Взрывозащищенные насосы: нормативные требования, маркировка и особенности применения
Введение
Взрывозащищенные насосы представляют собой специальное оборудование, разработанное для безопасной эксплуатации во взрывоопасных средах, где присутствуют легковоспламеняющиеся газы, пары, жидкости или горючая пыль. Такие насосы широко применяются в нефтегазовой промышленности, химическом производстве, фармацевтике, на объектах энергетики и во многих других отраслях, где существует риск возникновения взрывоопасной атмосферы.
Ключевая особенность взрывозащищенных насосов заключается в их способности функционировать без риска воспламенения окружающей среды. Это достигается благодаря особым конструктивным решениям, которые предотвращают возникновение источников инициирования взрыва, таких как искры, электрические дуги или чрезмерный нагрев поверхностей.
Важно знать: Выбор и эксплуатация взрывозащищенного насосного оборудования регулируются строгими международными и национальными стандартами, несоблюдение которых может привести к серьезным авариям и человеческим жертвам.
Нормативные требования и стандарты
Производство и эксплуатация взрывозащищенного оборудования, включая насосы, регламентируются несколькими ключевыми нормативными документами и стандартами, которые устанавливают требования к безопасности, методам испытаний и маркировке.
Основные международные и российские стандарты
| Стандарт | Название | Область применения |
|---|---|---|
| ATEX 2014/34/EU | Директива ATEX (от фр. Atmosphères Explosibles) | Регламентирует оборудование и защитные системы, предназначенные для использования во взрывоопасных средах в странах ЕС |
| IECEx | Международная система сертификации оборудования для взрывоопасных сред | Глобальная система сертификации, признаваемая во многих странах мира |
| ТР ТС 012/2011 | Технический регламент Таможенного союза "О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах" | Устанавливает требования к взрывозащищенному оборудованию в странах ЕАЭС |
| ГОСТ 31610 | Серия стандартов "Взрывоопасные среды" | Гармонизированные с МЭК стандарты по взрывозащищенному оборудованию |
| ГОСТ Р МЭК 60079 | Серия стандартов "Взрывоопасные среды" | Требования к различным видам взрывозащиты |
Сравнение требований ATEX и IECEx
Хотя системы ATEX и IECEx имеют схожие технические требования, между ними существуют некоторые отличия в процедурах сертификации и маркировке:
| Характеристика | ATEX | IECEx |
|---|---|---|
| Географическое применение | Страны Европейского Союза | Международная система (более 30 стран) |
| Правовой статус | Обязательная директива в ЕС | Добровольная система сертификации |
| Требования к производителю | Необходимость нотификации уполномоченного органа | Сертификация системы качества производства (QAR) |
| Символ маркировки | Знак Ex в шестиугольнике + CE | Знак EX |
В России и других странах ЕАЭС обязательной является сертификация по ТР ТС 012/2011, однако многие производители дополнительно получают сертификаты ATEX и IECEx для поставок оборудования на международные рынки.
Классификация взрывоопасных зон
Для правильного выбора взрывозащищенного насосного оборудования необходимо понимать, в какой взрывоопасной зоне оно будет эксплуатироваться. Классификация взрывоопасных зон производится на основе вероятности и продолжительности присутствия взрывоопасной среды.
