- Европейские и прочие стандарты опасных зон и соответствующие разрешительные документы

- ATEX

- Equipment Markings
- Классификация зон
- Конструкция аппаратов

- Классификация аппаратов
- Защита корпусов от проникновения посторонних сред
- Классы надежности (SIL)

 

Европейские и прочие стандарты опасных
зон и соответствующие разрешительные документы
В большинстве стран за пределами Северной Америки используются стандарты IEC / CENELEC. IEC (Международная электротехническая комиссия) установила основные стандарты на оборудование и ввела классификацию зон. CENELEC (Европейский комитет по стандартизации электрооборудования, European Committee for Electrotechnical Standardization) представляет собой "рационализаторскую группу", которая использует стандарты IEC в качестве основы и согласовывает их со всеми стандартами стран-участников.

Знак CENELEC признан во всех странах Европейского сообщества (ЕС).

Во всех странах, входящих в состав ЕС, также имеются административные органы, которые устанавливают дополнительные стандарты для продуктов и технологии монтажа электропроводки. В каждой стране-члене ЕС имеется государственный орган или научно-исследовательские учреждения, которые тестируют и утверждают продукцию в соответствии со стандартами IEC и/или CENELEC. Технология монтажа электропроводки меняется даже в рамках CENELEC, прежде всего это касается использования кабеля, армированного кабеля и типов армированного кабеля или кабельных коробов. В рамках страны стандарты могут быть скорректированы в зависимости от расположения объекта или застройщика. На сертифицированном аппарате указан знак "Ex". 

Страны-члены CENELEC:

Австрия	Франция	Латвия	Португалия
Бельгия	Германия	Литва	Словакия
Кипр	Греция	Люксембург	Словения
Чешская Республика	Венгрия	Мальта	Испания
Дания	Исландия	Нидерланды	Швеция
Эстония	Ирландия	Норвегия	Швейцария
Финляндия	Италия	Польша	Великобритания
Болгария	Хорватия	Румыния

(Верхняя часть)

ATEX
ATEX = ATmospheres EXplosibles 

Существует две европейские директивы, имеющих юридическую силу с июля 2003 года, которые подробно описывают обязательства производителей и потребителей в отношении конструкции и применения аппаратов в опасных средах. 

Директивы ATEX определяют МИНИМАЛЬНЫЕ стандарты по взрывоопасным средам как для заказчика, так и производителя. Проведение оценки рисков взрывоопасности и принятие соответствующих мер по устранению или снижению этих рисков входит в сферу ответственности заказчика.

Директива 94/9/EC ATEX, статья 100a Статья 100а описывает обязанности производителя:

Оборудование соответствует директиве ATEX, если:

• имеет знак CE.
• имеет необходимую сертификацию опасной зоны.
• соответствует общепризнанным стандартам исполнения, например, EN60079-29-1 для детекторов горючих газов (определенное заявление).

 

(Верхняя часть)

Equipment Markings

Директива 1992/92/EC ATEX, статья 137
Статья 137 описывает обязанности заказчика. Новое предприятие должно отвечать этим требованиям с июля 2003, существующие предприятия с июля 2006. В Великобритании эта директива (известная также как "директива по использованию") реализована исполнительным комитетом по здравоохранению и промышленной безопасности (HSE) как "Положения об опасных веществах и взрывоопасных средах 2002" (DSEAR).

Они используются для:

 

Оценка взрывоопасности 

Заказчик должен провести оценку рисков, включая:

1.  Вероятность возникновения взрывоопасной среды
Зональная классификация

2.  Вероятность возникновения источника воспламенения
Категории оборудования

3.  Основные свойства горючих материалов
Группы газа, температура воспламенения (температурный класс), газ, пар, туман и пыль

4.  Шкала воздействий взрыва
Персонал, предприятие, окружающая среда

 ATEX Additional markings

 

Знак предупреждения о взрывоопасных средах
Заказчик должен поместить отличительные знаки на входе на участки, где возможно образование взрывоопасных сред:

 

При проведении оценки взрывоопасности заказчик должен составить документ о мероприятиях по взрывобезопасности, который фиксирует: 

• проведение определения и оценки взрывоопасности;
• принятие мер по достижению целей директивы;
• соответствующие места, которые классифицированы по зонам;
• соответствующие места, к которым предъявляется минимум требований;
• факт, что рабочее место и оборудование спланированы, эксплуатируются и обслуживаются с учетом безопасности. 

