Обзор конструкций световых взрывозащищенных табло.

Чебыкина Светлана Анатольевна

Директор ООО "Абрис"

Типографский вариант статьи

Световые пожарные и охранные оповещатели по стандартам (1,2) широко применяются в системах сигнализации. Световое излучение этих оповещателейможет быть как точечное, так и в виде подсветки несколькими дискретными излучателями надписи или символа. Оповещатели с предупреждающей или указывающей на определенные действия надписью (символом) на практике чаще называют словом «табло». В качестве типовых примеров таких надписей можно привести надписи «Пожар», «Автоматика отключена», «Выход», «Газ! Уходи!" и т.п. Минимальные эргономические требования к световому излучению таких табло устанавливают стандарты (1,2), а также свод правил (3)и стандарт (4).

Стандарты (1, 2) на пожарные и охранные световые оповещатели требуют обеспечивать контрастное восприятие человеком световой информации (надписи или символа) при освещенности табло от внешнего источника в диапазоне от 1 до 500 люкс, что соответствует вечерним сумеркам или неяркому освещению в помещении, и наличие моделей табло с разным режимом свечения: постоянное свечение или мигание с определенной частотой (0,5-2 Гц).

Свод правил (3) дополнительно требует для некоторых установок пожаротушения, чтобы надпись на не активированном табло была еще и не видна, что вполне разумно. При сильном освещении, которое в солнечный день достигает 60000лк, практически невозможно различить – включено табло или выключено, но прекрасно видна его надпись (4).

Стандарт (5) регламентирует цвет излучения и цвет фона табло при формировании предупреждающих и указывающих надписей.

Рассмотрим теперь, как этии другие требования реализуются в световых взрывозащищенных табло российских производителей (6-11).

Основная задача производителя при разработке взрывозащищенного табло –применить такие конструкторские решения,при которых взрывоопасная смесь горючих газовили пыли в зоне расположения табло, не смогла вспыхнуть от искры или перегрева табло и не взорвала окружающее пространство, где находятся другое оборудование и люди. Эти решения должны быть подтверждены при обязательной сертификации взрывозащищенного табло на соответствие регламенту (12) (воспламенение взрывоопасной среды от адиабатического сжатия или излучения высокочастотных колебаний для таких табло не характерны и поэтому здесь не рассматриваются).

До недавнего времени взрывозащищенные световые табло выпускались только с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d» по (13), где электронная плата с излучающими элементами помещалась в прочный взрывоустойчивый корпус, сопрягаемые элементы которого образовывали длинные и узкие щели, в которых гасилось пламя от вспышки внутри корпуса. Естественно, конструкция такого корпуса резко увеличивала стоимость табло и ограничивала размер экрана, т.к. увеличение внутреннего объема корпуса табло соответственно увеличивало мощность возможного взрыва внутри его.

Ситуация изменилась после введения в действие в РФ новых международных стандартов на взрывозащитусерии МЭК 60079.

Путевкой в жизнь для стандартов серии МЭК 60079, как обычно, стало развитие технологии, в частности создание и сертификация, в том числе и в РФ, взрывозащищенных клемм. Ведущие мировые фирмы Wago,Weidmuller, Phoenixcontact провели титаническую работу по созданию таких клемм и аксессуаров к ним, добившись в результате отсутствия искрения провода, закрепленного в такой клемме, в широком диапазоне внешних воздействий (усилий, температуры, вибрации и т.п.).

В результате, принятый в РФ стандарт (14) допустил использование изделий с видом взрывозащиты «повышенная защита вида «е»» во взрывоопасных зонах классов 1, 2, 21, 22 по (15, 16), где в основном и применяются взрывозащищенные табло.

Разработка новых компаундов с улучшенными характеристиками стала причиной внедрения новой редакции стандарта (17) и вид взрывозащиты «герметизация компаундом «m»» допущен во все взрывоопасные зоны с уменьшеннымирасстояниями между электрическими проводниками.

Таким образом, у разработчиков появилась возможность, комбинируя в конструкции табло виды взрывозащиты по стандартам (14, 17), создавать табло для тех же взрывоопасных зон классов 1, 2, 21, 22,что и табло с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d» по (13),при этом не используя прочный (выдерживающий давление взрыва) и, соответственно, дорогой и ограниченный по размерам корпус табло, чем они сразу и воспользовались, представив на рынке новые модели табло.

Но за все надо платить!

Кроме выполнения основного требования обеспечения взрывозащиты, табло, как и любой другой прибор, должно соответствовать интересам изготовителя и потребителя, т.е. обладать еще рядом технологических и сервисных особенностей, которые делают его удобным в эксплуатации и производстве.

