ГОСТ Р 52350.28-2007 Взрывоопасные среды. Часть 28. Защита оборудования и передающих систем, использующих оптическое излучение.
ГОСТ Р 52350.28-2007
(МЭК 60079-28:2006)
Группа Е02
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВЗРЫВООПАСНЫЕ СРЕДЫ
Часть 28
Защита оборудования и передающих систем, использующих оптическое излучение
Explosive atmospheres. Part 28.
Protection of equipment and transmission systems using optical radiation
ОКС 29.260.20
ОКСТУ 3402
Дата введения 2008-01-01
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой национальной организацией "Ex-стандарт" (АННО "Ex-стандарт") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 403 "Взрывозащищенное и рудничное электрооборудование"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 июня 2007 г. N 130-ст
4 Настоящий стандарт идентичен первому изданию международного стандарта МЭК 60079-28:2006 "Взрывоопасные среды. Часть 28. Защита оборудования и передающих систем, использующих оптическое излучение". (IEC 60079-28:2006 "Explosive atmospheres. - Part 28: Protection of equipment and transmission systems using optical radiation").
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении Е
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Введение
Настоящий стандарт содержит аутентичный текст первого издания международного стандарта МЭК 60079-28, включенного в международную систему сертификации МЭК Ех и европейскую систему сертификации на основе директивы 94/9 ЕС; его требования полностью соответствуют потребностям экономики страны и международным обязательствам Российской Федерации.
Настоящий стандарт:
разработан в обеспечение Федерального закона от 21.07.97 N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов";
является одним из комплекса стандартов по видам взрывозащиты для электрооборудования, применяемого во взрывоопасных средах;
предназначен для нормативного обеспечения обязательной сертификации и испытаний.
Установленные настоящим стандартом требования обеспечивают вместе со стандартом МЭК 60079-0:2004 "Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 0. Общие требования" безопасность применения электрооборудования на опасных производственных объектах в угольной, газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
В настоящее время отсутствует государственный стандарт, регламентирующий требования по защите оборудования и передающих систем, использующих оптическое излучение.
Оптическое оборудование (лампы, лазеры, светодиоды, волоконные световоды и т.д.) больше используется в технике связи, геодезии, контрольных и измерительных приборах. Оптическое излучение большой интенсивности применяется при обработке материалов. Часто оптическое оборудование находится внутри или рядом с потенциально взрывоопасными средами, и излучение от такого оборудования может проходить через взрывоопасные среды. В зависимости от характеристик излучения оно может быть способно воспламенить окружающую взрывоопасную среду. Присутствие или отсутствие дополнительного поглотителя излучения значительно влияет на возможность воспламенения.
Возможны четыре механизма воспламенения:
a) Оптическое излучение поглощается поверхностями или частицами, вызывая их нагрев, и в определенных условиях они нагреваются до температуры, при которой возможно воспламенение окружающей взрывоопасной среды.
b) Тепловое воспламенение объема газа, если оптическая длина волны совпадает с полосой поглощения газа.
c) Фотохимическое воспламенение вследствие фотодиссоциации молекул кислорода излучением в ультрафиолетовом диапазоне длин волн.
d) Индуцированный лазером пробой в газе в фокусе интенсивного пучка с образованием плазмы и ударной волны, которые действуют как источники воспламенения. Этим процессам может способствовать наличие твердого материала вблизи точки пробоя.
Наиболее вероятный механизм воспламенения, происходящий на практике при самой низкой мощности излучения, способной вызвать воспламенение, - а). В некоторых условиях при пульсирующем излучении также может иметь место механизм d).
Оптическое оборудование в большинстве случаев используют совместно с электрическим оборудованием, по применению которого в потенциально взрывоопасных средах существуют четкие и подробные требования и стандарты. Одна из целей настоящего стандарта - информировать промышленность о потенциальной опасности воспламенения, связанной с применением оптических систем в опасных зонах, и соответствующих методах защиты.
