Взрывозащищённый, искробезопасный и с взрывонепроницаемой оболочкой: что на самом деле означают эти три термина

Каждый месяц покупатели, которым нужен телефон, с которым можно законно войти на НПЗ, газоперерабатывающий завод или в малярный цех, вводят в одну строку поиска explosion proof mobile phone, flameproof mobile phone и intrinsically safe phone, полагая, что эти три фразы обозначают один продукт. Это не так. Они обозначают три разные инженерные идеи, и только одна из них реально доступна в изделии, которое можно положить в карман.

Это различие коммерческое, а не академическое. Закупочная спецификация, в которой запрашивается «взрывозащищённый телефон», настолько расплывчата, что на неё могут ответить и защищённый телефон для Зоны 2, и искробезопасный телефон для Зоны 1, причём побеждает, как правило, более дешёвый. Спецификация, в которой указаны зона, уровень взрывозащиты оборудования и допустимые виды защиты, не оставляет шансов неподходящему устройству. Эта статья написана, чтобы помочь вам перейти от спецификации первого типа ко второму.

Три слова, три разные идеи

У взрывозащиты никогда не было единого метода. Существует семейство признанных методов, каждый из которых воздействует на треугольник воспламенения с разных сторон, и каждый описан в отдельной части серии IEC 60079. Три из этих методов порождают почти всю путаницу.

Взрывонепроницаемая оболочка, маркировка Ex d, — это локализация. Стандарт — IEC 60079-1. Идея в том, что вы допускаете проникновение взрывоопасной смеси внутрь оболочки и допускаете, что электрические части внутри могут её воспламенить. Затем вы строите оболочку так, чтобы она выдерживала внутренний взрыв без разрушения, а каждое соединение и каждое отверстие под вал представляло собой длинный, плотный, точно обработанный зазор. Этот зазор, взрывонепроницаемое соединение, охлаждает выходящие газы ниже температуры воспламенения окружающей среды до того, как они до неё дойдут. Локализация и охлаждение, а не предотвращение.

Explosion proof — североамериканское название той же идеи. В Национальном электротехническом кодексе NFPA 70 взрывонепроницаемая аппаратура определяется по существу такими же словами: оболочка, способная выдержать взрыв заданного газа или пара внутри неё и предотвратить воспламенение окружающей атмосферы. Таким образом, «explosion proof» и «flameproof» — два региональных названия одного метода. Если вы пишете в запросе ex proof phone или exproof phone, именно это слова и означают буквально, хотя почти никогда это не то, что нужно спрашивающему.

Искробезопасность, маркировка Ex i, — это предотвращение. Стандарт — IEC 60079-11. Вместо того чтобы строить крепость вокруг цепи, способной воспламенить, вы проектируете цепь так, чтобы она вообще никогда не стала на это способной. Напряжение, ток, энергия, накопленная в конденсаторах и катушках индуктивности, и температура поверхностей компонентов ограничиваются так, что никакая искра или горячая точка, которую может создать оборудование, не несёт энергии, достаточной для воспламенения заданного газа. Локализовать нечего, потому что нет ничего, способного что-либо воспламенить.

Полное семейство видов взрывозащиты

Полезно увидеть весь набор сразу, потому что разговор о телефоне для взрывоопасных зон затрагивает как минимум четыре из них.

Одно устаревшее обозначение по-прежнему встречается в технических паспортах и старых записях объектов: Ex nA, неискрящее оборудование, из стандарта на вид защиты n — IEC 60079-15. В этом стандарте его больше нет. Когда IEC 60079-15 вышел в пятой редакции, Ex nA был исключён, а его требования вошли в IEC 60079-7 как уровень защиты Ex ec. Ex nA и Ex ec описывают один и тот же уровень защиты, и если вы читаете спецификацию или реестр оборудования, где всё ещё указано nA, считайте это ec. По той же логике энергоограниченный nL стал Ex ic по IEC 60079-11. Это важно при сравнении двух конкурирующих коммерческих предложений, использующих формулировки разных лет для одной и той же возможности для Зоны 2.

Почему «взрывозащищённый телефон» — не настоящий продукт

Телефоны во взрывонепроницаемой оболочке существуют. Это вполне обычные промышленные изделия, закрепляемые на стене или столбе возле насосной, и по паспортам видно, почему этот метод не уменьшается до размеров телефона. Типичный промышленный телефон Ex d — это литая алюминиевая или нержавеющая коробка примерно 200 на 330 на 130 миллиметров. Опубликованная масса составляет примерно от 7 до 12 килограммов. Эта масса — не украшение. Это то, сколько металла на самом деле стоят сертифицированное взрывонепроницаемое соединение и оболочка, рассчитанная на внутренний взрыв.

