ПромАвтоматика Юг Инженерные статьи
ГлавнаяСтатьиВзрывозащищённое оборудование КИПиА: классификация, маркировка и практика применения

Взрывозащищённое оборудование КИПиА: классификация, маркировка и практика применения

Взрывозащищённые датчики и КИПиА во взрывоопасных зонах — обязательное требование промышленной безопасности на объектах нефтяной и газовой промышленности, химических производствах, газораспределительных пунктах. Ошибка в выборе класса защиты или нарушение правил монтажа Ex-оборудования может привести к аварии с тяжёлыми последствиями и остановке объекта по предписанию Ростехнадзора.

Проблема в том, что номенклатура взрывозащищённого оборудования обширна, маркировка на первый взгляд кажется непрозрачной, а требования нормативных документов — ГОСТ IEC 60079, ПУЭ, ФНП — пересекаются и порой противоречат друг другу в интерпретации. Проектировщики и инженеры КИПиА нередко выбирают оборудование «с запасом», не разбираясь в логике классификации, что ведёт к необоснованному удорожанию проекта.

Эта статья — практический разбор для инженеров КИПиА, проектировщиков АСУ ТП и специалистов по промышленной безопасности. Рассмотрим классификацию взрывоопасных зон, виды взрывозащиты, расшифровку маркировки Ex и типичные ошибки при подборе и монтаже оборудования на реальных объектах.

Взрывозащищённое оборудование КИПиА: классификация, маркировка и практика применения

Классификация взрывоопасных зон

Основа для подбора Ex-оборудования — правильная классификация зоны, выполненная в рамках проектной документации. Российские стандарты гармонизированы с IEC 60079 и делят взрывоопасные зоны по частоте и продолжительности присутствия взрывоопасной газовоздушной смеси.

Зона 0 (Zone 0) — взрывоопасная смесь присутствует постоянно или большую часть времени эксплуатации. Типичные примеры: внутренние объёмы аппаратов, ёмкостей с легковоспламеняющимися жидкостями и газами. Требуется оборудование уровня защиты Ga или маркировки Ex ia (искробезопасная цепь категории «ia»).

Зона 1 (Zone 1) — взрывоопасная смесь может образовываться при нормальной работе. Типичные примеры: насосные и компрессорные залы, помещения ГРП, участки вокруг фланцевых соединений и сальников. Допускается оборудование уровней Ga, Gb; маркировки Ex ia, Ex ib, Ex d, Ex e, Ex n (в ряде случаев).

Зона 2 (Zone 2) — взрывоопасная смесь возможна только при авариях и нечастых нарушениях. Типичные примеры: открытые площадки вокруг технологических установок при наличии естественной вентиляции. Допускается более широкая номенклатура оборудования, включая Ex nA, Ex nC.

Для горючей пыли используется аналогичная классификация: Зона 20, 21, 22 (аналоги Zone 0, 1, 2).

Как определяется граница зоны

Границы взрывоопасных зон устанавливаются в ходе классификации взрывоопасных зон (КВЗ) — раздела проектной документации, выполняемого специализированной организацией. Документ определяет размеры и конфигурацию зон вокруг каждого источника выделения.

На практике инженер КИПиА работает с уже готовой КВЗ из проекта. Его задача — убедиться, что каждый прибор, устанавливаемый в пределах зоны, имеет соответствующую маркировку взрывозащиты и сертификат соответствия (ТР ТС 012/2011).

Ошибка, которую допускают при монтаже: установка прибора с «соседнего» объекта без проверки соответствия зоне. Оборудование с маркировкой Ex II 2 G (Зона 1) нельзя устанавливать в Зоне 0, даже если оно внешне идентично подходящему прибору.

Отдельный вопрос — приборы, устанавливаемые на границе зоны или частично выходящие за её пределы. В таких случаях ориентируются на более строгие требования.

Виды взрывозащиты: главное о каждом

Стандарт IEC 60079 описывает более десяти видов взрывозащиты. На практике в КИПиА используются преимущественно четыре.

