Особенности организации охранно-пожарной сигнализации на взрывоопасном объекте

К взрывоопасным производствам относятся не только объекты нефтегазового комплекса, химической, горнорудной и металлургической промышленности, но и такие объекты, как автозаправочные станции, фармацевтические, деревообрабатывающие, кондитерские, мукомольные предприятия, зернохранилища, склады легковоспламеняющихся веществ, объекты энергетики, предприятия и объекты ВПК и многое другое.

Любая нештатная ситуация, например поломка оборудования или неквалифицированные действия персонала, на взрывоопасном объекте зачастую приводит к гораздо более тяжким последствиям, чем аналогичная ситуация на обычном производстве. По статистике, наиболее частой причиной гибели людей на опасных производствах являются взрывы и последующие за ними пожары. Ежегодно сотни людей гибнут при взрывах на различных нефте- и газодобывающих, перерабатывающих предприятиях, шахтах, объектах энергетики, при пожарах на складах горючих веществ и химреактивов.

Сегодня нельзя списывать со счетов и террористическую опасность. Страшно представить, что может произойти при попытке совершения террористического акта или в результате проникновения посторонних лиц не в обычный магазин или банк, а на взрывоопасный, стратегический для государства объект. В таких случаях к оборудованию для организации охраны от несанкционированных проникновений предъявляются дополнительные требования по имитостойкости, количеству рубежей охраны, тактике охраны и уровням доступа.

Для предотвращения таких чрезвычайных происшествий во всем мире разрабатываются нормативные документы, регламентирующие дополнительные требования к оборудованию, устанавливаемому во взрывоопасных зонах. Помимо функционального назначения, такое оборудование ни в коем случае само не должно стать источником взрыва — оно должно иметь взрывозащищенное исполнение.

Виды взрывозащиты

По способу обеспечения взрывобезопасности электротехнического оборудования различают несколько так называемых видов взрывозащиты. В сфере охранно-пожарной сигнализации наиболее часто применяются следующие два вида взрывозащиты:

  • взрывонепроницаемая оболочка «d»;
  • искробезопасная электрическая цепь «i».

Взрывонепроницаемая оболочка «d»
Вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка «d» основывается на обеспечении нераспространения взрыва вне оболочки. То есть допускается возникновение взрыва внутри оболочки, однако ее конструкция гарантирует, что распространения взрыва во внешнюю среду не произойдет. Такое оборудование обычно выполняется в усиленных металлических корпусах и имеет достаточно большие габариты и вес. При использовании этого вида взрывозащиты шлейфы сигнализации и питания должны прокладываться в стальных водогазопроводных трубах или бронекабелем. К числу очевидных преимуществ этого вида взрывозащиты можно отнести то, что потребляемая мощность подключаемых датчиков и оповещателей практически не ограничивается и они могут подключаться к ПКП в обычном исполнении. К числу недостатков такого способа построения системы охранно-пожарной сигнализации можно отнести высокую стоимость оборудования и монтажа, а также повышенные требования, предъявляемые к регламентному обслуживанию сигнализации.

К взрывоопасным производствам относятся не только объекты нефтегазового комплекса, химической, горнорудной и металлургической промышленности, но и такие объекты, как автозаправочные станции, фармацевтические, деревообрабатывающие, кондитерские, мукомольные предприятия, зернохранилища, склады легковоспламеняющихся веществ, объекты энергетики, предприятия и объекты ВПК и многое другое

