Утвержден и
введен в действие
Приказом
Ростехрегулирования
от 28 декабря 2005
г. N 434-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД
ЧАСТЬ 10
КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ЗОН
IEC 60079-10:2002
Electrical apparatus for
explosive gas atmospheres.
Part 10. Classification of
hazardous areas
(IDT)
ГОСТ Р 52350.10-2005
(МЭК 60079-10:2002)
Группа Е02
ОКС 29.260.20
ОКСТУ 3402
Дата введения
1 января 2007 года
Предисловие
Цели и принципы
стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27
декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила
применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004
"Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения".
Сведения о
стандарте
1. Подготовлен
Автономной некоммерческой национальной организацией "Ex-стандарт"
(АННО "Ex-стандарт").
2. Внесен
Техническим комитетом по стандартизации ТК 403 "Взрывозащищенное и
рудничное электрооборудование".
3. Утвержден и
введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию
и метрологии от 28 декабря 2005 г. N 434-ст.
4. Настоящий
стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60079-10:2002
"Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон" (IEC 60079-10:2002
"Electrical apparatus for explosive gas atmospheres - Part 10:
Classification of hazardous areas").
5. Введен впервые.
Введение
Настоящий стандарт
идентичен международному стандарту МЭК 60079-10:2002 "Электрооборудование
для взрывоопасных газовых сред. Часть 10. Классификация взрывоопасных
зон", входящему в комплекс международных стандартов МЭК, регламентирующих
требования к взрывозащищенному электрооборудованию.
Установленные в
стандарте требования обеспечивают вместе со стандартами по видам взрывозащиты
безопасность применения электрооборудования на опасных производственных
объектах.
Стандарт МЭК
60079-10:2002, на основе которого разработан настоящий стандарт, введен в
международную систему сертификации МЭК Ex и европейскую систему сертификации на
основе Директивы 94/9 ЕС.
Установленная в
настоящем стандарте методика оценки уровня опасности производственных зон
базируется на расчетных значениях параметров, связанных с пространственными и
временными характеристиками существования в них взрывоопасных газовых сред, и
распространяется на производственные зоны внутри и вне помещений, включая
транспортные средства и хранилища, и устанавливает порядок классификации этих
зон по степени опасности возникновения взрыва от источников воспламенения,
связанных с использованием электрооборудования.
Достоинством
настоящего стандарта является то, что он содержит методики количественной
оценки влияния на класс взрывоопасности и размеры взрывоопасной зоны различных
факторов, характеризующих свойства и состояние взрывоопасных смесей,
особенности технологического оборудования, параметры вентиляции и т.д.
Подразделение
взрывоопасных зон по уровню опасности на три класса является радикальным и
обусловлено принятым в настоящее время подразделением взрывозащищенного
электрооборудования по уровню взрывозащиты на три уровня - "повышенная
надежность против взрыва", "взрывобезопасный" и "особо
взрывобезопасный". При такой классификации взрывоопасной зоне каждого
класса соответствует электрооборудование определенного уровня взрывозащиты.
В настоящее время
на классификацию взрывоопасных зон распространяется действие ГОСТ Р 51330.9
(МЭК 60079-10-95) "Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 10.
Классификация взрывоопасных зон", а настоящий стандарт содержит ряд
уточнений в значениях критериев, которые применяются при проведении
классификации взрывоопасных газовых сред. Поэтому при проведении классификации
таких взрывоопасных зон предпочтительно использовать настоящий стандарт.
1. Общие
требования
1.1.
Область применения
Настоящий стандарт
устанавливает классификацию взрывоопасных зон, в которых могут образоваться
взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом, предназначенную для
получения исходных данных, необходимых при использовании электрооборудования и
устройстве электроустановок в таких зонах.
Стандарт
распространяется на зоны, в которых существует возможность воспламенения смеси
горючих газов или паров с воздухом при нормальных атмосферных условиях
(примечание 2), но не распространяется на:
a) шахты, опасные
по газу и пыли;
b) предприятия по
производству взрывчатых веществ;
c) зоны, где
существует возможность воспламенения из-за присутствия в воздухе горючей пыли
или волокон;
d) зоны, аварии в
которых выходят за рамки нарушений, рассматриваемых настоящим стандартом
(примечание 3);
e) помещения,
используемые в медицинских целях;
f) зоны, горючие
вещества в которых присутствуют в воздухе в виде аэрозоля (примечание 5);
g) бытовые
помещения.
Настоящий стандарт
не учитывает последствия аварий.
Определения и
объяснения терминов даны вместе с основными принципами и методиками
классификации опасных зон.
Рекомендации по
определению уровня взрывоопасности зон для специфических технологий должны
устанавливаться нормативными документами для отраслей промышленности, в которых
эти технологии применяются.
Примечания. 1.
Настоящий стандарт рассматривает зону как трехмерное пространство.
2.
Атмосферные условия допускают возможность изменения давления и температуры выше
и ниже эталонного уровня 101,3 кПа (1013 мбар) и 20 °C (293 К) в случаях, когда
эти изменения оказывают незначительное влияние на характеристики
взрывоопасности горючих газов и паров.
3. К
упоминавшимся выше авариям относятся, например, разрушение химического реактора
или трубопровода, а также другие повреждения оборудования, которые невозможно
предсказать.
4. Во взрывоопасных
зонах помимо источников воспламенения, связанных с электроустановками, могут
существовать различные источники воспламенения другой природы. В таких случаях
в зонах должны быть также предусмотрены меры обеспечения безопасности, которые
могут быть основаны на методах, предлагаемых в настоящем стандарте.
5.
