Взрывозащищенные радарные уровнемеры: руководство по зонам ATEX/IECEx 0/1/2

Взрывозащищенный радарный уровнемер — это радарный прибор для измерения уровня, спроектированный и сертифицированный для безопасного измерения уровня во взрывоопасных зонах, где могут присутствовать горючие газы, пары или горючая пыль. Он должен быть разработан и испытан в соответствии с международными стандартами — ATEX в Европе и IECEx во всем мире, — которые классифицируют опасность по зонам (зона 0, 1 или 2 для газов; зона 20, 21 или 22 для пыли), по группе газа (IIA, IIB, IIC), по температурному классу (T1–T6) и по виду взрывозащиты, чаще всего Ex d взрывонепроницаемая оболочка или Ex ia искробезопасная цепь. Для менеджеров по закупкам, инженеров-технологов, EPC-подрядчиков и инженеров по промышленной безопасности эти обозначения определяют не только стоимость прибора: они определяют, можно ли законно установить данный уровнемер и будет ли он физически безопасен на химическом резервуаре, сосуде под давлением или силосе для цемента и пластика.

Зоны взрывоопасности: как определяются зоны 0/1/2 и зоны 20/21/22

ATEX и IECEx оба разделяют взрывоопасные зоны по вероятности присутствия взрывоопасной атмосферы: чем чаще присутствует атмосфера, тем более строгие требования предъявляются к оборудованию.

Газовые зоны

• Зона 0 — взрывоопасный газ присутствует постоянно или в течение длительных периодов (более 1000 часов в год). Оборудование здесь должно иметь рейтинг для зоны 0 (Ga) — на практике это Ex ia искробезопасная цепь или Ex m герметизация компаундом.
• Зона 1 — взрывоопасный газ может появиться при нормальной работе (10–1000 часов в год). Допускаются как Ex d взрывонепроницаемая оболочка, так и Ex ia.
• Зона 2 — взрывоопасный газ маловероятен при нормальной работе, а если и присутствует, то только кратковременно (менее 10 часов в год). Допустимо оборудование Ex d, Ex ia или неискрящее Ex nA.

Пылевые зоны

• Зона 20 — горючая пыль присутствует постоянно или часто.
• Зона 21 — облако пыли может возникать иногда при нормальной работе.
• Зона 22 — облако пыли маловероятно при нормальной работе, а если присутствует, то только кратковременно.

Еще две маркировки должны соответствовать технологическому процессу. Группа газа классифицирует взрывоопасное вещество: IIA (подобно пропану), IIB (подобно этилену) или IIC (водород и ацетилен, наиболее требовательная). Температурный класс ограничивает максимальную температуру поверхности — от T6 (≤ 85 °C) до T1 (≤ 450 °C) — и должен быть не выше температуры воспламенения газа или пыли. Например, радар Ex db IIC T6 Gb является взрывонепроницаемым, сертифицированным для группы IIC и подходит для Зоны 1.

Ex d Взрывонепроницаемая оболочка против Ex ia Искробезопасная цепь: две концепции защиты

Концепция защиты — это физическая стратегия, которая предотвращает воспламенение атмосферы прибором, и обычно это первое решение, которое принимает покупатель.

Ex d — взрывонепроницаемая оболочка (локализация)

Ex d защищает путем локализации. Корпус передатчика представляет собой прочную, обработанную взрывонепроницаемую оболочку, которая выдерживает внутренний взрыв и предотвращает его распространение в окружающую атмосферу. Сертифицированные взрывозащитные щели — узкие, с точными допусками зазоры на каждом фланце и вводе — охлаждают и гасят горячие газы до того, как они достигнут внешней среды.

• Обеспечивает полную мощность контура, подходит для передатчиков 4–20 мА / HART с длинными линиями связи и несколькими нагрузками.
• Класс Gb: подходит для Зоны 1 и Зоны 2, но обычно не для Зоны 0 с газом.
• Требуются сертифицированные взрывонепроницаемые кабельные вводы и герметизация неиспользуемых отверстий; монтаж более сложный, а корпус тяжелее.
• Температура поверхности корпуса (с учетом снижения за счет температуры процесса) должна оставаться ниже температуры воспламенения атмосферы.

