Про застосування електроустаткування в зонах, небезпечних за вибухами горючого пилу та волокон

Під час розробки глави 7.3 «Електроустановки у вибухонебезпечних зонах» Правил улаштування електроустановок (ПУЕ-76) за пропозицією Українського науково-дослідного, проектно-конструкторського і технологічного інституту вибухозахищеного і рудникового електроустаткування з дослідно-експериментальним виробництвом (УкрНДІВЕ) до п. 7.3-63 було внесено вимогу про те, що у вибухонебезпечних зонах класів В-ІІ і В-ІІа рекомендується застосовувати електроустаткування, призначене для вибухонебезпечних зон із сумішами горючого пилу з повітрям.

Йшов час, але таке електроустаткування, очевидно, з економічних міркувань у країні не розроблялося і не випускалося. Проте наведена вище вимога включалася до наступних видань ПУЕ, а в Україні — до ДНАОП 0.00-1.32-01. Тому в них було допущено застосування у вибухонебезпечних зонах класів 20 і 21 (колишня зона В-II) вибухозахищеного електроустаткування, а в зоні класу 22 (колишня зона В-IIа) — електроустаткування загального призначення без засобів вибухозахисту, але такого, що має захист від зовнішніх впливів не нижче IР54, за умови додержання неперевищення максимально допустимої температури нагрівання зовнішніх поверхонь вказаного електроустаткування. Ця температура визначається для кожного конкретного виду пилу і волокна, де може експлуатуватися електроустаткування. Для шару горючого пилу (волокна), що осів, товщиною 5 мм дослідним шляхом визначають температуру самозапалювання і з одержаного значення віднімають 75 °С. Для шару пилу товщиною 12,5 мм теж визначають температуру самозапалювання, яку зменшують на 25 °С. Ці значення вважаються максимально допустимою температурою нагрівання поверхні застосовуваного електроустаткування.
Для завислого пилу чи волокна (аерозолю) максимально припустима температура зовнішньої поверхні електроустаткування не повинна перевищувати 2/3 температури самозапалювання аерозолю конкретного пилу чи волокна. У тих випадках, коли на оболонку електроустаткування осяде пил товщиною більш як 12,5 мм, повинні проводитися спеціальні випробування. Крім того, багато організацій та підприємств не мають даних про температури самозапалювання горючого пилу і волокон. Тому випробування аерогелів та аерозолів горючого пилу і волокон проводяться на установках і за методиками згідно із стандартом МЕК 61241-2—1-99 у Державному дослідному сертифікаційному центрі вибухозахищеного і рудникового електроустаткування (ДДСЦ ВЕ) за заявками зацікавлених організацій та підприємств будь-якої форми власності.
Незважаючи на те, що в Україні ще не випускається електроустаткування, призначене для використання в зонах, небезпечних за вибухом пилу і волокон, в УкрНДІВЕ було проведено роботи з дослідження вибухозахисних властивостей щілин у фланцевих з’єднаннях оболонок під час горіння в них пилу. Результати цих дослідів показали, що за нормованих значень вибухонепроникної довжини і ширини щілини, рознімних частинах оболонок вибухонепроникного електроустаткування горіння в оболонці пилу (борошно пшеничне, цукрова пудра, крохмаль картопляний, каніфоль, нафталін, ксиліт та ін. пил) не призводило до підпалювання зовнішнього шару випробовуваного пилу. Додатковим засобом захисту від проникнення пилу в металеві оболонки електроустаткування з видом вибухозахисту «вибухонепроникна оболонка» є покриття вибухозахисних щілин антикорозійним змащенням, на яке прилипає горючий пил і волокно, що проникає, а також наявність еластичних прокладок, які забезпечують необхідний ступінь захисту оболонок від зовнішніх впливів.
Для вибухонебезпечних зон класу 22, що можуть бути на відкритому просторі для умов, небезпечних за вибухом пилу, застосовуються електротехнічні вироби у виконанні «рудникове нормальне» — РН2 за ГОСТ 24754—81, призначені для підземних виробок рудників (крім вугільних шахт), безпечних за вибухом газу, кар’єрів з добування корисних копалин відкритим способом, оскільки мають ступінь захисту від зовнішніх впливів не нижче ІР54. Також може застосовуватися відремонтоване вибухобезпечне електроустаткування, яке застосовується у вугільних шахтах, якщо воно після ремонту з яких-небудь причин не відповідає нормативним вимогам з вибухозахисту. Маркування такого електроустаткування змінюється на РН1 або РН2.
На багато типів виробів у виконанні РН1 і РН2 є технічна документація, і великих труднощів щодо виробництва запитуваних промисловістю виробів не виникає.