Ex d — взрывонепроницаемая оболочка. Электрическая цепь помещается в прочный корпус, выдерживающий внутренний взрыв и не передающий его наружу. Применяется для силовых устройств, пускателей, контроллеров. Недостаток: тяжёлые массивные корпуса, сложное обслуживание (требует специального инструмента для вскрытия под напряжением запрещено).

Ex ia / Ex ib — искробезопасная электрическая цепь. Ограничение энергии в цепи до уровня, при котором искра или нагрев не могут воспламенить смесь. Ex ia — для Зоны 0 и 1 (два независимых отказа не приводят к воспламенению), Ex ib — для Зоны 1 (один отказ). Наиболее распространённый вид в датчиках давления, температуры, уровня — компактные, лёгкие, удобны в обслуживании.

Ex e — повышенная надёжность. Конструктивные меры снижают вероятность возникновения искр и недопустимого нагрева (усиленная изоляция, повышенные зазоры). Применяется для клеммных коробок, двигателей, светильников. Не допускается в нормально искрящих устройствах.

Ex n — несрабатывающее оборудование. Оборудование, не являющееся источником воспламенения при нормальной работе. Только для Зоны 2. Наиболее экономичный вариант для периферийного оборудования в зонах с низким риском.

Комбинированная взрывозащита

Современные полевые приборы часто сочетают несколько видов защиты. Типичный пример: датчик давления с маркировкой Ex ia IIC T4 Ga / Ex d IIC T4 Gb — корпус с взрывонепроницаемой оболочкой (Ex d), а электронная плата с искробезопасной цепью (Ex ia). Это расширяет область применения и упрощает монтаж.

При использовании искробезопасных цепей (Ex ia/ib) к барьерам безопасности предъявляются особые требования. Барьер (зенеровский или гальванически развязанный) должен быть сертифицирован и соответствовать параметрам цепи: максимальному напряжению холостого хода Uoc, максимальному току короткого замыкания Isc и максимальной мощности Po. Несоответствие параметров — нарушение взрывозащиты, даже если прибор и барьер по отдельности имеют сертификаты.

Отдельного внимания заслуживают HART-коммуникаторы. При работе с Ex ia датчиками в зонах 0 и 1 HART-коммуникатор должен иметь собственный сертификат Ex или использоваться с HART-мультиплексором за пределами опасной зоны.

Расшифровка маркировки Ex: что означает каждый элемент

  • **Ex** — соответствует требованиям взрывозащиты по IEC 60079 / ГОСТ IEC 60079
  • **Вид защиты** (d, ia, ib, e, n, m, p, q, o): указывается после Ex, может быть несколько через пробел
  • **Группа оборудования** (I — шахты; II — прочие взрывоопасные среды; III — горючая пыль)
  • **Подгруппа по газу** (IIA, IIB, IIC): IIC — наиболее опасные газы (водород, ацетилен), IIA — наименее опасные (пропан, метан)
  • **Температурный класс** (T1–T6): максимальная температура поверхности от 450°C (T1) до 85°C (T6); выбирается исходя из температуры воспламенения среды
  • **Уровень взрывозащиты оборудования** (EPL): Ga/Da (Зона 0/20), Gb/Db (Зона 1/21), Gc/Dc (Зона 2/22)
  • **IP-степень защиты оболочки**: обязательный параметр, не входящий в маркировку Ex, но критичный для условий эксплуатации (влажность, пыль, агрессивные среды)

Монтаж Ex-оборудования: ключевые требования

Наличие сертификата взрывозащиты у прибора — необходимое, но не достаточное условие безопасности. Нарушения при монтаже могут аннулировать взрывозащиту.

Кабельные вводы. Каждый кабельный ввод в Ex-оборудование должен быть сертифицированным — сальниковым (Ex e или Ex d) или с использованием специальных кабельных муфт. Невзрывозащищённые сальники и заглушки категорически запрещены. Диаметр кабеля должен соответствовать диапазону, указанному в паспорте ввода.