Остановимся на особенностях конструкций взрывозащищенных световых табло, созданных с учетом требований прогрессивных стандартов серии МЭК 69079.

В настоящее время конструкции таких табло проходят «болезни роста», неуклонно приближаясь по своим сервисным функциям к традиционным взрывонепроницаемым табло. Источников проблем у разработчиков таких табло несколько и они взаимосвязаны.

Первый – на взрывоопасном объекте взрывозащищенными должны быть не только прибор, но и прокладка кабеля, связанного с ним. Способы прокладки кабеля во взрывоопасной зоне регламентируют документы (18, 19). Это может быть открытая прокладка кабеля, прокладка кабеля в трубах, металлорукаве, бронированным кабелем. Кабель,в зависимости от статуса объекта, может иметь разную марку и диаметр по поясной изоляции, а согласно требованиям стандарта (13) он должен быть еще и надежно зажат во взрывозащищенном кабельном вводе табло, с целью сохранения уровня взрывозащиты всей конструкции. Надежность закрепления кабеля в кабельном вводе проверяют посредством нормированного усилия его выдергивания из ввода. Такое нормированное усилие выдергивания кабеля обеспечивается эластичным уплотнителем ввода в узком диапазоне диаметров кабеля. Все это обуславливает значительную номенклатуру кабельных вводов– как по диаметру кабеля, так и по виду его прокладки на объекте и, соответственно, вариантов исполнений табло.

Второй – нормативные документы (1,3) требуют обеспечить постоянный контроль целостности линии связи с табло, что вполне понятно и разумно. Выполнение этого требования в неадресных табло производится посредством постоянного контроля небольшого тока потребления табло, которое находится в дежурном режиме и подключено к приемно-контрольному прибору (ПКП). Для выполнения этого требования потребителю надо самостоятельно устанавливать токоогранивающий резистор, а при контроле линии связи обратным напряжением ПКП еще и диод, на выходные клеммы питания табло.

Третий – изготовителю нужна возможность оперативной поставки табло с требуемым режимом свечения. Дело в том, что для сокращения стоимости и сроков поставки табло нужна серийность, а держать на складе электронные платы с разным цветом излучения светодиодов, да еще в двух вариантах свечения (постоянное и мигающее) накладно, а угадать, что срочно понадобится Заказчику «ЗАВТРА» очень трудно.

В табло с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d» по (13) эти проблемы решены следующим образом. В толстой стенке или приливе взрывонепроницаемогокорпуса табло выполняется длинное резьбовое отверстие, которое согласно требованиям стандарта (13) должно иметь не менее 5 полных витков резьбы класса точности 6Н/6g(для гашения возможного выхода пламени из корпуса). В это отверстие вкручивается изготовителем требуемый заказом сертифицированный взрывозащищенный кабельный ввод с таким же видом взрывозащиты (d). На электронной плате табло устанавливаются малогабаритные общепромышленные, не взрывозащищенные (нормальноискрящие) DIP-переключатели выбора режимов свечения табло, а в не взрывозащищенные клеммы на не залитой компаундом плате табло потребитель устанавливает сам как провода линии связи, так резисторы и диоды для ее контроля. Всю взрывозащиту «держит» только прочная оболочка табло, выполненная по требованиям стандарта (13), которая в случае воспламеняя горючей смеси внутри табло не пропустит пламя наружу и не развалится от взрыва внутри, тем самым не воспламенит горючую или взрывоопасную смесь снаружи табло. Наличие такой оболочки позволяет разработчику вольно конструировать и располагать элементы внутри ее (как в невзрывоопасной зоне), в том числе без проблем соединять проводники линии связи табло с ПКП с электрическими элементами печатной платы, принимая во внимание только возможный перегрев корпуса табло.

На рынке представлены несколько моделей табло подобного исполнения, с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d» и маркировкой взрывозащиты 1Ех d IIВ Т6 Gb/Ех ta IIIC Т85°С Da по (20) различных производителей, фактически отличающиеся друг от друга только стоимостью.

Рис.1 Традиционные табло с маркировкой взрывозащиты 1Ех d IIВ Т5 Gb

Хотя прогресс не стоит на месте и в этом традиционном секторе появилась усовершенствованная модель табло с маркировкой взрывозащиты 1Ех d IIС Т6 Gb, что позволяет использовать его в наивысшей по опасности группе горючих газов группы IIС (а это водород и ацетилен). Это удалось достичь полной герметизацией корпуса табло, чтобы эти газы не смогли никогда проникнуть в корпус (потребителю доступ во внутреннюю полость корпуса табло также закрыт). Платой за такое решение явилось снабжение табло взрывонепроницаемой соединительной клеммной коробкой для установки сменных кабельных вводов и элементов контроля линии связи, что естественно отразилось на стоимости готового изделия.