Теперь перечислите, что смартфон должен выводить наружу: сенсорный экран, через который пользователь нажимает, отверстие микрофона, отверстие динамика, окно камеры, как минимум один разъём для зарядки и кнопки. Каждое из этих мест — отверстие в оболочке, и по методу взрывонепроницаемой оболочки каждое отверстие должно стать сертифицированным взрывонепроницаемым соединением или отдельно сертифицированным герметичным узлом. Вы бы строили обработанный сосуд высокого давления со стеклянной лицевой частью, и вам всё равно пришлось бы решать вопрос с литиевым элементом внутри. Результат весил бы несколько килограммов, стоил бы намного дороже телефона, и никто не понёс бы его вверх по лестнице к точке отбора проб.

Искробезопасность, напротив, прекрасно масштабируется вниз, потому что телефон — уже маломощное устройство. Телефон работает от нескольких вольт от одного элемента. Инженерная работа реальна и нетривиальна: орган по сертификации оценивает искровое и тепловое воспламенение для каждой цепи, аккумулятор и его схема защиты получают особое внимание, а оценка проводится в условиях неисправности, а не только в нормальном режиме. Но это достижимо в устройстве размера и массы обычного телефона, и именно поэтому каждый серьёзный телефон для взрывоопасных зон на рынке — устройство Ex i.

Поэтому, когда в паспорте рекламируется explosion proof phone для Зоны 1, за этим стоит искробезопасный телефон. Маркетинговое слово и слово из сертификата просто разошлись.

ia, ib и ic: то, что покупатели пропускают

Искробезопасность — это не нечто единое. IEC 60079-11 определяет три уровня, и разница между ними состоит в том, сколько неисправностей конструкция должна пережить, оставаясь неспособной к воспламенению.

• Ex ia остаётся безопасным при любом сочетании двух учитываемых неисправностей, возникших одновременно. Имеет уровень взрывозащиты оборудования Ga и является единственным уровнем, пригодным для Зоны 0.
• Ex ib остаётся безопасным при одной неисправности. Имеет EPL Gb и пригоден для Зоны 1.
• Ex ic безопасен в нормальном режиме работы. Имеет EPL Gc и пригоден для Зоны 2.

Более высокий уровень защиты всегда удовлетворяет более низкому требованию, поэтому устройство Ex ia можно использовать в Зоне 1 и Зоне 2, а устройство Ex ib — в Зоне 1 и Зоне 2, но не в Зоне 0. Это самая полезная информация во всей строке маркировки, и именно она чаще всего теряется, когда спецификация написана маркетинговым языком. Два телефона могут продаваться как ex mobile phone. Если один из них Ex ic IIC T4 Gc, а другой Ex ib IIC T4 Gb, это не конкурирующие продукты, а оборудование для двух разных зон вашего объекта.

Ловушка Зоны 2

Значительная часть защищённых телефонов, продаваемых как hazardous area phone, сертифицирована только для Зоны 2 и Зоны 22, как правило по повышенной безопасности уровня ec. Это законная сертификация и действительно полезный продукт. Но это не устройство для Зоны 1, а на большинстве технологических объектов именно в Зоне 1 полевые операторы, ремонтные бригады и инспекторы проводят свой рабочий день.

Проверка занимает пять секунд, когда знаешь, куда смотреть. Найдите буквы уровня взрывозащиты оборудования в конце строки маркировки. Gb означает пригодность для Зоны 1. Gc означает только Зону 2. Если в маркировке указано Ex ec или Ex nA, это устройство для Зоны 2, что бы ни говорил заголовок брошюры. Если поставщик предлагает zone 1 mobile phone, а маркировка в сертификате оказывается Gc, предложение не соответствует требованию, и расхождение должно быть отражено в уточнениях по тендеру, а не в отчёте об инциденте на объекте два года спустя.

Как читать строку маркировки

Европейская маркировка телефона для Зоны 1 по газу выглядит так:

II 2 G Ex ib IIC T4 Gb

Читайте слева направо. II — группа оборудования, то есть наземная промышленность, а не горнодобывающая. 2 — категория оборудования ATEX, соответствующая Зоне 1 для газа. G означает газ, а не пыль; устройство, охватывающее оба случая, будет иметь вторую строку, заканчивающуюся на D. Ex вводит вид защиты. ia — искробезопасность с уровнем двух неисправностей. IIC — группа газа, самая требовательная, охватывающая атмосферы водорода и ацетилена, а также всё из IIA и IIB. T4 — температурный класс, максимальная температура поверхности 135 °C. Gb — уровень взрывозащиты оборудования, подтверждающий Зону 1.

Рядом с этой строкой вы также должны увидеть диапазон температуры окружающей среды, степень защиты IP, номер сертификата, а на оборудовании ATEX — знак CE с четырёхзначным номером нотифицированного органа, контролирующего качество производства. Мы разбираем строку маркировки подробнее, вместе с приложением к сертификату, из которого она берётся, в руководствах по сертификации в нашей библиотеке аналитики.

