Взрывозащищенное видеонаблюдение

Взрывозащищенная видеокамера, установленная в помещении агрегата газоперекачивающей станции,
ведет наблюдение за технологическим процессом.

Все перечисленные задачи, которые решают системы видеонаблюдения, в особой степени актуальны на промышленных взрывоопасных объектах. Система видеонаблюдения на взрывоопасном объекте становится одной из главных составляющих общей системы безопасности.

Как было отмечено выше, система видеонаблюдения на взрывоопасном промышленном объекте, а конкретно ее элементы: видеокамеры, поворотные устройства, видеорегистраторы, мониторы, являясь оборудованием электронным, электротехническим, не должны являться источником опасности и фактором риска по отношению к взрывоопасной среде присутствующей на объекте. Таким образом, на взрывоопасных объектах применение электротехнического оборудования (в нашем случае оборудования системы видеонаблюдения) ограничено и строго регламентировано.

Особенности применения электротехнического оборудования во взрывоопасных зонах

Как было отмечено выше, система видеонаблюдения на взрывоопасном промышленном объекте, а конкретно ее элементы – видеокамеры, поворотные устройства, видеорегистраторы, мониторы, – будучи оборудованием электронным, электротехническим, не должны являться источником опасности и фактором риска по отношению к взрывоопасной среде, присутствующей на объекте. Таким образом, на взрывоопасных объектах применение электротехнического оборудования (в нашем случае оборудования системы видеонаблюдения) ограничено и строго регламентировано. В Российской Федерации – в основном следующими нормативными документами: ГОСТР Р 51330 “Электрооборудование взрывозащищенное”; ГОСТ Р 52350 “Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред” (вводится взамен ГОСТ Р 51330); ПУЭ (Правила устройства электроустановок), издание 6, глава 7.3. “Электроустановки во взрывоопасных зонах”. Интерес также представляют новые нормативные документы – технические регламенты, которые вводятся в настоящее время в различных отраслях промышленности, связанных с добычей, переработкой, хранением или транспортировкой взрывоопасных веществ.

Сразу нужно отметить, что российские стандарты в области взрывозащищенного электротехнического оборудования по сравнению с европейскими и международными имеют целый ряд особенностей. Однако постепенно наша нормативно-техническая база приводится в соответствие с европейской или, можно так сказать, сближается с ней. Подробно останавливаться на этих различиях не будем, но отметим, что все взрывозащищенное оборудование иностранного производства, устанавливаемое на территории РФ, проходит национальную сертификацию и получает маркировку по взрывозащите, соответствующую стандартам, принятым в РФ.

Основополагающие определения по российским стандартам

Взрывоопасная зона – помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси.

Классификация взрывоопасных зон по ГОСТ Р

Зона класса 0 – зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени.

Зона класса 1 – зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации.

Зона класса 2 – зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время.

На практике принято, что время присутствия взрывоопасной среды для зоны 0 составляет более 1000 ч в течение года (10% интервала времени эксплуатации оборудования), для зоны 1 – от 10 до 1000 ч (0,1–10%), для зоны 2 – от 1 до 10 ч (0,01–0,1%). Взрывобезопасной считается зона, в которой присутствие взрывоопасной среды составляет менее 1 ч в течение года. Процентное соотношение взято из расчета, что рабочий год составляет 8760 ч, округляется до 10 000 ч.

К сожалению, на сегодняшний день классификация взрывоопасных зон по ГОСТ Р – не единственная, принятая в РФ. Своя классификация взрывоопасных зон регламентирована ПУЭ, и в этом состоит главная путаница при проектировании взрывоопасных объектов, так как проектные и эксплуатационные организации в основном пользуются классификацией взрывоопасных зон по ПУЭ, а производители взрывозащищен-ного оборудования используют при разработке оборудования классификацию по ГОСТ Р.

Такое расхождение обусловлено еще и тем, что классификация взрывоопасных зон того или иного производственного объекта вводится на стадии проектирования и строительства объекта. На сегодняшний день на территории РФ существует много объектов, построенных достаточно давно и классифицированных по старым ГОСТам и ПУЭ.

Несмотря на расхождения в определении классов взрывоопасных зон, все-таки в обеих трактовках присутствуют общие схожие моменты. В частности, за основу классификации в обоих случаях принимается вероятность присутствия в зоне взрывоопасной смеси.