Рис.2 Табло с присоединенной коробкой с маркировкой взрывозащиты 1Ех d IIС Т5 Gb

В табло с видом взрывозащиты «герметизация компаундом «m»» (17) взрывозащита обеспечивается заливкой электронной платы табло светопропускающим компаундом, который не дает проникнуть взрывоопасным газам к ее электрическим проводникам, хотя и снижает яркость свечения экрана. Стандарт (17) строго регламентирует способы организации выхода электрических проводников из компаунда (чтобы горючие газы не проникли внутрь по поверхности электрического проводника). Это существенно усложняет задачу конструкторам по организации ввода внешних проводников к элементам платы и, соответственно, снабжению такого табло сменным кабельным вводом, переключателем режимов работы табло и способом установки дополнительных элементов для контроля линии связи.

Многие производители табло с таким видом взрывозащиты не стали решать задачу сменного кабельного ввода, выведя из корпуса табло, залитого компаундом, отрезок постоянно присоединенного двухжильного кабеля конкретной (несменяемой) марки, тем самым оставив проблему включения табло в систему сигнализации потребителю, которому приходится приобретать дополнительно взрывозащищенную соединительную коробку с клеммами, нужными кабельными вводами, и устанавливать уже в нее резисторы и диод для контроля линии связи. Обычно это коробка с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d» по (13) и, соответственно, не дешёвая. Выбор режима свечения производится при заказе табло и не может быть изменен потребителем. Для расширения сервисных функций у некоторых производителей применена конструкция с четырехпроводной схемой включения, позволяющей потребителю в дополнительной соединительной коробке выбрать требуемый режим свечения посредством коммутации этих двух дополнительных проводов, а по заказу производитель готов установить в корпус табло конкретные и не сменяемые резистор и диод для контроля линий связи табло с конкретным ПКП.

Желание достичь по уровню сервисных функций традиционные табло заставило производителей наряду с выполнением требований стандартов (14, 17) дополнительно применить в конструкции электронной платы табло еще и вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» по стандарту (21), согласно которому электрическая энергия подводимая к возможно искрящимся элементам (перемычкам и переключателям) ограничивается до такого минимального уровня при котором искра не возможна. Такая комбинация трех видов взрывозащиты позволила создать табло, у которых сервисные функции (кроме сменного кабельного ввода) практически приблизились к уровню табло с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка». В конструкции таких табло нормальноискрящие переключателями выбора режима свечения размещены на электронной плате табло и защищены внутренним барьером искрозащиты. Для решения задачи организации сменного кабельного ввода некоторые производители скрепляют корпус таких табло с соединительной коробкой с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d» по (13) или прячут ее внутрь корпуса, где и устанавливают дорогие (с 5-ю витками резьбы) сменные кабельные вводы вида Ехd. Применение внутреннего барьера искрозащиты, наряду с дополнительной сменной коробкой для установки кабельных вводов сказывается как на помехозащищености табло (из-за снижения уровня сигнала и требований к уравниванию потенциалов), так и стоимости.

Рис.3 Табло с присоединенным кабелем с маркировкой взрывозащиты 1Ех mb ib IIС Т5 Gb

Как уже отмечалось - «прогресс не остановить» и недавно появились на рынке модели табло с маркировкой взрывозащиты 1Ех е mb IIC Т5 Gb по запатентованному конструкторскому решению (22), в котором установка более дешевого сменного взрывозащищенного кабельного ввода вида Ехе, выбор режима работы и установка элементов контроля линии связи происходит аналогично моделям табло с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d» по (13). Согласно этому патенту взрывозащищенные клеммные колодки с видом взрывозащиты «повышенная защита вида «е»» частично приподняты над слоем компаунда, образуя взрывобезопасный выход электрических проводников из компаунда на поверхность и используются как для установки элементов контроля целостности линии связи, так и для выбора режимов свечения (посредством подключения проводов к конкретной комбинации клемм) при наличии сменного взрывозащищенного кабельного ввода вида Ехе.

Снижение требований к корпусу табло по стандартам МЭК 60079 позволили производителям оперативно (не надо создавать дорогие пресс-формы для литья корпуса) выпустить на рынок изделия с экранами, размеры которых как больше, так и меньше, по сравнению с традиционными табло с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d».