Почему слова разошлись и почему поиск это отражает

Терминология разделилась по регионам, а затем распространилась. В Северной Америке взрывонепроницаемые оболочки — основной метод Division 1 для двигателей, соединительных коробок, светильников и постов управления, поэтому «explosion proof» на практике стало сокращением для «безопасно использовать там, где есть газ». В некоторых частях Южной Азии и стран Залива повседневный термин для той же идеи — «flameproof», и запросы на flame proof mobile означают не более чем телефон для взрывоопасной зоны. В Европе директива ATEX сделала слово ATEX универсальным, поэтому покупатели просят ATEX mobile phone или ATEX phone, имея в виду сертифицированное устройство независимо от вида защиты.

Ничего из этого не стоит поправлять в разговоре. Поправлять стоит в документах. Язык поиска и язык спецификации вправе различаться, а с поставщиком, который понимает оба, работать проще, чем с тем, кто читает лекции о терминологии.

Что писать в закупочной спецификации

Ниже приведён каркас спецификации, на который не сможет ответить неподходящее устройство. Замените значения в квадратных скобках данными из вашего чертежа классификации взрывоопасных зон.

1. Классификация зоны. Устройство должно быть пригодно для газовой [Зоны 1] и пылевой [Зоны 21] по классификации IEC 60079-10-1 и IEC 60079-10-2 либо для [Class I, Division 1, Groups C и D], если объект классифицирован по NEC 500.
2. Уровень взрывозащиты оборудования. Не ниже EPL [Gb] для газа и [Db] для пыли. Устройства с маркировкой только Gc или Dc не допускаются.
3. Группа газа и пыли. Группа газа [IIC]. Группа пыли [IIIC].
4. Температурный класс. [T4] или выше, с указанным сертифицированным диапазоном температур окружающей среды, охватывающим от [минус 20 до плюс 55] °C.
5. Вид взрывозащиты. Искробезопасность по IEC 60079-11 уровня [ia или ib]. Повышенная безопасность уровня ec, неискрящее исполнение nA и оболочка с ограниченным дыханием nR для этой зоны не допускаются.
6. Сертификация. Действующий сертификат соответствия IECEx и, для оборудования, поставляемого на европейский рынок, сертификат ЕС об испытании типового образца ATEX. Для объектов в США — листинг для классифицированной зоны, выданный национально признанной испытательной лабораторией.
7. Документация. Приложение к сертификату, все специальные условия применения, если номер сертификата имеет суффикс X, декларация соответствия и руководство по эксплуатации — до заключения договора.
8. Маркировка. Фотография реальной этикетки изделия для посимвольной сверки с сертификатом.

Две строки этого списка выполняют основную работу. Строка 2 исключает подмену на оборудование для Зоны 2. Строка 5 снимает проблему терминологии, поскольку называет понятия, а не маркетинговую категорию. Если вы больше ничего не измените, измените хотя бы эти две.

Где подходит телефон Class I Division 1

Покупатели на объектах, работающих по американским нормам, запрашивают телефон Class I Division 1, и соответствие здесь не вполне однозначное. Оборудование с маркировкой по зонам принимается в зонах Division 2 по правилам перекрёстного признания статьи 500 NEC, однако для зоны Division 1, как правило, требуется оборудование, прошедшее листинг для Division 1. Поэтому производитель, ориентирующийся на оба мира, ведёт две программы сертификации, а не одну, и поэтому одного сертификата ATEX или IECEx недостаточно для закрытия американского требования Division 1. Три системы и границы их взаимного признания мы разбираем в отдельном руководстве.

Где находится IS-04Z1

SAMS IS-04Z1 разработан для Зоны 1 и Зоны 21; целевая маркировка ATEX — II 2 G Ex ib IIC T4, а для североамериканских проектов целью является NEC 500 Class I Division 1. Устройство находится на предстартовой стадии: сертификация ведётся, запуск запланирован на 4 квартал 2026 года, поэтому сегодня разумно запрашивать технический паспорт и письменный план сертификации, а не сертификат, которого пока не существует. Нормативные требования по странам изложены на страницах рынков, включая Великобританию, Германию, США и Саудовскую Аравию.

Коротко

«Explosion proof» и «flameproof» — один и тот же принцип под двумя региональными названиями: он означает локализацию взрыва и относится к оборудованию, устанавливаемому на стене, а не к карманному. Искробезопасность — это ограничение энергии; именно её используют все серьёзные устройства для взрывоопасных зон, а три уровня определяют, в какую зону устройство можно вносить. Укажите в спецификации зону, EPL и вид взрывозащиты — и проблема терминологии исчезнет.

Часто задаваемые вопросы

Официальные источники

• Обзор IEC по взрывоопасным зонам (Ex)
• Схема IECEx
• HSE: DSEAR
• OSHA 29 CFR 1910.307
• NFPA 70 (National Electrical Code)