В настоящем стандарте подробно рассмотрена комплексная система контроля опасности воспламенения от оборудования, использующего оптическое излучение во взрывоопасных зонах.
1 Область применения
Настоящий стандарт рассматривает потенциальный риск воспламенения от использующего оптическое излучение оборудования, предназначенного для применения во взрывоопасных газовых средах. Он также распространяется на оборудование, которое находится вне взрывоопасной среды, но оптическое излучение от которого попадает в такую среду. В стандарте установлены меры предосторожности и требования, которые необходимо выполнять при применении оборудования, передающего оптическое излучение во взрывоопасных газовых средах, и метод испытания, который допускается использовать для проверки того, что пучок оптического излучения не способен вызвать воспламенение в выбранных условиях испытания, если оптические предельные значения не могут быть гарантированы оценкой или измерением интенсивности пучка.
В настоящем стандарте содержатся требования к оптическому излучению в диапазоне длин волн от 380 нм до 10 мкм. Стандарт распространяется на следующие механизмы воспламенения:
Примечание 1 - См. перечисления а) и d) введения.
Настоящий стандарт не рассматривает воспламенение от ультрафиолетового излучения или поглощения излучения взрывчатой смесью. Настоящий стандарт также не распространяется на взрывчатые поглотители или поглотители, содержащие окислитель.
В настоящем стандарте определены требования к оборудованию, предназначенному для применения в атмосферных условиях.
Настоящий стандарт дополняет и изменяет требования МЭК 60079-0. В случае противоречий между требованиями настоящего стандарта и МЭК 60079-0 требования настоящего стандарта имеют преимущественное значение.
Примечание 2 - Хотя необходимо знать о механизмах воспламенения b) и с), упомянутых во введении, они не рассматриваются в настоящем стандарте из-за особенностей ультрафиолетового излучения и абсорбционных свойств большинства газов (см. приложение В).
Примечание 3 - Требования безопасности для снижения риска воздействия на человека волоконно-оптических систем связи приведены в МЭК 60825-2:2000.
Примечание 4 - Виды взрывозащиты "ор is", "ор рг" и "ор sh" могут обеспечить уровни защиты оборудования (УЗО) Ga, Gb или Gc. Дополнительную информацию см. в приложении Е.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на указанные ниже стандарты. Для документов с указанной датой действительным является указанное издание. Для документов без указанной даты действительным является последнее издание указанного документа (со всеми поправками).
МЭК 60079 (все части) Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред
МЭК 60079-0: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред - Часть 0: Общие требования
МЭК 60079-10: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред - Часть 10: Классификация взрывоопасных зон
МЭК 60079-11: Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред - Часть 11: Искробезопасносная* электрическая цепь "i"
МЭК 60825-2: Безопасность лазерных изделий - Часть 2: Безопасность волоконно-оптических систем связи
МЭК 61508 (все части): Функциональная безопасность электрических/электронных/программируемых электронных систем безопасности
МЭК 61511 (все части): Функциональная безопасность - Оснащенные измерительными приборами системы безопасности для обрабатывающей промышленности
3 Определения
В настоящем документе применяются термины и определения МЭК 60079-0, а также следующие термины и определения.
Примечание - Дополнительные определения, применяемые к взрывоопасным средам, приведены в МЭК 60050-426 [1].
3.1 поглощение (absorption): Превращение энергии электромагнитной волны в другую форму энергии, например тепло, в среде распространения.
(МЭС 731-03-14)
3.2 диаметр пучка оптического излучения (ширина пучка) (beam diameter or beam width): Расстояние между двумя диаметрально противоположными точками, в которых энергетическая освещенность составляет определенную долю максимальной энергетической освещенности пучка.
(МЭС 731-01-35)
Примечание - Понятие "диаметр пучка оптического излучения" прежде всего относится к пучкам с круглым или почти круглым поперечным сечением.