Заказчик может объединить существующие оценки взрывоопасности, документы или подобные отчеты в другие общие документы. Этот документ необходимо пересматривать, внося важные изменения, дополнения или преобразования.  

(Верхняя часть)

Классификация зон
Не все зоны промышленного предприятия или участка в равной степени опасны. Например, считается, что подземная угольная шахта постоянно является зоной максимального риска, так как некоторое количество рудничного газа может присутствовать всегда. Тогда как завод, где иногда хранится метан в резервуарах, считается лишь потенциально опасным в зоне вокруг резервуаров или каких-либо трубопроводов. В этом случае необходимо принять меры предосторожности там, где возможна утечка газа.

Для внесения определенного нормативного контроля в промышленность определенные области (или "зоны") классифицированы в соответствии с их потенциальной опасностью. Три зоны классифицированы следующим образом:

ЗОНА 0
Где взрывоопасный газ / смесь воздуха присутствует непрерывно или в течение длительных периодов

ЗОНА 1
Где взрывоопасный газ / смесь воздуха может возникнуть в обычных условиях работы предприятия

ЗОНА 2
Где взрывоопасный газ / смесь воздуха не может возникнуть в обычных условиях работы

В Северной Америке чаще используется классификация NEC 500, включающая только два класса, именуемые разделами:

Раздел 1 эквивалентен двум объединенным европейским зонам 0 и 1, а раздел 2 примерно соответствует зоне 2.

 

(Верхняя часть)

Конструкция аппаратов

 

С целью обеспечения безопасной эксплуатации электрического оборудования в горючих средах были введены некоторые конструктивные стандарты. Производители приборов для использования в опасных зонах должны следовать этим конструктивным стандартам, а аппараты должны иметь сертификацию на соответствие стандартному предназначению. Потребитель, в свою очередь, несет ответственность за то, чтобы в опасных зонах применялось бы только надлежащее оборудование.

Наиболее широко используемые в оборудовании по обнаружению газа классы устройств электробезопасности являются взрывозащищенными (или взрывобезопасными, с идентификационным символом Ex d) и искробезопасными с символом "Ex i".

Взрывозащищенный аппарат сконструирован таким образом, что его корпус достаточно прочен, чтобы выдержать воздействие внутреннего взрыва и не получить повреждений. Такая ситуация возможна при случайном воспламенении взрывоопасного горючего или смеси воздуха внутри оборудования. Поэтому любые зазоры во взрывозащищенном корпусе или коробке (например, фланцевое соединение) должны быть тщательно рассчитаны, чтобы пламя не могло вырваться наружу.

Искробезопасный аппарат сконструирован таким образом, что максимум внутренней энергии аппарата и соединительных проводов поддерживается на меньшем уровне, чем требуется для воспламенения от искры или нагрева в случае внутренней неисправности или неисправности любого подключенного оборудования. Существует два типа искробезопасной защиты. Наиболее высокая из них, Ex ia, пригодна для использования в зонах 0, 1 и 2, а Ex ib - в зонах 1 и 2. Взрывозащищенные аппараты могут использоваться только в зоне 1 или 2.

Повышенная безопасность (Ex e) - это способ защиты, при котором с целью повышенной безопасности электрического аппарата предпринимаются дополнительные меры. Это возможно для оборудования, в котором отсутствуют детали, которые могли бы вызвать искру или электрическую дугу или превысить предельную температуру при нормальном режиме работы.

Следующий стандарт, корпусирование (Ex m), обеспечивает безопасность посредством корпусирования различных компонентов или цепи в целом. Некоторые доступные в настоящее время продукты получили сертификат безопасности благодаря использованию комбинации устройств безопасности для отдельных компонентов. Например, "Ex e" для оконечных камер, "Ex i" для корпусов каналов, "Ex m" для корпусированных электронных компонентов, а "Ex d" для камер, в которых может присутствовать опасный газ.

