения, категория взрывоопасной смеси (IIA, IIB или IIC), температурный класс. Чертежи выполняются в масштабе с привязкой к технологическому оборудованию и строительным конструкциям.
Информационные листы и таблицы
Информационные листы содержат описание каждого источника утечки: его степень, характер выделения, расчётную интенсивность выделения, обоснование класса создаваемой зоны. В табличной форме приводятся данные о характеристиках вентиляции, результаты расчётов размеров зон, перечень применяемых расчётных методик.
Документация подлежит актуализации при изменении технологического процесса, замене оборудования или реконструкции объекта. Классификация зон должна проводиться специалистами, знакомыми со свойствами горючих веществ, технологическим процессом и требованиями нормативных документов по взрывобезопасности.
Выбор электрооборудования для взрывоопасных зон
После определения класса взрывоопасной зоны необходимо выбрать электрооборудование с соответствующим уровнем взрывозащиты. Уровень взрывозащиты оборудования должен соответствовать или превышать требования класса зоны, в которой оно устанавливается.
Уровни взрывозащиты оборудования
В российской классификации установлены три уровня взрывозащиты. Уровень 2 — электрооборудование повышенной надёжности против взрыва, в котором взрывозащита обеспечивается только в нормальном режиме работы. Применяется в зонах класса 2. Уровень 1 — взрывобезопасное электрооборудование, обеспечивающее защиту как при нормальных режимах, так и при вероятных повреждениях, кроме повреждения средств взрывозащиты. Применяется в зонах класса 1 и 2.
Уровень 0 — особо взрывобезопасное оборудование с применением специальных мер и средств защиты от взрыва, защищающих даже при двух независимых неисправностях. Может применяться во всех зонах, включая зону класса 0.
Виды взрывозащиты
Существует несколько видов взрывозащиты электрооборудования. Взрывонепроницаемая оболочка (d) — оболочка выдерживает давление взрыва внутри и предотвращает передачу пламени наружу через соединения. Искробезопасная электрическая цепь (i) — в цепи ограничены электрическая энергия и температура, недостаточные для воспламенения взрывоопасной смеси в нормальном режиме и при определённых неисправностях.
Защита вида e (повышенная надёжность против взрыва) обеспечивает дополнительные меры, исключающие возможность опасного нагрева и появления искр при нормальной эксплуатации. Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением (p) предотвращает проникновение взрывоопасной среды внутрь оболочки.
| Класс зоны | Допустимые уровни взрывозащиты (маркировка) | Примеры оборудования |
|---|---|---|
| Зона 0 | Только уровень 0 (Ga) | Датчики с искробезопасной цепью ia, кабельные вводы с особой защитой |
| Зона 1 | Уровни 0 и 1 (Ga или Gb) | Электродвигатели в оболочке d, светильники e, приборы ia/ib |
| Зона 2 | Уровни 0, 1 и 2 (Ga, Gb или Gc) | Распределительные устройства e, светильники n, оборудование в оболочке под давлением |
Маркировка взрывозащищённого оборудования
Маркировка оборудования содержит информацию о допустимых условиях применения. Обозначение включает: знак взрывозащиты Ex, вид взрывозащиты, категорию оборудования (группу II для промышленных объектов), температурный класс. Например, маркировка Ex d IIB T4 означает: оборудование во взрывонепроницаемой оболочке для взрывоопасных сред подгруппы IIB с температурным классом T4 (максимальная температура поверхности 135°C).
При выборе оборудования необходимо убедиться, что категория взрывоопасности смеси на объекте (IIA, IIB или IIC) соответствует указанной в маркировке оборудования, а температура самовоспламенения смеси превышает максимальную температуру поверхности оборудования согласно температурному классу. Только при соблюдении этих условий обеспечивается безопасная эксплуатация.
Часто задаваемые вопросы
Классификация взрывоопасных зон по классам 0, 1 и 2 в соответствии с IEC 60079-10-1 является фундаментальным инструментом обеспечения промышленной безопасности на объектах нефтегазовой, химической и других отраслей. Правильное определение класса зоны, расчёт её размеров и документирование позволяют обоснованно выбрать электрооборудование с необходимым уровнем взрывозащиты. Применение единой международной методологии, гармонизированной с российскими стандартами ГОСТ IEC 60079-10-1-2013 и ГОСТ 30852.9-2002, обеспечивает соответствие требованиям технических регламентов и снижает риски аварийных ситуаций на производстве.
