Николай Сватеев: «Как правильно подобрать взрывозащищенное оборудование: от технического задания до монтажа»

Сегодня в 13:15

Николай Сватеев
Главный конструктор компании «ВЭЛАН»

Николай Сватеев, главный конструктор завода «ВЭЛАН», в интервью журналу RUБЕЖ разобрал типовые ошибки при комплектации опасных объектов взрывозащищенным оборудованием.

RUБЕЖ: Насколько часто приходится сталкиваться с тем, что заказчик присылает техническое задание с ошибками? Какие три самых критичных пункта вы рекомендуете перепроверять дважды в техническом задании, прежде чем предоставлять его конструкторам?

Николай Сватеев: Периодически поступают запросы с неполноценными или неправильно сформулированными ТЗ (техническими заданиями) на взрывозащищенное электрооборудование. Наиболее часто встречаются несоответствия в части указания взрывоопасных зон по классификации ПУЭ с несоответствующими маркировками взрывозащиты.

Основные критерии при осуществлении предоставления технического решения:

• проверка соответствия предоставленных спецификаций комплектности электрическим схемам;
• учет габарита заявленного оборудования для последующей возможности встраивания в Ex-оболочку;
• мощность применяемого оборудования с критическим выделением тепловой энергии.

RUБЕЖ: Сегодня многие оперируют понятиями системы EPL разрешенных уровней взрывозащиты оборудования (Ga, Gb, Gc) вместо привязки только к зонам. На что должен обратить внимание проектировщик при переходе на эту систему, чтобы не ошибиться с запасом прочности?

Н. Сватеев: Система EPL — это не просто новая маркировка взамен зон, а иной принцип выбора оборудования, основанный на оценке риска и учете отказов. При переходе на систему EPL разрешенных уровней взрывозащиты электрооборудования (Ga, Gb, Gc)  необходимо в первую очередь руководствоваться требованиями стандарта ГОСТ IEC 60079-14 п.5.3, а также понимать соотношение между уровнем и видом взрывозащиты электрооборудования ГОСТ IEC 60079-14 п.5.4.

RUБЕЖ:  Какой вид взрывозащиты («взрывонепроницаемая оболочка» (d) или «повышенная надежность против взрыва» (e)) вы считаете более надежным для нефтегазовой отрасли и почему? В каких случаях использование оборудования с видом взрывозащиты d является единственно верным решением?

Н. Сватеев: C моей точки зрения, вид взрывозащиты d надежнее, т.к. фундаментальный принцип работы оборудования Ex “e” заключается в попытке предотвратить возникновение источника воспламенения, а оборудование Ex “d” принимает тот факт, что внутри оболочки может произойти воспламенение, и соответственно конструктивно обеспечивает безопасность.  Оборудование Ex “d” более «толерантно» к отказам, так как изначально рассчитано на «наихудший сценарий».

Не просто так раньше в национальных стандартах серии ГОСТ Р 52350.1 и ГОСТ Р 51330.1 позиционировалась взрывозащита вида d как базовый вид защиты для электрооборудования, применяемого в нефтяной, газовой, угольной и нефтеперерабатывающей промышленности — отраслях с высокими мощностями и жесткими условиями эксплуатации.

Взрывозащита вида d является единственно верным решением в ситуациях, когда другие виды взрывозащиты (такие как искробезопасная цепь i или повышенная надежность e) не могут быть применены из-за наличия мощных источников воспламенения, конструктивных особенностей оборудования или специфических условий эксплуатации. В этих случаях только прочная оболочка способна надежно локализовать взрыв внутри себя.

RUБЕЖ: При выборе барьеров искрозащиты многие забывают про емкость и индуктивность кабеля, смотрят только на ток и напряжение. К каким последствиям приводит такая «забывчивость» и как правильно рассчитать длину кабельной линии для искробезопасной цепи?

Н. Сватеев: Игнорирование емкости и индуктивности кабеля при выборе барьеров искрозащиты — одна из самых распространенных и опасных ошибок. Она приводит к тому, что сама кабельная линия накапливает энергию (электрическую в емкости и магнитную в индуктивности), которая может стать причиной воспламенения взрывоопасной среды.