Ex ia — искробезопасная цепь (ограничение энергии)

Ex ia защищает за счет ограничения энергии. Передатчик и его сигнальная цепь спроектированы так, что доступная электрическая энергия слишком мала для воспламенения газа или пыли даже при двух одновременных неисправностях. Ограничение обеспечивается связанным оборудованием — обычно гальванически изолирующим или барьером Зенера в безопасной зоне.

• Допускает работу в зоне 0 (Ga), когда вся измерительная цепь искробезопасна.
• Требует сертифицированных барьеров и маломощной конструкции цепи, поэтому архитектура двухпроводного радара здесь важна.
• Проводка проще — синие искробезопасные кабели и часто стандартные распределительные коробки снижают стоимость монтажа, хотя стоимость барьеров и ограничения по току/напряжению должны быть приняты.
• Также действителен в зоне 1 и зоне 2.

Многие радары для взрывоопасных зон сочетают обе концепции: корпус Ex d с искробезопасным датчиком или цепью HART, или передатчик Ex ia с процессным уплотнением Ex d. При заказе укажите желаемую концепцию — Ex d, Ex ia или гибрид Ex d/ia — поскольку сертификат, проводка и цена зависят от этого.

Защита по зонам: газ против пыли, требуемый тип и модель радара

Эта таблица сопоставляет каждую зону ATEX/IECEx с концепцией защиты, разрешенной стандартами, и с классом радара, который обычно следует выбирать.

Сертификация для газовых и пылевых зон независимы: передатчик, маркированный для газовой зоны 1, не автоматически сертифицирован для пылевой зоны 21, и наоборот.

Почему радар 80 ГГц превосходен в опасных резервуарах и силосах

Выбор частоты определяет точность, размер антенны и обслуживаемость в опасных зонах. Радар 80 ГГц (W-диапазон) имеет три преимущества на резервуарах и силосах с зоновой классификацией.

Меньшая антенна, более легкий и дешевый монтаж. Длина волны 80 ГГц уменьшает антенну примерно до 40 мм или менее, поэтому она подходит для существующих фланцев и патрубков — это критично, когда нельзя вырезать большее отверстие в сосуде под давлением — и означает меньшее проникновение через корпус Ex d и более легкое технологическое соединение.

Узкий угол луча, меньше ложных эхо-сигналов. На частоте 80 ГГц угол луча снижается примерно до 3–5° по сравнению с 10–20° на более низких частотах. Луч не задевает стенки резервуара, перегородки, змеевики и лопасти мешалки, которые создают ложные эхо-сигналы, поэтому оценка сигнала упрощается, а показания становятся более надежными. В силосе он не касается стенок и колец налипания, которые мешают радарам с широким лучом.

Лучшее проникновение через пыль, пар и отложения. Сфокусированная энергия более высокой частоты проходит сквозь плотные облака пыли, конденсат и слои пара с меньшим затуханием. На цементе, летучей золе, пластиковых гранулах и мелких порошках — где пылевая зона часто является причиной использования прибора — радар 80 ГГц сохраняет четкое эхо там, где устройства с более низкой частотой теряют сигнал. Для более подробного сравнения см. 80 ГГц против 26 ГГц радарные уровнемеры; на нашей странице радарный уровнемер 80 ГГц перечислены сертифицированные варианты.

Сертификаты, которые необходимо запросить: ATEX, IECEx и NEPSI

Для приборов, предназначенных для взрывоопасных зон, сертификат является основным документом. Запросите эти три по названию, в зависимости от места установки.

• ATEX — требуется для оборудования, используемого во взрывоопасных средах в Европейском союзе и ЕЭЗ, в соответствии с Директивой 2014/34/EU. Сертификат выдается уведомленным органом и должен сопровождаться сертификатом проверки типа ЕС и Декларацией соответствия ЕС.
• IECEx — международная схема на основе серии IEC 60079, признанная в более чем 30 странах и многими владельцами заводов и EPC как наиболее переносимая сертификация — самый быстрый способ получить радар, принятый через границы.
• NEPSI — китайская сертификация для взрывоопасных сред, требуемая для заводов в материковом Китае и широко используемая китайскими производителями. Поскольку WELK является китайским производителем, NEPSI является стандартным поставляемым документом вместе с IECEx и ATEX, поэтому один прибор поставляется в европейские, ближневосточные и китайские проекты с соответствующими документами.