Взрывоопасные зоны для газов и паров
| Зона | Описание | Требуемая категория оборудования по ATEX |
|---|---|---|
| Зона 0 | Пространство, в котором взрывоопасная среда присутствует постоянно, в течение длительных периодов или часто | Категория 1G |
| Зона 1 | Пространство, в котором вероятно периодическое появление взрывоопасной среды при нормальной эксплуатации | Категория 2G |
| Зона 2 | Пространство, в котором маловероятно появление взрывоопасной среды при нормальной эксплуатации, а если она возникает, то редко и на короткий период | Категория 3G |
Взрывоопасные зоны для горючей пыли
| Зона | Описание | Требуемая категория оборудования по ATEX |
|---|---|---|
| Зона 20 | Пространство, в котором взрывоопасная пылевая среда присутствует постоянно, часто или в течение длительных периодов | Категория 1D |
| Зона 21 | Пространство, в котором вероятно периодическое появление взрывоопасной пылевой среды при нормальной эксплуатации | Категория 2D |
| Зона 22 | Пространство, в котором маловероятно появление взрывоопасной пылевой среды при нормальной эксплуатации, а если она возникает, то редко и на короткий период | Категория 3D |
Группы взрывоопасных газов и пыли
Помимо зон, важную роль играет классификация взрывоопасных веществ по группам:
| Группа газов | Характеристика | Примеры газов |
|---|---|---|
| IIA | Наименее взрывоопасные газы | Пропан, метан, бензин |
| IIB | Газы средней взрывоопасности | Этилен, городской газ |
| IIC | Наиболее взрывоопасные газы | Водород, ацетилен |
| Группа пыли | Характеристика | Примеры пыли |
|---|---|---|
| IIIA | Горючие взвешенные частицы | Волокна хлопка, льна |
| IIIB | Непроводящая пыль | Древесная пыль, мука |
| IIIC | Проводящая пыль | Алюминиевая, магниевая пыль |
Пример: Для насоса, устанавливаемого в резервуарном парке нефтеперерабатывающего завода, где возможно периодическое образование паров бензина, требуется оборудование для Зоны 1, Группы IIA.
Маркировка взрывозащищенного оборудования
Маркировка взрывозащищенных насосов содержит важную информацию о типе и уровне взрывозащиты, допустимых условиях эксплуатации и соответствии стандартам.
Система маркировки по ГОСТ 31610.0/МЭК 60079-0
Пример маркировки: 1Ex d IIB T4 Gb X
Где:
- 1 — знак соответствия стандартам РФ (может отсутствовать)
- Ex — взрывозащищенное оборудование
- d — вид взрывозащиты (в данном случае "взрывонепроницаемая оболочка")
- IIB — группа оборудования по взрывоопасности газа
- T4 — температурный класс (максимальная температура поверхности 135°C)
- Gb — уровень взрывозащиты оборудования (EPL)
- X — особые условия применения
Виды взрывозащиты
| Обозначение | Вид взрывозащиты | Описание |
|---|---|---|
| d | Взрывонепроницаемая оболочка | Части, способные воспламенить взрывоопасную среду, заключены в оболочку, выдерживающую давление взрыва |
| e | Повышенная защита | Меры по предотвращению недопустимого нагрева и искрения при нормальной работе |
| i | Искробезопасная электрическая цепь | Ограничение энергии в электрической цепи до уровня, недостаточного для воспламенения |
| p | Оболочка под избыточным давлением | Создание избыточного давления защитного газа внутри оболочки |
| m | Герметизация компаундом | Части, способные воспламенить взрывоопасную среду, заключены в компаунд |
Температурные классы
| Температурный класс | Максимальная температура поверхности оборудования, °C | Температура самовоспламенения газа или пара, °C |
|---|---|---|
| T1 | 450 | >450 |
| T2 | 300 | 300-450 |
| T3 | 200 | 200-300 |
| T4 | 135 | 135-200 |
| T5 | 100 | 100-135 |
| T6 | 85 | 85-100 |
Уровни взрывозащиты оборудования (EPL)
| Уровень | Защита | Применение в зонах |
|---|---|---|
| Ga, Da | Очень высокий уровень защиты | Зона 0, 20 |
| Gb, Db | Высокий уровень защиты | Зона 1, 21 |
| Gc, Dc | Повышенный уровень защиты | Зона 2, 22 |
При выборе насосного оборудования необходимо обеспечить соответствие его маркировки взрывозащиты характеристикам взрывоопасной среды в месте установки. Уровень защиты оборудования должен соответствовать или превышать требуемый для данной зоны.
Особенности конструкции взрывозащищенных насосов
Конструкция взрывозащищенных насосов имеет ряд отличительных особенностей, обеспечивающих их безопасную эксплуатацию во взрывоопасных зонах.
Основные конструктивные особенности
- Взрывонепроницаемая оболочка (Ex d) — корпус насоса и двигателя выполнен таким образом, чтобы выдерживать внутренний взрыв без повреждения и передачи воспламенения во внешнюю среду.