Присутствие в воздухе аэрозоля одновременно с парами горючих веществ оказывает
влияние на уровень взрывоопасности зоны. Несмотря на то, что строгая
классификация зон для газов и паров затруднена по причине невозможности
прогнозирования характеристик воспламеняемости аэрозоля, критерии,
рассматриваемые в настоящем стандарте, позволяют получить достоверные
результаты. При классификации зон всегда следует учитывать опасность
воспламенения аэрозоля.
1.2. Нормативные
ссылки
В настоящем
стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
МЭК
60050(426):1990. Международный электротехнический словарь (МЭС) - Глава 426:
Электрооборудование для взрывоопасных сред
МЭК 60079-4:1975.
Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред - Часть 4. Метод определения
температуры самовоспламенения
МЭК 60079-4А:1970.
Первое дополнение к IEC 60079-4 (1966). Электрооборудование для взрывоопасных
газовых сред - Часть 4. Метод определения температуры самовоспламенения
МЭК 60079-20:1996.
Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 20. Данные для
горючих газов и паров, относящиеся к применению электрооборудования.
Для документов с
указанной датой действительным является указанное издание. Для документов без
указанной даты действительным является последнее издание указанного документа
(со всеми поправками и дополнениями).
2. Термины
и определения
В настоящем
стандарте применены следующие термины и определения.
Примечание. Если
определение приведено в данном разделе настоящего стандарта и в МЭК 60050(426),
следует применять определение из данного раздела.
2.1. Взрывоопасная
среда (explosive atmosphere): смесь горючего газа, пара, тумана или твердых
частиц горючего вещества (пыли или волокон) с воздухом при нормальных
атмосферных условиях, в которой при воспламенении горение распространяется на
весь объем несгоревшей смеси.
[МЭС 426-02-02,
измененный].
2.2. Взрывоопасная
газовая среда (explosive gas atmosphere): смесь горючего газа или пара с
воздухом при нормальных атмосферных условиях, в которой при воспламенении
горение распространяется на весь объем несгоревшей смеси.
[МЭС 426-02-03,
измененный].
Примечание. Смесь,
концентрация которой превышает верхний концентрационный предел воспламенения
(ВКПР), не является взрывоопасной газовой смесью, но может стать таковой. В
ряде случаев рекомендуется рассматривать ее как взрывоопасную, в частности, при
классификации зон.
2.3. Взрывоопасная
зона (hazardous area): зона, в которой имеется или может образоваться
взрывоопасная газовая смесь в объеме, требующем специальных мер защиты при
конструировании, изготовлении и эксплуатации электроустановок.
[МЭС 426-03-01,
измененный].
2.4.
Взрывобезопасная зона (non-hazardous area): зона, в которой не может
образоваться взрывоопасная газовая среда в объеме, требующем специальных мер
защиты при конструировании, изготовлении и эксплуатации электроустановок.
[МЭС 426-03-02,
измененный].
2.5. Классы
взрывоопасных зон (zones): взрывоопасные зоны, подразделяющиеся на классы 0, 1,
2, в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывоопасной газовой
смеси:
2.5.1. Зона класса
0 (zone 0): зона, в которой взрывоопасная газовая среда присутствует постоянно
или в течение длительных периодов времени.
[МЭС 426-03-03,
измененный].
2.5.2. Зона класса
1 (zone 1): зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной
газовой среды в нормальных условиях эксплуатации.
[МЭС 426-03-04,
измененный].
2.5.3. Зона класса
2 (zone 2): зона, в которой присутствие взрывоопасной газовой смеси в
нормальных условиях эксплуатации маловероятно, или она возникает редко и на
непродолжительное время.
[МЭС 426-03-05,
измененный].
Примечания. 1. В
этом определении слова "непродолжительное время" означают полное
время существования взрывоопасной газовой среды. Это время будет включать общее
время утечки плюс время рассеивания горючей атмосферы после прекращения ее
утечки. (Термин "время существования", используемый в Приложении B,
относится только к одной части общего времени, в течение которого горючая
атмосфера будет существовать).
2. Частоту
возникновения и длительность присутствия взрывоопасной газовой смеси
допускается определять по правилам (нормам) соответствующих отраслей
промышленности.
2.6. Источник
утечки (source of release): элемент технологического оборудования, из которого
горючий газ, пар или жидкость могут высвободиться в атмосферу в объеме,
достаточном для образования взрывоопасной газовой смеси.
[МЭС 426-03-06,
измененный].
2.7. Степень утечки
(grades of release): характеристика выделения горючего вещества во
взрывоопасную зону из источника утечки в порядке убывания интенсивности:
a) постоянная
утечка (непрерывная);
b) первой степени;
c) второй степени.
Источник утечки
может иметь любую степень утечки или их сочетание.
2.7.1. Постоянная
(непрерывная) утечка (continuous grade of release): утечка, существующая
непрерывно или длительное время.
2.7.2. Утечка
первой степени (primary grade of release): утечка, появление которой носит
периодический или случайный характер при нормальном режиме работы
технологического оборудования.
2.7.3. Утечка
второй степени (secondary grade of release): утечка, которая отсутствует при
нормальном режиме работы технологического оборудования, а если она возникает,
то кратковременно.
2.8. Интенсивность
(скорость) утечки (release rate): количество горючего вещества, способного
образовать с воздухом взрывоопасную смесь, высвобождаемое в единицу времени
источником.
2.9. Нормальный
режим работы технологического оборудования (normal operation): режим работы
технологического оборудования, характеризующийся рабочими значениями всех
параметров.
Примечания. 1.