В искробезопасных цепях опасен не сам ток, а искра при размыкании цепи. Кабель работает как конденсатор (накапливает заряд) и как катушка индуктивности (выдает ЭДС самоиндукции при обрыве). Если накопленная энергия превысит минимальную энергию воспламенения газа (например, для водорода это около 20 мкДж), может произойти воспламенение среды.

Расчет длины кабеля должен сводиться к простому правилу: «Параметры кабеля не должны превышать параметры, разрешенные для подключения к исробезопасному барьеру».

На искрозащитный блок должны быть указаны максимальные внешние значения в разрешительной документации:

Co​ (или Ca​) — максимальная внешняя емкость (нФ, пФ).

Lo​ (или La​) — максимальная внешняя индуктивность (мкГн, мГн).

Uo​ и Io​ — макс. напряжение и ток.

У кабеля есть параметры на 1 метр длины:

Cкаб​ — емкость «погонная» (обычно 100–200 пФ/м для витой пары).

Lкаб​ — индуктивность «погонная» (обычно 0,5–1 мкГн/м).

Формула для расчета максимальной длины

Максимальная длина кабеля (Lmax​) определяется отдельно по емкости и индуктивности. Выбирается наименьшее значение.

Lmax_C​=Cкаб​Co​−Ci​​

Lmax_L​=Lкаб​Lo​−Li​​

Где:

Co​, Lo​ — параметры барьера (источника).

Ci​, Li​ — внутренние параметры конечного устройства (датчика) в опасной зоне.

Более подробные правила и расчеты описаны с стандартах ГОСТ IEC 60079-14 п.16 и ГОСТ Р МЭК 60079-25.

RUБЕЖ: Насколько регулярно нужно проводить инспекцию взрывозащищенного электрооборудования на действующем объекте?

Н. Сватеев: Информацию по инспекциям и обслуживанию взрывозащищенного электрооборудования можно найти в отраслевых стандартах на конкретные типы оборудования (Подземные выработки; Среды с присутствием горючих газов, паров; Пыли взрывчатых веществ и д.р.). Если рассматривать оборудование, применяемое во взрывоопасных средах, где опасность взрыва связана с присутствием горючих газов, паров, аэрозолей, пыли, волокон или взвешенных частиц, то, согласно требованиям стандарта ГОСТ IEC 60079-17, интервал между периодическими проверками, установленный без осуществления экспертизы, не должен превышать трех лет.

Частота проверок может корректироваться с учетом ряда факторов: тип оборудования, класс взрывоопасной зоны, условия эксплуатации, результаты предыдущих проверок, рекомендации изготовителя.

Самая идеальная проверка — это непрерывное наблюдение, регулярный осмотр при нормальной эксплуатации квалифицированным персоналом.

RUБЕЖ: Сегодня многие ищут аналоги ушедших производителей (брендов) взрывозащищенного электрооборудования в России. Какие критерии при подборе замены являются критическими?

Н. Сватеев: Надежность, качество, срок производства, ценовая политика.

RUБЕЖ: Назовите, пожалуйста, топ-5 самых дорогостоящих (в прямом и переносном смысле) ошибок, которые совершает заказчик. 

Н. Сватеев: Наш топ-5 самых дорогих ошибок выглядит так:

5. «Дайте что-нибудь очень быстро, т.к. горят сроки, позже будем решать вытекающие проблемы»;

4. На предоставленный подбор (техническое задание, опросный лист) был предоставлен аналог (возможно, неполный), потребитель без ознакомления согласовывает предоставленный аналог;

3. Кабельные вводы, неправильно рассчитанные кабельные журналы;

2. Изменение схемотехники оборудования после согласования и размещения в производство;

1. В целях экономии потребитель приобретает пустые оболочки для последующего самостоятельного встраивания оборудования, что влечет за собой трудозатраты на механическую доработку, внутренний монтаж и другие работы и не исключает факторы брака при изготовлении. Далее процесс сертификации с дополнительными финансовыми и материальными затратами. В итоге в большинстве случаев потребитель возвращается к производителю взрывозащищенного оборудования за помощью в реализации необходимого оборудования.