- Фланцевые соединения — имеют специальные взрывозащищенные зазоры и длину пути утечки, препятствующие проникновению пламени.
- Кабельные вводы — специальной взрывозащищенной конструкции, предотвращающей проникновение взрывоопасной среды и распространение взрыва.
- Термодатчики — контролируют температуру подшипников и обмоток двигателя, предотвращая перегрев.
- Материалы изготовления — применяются антистатические и искробезопасные материалы.
- Система охлаждения — обеспечивает поддержание температуры поверхности ниже температуры самовоспламенения окружающей среды.
Материалы и покрытия
Для изготовления взрывозащищенных насосов используются материалы, не образующие искр при механическом воздействии:
- Корпусные детали — нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы с низким содержанием меди, чугун
- Рабочие колеса — бронза, полимерные материалы, нержавеющая сталь
- Валы — высоколегированная сталь с антикоррозионным покрытием
- Уплотнения — специальные эластомеры, устойчивые к перекачиваемой среде
Пример: Взрывозащищенный центробежный насос с маркировкой Ex d IIB T4 Gb для перекачивания нефтепродуктов имеет чугунный корпус с внутренним антикоррозионным покрытием, бронзовое рабочее колесо, двойные механические уплотнения и взрывозащищенный электродвигатель во взрывонепроницаемой оболочке.
Монтаж и эксплуатация
Правильный монтаж и эксплуатация взрывозащищенных насосов имеют решающее значение для обеспечения безопасности объекта.
Требования к монтажу
- Проверка соответствия маркировки — перед установкой необходимо убедиться, что маркировка взрывозащиты насоса соответствует категории взрывоопасной зоны.
- Заземление — обязательное заземление всех металлических частей оборудования, сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом.
- Кабельная проводка — применение взрывозащищенных кабелей и кабельных вводов соответствующей маркировки.
- Фундамент и виброизоляция — должны исключать передачу вибрации, которая может привести к искрообразованию.
- Подключение КИП — датчики температуры, давления, вибрации должны иметь взрывозащищенное исполнение.
Внимание! Любые работы по монтажу, демонтажу и обслуживанию взрывозащищенных насосов должны производиться при полном отключении электропитания и после проверки отсутствия взрывоопасной среды в месте проведения работ.
Техническое обслуживание
Регулярное техническое обслуживание включает:
- Проверку состояния взрывозащищенных поверхностей и зазоров (не реже 1 раза в месяц)
- Контроль температуры подшипников и электродвигателя
- Проверку сопротивления изоляции обмоток (не менее 0,5 МОм)
- Проверку состояния кабельных вводов и уплотнений
- Контроль вибрации (не должна превышать 4,5 мм/с для насосов общепромышленного назначения)
- Проверку работоспособности защитных устройств
Периодичность обслуживания и проверок устанавливается в зависимости от условий эксплуатации, но не должна быть реже, чем указано в технической документации производителя.
Расчеты и технические параметры
При проектировании насосных станций во взрывоопасных зонах необходимо учитывать специфические расчеты и параметры, связанные с взрывозащитой.
Расчет температуры поверхности
Максимальная температура поверхности насоса не должна превышать значение, установленное для соответствующего температурного класса. Расчет ведется по формуле:
Tmax = Tсреды + ΔTработы + ΔTзапас
где:
- Tmax — максимальная температура поверхности насоса, °C
- Tсреды — температура перекачиваемой среды, °C
- ΔTработы — повышение температуры при работе насоса, °C (обычно 10-30°C)
- ΔTзапас — запас по температуре, °C (рекомендуется 10°C)
Пример расчета: Для насоса, перекачивающего нефтепродукты с температурой 70°C, повышение температуры при работе составляет 25°C, запас по температуре 10°C:
Tmax = 70°C + 25°C + 10°C = 105°C
Данный насос должен иметь температурный класс не ниже T4 (максимальная температура поверхности 135°C).