3.3 интенсивность пучка оптического излучения (beam strength): Термин, применяемый в настоящем стандарте, для характеристики мощности, энергетической освещенности, энергии или энергетической экспозиции пучка оптического излучения.
3.4 сердцевина оптического волокна (core): Центральная часть оптического волокна, через которую передается большая часть мощности оптического излучения.
(МЭС 731-02-04)
3.5 оболочка оптического волокна (cladding): Диэлектрический материал оптического волокна, окружающий сердцевину.
(МЭС 731-02-05)
3.6 жгут оптического волокна (fibre bundle): Комплект оптических волокон без защитного покрытия.
(МЭС 731-04-09)
3.7 волоконно-оптическое оконечное устройство (fibre optic terminal device): Приспособление, включающее одно или несколько оптоэлектронных устройств, которое преобразует электрический сигнал в оптический и/или наоборот и которое можно подключать, по меньшей мере, к одному оптическому волокну.
(МЭС 731-06-44)
Примечание - Волоконно-оптическое оконечное устройство всегда имеет один или несколько встроенных соединителей или гибких выводов.
3.8 искробезопасное оптическое излучение (inherently safe optical radiation): Видимое или инфракрасное излучение, которое неспособно в нормальных условиях или указанных условиях неисправности приводить к образованию энергии, достаточной для воспламенения указанной опасной атмосферы.
Примечание - Это определение аналогично определению термина "искробезопасный", применяемому к электрическим цепям.
3.9 энергетическая освещенность (irradiance): Мощность излучения, падающего на элемент поверхности, отнесенная к площади этого элемента.
(МЭС731-01-25).
3.10 свет (или видимое излучение) (light or visible radiation): Любое оптическое излучение, которое может непосредственно вызывать зрительное ощущение.
(МЭС 731-01-04)
Примечание 1 - Границы спектральной области видимого излучения проходят в вакууме в дипазоне длин волн - от 380 до 800 нм.
Примечание 2 - В области лазерной и оптической связи, по традиции и на практике, в английском языке термин "свет" включает большую часть электромагнитного спектра, который может обрабатываться основными оптическими методами, используемыми для видимого спектра.
3.11 минимальная энергия воспламенения, МЭВ (minimum ignition energy, MIE): Самая минимальная электрическая энергия, запасенная в конденсаторе, разряда которой достаточно, чтобы осуществить воспламенение наиболее воспламеняемой взрывоопасной газовой среды в указанных условиях испытаний.
3.12 оптическое волокно (optical fibre): Световод в виде нити, изготовленный из диэлектрических материалов.
(МЭС 731-02-01)
3.13 волоконно-оптический кабель (optical fibre cable): Узел, состоящий из одного или нескольких оптических волокон или жгутов внутри общей оболочки, предназначенной для их защиты от механических нагрузок и других воздействий окружающей среды, но сохраняющей передающие свойства волокон.
(МЭС 731-04-01)
3.14 волоконно-оптическая система связи, ВОСС (optical fibre communication system, OFCS): Специализированная сквозная система генерирования, передачи и приема оптического излучения от лазеров, светодиодов или оптических усилителей, в которой передача с целью связи и/или управления осуществляется с помощью оптического волокна.
3.15 оптическая система связи в свободном пространстве, ОСССП (free space optical communication system, FSOCS): Стационарная, переносная или временно установленная система в свободном пространстве, используемая, предназначенная или предлагаемая для голосовой связи, передачи данных или мультимедийной связи и/или управления за счет применения модулированного излучения лазера или ИК-светодиода.
Применение в "свободном пространстве" означает применение в помещении или на открытом воздухе оптической беспроводной системы связи с ненаправленной и направленной передачами данных.
Приемники и передатчики могут быть разделены или не разделены.
Примечание - Приведенное выше определение установлено ТК 76 МЭК. Настоящий стандарт рассматривает не только "системы связи", поэтому было бы полезно более общее определение.
