Применение взрывозащищённого коммуникационного оборудования на узлах учёта газа

Взрывоопасные зоны на узлах учета газа

Согласно нормативному документу ПУЭ Главе 7.3 взрывоопасная зона — это помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси.Выделяют следующие классы взрывоопасных зон:

• зоны класса В-I — зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы в таком количестве и обладающие такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы;
• зоны класса В-Iа – расположены в помещениях, в которых взрывоопасные смеси горючих газов независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения не образуются при нормальной эксплуатации, а только в результате аварий или неисправностей;
• зоны класса В-Iб – аналогичны В-Iа, но отличаются от них тем, что при авариях горючие газы обладают высоким нижним пределом воспламенения (15% и выше), а также при опасных концентрациях резким запахом; 

Учитывая то, что на УУГ утечка газа может произойти только в результате аварии или неисправности, а также, что нижний и верхний пределы концентрации природного газа в газовоздушной смеси при которой может происходить воспламенение (взрыв) находятся в диапазоне от 5% до 15%, помещения УУГ могут быть причислены к взрывоопасным зона класса В-1а, В-1б. Также в зависимости от объёма помещения, скорости воздухообмена (наличия средств вентиляции) и других факторов, помещение УУГ может являться не взрывоопасной зоной в случае невозможности образования в нём взрывоопасной смеси газа с воздухом ни при каких обстоятельствах.

К эксплуатации во взрывоопасных зонах допускается электрооборудование, которое изготовлено в соответствии с требованиями государственных стандартов на взрывозащищенное электрооборудование. Существует ряд конструктивных решения по обеспечению взрывозащиты, однако на практике для электрооборудования устанавливаемого на УУГ наиболее часто применяется вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» (Ex i) и намного реже вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» (Ех d).

Искробезопасная электрическая цепь (Ex i)

Вид взрывозащиты искробезопасная электрическая цепь (Ex i) основан на принципе ограничения предельной энергии, накапливаемой или выделяемой электрической цепью в обычном и аварийном режиме. Оборудование с видом взрывозащиты Ex i включает искробезопасные цепи, которые ввиду низкого энергетического потенциала не могут произвести зажигание взрывоопасной смеси.

Также важным вопросом в обеспечении взрывозащиты является передача электрических информационных сигналов из одной зоны в другую. Чаще всего из взрывоопасной зоны, где расположены счётчики газа, электронные корректоры объёма газа и датчики физических величин в невзрывоопасную зону, в которой могут быть расположены элементы управления и коммуникационное оборудование. ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011 определяет такие системы как «связанное электрооборудование». Связанное электрооборудование – электрооборудование, которое содержит одновременно искробезопасные и искроопасные цепи, сконструированные таким образом, что искроопасные цепи не могут оказывать отрицательное влияние на искробезопасные цепи. Задачу исключения влияния искроопасных цепей на искробезопасные решают специальные приборы - барьеры искрозащиты. Главной функцией барьеров искрозащиты является ограничение тока и напряжения в электрических цепях находящихся внутри взрывоопасной зоны (искробезопасных электрических цепях) даже в случае аварии.

В барьерах искрозащиты применяются защищенные плавкими предохранителями,стабилитроны, которые ограничивают максимальное напряжение шунтированием аварийного тока на землю. Последовательно с предохранителями включены ограничительные резисторы, лимитирующие максимальный ток до допустимого для искробезопасных цепей значения. Таким образом взрывозащита Ex i построенная на принципе ограничения энергии до определённого уровня делает искробезопасную электрическую цепь практически неспособной к воспламенению огнеопасной смеси даже в короткозамкнутом состоянии под напряжением.

Вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» (Ех d)

Вид взрывозащиты взрывонепроницаемая оболочка (Ex d) опускает существенные количества электрической энергии в цепях электрооборудования и применяется для электрооборудования обладающего большой электрической мощностью.

При таком виде взрывозащиты все электрические цепи электрооборудования помещаются в прочную оболочку, способную выдержать внутренний взрыв без деформирования. Все электрические соединительные провода и кабели при этом виде взрывозащиты прокладываются внутри прочных взрывонепроницаемых стальных труб или кабельных трубопроводов, которые тщательно герметизированы в местах ввода в оболочку.

Современные технические решения и элементная база вполне позволяют разрабатывать и производить маломощное контрольно-измерительное и коммуникационное оборудование для оснащения УУГ с низким энергопотреблением.

Таким образом, преимуществами взрывозащиты Ex i перед Ex d являются экономия средств при монтаже оборудования, более надежная эксплуатация и более удобное техническое обслуживание. Совокупность данных преимуществ приводит к тому, что Ex i используется в 90% случаях применения взрывозащищённого электрооборудования на УУГ. 