Как проверить сертификат взрывозащиты

Номер сертификата в техническом паспорте не является доказательством. Проверьте перед размещением заказа на покупку:

1. Найдите номер сертификата в онлайн-базе данных сертификатов IECEx (iecex.iec.ch) и подтвердите, что он действующий.
2. Подтвердите, что держатель сертификата совпадает с производителем, у которого вы покупаете.
3. Проверьте область действия охватывает точную модель, зону (0/1/2 или 20/21/22), группу газа, температурный класс и диапазон температуры окружающей среды.
4. Сопоставьте маркировку на шильдике с сертификатом — на заводской табличке прибора должна быть идентичная маркировка (например, Ex db IIC T6 Gb для взрывозащищенного устройства для зоны 1 или Ex ia IIC T6 Ga для зоны 0).
5. Подтвердите концепцию защиты которую вы оплачиваете (Ex d, Ex ia или обе), указанную в сертификате.
6. Запросите полный пакет документов — для ATEX: сертификат испытаний типа ЕС и декларацию соответствия; для IECEx: ExTR и CoC; для NEPSI: сертификат Ex — до принятия решения.

Наша страница сертификатов содержит перечень сертификатов, которыми обладают приборы WELK, подтвержденных заводскими испытаниями и проверками каждого устройства с маркировкой Ex.

Выбор взрывозащищенного радара по применению

Резервуары для хранения химических веществ

Резервуарные парки химических веществ обычно относятся к зоне 1, с зоной 0 в вентиляционных отверстиях, зонах пламени и некоторых подкрышечных пространствах реакторов. Коррозионные среды определяют выбор смачиваемых деталей: выбирайте антенну и технологическое уплотнение, рассчитанные на конкретное химическое вещество — часто с PTFE или PFA покрытием — и согласуйте температурный класс с температурой вспышки растворителя. Искробезопасный датчик с взрывозащищенным корпусом является распространенной конфигурацией.

Сосуды под давлением и реакторы

Давление и температура, а не только зона, определяют выбор. Технологическое соединение и антенна должны выдерживать номинальное давление сосуда, а температура процесса снижает температуру поверхности корпуса, поэтому обычно указывается радар Ex d с высокотемпературным исполнением. Ищите сертифицированную модель, температурный класс которой сохраняется во всем рабочем диапазоне, включая циклы пропаривания. Наш высокотемпературный радарный уровнемер сертифицирован для этого применения.

Силосы для цемента, летучей золы и пластика

Силосы обычно относятся к зоне 21 или 22 по пыли, иногда с газовой опасностью из-за летучих добавок. Требования: большая дальность (часто 30–70 м), устойчивость к сильной запыленности и налипанию, а также пыленепроницаемое (Ex t) или искробезопасное пылевое исполнение. Стандартным решением является радар 80 ГГц с узким лучом и герметичной или продуваемой антенной. Наш радарный уровнемер для цементных силосов — проверенная отправная точка.

Для сигнализации и блокировок, а не для непрерывного контроля запаса, взрывозащищенный вибрационный сигнализатор уровня является более дешевым и надежным дополнением к радару.

Типичные ошибки при покупке уровнемеров для взрывоопасных зон

1. Указание Ex d для зоны 0. Взрывонепроницаемая оболочка имеет рейтинг Gb и относится к зоне 1; газ в зоне 0 требует рейтинга Ga, то есть Ex ia или Ex m. Покупка Ex d для газового пространства зоны 0 — это ошибка соответствия, которую невозможно исправить на месте.

2. Покупка передатчика и забывание о контуре. Ex ia является искробезопасным только с сертифицированным барьером в контуре; Ex d является взрывонепроницаемым только с сертифицированными взрывонепроницаемыми кабельными вводами и заглушенными неиспользуемыми отверстиями. Закладывайте бюджет на всю измерительную цепь, а не только на прибор.