Рис.4 Табло со сменным кабельным вводом с маркировкой взрывозащиты 1Ех е mb IIС Т5 Gb со скрытой надписью

Что касается устойчивости табло к различным внешним воздействующим факторам, отметим, что кроме обязательного сертификата по регламенту (12) некоторые модели табло еще дополнительно сертифицированы на соответствие регламенту (23). Данный сертификат подтверждает возможность использования табло в системах пожарной сигнализации по всем требованиям стандарта (1), включая требования по электромагнитной совместимости, напряжениям питания, устойчивости к вибрации и конструктивным особенностям, что при сертификации по регламенту (12) частично не проверяется. На рынке также присутствуют табло с Типовым одобрением морского регистра судоходства РФ, которые допустимы и для применения их на водном транспорте.

Во исполнение требований Свода правил (3) о невидимости символа табло в выключенном состоянии многие производители вывели на рынок модели с так называемой «скрытой надписью». Однако, проведенные исследования (24) восприятия информации с них требуют более тщательного выбора и учета внешнего освещения табло с разным цветом свечения и фоном по (4) при превышении внешней освещенности свыше требований стандарта (1). Выполнение моделей табло с требуемым стандартом (4) для оповещения об опасности разного уровня цветом свечения (красным, желтым, зеленым, синим) и цветом фона (черным – только для желтого цвета и белый для всех остальных цветов) выполняются практически всеми производителями табло даже с лихвой,поставляя табло с любым цветом свечения, включая очень яркий белый свет, и на любом фоне.

Анализ предлагаемых на сегодняшний день потребителю конструкций табло показывает:

1.Табло, выполненные по стандартам серии МЭК 60079 с видами взрывозащиты «повышенная защита вида «е»» и «герметизация компаундом «m»» обладают существенно меньшей массой и стоимостью по сравнению с табло с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d» и имеют более широкую номенклатуру размеров экрана.

2. Производители табло по стандартам серии МЭК 60079 с видами взрывозащиты «повышенная защита вида «е»», «герметизация компаундом «m»» и «искробезопасная электрическая цепь» неуклонно приближают конструкции своих табло по уровню сервисных функций к табло с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка d».

 

 

Литература .

1. ГОСТ Р 53325-2012 Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний.

2. ГОСТ Р 54126-2010 Оповещатели охранные. Классификация. Общие технические требования и методы испытаний

3.СП 5.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования

4.Сысоев Ю. С., Магдеев В. Ш., Воронин Е. П. Исследование восприятия текстовой информации со световых взрывозащищенных табло методами субъективных измерений // Пожаровзрывобезопасность. 2012. No 6С.43–49.

5.  ГОСТ 12.4.026-2015 Система стандартов безопасности труда. Цвета сигнальные, знаки безопасности и разметка сигнальная. Назначение и правила применения. Общие технические требования и характеристики. Методы испытаний.

6. ООО «Завод Горэлтех», http://exd.ru

7. ЗАО «НПК Эталон», http://npk-etalon.ru

8. ООО «Компания СМД», https://smd-tlt.ru

9. ООО «Ех-прибор», https://ex-pribor.ru

10. НПО «Спектрон», https://spectron-ops.ru

11. ЗАО «Эридан», https://eridan-zao.ru

12. ТР ТС 012/2011 О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах

13. ГОСТ IEC 60079-1-2013 Взрывоопасные среды. Часть 1. Оборудование с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемые оболочки «d».

14. ГОСТ Р МЭК 60079-7-2012. Взрывоопасные среды. Часть 7. Оборудование. Повышенная защита вида «е»

15.ГОСТ IEC 60079-10-1 Взрывоопасные среды. Часть 10-1. Классификация зон. Взрывоопасные газовые среды .

16. ГОСТ IEC 60079-10-2 Взрывоопасные среды. Часть 10-2. Классификация зон. Взрывоопасные пылевые среды.

17. ГОСТ Р МЭК 60079-18-2012. Взрывоопасные среды. Часть 18. Оборудование с видом взрывозащиты "герметизация компаундом "m".

18. ПУЭ Правила устройства электроустановок. 7-е издание.

19 . ГОСТ IEC 60079-14-2011 Взрывоопасные среды. Часть 14. Проектирование, выбор и монтаж электроустановок.

20. ГОСТ 31610.0-2012 (IEC 60079-0:2004) Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 0. Общие требования.

21. ГОСТ Р МЭК 60079.11-2010 Взрывоопасные среды. Часть 11. Искробезопасная электрическая цепь "i"

22. Патент РФ на полезную модель № 185134" Световое взрывозащищенное табло".

23. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. Федеральный закон №123-ФЗ от 22.07.2008

24. Магдеев В.Ш, Голубев М.Н., "Невидимые" световые пожарные оповещатели (табло),Научно-технический журнал «Пожарная Безопасность» №1 2015, с.117-119.

 

 

.