Незначительная утечка горючего вещества, способного образовать с воздухом взрывоопасную
смесь, должна рассматриваться как нормальный режим. Например, утечку из
уплотнений, находящихся в контакте с горючим веществом внутри оборудования,
рассматривают как незначительную.
2. Аварии
(например, повреждение уплотнений насоса, прокладок фланцев или случайный
выброс горючего вещества, способного образовать взрывоопасную смесь), требующие
срочной остановки и ремонта оборудования, не рассматривают как нормальный
режим.
3. Нормальный режим
работы включает пусковые условия и условия выключения.
2.10. Вентиляция
(ventilation): движение воздуха и его замещение свежим воздухом за счет
перепада давления или температуры или с помощью искусственных средств
(например, приточных или вытяжных вентиляторов).
2.11.
Концентрационные пределы распространения пламени (explosive limits): -
Примечание. Термины
"предел взрываемости" и "предел воспламеняемости"
эквивалентны. В стандартах МЭК 60079-20 и МЭК 61779-1 используется термин
"предел воспламеняемости", тогда как в других стандартах используется
более распространенный термин "предел взрываемости".
2.11.1. Нижний
концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (НКПР) (lower
explosive limit (LEL)): минимальное содержание горючего газа или пара в воздухе,
при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от
источника.
[МЭС 426-02-09,
измененный].
2.11.2. Верхний
концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (ВКПР) (upper
explosive limit (LEL)): максимальное содержание горючего газа или пара в
воздухе, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое
расстояние от источника.
[МЭС 426-02-10,
измененный].
2.12. Относительная
плотность газа или пара (relative density of a gas or a vapour): отношение плотности
газа или пара к плотности воздуха при одинаковых показателях давления и
температуры (плотность воздуха равна 1).
2.13. Горючие
материалы (вещества) (flammable material (flammable substance)): материалы,
способные гореть, а также образовывать горючие пар, газ или туман.
2.14. Горючая
жидкость (flammable liquid): жидкость, способная образовывать горючие пары в
прогнозируемых условиях использования.
2.15. Горючий газ
или пар (flammable gas or vapour): газ или пар, которые в смеси с воздухом в
определенной пропорции при нормальных атмосферных условиях образуют
взрывоопасную смесь.
2.16. Горючий
аэрозоль (flammable mist): мелкие капли горючей жидкости, рассеянные в воздухе
и образующие взрывоопасную смесь при нормальных атмосферных условиях.
2.17. Температура
вспышки (flashpoint): самая низкая температура жидкости, при которой в условиях
специальных испытаний над ее поверхностью образуются смеси паров с воздухом,
способные воспламеняться.
[МЭС 426-02-14,
измененный].
2.18. Температура
кипения (boiling point): температура жидкости, кипящей при давлении окружающей
атмосферы 101,3 кПа (1013 мбар).
2.19. Давление
насыщенного пара (vapour pressure): давление, при котором твердое вещество или
жидкость находятся в состоянии равновесия с собственными парами. Это значение
зависит от природы вещества и температуры.
2.20. Температура
самовоспламенения взрывоопасной газовой смеси (ignition temperature of an
explosive gas atmosphere): наименьшая температура нагретой поверхности, при
которой в условиях специальных испытаний наблюдается воспламенение
взрывоопасной газовой смеси.
Примечание. Метод
определения этой температуры установлен в МЭК 60079-4 и МЭК 60079-4А.
2.21. Размер зоны
(extent of zone): расстояние в любом направлении от источника утечки до точки,
где газовоздушная смесь разбавляется воздухом до концентрации ниже нижнего
концентрационного предела распространения пламени.
2.22. Сжиженный
горючий газ (liquified flammable gas): горючее вещество, при температуре
окружающей среды и атмосферном давлении представляющее собой горючий газ,
хранящееся и транспортируемое как жидкость.
3.
Безопасность и классификация зон
3.1.
Принципы безопасности
Технологическое
оборудование, связанное с переработкой или хранением горючих материалов, должно
проектироваться, эксплуатироваться и обслуживаться таким образом, чтобы утечки
горючих веществ и, следовательно, уровень взрывоопасности и размер взрывоопасной
зоны, в которой оно располагается, в нормальном режиме работы и при авариях
были минимальными по частоте, длительности и количеству высвобождаемого
горючего вещества.
На ранних этапах
разработки проекта технологического оборудования необходимо выявить и провести
обследование его частей, которые могут стать источниками утечки горючего
вещества, и рассмотреть возможность изменения их конструкции, чтобы снизить до
минимума вероятность и частоту таких утечек, а также количество и интенсивность
выделения горючего вещества.
При обслуживании
технологического оборудования в условиях, отличных от нормального режима
работы, размеры взрывоопасной зоны могут отличаться от установленных в
соответствии с проведенной классификацией. В таких случаях безопасность должна
обеспечиваться с использованием специальных средств защиты и оборудования.
В ситуациях, когда
может образоваться взрывоопасная газовая смесь, должны быть приняты меры
обеспечения безопасности, которые позволяют:
a) устранить
возможность возникновения взрывоопасной газовой смеси вокруг источника
воспламенения, или
b) устранить
источник воспламенения.
В случаях, когда
невозможно обеспечить указанные меры безопасности, средства защиты,
технологическое оборудование и способ проведения технологического процесса должны
быть такими, чтобы вероятность одновременного наличия взрывоопасной газовой
смеси и источника воспламенения была ниже допустимого уровня.
Необходимый уровень
безопасности может обеспечиваться применением как одной из перечисленных мер,
если это признано эффективным, так и их сочетанием.