Обеспечение взрывозащиты коммуникационного оборудования серии БПЭК и зоны его размещения 

1.     Не взрывозащищённое коммуникационное оборудование 

Блоки питания, коммуникационные модули и цифровые коммуникационные блоки пятой серии (БПЭК-05, БПЭК-05/Т БПЭК-05/ТМ, БПЭК-05/ЦК) не являются взрывозащищённым оборудованием и не имеют маркировки взрывозащиты. Их установка и эксплуатация допускаются только вне взрывоопасной зоны. Данные приборы могут применяться для передачи данных с электронных корректоров объёма газа ЕК260/270/280/290, СПГ761.1/761.2, СПГ742, Флоугаз, Ирвис и температурных корректоров ТС215/220, Флоугаз Т также расположенных только вне взрывоопасной зоны как это показано на Рисунке 1.

Рисунок 1.

2.     Коммуникационное оборудование с барьерами искрозащиты 

Блоки питания, коммуникационные модули и цифровые коммуникационные блоки второй, третьей и четвёртой серий (БПЭК-02/M, БПЭК-02/MТ, БПЭК-02/ЦК, БПЭК-03 БПЭК-03/Т, БПЭК-03/ЦК, БПЭК-04/ТС, БПЭК-04/ЕК) относится к связанному электрооборудованию группы II по ГОСТ 31610.0-2014, имеют маркировку взрывозащищенного электрооборудования [ExibGb] IIB, что допускает их установку только вне взрывоопасной зоны но позволяет работу в комплекте с взрывозащищенным электрооборудованием с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» уровня «ib» расположенным во взрывоопасной зоне как это показано на Рисунке 2. Таким оборудованием могут быть электронные корректора ЕК260/270/280/290, Флоугаз, FLOWSIC 500, ULTRAMAG, TurboFlow UFG и температурные корректора ТС215, ТС220, Флоугаз Т.

Взрывозащита данной группы приборов обеспечивается следующими средствами. Цепи питания, искробезопасные и сигнальные цепи гальванически развязаны между собой с помощью DC/DC преобразователей и оптоэлементов. Искробезопасность электрических цепей, идущих во взрывоопасную зону, достигается применением барьеров искрозащиты, обеспечивающих гальваническую развязку искроопасных и искробезопасных цепей. Для защиты входной цепи питания от повышенных значений электрического тока применены плавкие предохранители.Максимальные значения суммарных электрической ёмкости и индуктивности линии связи и внешних устройств установлены с учетом требований искробезопасности ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011) для электрооборудования подгруппы IIB.

Рисунок 2.

3.     Автономное взрывозащищённое коммуникационное оборудование 

Автономные коммуникационные модули БПЭК-04Ех и БПЭК-04/ЦК Ех могут быть установлены непосредственно во взрывоопасной зоне, так как имеют маркировку взрывозащищенного электрооборудования 1Ex ib IIB Т5 X и применяются в составе ПТК «Газсеть» для дистанционного сбора данных с электронных корректоров объёма газа ЕК260/270/280/290, ТС215/220, Флоугаз, FLOWSIC 500, ULTRAMAG, Turbo Flow UFG и температурных корректоров ТС215/220, Флоугаз Т, расположенных во взрывобезопасной зоне как это показано на Рисунке 3.

Взрывозащита БПЭК-04 Ех и БПЭК-04/ЦК Ех обеспечивается следующими средствами:

• имеется блокировка (два концевых выключателя), отключающая автономное питание прибора при открывании крышки корпуса;
• для защиты от перемены полярности элементов питания применены диоды, для защиты от повышения значения тока плавкие предохранители;
• для ограничения напряжения и тока в цепях связи с внешними устройствами применены ограничительные сопротивления и стабилитроны.
• максимальные значения суммарной электрической емкости и суммарной электрической индуктивности установлены с учетом требований искробезопасности.

Рисунок 3.

Таким образом линейка коммуникационного оборудования серии БПЭК включает приборы, выполненные в различных конструктивных исполнениях в зависимости от применяемых технических средств обеспечения их взрывобезопасности. Имеются различные исполнения БПЭК предназначенные для размещения и работы как в невзрывоопасной зоне, так и во взрывоопасной зоне, а также приборы со встроенными барьерами искрозащиты, предназначенные для размещения в невзрывоопасной зоне, но допускающие подключение к электронным корректорам находящихся во взрывоопасной зоне.

При выборе исполнения БПЭК для оснащения узла учёта газа в каждом конкретном случае в первую очередь необходимо учитывать наличие либо отсутствие взрывоопасной зоны в местах размещения как самого БПЭК так и подключённого к нему электронного корректора (вычислителя) объёма газа.