Неиспользуемые вводы. Все незадействованные отверстия закрываются сертифицированными заглушками того же вида защиты, что и корпус. Открытые вводы в Ex d оборудовании — грубое нарушение.

Заземление. Все Ex-приборы и металлические конструкции заземляются — как защитное (PE), так и функциональное (для искробезопасных цепей — экранирование). Заземление должно соответствовать требованиям ПУЭ и инструкции изготовителя. Омическое сопротивление цепи заземления проверяется при монтаже и фиксируется в протоколах.

Уплотнения кабельных трасс. При прохождении кабельной трассы из взрывоопасной зоны в безопасную используются огнестойкие и газонепроницаемые уплотнения (EEx-муфты, огнестойкая масса). Без них взрывоопасная атмосфера может распространиться по кабельному каналу в безопасную зону.

Документирование и приёмка Ex-систем

При сдаче объекта с Ex-оборудованием в эксплуатацию формируется отдельная документация по взрывобезопасности:

  • Перечень Ex-оборудования с номерами сертификатов соответствия (ТР ТС 012/2011)
  • Паспорта взрывозащищённого оборудования
  • Протоколы измерения сопротивления изоляции кабельных линий
  • Протоколы измерения сопротивления заземляющих устройств
  • Акты проверки кабельных вводов и уплотнений
  • Схемы искробезопасных цепей с указанием параметров барьеров

Ростехнадзор при проверке запрашивает весь этот пакет. Отсутствие паспортов или несоответствие номеров сертификатов установленному оборудованию — основание для выдачи предписания и остановки объекта.

Проводить пусконаладку Ex-систем имеет право только специализированная организация с соответствующим допуском. «ПромАвтоматика Юг» выполняет весь комплекс работ — от монтажа до формирования исполнительной документации — на газораспределительных и промышленных объектах.

Вид взрывозащитыМаркировкаПрименяемые зоныТипичное оборудованиеОсобенности монтажа
Взрывонепроницаемая оболочкаEx dЗона 1, 2Пускатели, контроллеры, светильникиСпецинструмент для вскрытия, тяжёлые корпуса
Искробезопасная цепьEx iaЗона 0, 1, 2Датчики давления, температуры, уровняТребуются сертифицированные барьеры безопасности
Искробезопасная цепьEx ibЗона 1, 2Датчики, позиционерыТребуются барьеры; один отказ не приводит к воспламенению
Повышенная надёжностьEx eЗона 1, 2Клеммные коробки, двигателиЗапрет нормально искрящих элементов
НесрабатывающееEx nA, nCЗона 2Реле, выключатели, приборыТолько для зон с редким образованием смеси
Герметизация компаундомEx mЗона 1, 2Электронные модулиНеобслуживаемое при замене компонентов

Реализованный проект

Система телеметрии ШПРГ, Краснодарский край

Система телеметрии ШПРГ, Краснодарский край

Диспетчеризация и автоматизация газорегуляторного пункта

ГазТелеметрия2023
Подробнее о проекте

В Краснодарском крае реализован проект автоматизации шкафного пункта редуцирования газа (ШПРГ) с внедрением системы телеметрии и диспетчеризации.

Основной задачей являлось обеспечение непрерывного контроля параметров и повышение оперативности управления объектом.

Выполнен монтаж кабельных трасс, установка контроллера телеметрии, контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА), а также интеграция датчиков в систему управления.

Проведены работы по прокладке и расключению кабельных линий, выполнены испытания и пусконаладка системы.

В результате внедрена система диспетчерского контроля, обеспечивающая стабильный мониторинг, повышение безопасности и оперативное реагирование на отклонения параметров.

Читать далее →

Если вам предстоит оснащение объекта нефтегазовой или химической отрасли взрывозащищёнными приборами КИПиА — или необходима пусконаладка Ex-систем с оформлением полного пакета исполнительной документации — переходите на страницу контактов. Специалисты «ПромАвтоматики Юг» имеют опыт работы на газораспределительных, нефтяных и химических объектах и обеспечат соответствие монтажа требованиям ТР ТС 012/2011 и стандартов ГОСТ IEC 60079.