 

 Конструктивные стандарты для опасных зон

 

"Ex s" в последних стандартах не используется, однако все еще может применяться для более старого оборудования.

(Верхняя часть)

Классификация аппаратов
В качестве вспомогательного средства для выбора аппарата для надежной эксплуатации в различных услoвиях окружающей среды рассматриваются два понятия: аппаратная группа и температурный класс, которые в настоящее время широко используются для определения ограничений по применению устройства.

Как определено в стандарте EN60079-0 Европейского комитета по стандартизации электрооборудования (Committee European de Normalisation Electrotechnique или CENELEC), оборудование для использования в средах с потенциальной взрывоопасностью подразделяется на две аппаратные группы:

Группа I
для шахт, которые подвержены образованию рудничного газа (метана) 

Группа II
для мест с потенциально взрывоопасной средой, других шахт (не относящихся к группе I) 

Группа II охватывает широкий диапазон потенциально взрывоопасных сред и включает в себя многие газы или пары, которые представляют собой разные степени опасности. Поэтому чтобы разделить более четко различные свойства, требуемые для использования в определенном газе или паре, газы группы II подразделяются следующим образом, как показано в таблице. Часто ацетилен считают столь нестойким газом, что указывают его отдельно, хотя он и входит в группу газов II. Более подробный перечень газов можно найти в Европейском стандарте EN60079-20.

Температурный класс систем безопасности также играет очень большую роль при выборе устройств для определения газа или смеси газов. (При наличии смеси газов рекомендуется исходить из "наихудшего варианта" для любого газа смеси). Температурная классификация зависит от максимальной температуры поверхности, допустимой для детали аппарата. Необходимо следить за тем, чтобы она не превышала температуры воспламенения газов или паров, с которыми прибор контактирует.

Диапазон варьирует от T1 (450°C) до T6 (85°C). Сертифицированные аппараты проходят тестирование в соответствии с определенными газами или парами, в которых они могут использоваться. И аппаратная группа, и температурная классификация затем указываются в свидетельстве о безопасности и непосредственно на самом приборе.

Северная Америка и Международная электротехническая комиссия последовательны в своих температурных кодах (или Т-кодах). Однако в отличие от Международной электротехнической комиссии (IEC) Северная Америка включает в них значения приращения, как показано напротив.

Температурный класс

Аппаратная группа

(Верхняя часть)

Защита корпусов от проникновения посторонних сред
Кодовые классификации в настоящее время широко используются для отображения степени защиты корпуса против проникновения жидкостей и твердых веществ. Классификация также указывает на защиту персонала от контакта с токоведущими или подвижными деталями, расположенными внутри корпуса. Необходимо помнить о том, что она представляет собой дополнительную, а не альтернативную классификацию степени защиты для электрического оборудования, используемого в опасных зонах.

В Европе обозначение "защиты от проникновения посторонних сред" (Ingress Protection) состоит из букв IP и последующих двух цифр, указывающих на степень защиты. Первая цифра указывает на степень защиты персонала от контакта с токоведущими и подвижными внутренними деталями, а вторая - на степень защиты корпуса от проникновения воды. Например, корпус с классом защиты IP65 означает полную защиту от контактов с токоведущими или подвижными деталями, от проникновения пыли, брызг или струи воды. Он пригоден для такого оборудования по обнаружению газа, как контрольные приборы, однако должна быть обеспечена адекватная система охлаждения электроники. Класс защиты IP с двумя цифрами - это сокращенная форма, обычно используемая в Великобритании. Полная международная версия содержит три цифры после IP, например, IP653, а не две. Третья цифра означает сопротивление ударным нагрузкам. Значения чисел расшифровываются в нижеприведенной таблице.