3.16 мощность оптического излучения (optical (or radiant) power): Отношение потока энергии излучения ко времени излучения.
(МЭС 731-01-22)
3.17 оптическое излучение (optical radiation): Электромагнитное излучение в вакууме с длинами волн, находящимися в диапазоне между излучениями рентгеновского и радиоволнового диапазонов, то есть примерно от 1 нм до 1000 мкм.
(МЭС 731-01-03)
Примечание - В настоящем стандарте термин "оптический" относится к длине волны от 380 нм до 10 мкм.
3.18 защищенный волоконно-оптический кабель (protected optical fibre cable): Волоконно-оптический кабель, защищенный от выделения оптического излучения в атмосферу в нормальных условиях работы и при прогнозируемых неисправностях с помощью дополнительного армирования, изоляционной трубки, кабельного лотка или кабельного канала.
3.19 энергия излучения (radiant energy): Энергия, которая излучается, передается или принимается посредством электромагнитных волн.
(МЭС 731-01-21)
3.20 энергетическая экспозиция (radiant exposure): Энергия излучения, падающего на элемент поверхности, отнесенная к площади этого элемента.
[МЭС 393-14-84, измененный, и МЭС 845-01-42, измененный]*.
______________
* МЭК 60050-393:2003 Международный электротехнический словарь (МЭС) - Часть 393: Ядерные приборы - Физические явления и основные принципы.
МЭК 60050-845:1987 Международный электротехнический словарь (МЭС) - Часть 845: Освещение.
4 Общие требования
4.1 Оптическое оборудование
Все электрические элементы и цепи внутри и с внешней стороны оптического оборудования должны соответствовать стандартам на конкретное электрооборудование.
4.2 Уровни защиты
Различают три уровня защиты оборудования - Ga, Gb, Gc (см. приложение Е). В таблице 1 показана связь между уровнем защиты оборудования и вероятностью наличия источника воспламенения.
Таблица 1 - Зависимость уровня защиты оборудования от вероятности наличия источника воспламенения
|
|
Обозначение уровня защиты оборудования | Вероятность воспламенения |
Ga | Воспламенение невозможно при одном или двух независимых повреждениях или в случае редких неисправностей |
Gb | Воспламенение невозможно при одном повреждении или в случае ожидаемых неисправностей |
Gc | Воспламенение невозможно в нормальных условиях работы |
Оценку опасности воспламенения (см. приложение С) необходимо проводить с целью определения механизмов и источников воспламенения, связанных с конкретным принципом работы оборудования, использующего оптическое излучение.
Виды защиты, выбранные в разделе 5 для защиты конкретного оборудования, зависят от оценки опасности воспламенения с учетом приведенной в таблице 1 вероятности воспламенения для разных уровней защиты.
Примечание - ТК 31 МЭК принято решение о введении "уровней защиты оборудования Ga, Gb, Gc".
5 Виды защиты
5.1 Общие требования
Для предотвращения воспламенения от оптического излучения в потенциально взрывоопасных средах допускается применять три вида защиты:
a) искробезопасное оптическое излучение "op is";
b) защищенное оптическое излучение "op pr";
c) оптическая система с блокировкой "op sh"
5.2 Требования к искробезопасному оптическому излучению "op is"
5.2.1 Общие требования
Искробезопасное оптическое излучение - это видимое или инфракрасное излучение, которое в нормальных условиях работы или в указанных условиях неисправности не способно создавать энергию, достаточную для воспламенения определенной взрывчатой среды. Условия безопасности основываются на ограничении интенсивности пучка оптического излучения. Воспламенение от оптически облучаемого поглощающего объекта требует определенного количества энергии, мощности или энергетической освещенности при установленных механизмах воспламенения в видимой и инфракрасной областях спектра. Концепция искробезопасного оптического излучения применяется к излучению любой интенсивности и допускает присутствие поглотителя в окружающей среде.