3.2. Цели
классификации зон
Классификация зон -
это метод анализа и классификации окружающей среды, в которой может
присутствовать взрывоопасная газовая смесь, проводимый с целью выбора
электрооборудования и устройства электроустановок, эксплуатация которых в
присутствии данной смеси должна быть безопасной. Классификацию проводят с
учетом разделения взрывоопасных газовых смесей по группам и температурным
классам.
На практике очень
трудно гарантировать эксплуатацию промышленных объектов, связанных с
переработкой горючих материалов, таким образом, чтобы в воздухе отсутствовали
горючие газы и в электрооборудовании не возникали источники воспламенения.
Поэтому при наличии взрывоопасной газовой смеси следует использовать электрооборудование,
конструкция которого до минимума снижает вероятность возникновения источника
воспламенения. Одновременно, если вероятность возникновения взрывоопасной
газовой смеси мала, то требования по взрывозащите к конструкции
электрооборудования могут быть менее жесткими.
При классификации
взрывоопасных зон необходимо проводить детальный анализ возможных условий
возникновения взрывоопасной газовой смеси.
Предварительно, на
первом этапе классификации, следует оценить вероятность возникновения
взрывоопасной газовой смеси исходя из определения классов зон 0, 1 и 2. Только
после определения совокупности показателей - возможной частоты и длительности
утечки (следовательно, и ее степени), скорости истечения и концентрации
горючего вещества, надежности вентиляции и других факторов, влияющих на уровень
взрывоопасности зоны, - можно установить возможность возникновения
взрывоопасной газовой смеси.
Такой подход
требует подробного анализа каждого элемента технологического оборудования,
которое может стать источником утечки горючих веществ, способных образовать с
воздухом взрывоопасную смесь.
Следует стремиться
к тому, чтобы число и размеры зон классов 0 и 1 были минимальными. Это может
быть обеспечено выбором конструкции технологического оборудования и условиями
его эксплуатации. Необходимо обеспечить, чтобы зоны в основном относились к
классу 2 или не были взрывоопасными. Если утечка горючего вещества неизбежна,
необходимо использовать такое технологическое оборудование, которое является
источником утечек второй степени, а если и это невозможно, т.е. когда неизбежны
утечки первой степени или постоянные (непрерывные), то их число должно быть
минимальным. При классификации зон перечисленные принципы имеют главное
значение. Для снижения уровня взрывоопасности зоны конструкция, условия
эксплуатации и размещение технологического оборудования должны быть такими,
чтобы даже при авариях утечка горючего вещества в атмосферу была минимальной.
После установления
класса зоны и оформления соответствующих документов не допускается замена
оборудования или изменение хода ведения технологического процесса. Это возможно
только с согласия уполномоченного лица (организации), отвечающего за
классификацию зоны. Несанкционированные действия в этой области могут привести
к изменению уровня взрывоопасности зоны. После проведения работ по обслуживанию
перед началом дальнейшей эксплуатации оборудование, которое определяет
классификацию зоны, если оно подвергалось ремонту, должно быть тщательно
проверено, и должно быть установлено, что оно полностью соответствует
первоначальному проекту.
4. Методика
классификации зон
4.1. Общие
положения
Классификация зон
должна проводиться специалистами, знакомыми со свойствами горючих газов и
паров, знающими технологический процесс и оборудование, в сотрудничестве с
инженерами по безопасности, электриками и другим техническим персоналом.
В следующих пунктах
содержатся рекомендации по методике классификации зон, в которых присутствует
взрывоопасная газовая смесь, и по определению размеров зон 0, 1 и 2. Пример
построения алгоритма для классификации взрывоопасных зон приведен на рисунке
C.2 (Приложение C) (см. вкладку).
Классификация
взрывоопасных зон должна проводиться на первоначальном этапе монтажа
оборудования до пуска установки, когда уже имеются в наличии и утверждены
исходный технологический процесс, принципиальные схемы электротехнических
устройств и общие планы территории. Результаты первоначальной классификации
должны пересматриваться в течение периода эксплуатации установки.
4.2.
Источники утечки
Для установления
класса взрывоопасной зоны должны быть определены источники и интенсивность
утечек. Так как взрывоопасная газовая смесь может возникнуть только при
смешивании горючего газа или пара с воздухом, необходимо установить наличие
любого из горючих материалов в рассматриваемой зоне. В первую очередь должно
быть установлено, находится ли горючий газ или пар (также горючие жидкости и
твердые вещества, которые могут образовать газ или пар) внутри технологического
оборудования, которое может быть полностью закрытым или незакрытым. Кроме этого
должно быть выявлено технологическое оборудование, содержащее внутри
взрывоопасную газовую смесь, и определены источники утечки горючих веществ, в
результате которых взрывоопасная газовая смесь может образоваться снаружи.
Каждый элемент
технологического оборудования (например резервуар, насос, трубопровод,
химический реактор и др.) должен рассматриваться как возможный источник утечки
горючего вещества. Если какой-либо элемент оборудования не содержит горючее
вещество, он не является источником образования взрывоопасной зоны вокруг себя.
То же относится к элементам, содержащим горючие вещества, утечка которых в
атмосферу исключена (например трубопровод с высоким качеством сварки не
рассматривают как источник утечки).
Если тот или иной
элемент оборудования является источником утечки горючего материала в атмосферу,
прежде всего необходимо определить степень утечки согласно приведенным
определениям на основании частоты и длительности утечки. Вскрытие отдельных
частей технологического оборудования, заключенных в корпус (например во время
замены фильтра или периодического заполнения), необходимо также рассматривать
как утечку. По предложенной методике каждую утечку горючего вещества
классифицируют как постоянную (непрерывную), первой или второй степени.