Коды IP (IEC / EN 60529)

В Северной Америке корпуса классифицируются согласно системе NEMA. В нижеследующей таблице приведено приблизительное сравнение классов NEMA и IP

(Верхняя часть)

Классы надежности (SIL)
Сертификация преимущественно касается безопасности продукта в
рабочей среде, то есть, он сам по себе не представляет опасности. Процесс сертификации (особенно в Европе с введением стандарта ATEX касательно
устройств, имеющих отношение к безопасности) теперь включает в себя также параметры/физические характеристики продукта. SIL представляет собой дополнительный аспект, касающийся безопасности продукта в смысле возможности осуществлять свою функцию безопасности при необходимости (см. требования к производителям IEC 61508). Они требуются во все большей степени, поскольку разработчики и операторы установок должны проектировать и документировать свои системы аварийного останова (см. требования к потребителям IEC 61511).

Индивидуальные стандарты, применимые к специальным типам оборудования, разработаны на основе IEC61508. Соответствующим стандартом для оборудования по обнаружению газа является EN50402:2005+A1:2008 "Электроаппаратура для обнаружения и измерения горючих или токсичных газов, паров или кислорода. Требования к функциональной безопасности стационарных систем обнаружения газа.

Безопасность управления через снижение рисков. Во всех процессах присутствует фактор риска. Цель в том, чтобы свести риск к 0%. Однако в действительности это невозможно, поэтому устанавливается определенный уровень риска - "допустимо низкий" (ALARP = As Low As Reasonably Practical). Главным фактором снижения риска являются безопасное планирование предприятия и технические условия. Безопасные технологические процессы дополнительно снижают риск, как и комплексные условия обслуживания. E/E/PES (Электрическая / Электронная / Программируемая электронная система) представляет собой последний оборонительный рубеж в области предотвращения аварий. SIL является поддающейся количественному измерению величиной потенциала безопасности E/E/PES. В типичных случаях применения это относится к датчикам систем обнаружения пожара и утечек газа, логическим преобразователям и срабатыванию предохранительных устройств/визуальной сигнализации.

У любого оборудования существуют признаки отказов. Ключевым аспектом здесь является возможность обнаружения возникшей неисправности и принятия соответствующего действия. В некоторых системах для поддержки функции может использоваться ее дублирование. В других с той же целью может использоваться самодиагностика. Главная цель проектирования - избежать ситуации, при которой неисправность, препятствующая выполнению системой своей функции безопасности, не будет распознана. Существуют значительные различия между понятиями "надежность" и "безопасность". Продукт, который кажется надежным, может иметь необнаруженные признаки отказов, тогда как узел оборудования, который, кажется, обнаруживает целый ряд неисправностей, может оказаться намного надежнее, поскольку он никогда не находится (или же редко) в состоянии, при котором он не сможет выполнять свою функцию или не сможет оповестить о своем сбое.

Существует 4 уровня SIL. В целом чем выше SIL, тем больше число признаков отказов, подлежащих согласованию. Для систем по обнаружению пожара и утечки газа эти уровни определяются как "средняя вероятность невозможности выполнить предполагаемую функцию по требованию".

 

Многие актуальные продукты обнаружения пожара и утечки газа были разработаны задолго до введения SIL и поэтому при индивидуальной оценке могут получить низкий класс или же не получить класс SIL. Данная проблема может быть преодолена с помощью таких методов, как снижение интервалов проверочных испытаний или комбинирование систем, использующих различные технологии (и, следовательно, устранение типичных отказов), для увеличения действительного разряда SIL.

Чтобы система безопасности достигла определенного SIL, необходимо учесть сумму средних вероятностей отказов по требованию.

 

 Для SIL 2 
Плотность вероятности (датчик) + Вероятность отказа по требованию (преобразователь) + Плотность вероятности (исполнительное устройство) < 1x10^-2

Выбор требуемого класса SIL необходимо выполнять с учетом уровня управления безопасностью в рамках проектирования самого процесса. E/E/PES не следует рассматривать как первостепенную систему безопасности. Проектирование, эксплуатация и обслуживание являются наиболее важной комбинацией в области безопасности любого промышленного процесса.

(Верхняя часть)