Проведений ДДСЦ ВЕ аналіз мінімальних енергій аерозолів, а пізніше й аерогелів багатьох видів горючого пилу з метою застосування вибухозахищеного електроустаткування з видом вибухозахисту «іскробезпечний ланцюг» за ГОСТ 22782.5 показав, що коефіцієнт вибухонебезпеки розглянутих пилоповітряних сумішей (відношення мінімальних енергій підпалювання пилу до енергій підпалювання контрольних дослідних вибухонебезпечних сумішей повітря з воднем чи ацетиленом) значно перевищує допустиме значення — 1,5. Це вказує на те, що все іскробезпечне електроустаткування, що випускається серійно, можна застосовувати в середовищі вибухонебезпечних сумішей горючого пилу в суміші з повітрям у разі додержання допустимих рівнів вибухозахисту залежно від класів вибухонебезпечних зон (20, 21, 22) згідно з ДНАОП 0.00-1.32-01.
На відміну від України у світовій практиці широко застосовуються пристрої для цільового застосування у вибухонебезпечних пилових середовищах, які віднесені до електроустаткування групи III. Відповідно до природи вибухонебезпечного середовища електроустаткування групи III підрозділяється на три підгрупи:
підгрупа ІІІА — для горючих завислих часток;
підгрупа ІІІВ — для струмонепровідного пилу;
підгрупа IIIС — для струмопровідного пилу.
З огляду на перспективність використання цього електроустаткування вимоги до нього включено до п’ятої редакції стандарту IЕС 60079.5-Еd.5, що сьогодні готується. Відповідно до цього стандарту електроустаткування групи III усіх видів вибухозахисту має маркуватися залежно від максимальної температури його поверхні, яка без шару пилу не повинна перевищувати привласненої максимальної температури і температури підпалювання шару чи хмари конкретного горючого пилу, для якого воно призначено.
Крім цього, може визначатися максимальна температура поверхні для заданої товщини шару пилу Т1, що охоплює електроустаткування. У цьому випадку для вказівки на спеціальні умови застосування електроустаткування маркується символом «Х». Додаткова інформація про застосування електроустаткування в умовах, де можливе утворення шару пилу товщиною більш як 50 мм, наведена в ІЕС 61241-14.
Оболонки, що можуть відкриватися раніше часу, необхідного для розрядки вбудованих конденсаторів, заряджених напругою 200 В і вище, до залишкової енергії 0,20 мДж, повинні мати попереджувальний напис про необхідний час затримки під час відкривання.
Електроустаткування з оболонками з пластмаси повинно конструюватися таким чином, щоб за нормальних умов експлуатації виключалася небезпека підпалювання, викликаного китичними розрядами. Це досягається застосуванням пластмас, що не мають основи з струмопровідного матеріалу. У протилежному разі вони повинні відповідати одній чи більше з наведених нижче вимог:
поверхневий опір дорівнює чи менше 109 Ом;
електрична міцність ізоляції дорівнює чи менше 4 кВ;
товщина зовнішнього шару ізоляції металевих частин більше або дорівнює 8 мм, що робить практично неможливим поширення китичних розрядів.
Матеріали, що використовуються для оболонок електроустаткування групи III, не повинні містити за масою більше:
для рівнів вибухозахисту 0 і 1 — 7,5% магнію і титану;
для рівня вибухозахисту 2 — без обмежень (крім вентиляторів, їх кожухів і вентиляційних жалюзі, що повинні відповідати вимогам для рівня вибухозахисту 1).
Отже, у процесі багаторічної експлуатації в зонах, небезпечних за вибухами горючого пилу і волокон вибухозахищеного електроустаткування та виробів загального призначення без засобів вибухозахисту, але таких, що мають ступінь захисту від зовнішніх впливів не нижче ІР54 і максимально допустиму температуру зовнішніх поверхонь, що відповідає температурі самозапалювання горючого пилу і волокон у їх осілому і завислому стані, не було зафіксовано випадків вибухів чи ударів навколишнього вибухонебезпечного середовища.
Для підвищення рівня вибухобезпеки підприємств, де є зони, небезпечні за вибухом пилу і волокон, рекомендується:
мати дані про температуру самозапалювання аерозолів та аерогелів пилоподібних речовин, що є у вибухонебезпечних зонах. Ці дані можуть бути визначені шляхом дослідження пилу за спеціальними методиками у ДДСЦ ВЕ;
захист електроустаткування загального призначення зі ступенем захисту ІР54 і, звичайно, вибухозахищеного від електричних ушкоджень і перевантажень, повинен відповідати вимогам розділу 4.10 «Електричні способи захисту», а також 4.11 «Захисні заходи безпеки і захист від небезпечного іскріння» ДНАОП 0.00-1.32-01.
З огляду на перспективність використання в приміщеннях, небезпечних за вибухом пилу, спеціалізованого електроустаткування, що має підвищені техніко-економічні показники, доцільно ввести в гармонізовані з міжнародними стандарти вимог до його конструювання і випробування.

О. ОМЕЛЬЧЕНКО, перший заступник директора УкрНДІВЕ; А. ПОГОРЄЛЬСЬКИЙ, канд. техн. наук, керівник ДДСЦ ВЕ, О. КОЛЕНДОВСЬКИЙ, канд. техн. наук (ДДСЦ ВЕ)