Установив степень
утечки, необходимо определить ее интенсивность и другие факторы, влияющие на
класс и размеры зоны.
Если общее
количество горючего вещества, утечка которого возможна, незначительно,
например, при лабораторном применении, несмотря на возможность существования
потенциальной опасности, данная методика классификации зон может не
применяться. Способ классификации взрывоопасных зон для таких условий должен
базироваться на оценке конкретной ситуации.
При классификации
зон для технологического оборудования, в котором горючее вещество сжигается
(например топок для обогрева, печей, бойлеров, газовых турбин и т.д.),
необходимо учитывать цикл продувки, условия пуска и остановки.
4.3. Классы
зон
Вероятность
присутствия взрывоопасной газовой смеси в зоне, а следовательно, и ее класс
зависят в основном от степени утечки и уровня вентиляции.
Примечания. 1.
Постоянная (непрерывная) утечка образует, как правило, зону класса 0, утечка
первой степени - зону класса 1 и второй степени - зону класса 2 (Приложение B).
2. Если зоны,
создаваемые смежными источниками утечки, совмещаются и при этом относятся к
разным классам, область совмещения относят к классу с большим уровнем
взрывоопасности. Если совмещающиеся зоны относятся к одному классу, область
совмещения относят к этому классу. Однако необходимо соблюдать осторожность,
когда совмещающиеся зоны образованы горючими веществами, относящимися к разным
группам или категориям. Так, например, если зона 1 IIA T3 перекрыла зону 2 IIC
T1, тогда класс 1 IIC T3 для зоны совмещения может быть сверхограничительным,
но классифицировать зону только как 1 IIA T3 или 2 IIC T1 будет неприемлемо. В
этой ситуации класс зоны совмещения должен быть определен как зона 1 IIA T3 и
зона 2 IIC T1.
4.4.
Размеры взрывоопасной зоны
Размеры
взрывоопасной зоны зависят от предполагаемого или рассчитанного расстояния, на
котором существует взрывоопасная газовая смесь до того, как она будет
разбавлена до концентрации ниже нижнего предела воспламеняемости. Область
распространения газа или пара до его разбавления до концентрации ниже нижнего
предела воспламеняемости должна оцениваться с участием эксперта.
Всегда необходимо
учитывать возможность того, что газ, который тяжелее воздуха, может
присутствовать на участках ниже уровня земли (например в колодцах и
котлованах), и что газ, который легче воздуха, может присутствовать в
помещениях на высоте (например на чердаках).
Если источник
утечки находится за пределами зоны или в смежной зоне, проникновение
значительного количества горючего газа или пара в зону можно предупредить
соответствующими средствами, например:
a) механическими
препятствиями;
b) поддержанием
достаточного избыточного давления в рабочей зоне по сравнению со смежными
опасными зонами для предотвращения проникновения взрывоопасной газовой смеси;
c) продувкой зоны
достаточным потоком свежего воздуха, чтобы воздух выходил из всех отверстий, в
которые может войти горючий газ или пар.
Размеры
взрывоопасной зоны, в основном, зависят от приведенных ниже химических и
физических характеристик, одна часть которых относится к горючим материалам, а
другая - к технологическим процессам и оборудованию. При оценке влияния каждого
из приведенных ниже факторов на размеры взрывоопасной зоны учитывалось
допущение, что характеристики остальных остаются неизмененными.
4.4.1.
Интенсивность утечки газа или пара
От величины
интенсивности зависят размеры взрывоопасной зоны. Интенсивность утечки
определяется следующими свойствами источника утечки:
a) геометрией
источника утечки.
Под геометрией
имеют в виду физические характеристики источника утечки, например, открытую
поверхность жидкости, неплотное фланцевое соединение и др. (Приложение A);
b) скоростью
истечения горючего вещества.
Для конкретного
источника утечки интенсивность утечки возрастает с увеличением скорости
истечения горючего вещества. Если горючее вещество находится внутри
технологического оборудования, то скорость истечения зависит от давления
рабочего процесса и геометрии источника утечки. Размер образующегося при
истечении облака горючего газа или пара определяется скоростью истечения и
скоростью рассеивания. Газ и пар, поступающие из источника утечки с высокой
скоростью, образуют конусообразную струю, которая, увлекая за собой воздух,
обладает способностью "саморазбавления". При этом уровень
взрывоопасности образующейся газовой смеси практически не зависит от скорости
движения окружающего воздуха. Если же утечка происходит с низкой скоростью или
скорость струи уменьшается из-за какого-либо препятствия, то струя рассеивается
и ее "разбавление" и уровень взрывоопасности газовой смеси будут зависеть
от скорости окружающего воздуха;
c) концентрацией
горючего вещества.
Интенсивность
утечки возрастает с увеличением концентрации горючего пара или газа в
высвобождаемом горючем веществе;
d)
испаряемостью горючей жидкости.
Испаряемость
зависит, в основном, от давления насыщенного пара и теплоты парообразования
горючей жидкости. Если давление насыщенного пара неизвестно, то следует
руководствоваться температурами кипения и вспышки.
Взрывоопасная смесь
не может существовать, если температура вспышки превышает максимальную
температуру горючей жидкости. Чем ниже температура вспышки, тем больше размеры
взрывоопасной зоны. Если горючее вещество поступает в воздух таким образом, что
образуется туман (например путем распыления), то образование взрывоопасной смеси
возможно при температуре, которая ниже температуры вспышки.
Примечания. 1.
Температура вспышки горючих жидкостей, особенно если это смеси, не является
точной физической величиной.