Примечание - По результатам выполненных исследований [17]-[22] определены безопасные для взрывоопасных газовых сред значения интенсивности пучка в видимой и инфракрасной областях спектра. Безопасные значения предусматривают ограниченный уровень безопасности при неблагоприятных условиях испытаний. Имеются сведения о воспламенении смеси сероуглерода с воздухом оптическим излучением мощностью 24 мВт.
5.2.2 Непрерывное излучение
Рисунок 1 - Рисунок В.1 с предельными линиями для промежуточных значений площадей
облучаемой поверхности в присутствии негорючих поглотителей
(классы температур Т1-Т4, электрооборудование подгрупп IIА, IIB, IIС)
Таблица 2 - Безопасная мощность оптического излучения и энергетическая освещенность для взрывоопасных зон, классифицированных по группе и температурному классу оборудования
|
|
|
|
|
|
|
Группа оборудования | I | IIА | IIА | IIB | IIC | |
Класс температуры |
| Т3 | Т4 | Т4 | Т4 | T6 |
Температура, °С | <150 | <200 | <135 | <135 | <135 | <85 |
Мощность, мВт | 150 | 150 | 35 | 35 | 35 | 15 |
Энергетическая освещенность, мВт/мм (площадь поверхности не более 400 мм ) | 20* | 20* | 5 | 5 | 5 | 5 |
* Для облучаемых участков площадью более 30 мм , на которых горючие материалы могут задерживать пучок оптического излучения, предел энергетической освещенности равен 5 мВт/мм . | ||||||
5.2.3 Импульсное излучение
Для длительности оптического импульса менее 1 мс энергия оптического импульса не должна превышать минимальную энергию искрового зажигания соответствующей взрывоопасной газовой среды.
Для оптического импульса продолжительностью от 1 мс до 1 с энергия оптического импульса не должна превышать значения десятикратной минимальной энергии искрового зажигания взрывоопасной газовой среды.
Для оптического импульса продолжительностью более 1 с максимальная мощность не должна превышать уровни безопасности для непрерывного излучения (5.2.2, таблица 2). Такие импульсы рассматриваются как непрерывное излучение.
В серии оптических импульсов ко всем импульсам применяется критерий одиночного импульса. При частоте повторения более 100 Гц средняя мощность не должна превышать уровень безопасности для непрерывного излучения. При частоте повторения менее 100 Гц допустима более высокая средняя мощность, если это будет подтверждено испытаниями в соответствии с разделом 6.
5.2.4 Испытания на зажигание
Испытания на зажигание для подтверждения искробезопасности выполняют в особых случаях, например:
- для пучков средних размеров или продолжительности, которые могут превысить минимальные критерии оптического зажигания, но не способны вызвать зажигание;
- для пучков со сложной временной диаграммой, для которых трудно определить энергию в импульсе и/или среднюю мощность;
- для специальных сред, объектов или других конкретных применений, которые создают явно менее жесткие условия, чем условия испытаний, изученные до настоящего времени.
Испытание проводят на 10 образцах источника света, как указано в разделе 6. Испытание считается удовлетворительным, если ни в одном из 10 испытаний не происходит зажигания.
5.2.5 Оптические устройства, сконструированные по принципу искробезопасности
Оптические устройства, сконструированные по принципу искробезопасности, должны обеспечивать защиту от электрической перегрузки/повреждения для предупреждения избыточной интенсивности пучка оптического излучения в потенциально взрывоопасных средах. Анализ риска/опасности должен определить, когда эти устройства необходимы. Виды отказов источника оптического излучения, барьер безопасности источника питания и наличие взрывоопасной среды должны рассматриваться в нормальных условиях эксплуатации и в условиях неисправности для определения необходимости дополнительной защиты.
Источники оптического излучения, такие как лазерные диоды или светодиоды, выходят из строя при перегреве в условиях перегрузки. Тепловой отказ некоторых оптических источников способен обеспечить необходимую защиту от перегрузки (испытание на 10 образцах).
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.