При проектировании системы автоматизации взрывоопасного объекта важно правильно подобрать связанное и искробезопасное оборудование, которое в целом обеспечит необходимый уровень взрывозащиты.
С 1 июля 2023 года введен в действие новый ГОСТ 31610.25-2022 (IEC 60079-25:2020) – «Искробезопасные системы», который включает в себя положения предыдущих ГОСТ 31610.0 и ГОСТ 31610.11 (и в некоторых положениях ссылается на них) и новые уточненные требования по искробезопасным цепям. Также там приведены принципы и последовательность подбора искробезопасного оборудования.
В статье ОВЕН детально разбирает пример подбора искробезопасного оборудования для измерения температуры на нефтеперерабатывающем заводе в соответствии с ГОСТ 31610.25-2022 и ГОСТ IEC 60079-14-2013.
Выбор оборудования на взрывоопасный объект согласно ГОСТ IEC 60079-14-2013 и ГОСТ 31610.25-2022.
При проектировании искробезопасной системы автоматизации взрывоопасного объекта важно правильно подобрать связанное и искробезопасное оборудование, которое в целом обеспечит необходимый уровень взрывозащиты. Для выбора и проектирования искробезопасной системы будем использовать ГОСТ 31610.25-2022 (IEC 60079-25:2020) – «Искробезопасные системы», ГОСТ IEC 60079-14-2013 «Проектирование, выбор и монтаж электроустановок».
Предположим, у нас имеется установка гидрокрекинга на нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ). Необходимо производить контроль и регулирование температуры слоев катализатора в реакторе для получения требуемого качества выхода нефтепродуктов.
Место установки датчика температуры на реакторе будет иметь класс зоны 1 (классификация зон на классы производится согласно ГОСТ 316101.10.1-2022).
Возможные взрывоопасные смеси, которые могут образовываться в данной зоне приведены в таблице 1.
Таблица 1. Классификация взрывоопасных смесей согласно ГОСТ 31610.20-1-2020
Нам нужно подобрать оборудование, которое можно устанавливать в зону класса 1, группу II и подгруппу не ниже IIB, а также температурный класс оборудования не должен быть более T3. Согласно ГОСТ IEC 60079-14-2013 определяем уровень взрывозащиты оборудования для зоны класса 1, см. таблицу 2.
Таблица 2. Уровни взрывозащиты электрооборудования в случаях, когда определены только классы зоны
Возможный уровень взрывозащиты оборудования Ga или Gb
Теперь определим какой из видов взрывозащиты может обеспечить уровни Ga или Gb.
Согласно ГОСТ IEC 60079-14-2013, ГОСТ 31610.0-2019 соотносим уровни взрывозащиты с видами взрывозащиты и уровнями защиты, см. таблицу 3.
*Неэлектрическое оборудование может быть частью электрического оборудования.
**Применяют исключительно к каталитическим датчикам портативных детекторов горючих газов.
Таблица 3. Зависимость между видами и уровнями взрывозащиты
Так как будет рассмотрена искробезопасная система, значит, и видом защиты будет искробезопасная электрическая цепь ia и/или ib. Определим, какую подгруппу может иметь оборудование согласно ГОСТ IEC 60079-14-2013, см. таблицу 4.
Таблица 4. Зависимость между категорией взрывоопасной смеси газа/пара и подгруппой электрооборудования
Категория газа определена в таблице 1 и должна быть не ниже IIB. Соответственно оборудование должно иметь группу II, подгруппу IIB, IIC. Определяем температурный класс оборудования основываясь на температуре самовоспламенения газа/пара согласно ГОСТ IEC 60079-14-2013 см. таблицу 5.
Таблица 5. Зависимость между температурными классами электрооборудования и температурой самовоспламенения газа или пара
Температура самовоспламенения газа определена в таблице 1 и должна быть не выше Т3. Соответственно оборудование должно иметь температурные классы T6 – T3.
Рассмотрим для примера только одну точку контроля температуры. Она будет включать в себя:
- датчик температуры ДТСxx5Л с маркировкой взрывозащиты 0Ex ia IIC T6…T1 Ga X;
- нормирующий преобразователь сигнала НПТ-3.00.1.2-Ех – «токовая петля» 4 - 20 мА с маркировкой взрывозащиты 0Ex ia IIC T6…T4 Ga;
- барьер искрозащиты - ИСКРА-АТ.03 с маркировкой взрывозащиты [Ex ia Ga] IIC;
- вторичный прибор (в данном случае программируемый логический контроллер), который является одновременно и источником питания для «токовой петли» 4 - 20 мА.
==
Датчик монтируется во взрывоопасной зоне непосредственно на объект измерения.
В коммутационную головку датчика монтируется нормирующий преобразователь с выходным сигналом 4 – 20 мА. Проведем оценку выбранного оборудования для установки во взрывоопасной зоне, см. таблицу 6.
Таблица 6. Оценка маркировки оборудования для установки во взрывоопасную зону
Выбранное оборудование может быть установлено в предполагаемую взрывоопасную зону с ограничением внешнего источника нагрева для датчика температуры не более Т3.
Далее перед вторичным прибором, уже во взрывобезопасной зоне, монтируется барьер. Он ограничивает электрические параметры цепи до искробезопасных значений.
Проведем оценку собранной искробезопасной системы согласно ГОСТ 31610.25-2022 приложение А:
- сравним подгруппы оборудования;
- сравним уровни вида взрывозащиты «i»;
- определяем температурный класс искробезопасного оборудования, которое будет установлено во взрывоопасной зоне;
- записываем температурный диапазон температуры окружающей среды каждого устройства;
- сравниваем выходные Uo, Io, Po и входные Ui, Ii, Pi параметры устройств. Выходные параметры не должны превышать входные параметры;
- определяем допустимые параметры кабеля.
Согласно ГОСТ 31610.25-2022 п. 12.7.4 рассмотрим цепь между ДТСxx5Л и НПТ-3.00.1.2-Ех:
Таблица 7. Оценка простой искробезопасной системы
*Для оборудования, устанавливаемого во взрывоопасной зоне.
В нашем подборе мы рассчитали, что емкость и индуктивность Сс и Lc не должны превышать 28,5 нФ и 3,85 мГн. Исходя из этих параметров, длина кабеля не должна превышать 200 метров.
В данной статье, мы провели выбор оборудования для взрывоопасного объекта по таким критериям как:
- Уровень взрывозащиты оборудования для зоны класса 1;
- Группа/подгруппа оборудования для категории газов IIB;
- Температурный класс оборудования для категории самовоспламенения T
Провели оценку собранной искробезопасной системы и вычислили максимально возможную длину соединительного кабеля.
Изложенные требования были взяты из ГОСТ IEC 60079-14-2013, ГОСТ 31610.25-2022 (IEC 60079-25:2020) и ссылочных стандартов.
Ссылки на оборудование, упомянутое в статье:
- датчики температуры ДТС Exi
- взрывозащищенный нормирующий преобразователь НПТ-3.Ех
- барьер искрозащиты ИСКРА
© Материал является объектом авторского права компании ОВЕН. Запрещается копирование, распространение или любое иное использование информации и объектов данного материала без предварительного согласия правообладателя.