Классификация взрывоопасных зон по ПУЭ

Зоны класса В-I – зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях, и т.п.

Зоны класса В-Iа – зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

Зоны класса В-Iб – зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей, и которые отличаются одной из следующих особенностей:

1. Горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15% и более) и резким запахом при предельно допустимых концентрациях, например машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных абсорбционных установок.
2. Помещения производств, связанных с обращением газообразного водорода, в которых по условиям технологического процесса исключается образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5% свободного объема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верхней части помещения.

К классу В-Iб относятся также зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5% свободного объема помещения, и в которых работа с горючими газами и ЛВЖ производится без применения открытого пламени.

Зоны класса В-Iг – пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, (за исключением наружных аммиачных компрессорных установок, надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеры), эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т.п.

Классификация взрывоопасных зон проводится на стадии проектирования объекта и подлежит дальнейшему анализу и корректированию специалистами эксплуатирующей организации и службой Технологического надзора. Классификация зон проводится специалистами-технологами, которые хорошо знают технологический процесс производства и применяемое оборудование, совместно со специалистами-электриками, инженерами по технике безопасности, специалистами Технологического надзора, персоналом проектных организаций.

В процессе классификации зон в том случае, когда возникают сомнения относить ли зону к менее или более опасной, принципиально следует выбирать наихудший вариант, то есть, например, при

возникновении сомнений в том, относить ли пространство к зоне 2 или к зоне 1, нужно всегда прибегать к определению показателя по критериям зоны 1.

Рис. 1. Взрывоопасные зоны различных классов на объекте

На практике почти все источники взрывоопасных веществ являются многоклассовыми, то есть вокруг зоны класса 0 существует зона 1, вокруг зоны 1 еще более обширная по объему зона 2. Пример, иллюстрирующий взрывоопасные зоны различных классов, показан на рис. 1.

Виды и маркировка взрывозащиты оборудования

Взрывозащищенное электрооборудование – это электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого электрооборудования. Взрывозащищенное исполнение оборудования достигается с помощью различных видов взрывозащиты.

Вид взрывозащиты – специальные меры, предусмотренные в электрооборудовании с целью предотвращения воспламенения окружающей взрывоопасной газовой среды; совокупность средств взрывозащиты электрооборудования, установленная нормативными документами.

Взрывозащищенное электрооборудование может иметь следующие виды взрывозащиты:

• взрывонепроницаемая оболочка d;
• заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением р;
• кварцевое заполнение оболочки q;
• масляное заполнение оболочки о;
• защита вида е;
• искробезопасная электрическая цепь i;
• герметизация компаундом m;
• защита вида n;
• специальный вид взрывозащиты s. Российские стандарты на взрывозащищенное оборудование вводят понятие “уровень взрывозащиты” – это степень взрывозащиты электрооборудования при установленных нормативными документами условиях.

Взрывозащищенное электрооборудование в зависимости от области применения подразделяется на две группы (см. табл. 1).

Электрооборудование, предназначенное для шахт и рудников, атмосфера которых может содержать, в дополнение к метану, примеси других горючих газов, должно конструироваться и испытываться по требованиям, установленным для группы I, а также для той подгруппы группы II, которая соответствует другим горючим газам.

ГОСТ Р 51330.0 установлены следующие уровни взрывозащиты электрооборудования: “электрооборудование повышенной надежности против взрыва”, “взрывобезопасное электрооборудование” и “особовзрывобезопасное электрооборудование”. Особенностью российского национального стандарта на взрывозащиту является введение отдельной специальной маркировки для взрывозащищенного рудничного оборудования.

Электрооборудование повышенной надежности против взрыва – взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в признанном нормальным режиме его работы. Знаки уровня – 2Ex или РПEx для рудничного оборудования.

Взрывобезопасное электрооборудование – взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и при признанных вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты. Знаки уровня – 1Ex или РВEx для рудничного оборудования.

Особо взрывобезопасное электрооборудование – взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты. Знаки уровня – 0Ex или РОEx для рудничного оборудования.

Виды взрывозащиты, обеспечивающие разные ее уровни, отличаются средствами и мерами обеспечения взрывобезопасности, оговоренными в стандартах на соответствующие виды взрывозащиты.