Искробезопасная электрическая цепь «i»
Второй наиболее широко применяемый в системах охранно-пожарной сигнализации вид взрывозащиты — искробезопасная электрическая цепь «i». Он основывается на ограничении энергии, поступающей во взрывоопасную зону, до безопасного уровня, при котором исключается возникновение искры, способной вызвать воспламенение газовой смеси. Искрообразование исключается даже при коротком замыкании цепи или ее обрыве, когда на оборванных контактах появляется напряжение холостого хода. Также предъявляются требования по предотвращению накопления энергии внутри оборудования и исключению возможности нагрева каких-либо из его элементов. Основное преимущество такого вида взрывозащиты заключается в том, что такие устройства при подключении к соответствующим искробезопасным цепям даже при каких-либо неисправностях не способны генерировать искру или оказать тепловое воздействие, которое может послужить причиной взрыва. Это в значительной степени облегчает техническое обслуживание и исключает серьезные последствия при ошибках обслуживающего персонала. Поскольку особые требования к способу прокладки проводов не предъявляются, стоимость монтажа такой сигнализации практически не отличается от стоимости монтажа обычной ОПС. Искробезопасная электрическая цепь считается самым надежным видом взрывозащиты, только с ее применением допускается создавать оборудование для установки в тех зонах, где взрывоопасная газовая смесь может находиться постоянно. Но, исходя из самого принципа недопущения опасной энергии во взрывоопасную среду, необходимо устанавливать вне взрывоопасной зоны барьеры искрозащиты, и, следовательно, непосредственное включение в любой обычный ПКП недопустимо. Да и само оборудование должно быть согласовано по искробезопасным параметрам.

Особенности проектирования

До недавнего времени, несмотря на всю дороговизну и неудобства, большинство взрывозащищенного оборудования ОПС выпускалось во взрывонепроницаемой оболочке, а с искробезопасной цепью на рынке имелось только несколько наименований извещателей, таких как пожарные ручные, пожарные тепловые или охранные магнитоконтактные. Да и большинство проектировщиков и заказчиков привыкли именно к оборудованию во взрывонепроницаемой оболочке, даже внешний вид которого вызывает уважение. Но в последние годы в связи с развитием элементной базы все больше оборудования ОПС выпускается с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь».

Но у искробезопасной цепи есть некоторые особенности, которые необходимо учитывать при проектировании и монтаже ОПС. Рассмотрим их.

Самым простым и привычным для искробезопасного оборудования способом формирования искробезопасной цепи является установка в разрыв шлейфа сигнализации обычного ПКП барьера искрозащиты.

Однако включение в разрыв шлейфа сигнализации внешнего барьера искрозащиты не гарантирует надежную работу ПКП с любыми типами извещателей. Вопрос согласования цепи «ПКП — барьер — извещатели» крайне важен, ведь большинство пассивных барьеров искрозащиты содержит в себе токоограничительный резистор величиной порядка 1 кОм.

До недавнего времени, несмотря на всю дороговизну и неудобства, большинство взрывозащищенного оборудования ОПС выпускалось во взрывонепроницаемой оболочке, а с искробезопасной цепью на рынке имелось только несколько наименований увещателей, таких как пожарные ручные, пожарные тепловые или охранные магнитоконтактные

Этот резистор может вносить значительные изменения в параметры шлейфа сигнализации. Например, при включении барьера искрозащиты с токоограничительным резистором номиналом 1 кОм последовательно в шлейф сигнализации практически любого ПКП вместо извещения «Неисправность» при коротком замыкании шлейфа будет выдаваться извещение о пожаре. Это может привести к ложному пуску системы автоматического пожаротушения и недопустимо по нормативным документам.

Однако на рынке существуют барьеры искрозащиты, специально разработанные для работы в системах ОПС и не вносящие дополнительного сопротивления в шлейф. Они измеряют сопротивление шлейфа и через гальваническую развязку выставляют такое же значение сопротивления на выходе.

Промышленные объекты, в том числе крупные предприятия, обычно не имеют в своем составе только взрывоопасные помещения или зоны, и количество взрывоопасных зон никогда не бывает большим. По статистике, одного шлейфа сигнализации чаще всего не хватает даже для небольшого взрывоопасного помещения, а в большинстве случаев необходимо иметь от 4 до 16 шлейфов. В таком случае экономически более выгодно использовать не отдельные барьеры искрозащиты, а приемно-контрольные приборы со встроенными барьерами искрозащиты. Преимущество ПКП с интегрированными барьерами искрозащиты заключается в том, что исключаются проблемы, связанные с согласованием, монтажом и правильным подключением внешних блоков или устройств искрозащиты. Однако, кроме согласованности по функциональным параметрам, искробезопасное оборудование должно быть совместимо между собой по искробезопасным параметрам. Искробезопасные параметры должны быть приведены в приложении к сертификатам о взрывозащищенности и указаны на корпусах приборов.