2. Некоторые
жидкости (например, некоторые галогенные углеводороды) не характеризуются таким
параметром, как температура вспышки, хотя они и могут образовывать
взрывоопасную газовую смесь. В этих случаях следует сравнивать установившееся
значение температуры жидкости, соответствующее концентрации насыщенного пара
при нижнем концентрационном пределе воспламенения, с максимальной температурой
жидкости;
e) температурой
жидкости.
Давление
насыщенного пара возрастает с температурой, что приводит к увеличению
интенсивности утечки.
Примечание.
Температура жидкости после утечки может возрасти, например, за счет нагретой
поверхности оборудования, в контакте с которым она находится, или высокой
окружающей температуры.
4.4.2.
Нижний концентрационный предел распространения пламени (воспламенения) (НКПР)
Для данного объема
утечки горючего вещества, чем ниже НКПР, тем больше размеры взрывоопасной зоны.
Опыт показывает,
что утечка аммиака с НКПР 15% от объема быстро рассеивается на открытом
воздухе, поэтому размеры взрывоопасной зоны в этом случае могут считаться
незначительными.
4.4.3.
Вентиляция
При увеличении
уровня вентиляции размеры взрывоопасной зоны уменьшаются. Объекты,
препятствующие вентиляции, могут увеличить размеры зоны. С другой стороны,
такие препятствия, как перемычки, стенки или потолки, могут ограничивать
размеры взрывоопасной зоны. Будка компрессора с большим вентиляционным
отверстием в крыше и с достаточно открытыми боковинами для свободного
прохождения воздуха через все части сооружения считается хорошо вентилируемой и
должна рассматриваться как открытая зона (т.е. со средней хорошей готовностью
вентиляции).
4.4.4.
Относительная плотность газа или пара при утечке
Если газ или пар
легче воздуха, то он будет подниматься вверх, а если тяжелее воздуха, то будет
скапливаться на уровне земли. Протяженность зоны в горизонтальном направлении
на уровне земли будет возрастать с увеличением относительной плотности, а
протяженность в вертикальном направлении над источником будет возрастать с
уменьшением относительной плотности.
Примечания. 1. Газы
или пары с относительной плотностью менее 0,8 должны рассматриваться как более
легкие, чем воздух, если же относительная плотность более 1,2, то
предполагается, что они тяжелее воздуха. Если относительная плотность газа или
пара находится в промежутке между этими значениями, то следует учитывать оба
варианта.
2. Медленная утечка
газов или паров легче воздуха, которые поднимаются вверх, быстро рассеивается;
присутствие кровли, однако, обязательно расширит зону распространения газа под
ней. Если утечка происходит с большой скоростью свободной струей, действие
струи, несмотря на то, что она захватывает воздух, разбавляющий газ или пар,
может увеличить размеры зоны, в которой концентрация газа/газовой смеси
остается на уровне выше их нижнего предела воспламеняемости.
3. Медленная утечка
газов или паров тяжелее воздуха будет происходить в нисходящем направлении, и
газы могут распространяться на большие расстояния по земле, прежде чем
произойдет их безопасное рассеяние за счет атмосферной диффузии. Поэтому особое
внимание следует уделять топографии любой рассматриваемой площадки, а также
окружающих зон, чтобы определить, будут ли газы или пары собираться во впадинах
или стекать по наклонным плоскостям на более низкие уровни. Если утечка происходит
с большой скоростью свободной струей, струя, захватывая воздух, может снизить
концентрацию газовоздушной смеси до уровня ниже ее нижнего предела
воспламеняемости на значительно более коротком расстоянии, чем в случае
медленной утечки.
4. Необходимо соблюдать
осторожность при классификации зон, содержащих криогенные горючие газы
(например сжиженный природный газ). Выделяющиеся пары могут быть тяжелее
воздуха при низких температурах и становятся легче воздуха при температуре,
приближающейся к температуре окружающей среды.
4.4.5.
Дополнительные факторы, которые необходимо учитывать:
a) климатические
условия.
Скорость рассеяния
газа или пара в атмосфере увеличивается с увеличением скорости ветра, но для
начала турбулентной диффузии необходима минимальная скорость 2 - 3 м/с; ниже
этого значения происходит перемещение газа или пара слоем, и расстояние
рассеяния до безопасного уровня значительно увеличивается. В зонах
технологической установки, закрытых большими резервуарами или конструкциями,
скорость движения воздуха может быть значительно ниже скорости ветра; однако
препятствия, создаваемые продвижению воздуха оборудованием, поддерживают
турбулентность даже при низкой скорости ветра.
Примечания. 1. В
Приложении B (см. B.4) скорость ветра 0,5 м/с рассматривается как достаточная
для разбавления утечки газа вне помещения. Эта более низкая скорость ветра
подходит для данной цели при применении консервативного метода, несмотря на
признание того, что тенденция к движению слоем может привести к некорректным
результатам расчетов.
2. В обычной
практике тенденция к перемещению слоем не учитывается при классификации зон,
т.к. условия для существования этой тенденции возникают редко и только на
короткое время. Однако, если ожидаются длительные периоды времени с низкой
скоростью ветра в конкретных условиях, тогда при определении размеров зоны
необходимо учитывать, что для облегчения рассеяния требуется дополнительное
расстояние;
b) топография.
Некоторые жидкости
имеют более низкую плотность, чем вода, и плохо смешиваются с водой: такие
жидкости могут растекаться по поверхности воды (на земле, в дренажной системе
предприятия или в канаве) и затем может произойти их воспламенение в месте,
удаленном от места утечки. Таким образом опасность возникает на больших
участках технологических установок.