Основными и наиболее популярными видами взрывозащиты считаются вид взрывозащиты i – “искробезопасная электрическая цепь” и вид взрывозащиты d – “взрывонепроницаемая оболочка”.

Вид взрывозащиты “искробезопасная электрическая цепь” (i) основывается на методе предотвращения взрыва или воспламенения за счет ограничения электрической и тепловой энергии. В оборудовании, выполненном с этим видом взрывозащиты, токи в цепях и электрических схемах приборов ограничиваются очень малыми значениями. В этом случае энергии искры не хватает для подрыва взрывоопасной смеси.

Вид взрывозащиты “взрывонепроницаемая оболочка” (d) основан на методе сдерживания взрыва, главный принцип которого – не дать энергии взрыва распространиться за пределы оболочки прибора. При использовании этого вида взрывозащиты на параметры прибора уже не накладываются ограничения по току, тепловой энергии, емкости и индуктивности электронных компонентов, но более жесткие требования предъявляются к конструкции и механической прочности корпуса прибора, а также к монтажу.

Электротехническое оборудование может быть выполнено с несколькими видами взрывозащиты одновременно.

Электрооборудование группы II, выполненное с видами взрывозащиты “взрывонепроницаемая оболочка” и/или “искробезопасная электрическая цепь”, подразделяется также на три подгруппы, соответствующие категориям взрывоопасных смесей (табл. 2). Это подразделение базируется на безопасном экспериментальном максимальном зазоре (БЭМЗ) для оборудования с взрывонепроницаемыми оболочками или минимальном токе воспламенения (МТВ) для электрооборудования с искробезопасными цепями.

Электрооборудование, промаркированное как IIB, пригодно также для применения там, где требуется электрооборудование подгруппы IIА. Таким образом, электрооборудование, имеющее маркировку IIC, пригодно также для применения там, где требуется электрооборудование подгруппы IIА или IIB (см. табл. 2).

Электрооборудование группы II в зависимости от значения предельной температуры подразделяется на шесть температурных классов, соответствующих группам взрывоопасных смесей, где предельная температура – наибольшая температура поверхностей взрывозащищенного электрооборудования, безопасная в отношении воспламенения окружающей взрывоопасной среды (табл. 3).

Группы и подгруппы электрооборудования, разделяющиеся по категориям взрывоопасных смесей, а также температурные классы конкретных взрывоопасных веществ регламентированы ГОСТ Р (см. табл. 4).

Из табл. 4 видно, что в наиболее взрывоопасную подгруппу газов IIC входят, например, водород и ацетилен, а самую низкую температуру самовоспламенения (всего 95 °С) имеет этилнитрит.

Как было отмечено вначале, взрывоопасные зоны присутствуют в самых разнообразных отраслях промышленности, причем не только связанных с добычей и переработкой нефти и газа. В этой связи показательными являются данные по воспламеняемости различных взрывоопасных пылей, приведенные в табл. 5.

Таким образом, мы подошли к расшифровке записи маркировки взрывозащиты, которая всегда присваивается конкретному виду взрывозащищенного электротехнического оборудования и является его своеобразным паспортом. В эту маркировку в указанной ниже последовательности входят:

• знак уровня взрывозащиты электрооборудования (2, 1, 0);
• знак Ех, указывающий на соответствие электрооборудования стандартам на взрывозащищенное электрооборудование (от английского Explosion – взрыв);
• знак вида взрывозащиты (d, p, q, o, e, i, m, n, s);
• знак группы или подгруппы электрооборудования (I, II, IIА, IIВ, IIС);
• знак температурного класса электрооборудования (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6).

В маркировке по взрывозащите могут иметь место дополнительные знаки и надписи, например буквы X и U, в соответствии со стандартами на электрооборудование с отдельными видами взрывозащиты. Назначение этих знаков описывается в “Ех-приложении к сертификату на взрывозащищенное оборудование”.