В соответствии с нормативными документами, необходимо, чтобы значения напряжений (U0) и токов (I0), которые могут возникать в искробезопасных цепях ПКП или барьеров искрозащиты, не превышали максимально допустимых для взрывобезопасного оборудования (Ui и Ii):

Ui ≥ U0,
Ii ≥ I0,

где Ui — максимальное допустимое входное напряжение извещателей; U0 — максимальное выходное напряжение барьеров искрозащиты; Ii — максимальный допустимый входной ток извещателей; I0 — максимальный выходной ток барьеров искрозащиты.

Кроме того, необходимо учитывать возможные суммарные емкость и индуктивность шлейфа в целом, которые определяются не только собственными Li и Ci оборудования, но и параметрами кабельной трассы, то есть погонными значениями Lш и Cш конкретного типа кабеля и его протяженностью. Эти величины не должны превышать предельных значений L0 и C0, указанных на корпусе и в паспорте ПКП или барьера искрозащиты:

(Сi + Сш) ≤ С0,
(Li + Lш) ≤ L0,

где Сi — сумма максимальных внутренних емкостей всех извещателей, подключенных к данному шлейфу; Li — сумма максимальных внутренних индуктивностей всех извещателей, подключенных к данному шлейфу; Сш, Lш — погонная емкость и индуктивность кабелей (приведены в паспортах на кабель); С0 — максимально допустимая емкость, которую можно включать в шлейф; L0 — максимально допустимая индуктивность, которую можно включать в шлейф.

Проблемы для проектировщика и их решение

На практике подобрать необходимый барьер искрозащиты под конкретные извещатель и ПКП зачастую является затруднительным, дорогостоящим, а иногда и невозможным мероприятием. Далеко не все извещатели согласуются по искробезопасным параметрам с приемно-контрольными приборами или барьерами искрозащиты, и учет всех этих параметров ложится на плечи проектировщика. К тому же необходимо учитывать, что еще имеется целый ряд пожарных и охранных извещателей, которым требуется отдельная цепь питания. Подбор искробезопасного барьера и согласование параметров может стать непростой проблемой для проектировщика.

Развитие номенклатуры и качественных характеристик оборудования во взрывозащищенном исполнении позволяет повысить безопасность промышленных объектов, снизить количество чрезвычайных ситуаций на них и в итоге спасти человеческие жизни

В последние годы прослеживается тенденция указывать в сопроводительной документации к взрывозащищенным ПКП конкретные, совместимые по функциональным и искробезопасным параметрам извещатели и приводить рекомендуемые схемы подключения. А еще удобнее для проектировщика, когда и ПКП, и извещатели выпускаются одним производителем и еще на этапе разработки согласованы между собой по параметрам. По такому пути идут ведущие российские и зарубежные производители взрывозащищенного оборудования.

Развитие элементной базы позволило создать разнообразные искробезопасные оповещатели, и уже имеются ПКП с искробезопасными контролируемыми линиями оповещения. Если раньше шлейфы сигнализации выполнялись обычным кабелем, а оповещение все равно приходилось тянуть бронекабелем или в стальной трубе, то сейчас можно организовать полноценное оповещение по искробезопасным цепям.

Извещатели, имеющие взрывозащищенное исполнение с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь «i», недопустимо подключать к ПКП в общепромышленном исполнении, так как во взрывоопасную зону может попасть такая электрическая мощность, которая при определенных ситуациях (например, при повреждении кабеля) может вызвать искрообразование.

В свою очередь, какой-либо извещатель в общепромышленном исполнении или с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка «d» недопустимо подключать к искробезопасным цепям ПКП или барьера, так как внутри извещателя на емкостных и индуктивных элементах может накопиться достаточная для искрообразования энергия.

Направления работы по повышению безопасности

Развитие номенклатуры и качественных характеристик оборудования во взрывозащищенном исполнении позволяет повысить безопасность промышленных объектов, снизить количество чрезвычайных ситуаций на них и в итоге спасти человеческие жизни.

Организация защиты от пожара и несанкционированных проникновений на взрывоопасных объектах, несомненно, должна являться важнейшим направлением деятельности государственных и ведомственных структур безопасности, собственников предприятий и их руководителей.

Опубликовано: Каталог «ОПС. Охранная и охранно-пожарная сигнализация. Периметральные системы.»