Планировка
предприятия должна по возможности способствовать быстрому рассеиванию
взрывоопасной газовой атмосферы. Пространства с ограниченной вентиляцией
(например колодцы или траншеи), которые в другом случае могли бы быть отнесены
к зоне класса 2, должны рассматриваться как относящиеся к зоне класса 1; с
другой стороны, оценка широких неглубоких понижений, используемых для насосных
систем или труб, не требует такого строгого подхода.
4.4.6.
Примеры источников утечки
В Приложении C
приведены примеры (примеры N 1 - 11), на которых показано влияние вышеуказанных
параметров на скорость выделения пара и газа, и, таким образом, на размер зоны:
a) открытая
поверхность жидкости.
В большинстве
случаев температура жидкости будет ниже температуры кипения, и количество
выделяющегося пара будет, в основном, зависеть от следующих параметров:
- температуры
жидкости,
- давления паров
жидкости при температуре вблизи ее поверхности,
- размеров
поверхности испарения,
- вентиляции;
b) фактически
мгновенное испарение жидкости (например из струи или при распылении).
Поскольку
выпускаемая жидкость испаряется практически мгновенно, интенсивность выделения
пара равна расходу жидкости, который зависит от следующих параметров:
- давления
жидкости,
- геометрии
источника утечки.
Если жидкость не
испаряется мгновенно, то необходимо рассматривать более сложную ситуацию,
поскольку капли, струи жидкости и скопления жидкости могут создать отдельные
источники утечки;
c) утечка газовой
смеси.
На интенсивность
утечки влияют следующие параметры:
- давление внутри
оборудования, содержащего газ,
- геометрия
источника утечки,
- концентрация
горючего газа в высвобождаемой смеси.
Примеры источников
утечки также приведены в Приложении A (A.2).
5. Вентиляция
5.1. Общие
положения
Газ или пар,
выделяющийся в атмосферу, может быть разбавлен за счет дисперсии или диффузии в
воздухе до такой степени, что его концентрация может стать ниже нижнего
концентрационного предела воспламенения. Вентиляция, т.е. перемещение воздуха
вокруг источника утечки, способствует дисперсии горючего газа. Наличие
вентиляции и ее уровень оказывают влияние на возможность образования
взрывоопасной газовой смеси и тем самым влияют на класс зоны.
5.2.
Основные типы вентиляции
Вентиляция может
осуществляться путем перемещения воздуха за счет ветра и/или перепада
температуры или за счет искусственных средств, таких как вентиляторы. Различают
два основных вида вентиляции:
a) естественную;
b) искусственную
(общую или местную).
5.3.
Уровень вентиляции
Важным
обстоятельством является то, что влияние уровня вентиляции на утечку горючего
вещества не зависит от вида применяемой вентиляции - искусственной или
естественной. Это позволяет обеспечить оптимальные условия вентиляции во
взрывоопасной зоне, т.к. чем выше уровень вентиляции по отношению к возможной
интенсивности утечки, тем меньше размеры взрывоопасной зоны. В ряде случаев
вентиляция позволяет обеспечить пренебрежимо малые размеры взрывоопасной зоны
(невзрывоопасная зона).
Примеры и практические
рекомендации по выбору уровня вентиляции приведены в Приложении B.
5.4.
Готовность вентиляции
Готовность
вентиляции оказывает влияние на присутствие и возможность образования
взрывоопасной смеси и, следовательно, на класс зоны (Приложение B).
Примечание.
Сочетание таких понятий, как уровень вентиляции и ее готовность, позволяет
разработать количественный метод оценки класса зоны (Приложение B).
6.
Документация
6.1. Общие
положения
Классификация зон
должна проводиться таким образом, чтобы различные этапы ее проведения были
должным образом отражены в технической документации на технологические
установки и имелись ссылки на источники информации. Примерами используемых
методов и источников информации могут быть:
a) рекомендации,
содержащиеся в нормативных документах;
b) характеристики
дисперсии газа и пара и соответствующие расчеты;
c) результаты
сравнительного анализа характеристик вентиляторов и параметров утечки горючих
веществ для оценки эффективности вентиляции.
Должен быть
составлен перечень характеристик всех горючих веществ, используемых в
технологическом процессе, который должен обязательно включать молекулярную
массу, температуру вспышки, температуру кипения, температуру самовоспламенения,
давление и плотность пара, концентрационные пределы воспламенения, группу и
температурный класс газа. Такой перечень рекомендуется представлять по форме,
приведенной в таблице C.5.
Результаты работы
по классификации зоны и все ее последующие изменения должны быть отражены в
документации, и их рекомендуется представлять по форме, приведенной в таблице
C.6.
6.2.
Чертежи, перечни технических характеристик и таблицы
Документы по
классификации зоны должны содержать чертежи (различные проекции), на которых
должны быть показаны форма и размеры зоны и указаны температура
самовоспламенения, и, следовательно, температурный класс и группа газа.
Если топография
поверхности оказывает влияние на размеры зоны, это обстоятельство также должно
быть отражено в документации.
Дополнительно
документация должна содержать следующую информацию:
a) размещение и
описание источников утечки. Для крупных и сложных установок или технологических
участков рекомендуется пронумеровать источники утечки, что облегчит работу с
перечнями технологических данных по классификации и с чертежами;
b) расположение
проемов в строениях (например двери, окна, входные и выходные отверстия системы
вентиляции).
При классификации
зон предпочтение следует отдавать обозначениям, указанным на рисунке C.1.
Объяснение условных обозначений должно быть дано на каждом чертеже. Может
потребоваться использование разных дополнительных символов, если оборудование,
относящееся к различным группам и/или температурным классам, используется в
зоне одного класса (например в зоне 2 IIC T1 и зоне 2 IIA T3).