Расчет энергии воспламенения
Для обеспечения искробезопасности электрических цепей (Ex i) необходимо рассчитать максимальную энергию искры, которая может возникнуть при разрыве цепи:
E = 0,5 × L × I2
где:
- E — энергия искры, Дж
- L — индуктивность цепи, Гн
- I — максимальный ток, А
Для безопасной работы в среде с водородом (группа IIC) энергия не должна превышать 20 мкДж.
Расчет взрывозащищенных зазоров
Для взрывонепроницаемой оболочки (Ex d) ширина щели и длина пути утечки должны соответствовать требованиям стандартов в зависимости от группы газа:
| Группа газа | Максимальная ширина щели для плоских соединений, мм | Минимальная длина пути утечки, мм |
|---|---|---|
| IIA | 0,9 | 25 |
| IIB | 0,5 | 25 |
| IIC | 0,3 | 25 |
Примеры применения
Взрывозащищенные насосы находят применение в различных отраслях промышленности, где существует риск образования взрывоопасной среды.
Нефтегазовая промышленность
В нефтегазовой промышленности взрывозащищенные насосы используются для перекачивания сырой нефти, нефтепродуктов, природного газа и конденсата. Типичные применения включают:
- Насосы для перекачивания нефти на месторождениях (Зона 1, Группа IIA, T3)
- Насосы для транспортировки нефтепродуктов на нефтебазах (Зона 1, Группа IIA, T3)
- Погружные насосы для конденсата в системах сбора газа (Зона 0, Группа IIA, T2)
Пример: На нефтеперерабатывающем заводе для перекачивания бензина применяются центробежные насосы с маркировкой 1Ex d IIB T4 Gb с электродвигателями мощностью 55 кВт. Производительность насоса 80 м³/ч при напоре 60 м.
Химическая промышленность
В химической промышленности взрывозащищенные насосы применяются для перекачивания различных химических веществ, растворителей, кислот и щелочей:
- Насосы для перекачивания спиртов и растворителей (Зона 1, Группа IIB, T2)
- Насосы для технологических линий производства органических веществ (Зона 1, Группа IIC, T3)
- Насосы для перекачивания сжиженных газов (Зона 0, Группа IIC, T1)
Фармацевтическая промышленность
В фармацевтической промышленности взрывозащищенные насосы используются для перекачивания спиртов, растворителей и других легковоспламеняющихся жидкостей:
- Насосы для перекачивания этилового спирта (Зона 1, Группа IIB, T2)
- Насосы для производства лекарственных средств (Зона 2, Группа IIB, T3)
Пищевая промышленность
В пищевой промышленности взрывозащищенные насосы применяются в производствах, где существует риск образования взрывоопасной пылевой среды:
- Насосы для перекачивания спирта в производстве напитков (Зона 1, Группа IIB, T2)
- Насосы в мукомольной промышленности (Зона 21, Группа IIIB, T200°C)
- Насосы для перекачивания молочных продуктов в сушильных производствах (Зона 22, Группа IIIB, T135°C)
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и не может заменить профессиональную консультацию специалистов в области взрывозащиты. Информация, приведенная в статье, актуальна на момент публикации, но может изменяться с принятием новых стандартов и нормативных актов. Автор и компания не несут ответственности за возможные последствия использования информации, представленной в данной статье, без дополнительной консультации со специалистами.
Источники
- ТР ТС 012/2011 "О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах"
- ГОСТ 31610.0-2014 (IEC 60079-0:2011) "Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования"
- ГОСТ IEC 60079-1-2011 "Взрывоопасные среды. Часть 1. Оборудование с видом взрывозащиты "взрывонепроницаемые оболочки "d""
- ГОСТ 31610.10-2012/IEC 60079-10:2002 "Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон"
- Директива 2014/34/EU (ATEX) Европейского парламента и Совета
- Международная электротехническая комиссия (IEC), система сертификации IECEx
Купить насосы по выгодной цене
Компания Иннер Инжиниринг предлагает широкий выбор Насосов(In-line, для воды, нефтепродуктов, масел, битума, перекачивания газообразных смесей). Выберите необходимые компоненты для вашего проекта и приобретите их у нас с гарантией качества и надежной доставкой.
Заказать сейчасВы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.