В качестве примера разберем маркировку взрывозащищенной видеокамеры – 1ExdmeIICT6X. Видеокамеры с этой маркировкой выполнены с комбинацией видов взрывозащиты “взрывонепроницаемая оболочка d”, “заливка компаундом m” и “защита вида е”. С помощью указанных видов взрывозащиты обеспечивается уровень взрывозащиты 1Ех, то есть видеокамеры относятся к взрывобезопасному оборудованию, которое может устанавливаться в зонах классов 1 и 2. Знак группы II говорит о применении данных видеокамер на внутренних и наружных установках, кроме подземных выработок, шахт, рудников. Подгруппа IIC свидетельствует о возможности использования оборудования во взрывоопасных зонах, где образуются взрывоопасные смеси большинства взрывоопасных газов, включая водород и ацетилен. Видеокамеры имеют самый высокий температурный класс T6, который позволяет использовать ее в условиях присутствия большинства взрывоопасных веществ, в том числе с очень низкой температурой самовоспламенения. Знак Х в конце маркировки свидетельствует об аккуратном обращении со смотровым стеклом кожуха видеокамеры и защите его от возможных механических воздействий.

Необходимо отметить, что многообразие видов взрывозащиты оборудования вызвано конкретными задачами по его применению. Любой вид взрывозащиты решает задачу преобразования оборудования в обычном исполнении во взрывозащищенное оборудование, но решает эту задачу по-своему. Тем не менее согласно ГОСТ Р, наиболее высокий уровень взрывозащиты 0Ех (особовзрывобезопасное оборудование) можно реализовать, только используя виды взрывозащиты i (искробезопасные цепи уровня ia) или s, – вид взрывозащиты “специальный”. Соответственно во взрывоопасных зонах класса 0 возможно использование оборудования только с этими видами

взрывозащиты. Приборы с видом взрывозащиты d (”взрывонепроницаемая оболочка”) способны обеспечить уровень взрывозащиты 1Ех или 2Ех в зависимости от конкретного исполнения оболочки корпуса и кабельных вводов. Области их применения – это взрывоопасные зоны класса 1 и 2.

Для оборудования систем видеонаблюдения характерно в основном применение вида взрывозащиты d – “взрывонепроницаемая оболочка”.

Необходимые компоненты и оптимальный монтаж

На взрывоопасных объектах помещения мониторинга или охраны в подавляющем большинстве случаев не являются взрывоопасными зонами, именно поэтому исполнение мониторов, устройств управления ивидеорегистраторов не требует средств взрывозащиты. Однако такое оборудование, расположенное вне взрывоопасной зоны, но связанное кабельными линиями с оборудованием во взрывоопасных зонах, относится к так называемому связанному оборудованию.

Современные системы видеонаблюдения для взрывоопасных объектов развивались по принципу заключения стандартных видеокамер на ПЗС-матрицах в специальные кожухи с взрывонепроницаемой оболочкой. Такие кожухи изолируют электрическую схему видеокамеры от взрывоопасной среды и попутно решают задачу использования видеокамер в условиях уличного применения.

Рис. 2. Структурная схема системы видеонаблюдения взрывоопасного объекта

Надо отметить, что на современном промышленном взрывоопасном объекте не все 100% помещений или пространств являются взрывоопасными зонами, скорее, наоборот, количество обычных зон всегда превышает количество взрывоопасных. Кроме того, как мы помним, взрывоопасные зоны бывают различных классов. Несмотря на различие в зонах одного и того же объекта, система видеонаблюдения всегда представляет собой единое целое, в котором видеокамеры, расположенные и во взрывоопасных, и в обычных зонах, подключаются к одному и тому же видеорегистратору и монитору. Само собой разумеется, что видеокамеры, расположенные вне взрывоопасной зоны, могут иметь самое обычное исполнение, то есть без средств взрывозащиты. Кабельная трасса к этим видеокамерам выполняется стандартными типами кабелей. Структурная схема системы видеонаблюдения на взрывоопасном объекте показана на рис. 2.

Особенности взрывозащищенного видеооборудования

Теперь немного подробнее остановимся на взрывозащищенном оборудовании с видом взрывозащиты d – “взрывонепроницаемая оболочка”, так как именно с этим видом взрывозащиты выполнены все современные взрывозащищенные видеокамеры и кожухи.

Согласно ГОСТ Р 51330 п. 3.1, взрывонепроницаемая оболочка – вид взрывозащиты электрооборудования, в котором его части, способные воспламенить взрывоопасную смесь, заключены в оболочку, способную выдерживать давление взрыва воспламенившейся смеси без повреждения и передачи воспламенения в окружающую взрывоопасную смесь, для которой она предназначена.