Приложение
A
(справочное)
ПРИМЕРЫ
ИСТОЧНИКОВ УТЕЧКИ
A.1.
Технологическая установка
Приводимые ниже
примеры предназначены не только для прямого использования. Источники утечки
могут изменяться в зависимости от особенностей технологического оборудования и
условий работы.
A.1.1. Источники
непрерывной утечки:
a) поверхность
горючей жидкости в закрытом резервуаре с постоянно открытым вентиляционным
каналом в атмосферу;
b) поверхность
горючей жидкости в резервуаре, который открыт непрерывно или в течение длительных
периодов времени (например, сепаратор нефти/воды).
A.1.2. Источники
утечки первой степени:
a) уплотнения
насосов, компрессоров или клапанов с утечкой горючего вещества в нормальном
режиме работы;
b) устройства
отделения воды в резервуарах с горючей жидкостью, из которых возможна утечка
горючего вещества в атмосферу в процессе выпуска воды в нормальном режиме
работы;
c) устройства
отбора проб, через которые возможна утечка горючего вещества в нормальном
режиме работы;
d) клапаны сброса и
различные отверстия, через которые возможна утечка горючего вещества в
нормальном режиме работы.
A.1.3. Источники
утечки второй степени:
a) уплотнения
насосов, компрессоров и клапанов, через которые утечка горючего вещества в
нормальном режиме работы невозможна;
b) фланцы,
соединения и трубные фитинги, через которые утечка горючего вещества в
нормальном режиме работы невозможна;
c) устройства
отбора проб, через которые утечка горючего вещества в нормальном режиме работы
невозможна;
d) клапаны сброса и
другие отверстия, через которые утечка горючего вещества в нормальном режиме
работы невозможна.
A.2. Проемы
Приводимые ниже
примеры не предназначены для обязательного применения, так как источники утечки
могут изменяться в зависимости от конкретной ситуации.
A.2.1. Проемы как
возможные источники утечки
Проемы между зонами
должны рассматриваться как возможные источники утечки.
Степень утечки
определяется:
- классом
прилегающей зоны;
- частотой и
длительностью нахождения проемов в открытом состоянии;
- эффективностью
средств, используемых для уплотнений;
- разностью
давлений между зонами.
A.2.2.
Классификация проемов
Проемы
подразделяются на типы A, B, C, D в соответствии со следующими признаками.
A.2.2.1. Проемы
типа A, отличающиеся по характеристикам от проемов типов B, C или D.
Примеры:
- открытые
отверстия для доступа или подвода сетей, например, вентиляционные короба или
трубы, проходящие через стены, потолки и полы;
- стационарные
вентиляционные отверстия в помещениях, строениях и проемы, аналогичные проемам
типов B, C и D, которые открываются часто или остаются открытыми длительное
время.
A.2.2.2. Проемы
типа B - нормально закрытые (например, автоматически закрывающиеся) и редко
открываемые, хорошо уплотненные в закрытом состоянии.
A.2.2.3. Проемы
типа C - нормально закрытые и редко открываемые, соответствующие проему типа B,
хорошо уплотненные посредством соответствующих приспособлений (например,
прокладок) по всему периметру; или сочетание последовательно расположенных двух
проемов типа B, имеющих независимые приспособления для автоматического
закрытия.
A.2.2.4. Проемы
типа D - закрытые в нормальном режиме работы отверстия, соответствующие проему
типа C, открываемые только с помощью специальных инструментов и в аварийных ситуациях.
Проемы типа D - это
хорошо уплотненные проемы, например сетевые проходы (вентиляционные короба,
трубы) или сочетание последовательно расположенных одного проема типа C,
прилегающего к опасной зоне, и одного проема типа B.
Таблица A.1
Типы проемов и
соответствующие им утечки
┌─────────────────────────┬───────┬──────────────────────────────┐
│
Класс зоны, из которой │ Тип
│ Степень утечки из
проемов, │
│возможна
утечка горючего │проема │
рассматриваемых в качестве
│
│газа
или пара через проем│
│ источников
утечки │
├─────────────────────────┼───────┼──────────────────────────────┤
│0 │ A
│Постоянная
│
│ │ B
│(Постоянная)/Первая
│
│ │ C
│Вторая
│
│ │ D
│Утечка отсутствует
│
├─────────────────────────┼───────┼──────────────────────────────┤
│1 │ A
│Первая
│
│ │ B
│(Первая)/Вторая
│
│ │ C
│(Вторая)/Утечка отсутствует
│
│ │ D
│Утечка отсутствует
│
├─────────────────────────┼───────┼──────────────────────────────┤
│2 │ A
│Вторая
│
│ │ B
│(Вторая)/Утечка отсутствует
│
│ │ C
│Утечка отсутствует
│
│ │ D
│Утечка отсутствует
│
├─────────────────────────┴───────┴──────────────────────────────┤
│ Примечание.
Указанные в скобках
степени утечки должны│
│устанавливаться
с учетом частоты открытия отверстий.
│
└────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Приложение
B
(справочное)
ВЕНТИЛЯЦИЯ
Введение
Целью данного
приложения является оценка уровня вентиляции и дополнение раздела 5
определением условий вентиляции, а также рекомендациями, примерами и расчетами,
являющимися руководством к проектированию систем искусственной вентиляции,
поскольку они имеют первостепенную важность для обеспечения рассеивания утечки
горючих газов и паров.
Предлагаемые методы
позволяют установить класс зоны посредством:
- определения
минимальной мощности системы вентиляции, которая необходима для предотвращения
значительного скопления взрывоопасной смеси;
- расчета
гипотетического объема