3. Игнорирование группы газа и температурного класса. Оборудование IIB не автоматически действительно для службы IIC, и рейтинг T3 не действителен, если газ воспламеняется при более низкой температуре. Согласуйте все три маркировки — зону, группу, класс — с процессом.

4. Предположение, что один сертификат покрывает все регионы. ATEX не автоматически удовлетворяет юрисдикциям, признающим IECEx, и ни один из них не заменяет сертификат NEPSI для материкового Китая. Запросите сертификаты, необходимые для места установки.

5. Забывание о сертификации для пыли. Радар, сертифицированный для газовых зон, не сертифицирован для пыли. Пылевые зоны требуют маркировки Ex t или пылезащищенной Ex ia, а корпус и уплотнение антенны должны быть оценены на проникновение пыли.

6. Не проверка сертификата. Фотокопия сертификата с правильным номером — это не то же самое, что проверенный, действующий и актуальный сертификат. Используйте приведенный выше контрольный список проверки, прежде чем принимать решение.

7. Занижение температуры. Температура технологического процесса повышает температуру поверхности корпуса и может вывести прибор из его температурного класса. Указывайте реальную максимальную температуру процесса, а не температуру окружающей среды с шильдика, при запросе котировки.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между взрывозащищенными радарными уровнемерами Ex d и Ex ia? Взрывонепроницаемая оболочка Ex d сдерживает внутренний взрыв в прочном корпусе и предотвращает распространение пламени наружу; Ex ia ограничивает электрическую энергию в цепи до уровня, слишком низкого для воспламенения атмосферы. Ex d обеспечивает большую мощность в цепи и обычно имеет категорию Zone 1 (Gb); Ex ia требуется для Zone 0 (Ga) и нуждается в сертифицированном искробезопасном барьере.

Можно ли использовать взрывозащищенный радарный уровнемер в зоне Zone 0? Да, но только если передатчик и вся его цепь имеют рейтинг Zone 0 (Ga) — на практике это искробезопасная цепь Ex ia или герметизация Ex m. Стандартный взрывонепроницаемый передатчик Ex d имеет рейтинг Gb, подходит для Zone 1 и Zone 2, но не для Zone 0.

Какие сертификаты следует запрашивать для радарного уровнемера для взрывоопасных зон? Запрашивайте ATEX (с сертификатом испытаний типа ЕС и Декларацией соответствия) для европейских проектов, IECEx для широкого международного признания и NEPSI для предприятий в материковом Китае. Если прибор может перемещаться между регионами, запросите все три.

Как проверить подлинность сертификата ATEX или IECEx? Найдите номер сертификата в онлайн-базе сертификатов IECEx, убедитесь, что держатель сертификата соответствует производителю, и сопоставьте маркировку на шильдике (например, Ex db IIC T6 Gb или Ex ia IIC T6 Ga), зону, группу газов и температурный класс с областью действия сертификата.

Надежен ли радар 80 ГГц на запыленных силосах с рейтингом взрывоопасности пыли? Да. Узкий луч на 80 ГГц лучше отклоняет пыль, конденсат и отложения, чем радар более низкой частоты, а передатчик с сертификацией по пыли (Ex t или Ex ia dust) с герметичной или продуваемой антенной является стандартным выбором для дальнобойных силосов в цементной и пластмассовой промышленности.

Получите сертифицированный взрывозащищенный радарный уровнемер для вашей взрывоопасной зоны

Радар с классом зоны настолько хорош, насколько хорош сертификат, стоящий за ним. Отправьте вашу классификацию зоны (зона ATEX или IECEx, группа газа, температурный класс), размеры вашего резервуара или силоса, технологические условия (среда, температура, давление и диэлектрическая проницаемость, если известна), а также размер существующего патрубка или фланца команде продаж WELK, и мы порекомендуем сертифицированный взрывозащищенный радарный уровнемер с соответствующей концепцией защиты — Ex d, Ex ia или пылезащищенный — с копиями сертификатов и инженерным предложением. Никаких общих ответов, никаких неоднозначных маркировок: предлагаемая нами модель будет иметь точный класс зоны, группу, класс и температурный рейтинг, необходимые вашему предприятию для прохождения инспекции и безопасной работы.