Взрывозащищенные видеокамеры – это сложные электротехнические устройства, состоящие из собственно видеокамеры на ПЗС-матрицах, объектива, устройства обогрева (если оно предусмотрено), взрывонепроницаемой оболочки кожуха, устройств ввода кабеля, поворотного устройства (если оно предусмотрено), кронштейна.

ГОСТ Р по взрывозащите накладывает на такую конструкцию корпуса и изделие в целом определенные обязательства. Приведем несколько ключевых определений из ГОСТ Р 51330.0.

Пункт 3.23 гласит, что Ex-компонент – часть взрывозащищенного электрооборудования, которую отдельно во взрывоопасной среде не используют. При встраивании во взрывозащищенное электрооборудование Ex-компонентов в обязательном порядке требуется подтверждение соответствия их взрывозащитных свойств требованиям нормативных документов.

В нашем случае такими Ех-компонентами являются встраиваемые во взрывонепроницаемый кожух видеокамера, объектив, термостат.

Пункт 3.15: Ех-кабельный ввод – ввод, устанавливаемый на оболочке при монтаже электрооборудования.

Примечание: Ех-кабельный ввод рассматривают как самостоятельное изделие, его испытания и сертификацию на соответствие требованиям по взрывозащите проводят отдельно от электрооборудования, на котором он устанавливается.

Уплотнение кабеля в кабельном вводе должно обеспечиваться одним из следующих способов:

• эластомерным уплотнительным кольцом;
• металлическим или составным уплотнительным кольцом;
• герметизацией компаундом.

Тип кабельного ввода выбирается согласно схеме (рис. 3.).

Рис. 3. Алгоритм выбора Ex-кабельного ввода для приборов с Exd-оболочками

Российские производители взрывозащищенных приборов с Exd-оболочками, в том числе производители взрывозащищенных видеокамер или кожухов, как правило, комплектуют свои изделия различными типами кабельных вводов или в производственных условиях осуществляют монтаж видеокамеры в кожух с последующей установкой кабельных вводов и даже их герметизацией компаундом.

По мнению автора, такой подход крайне неудобен для потребителя в лице монтажной и эксплуатационной организаций.

Рис. 4. Современный Ex-кабельный ввод - это сложное механическое устройство

В зарубежной практике производители приборов с Exd-оболочками, в том числе производители взрывозащищенных видеокамер, свои приборы кабельными вводами не комплектуют. В оболочке прибора делают отверстия со стандартной резьбой для Ex-кабельных вводов, которые выпускаются специализированными предприятиями (см. рис. 4). В этом случае выбор типа кабельного ввода в зависимости от класса взрывоопасной зоны, группы взрывоопасной смеси и типа кабеля отдан на откуп монтажной организации. Такой подход гораздо более гибкий и удобный для потребителя.

Выводы

Взрывоопасные промышленные объекты являются объектами стратегическими. Система видеонаблюдения на таком объекте решает несколько важных задач безопасности.

Любое оборудование, применяемое на взрывоопасном объекте, должно иметь специальное взрывозащищенное исполнение.

Маркировка взрывозащиты является своеобразным паспортом взрывозащищенного оборудования, с ее помощью определяют области применения конкретного типа прибора.

Современные взрывозащищенные видеокамеры состоят из взрывонепроницаемого кожуха и встраиваемых в него Ех-компонентов: видеокамеры, объектива, термостата.

Взрывозащищенные Ех-кабельные вводы являются самостоятельными устройствами, которые следует выбирать в зависимости от области применения оборудования и типа кабеля.

Промышленные взрывоопасные объекты имеют в своем составе как взрывоопасные, так и обычные зоны. Система видеонаблюдения на таком объекте является единым целым, она сочетает взрывозащищенное оборудование и оборудование в обычном исполнении – без средств взрывозащиты.

Полную версию статьи “Системы видеонаблюдения на взрывоопасных промышленных объектах” читайте в журнале “Системы безопасности” (№ 5 и № 6 за 2010 г.).

М.В. Рукин, генеральный директор компании “ЭРВИСТ”
Опубликовано: Каталог “CCTV”-2010

Взято с http://www.os-info.ru