Взрывозащищённый кран для АЭС: герметизация и блокировка
Особенности проектирования взрывозащищённых кранов для ядерной среды: взрывозащищённый мостовой кран проектируется по стандарту ГОСТ 31610.0 (МЭК 60079-0), маркировка взрывозащиты Ex d e IIB T4 Gb. Стоимость такого крана на 50–300% выше обычного, требуется взрывозащищённый двигатель, взрывозащищенный шкаф и искробезопасные материалы колёс. Краны ядерного класса должны обеспечивать сейсмостойкость (0,3g), радиационную защиту и уровень безопасности 1E, расчётный срок службы — 30 лет, проектирование — по нормам RCC-M и ASME.
Взрывозащищённый кран (Explosion-proof Crane) — это специализированное подъёмное оборудование, предназначенное для работы во взрывоопасных средах с горючими газами, парами или горючей пылью. Основной принцип конструкции — исключение воспламенения окружающей взрывоопасной атмосферы при нормальной работе оборудования, а также при возникновении электрической дуги, искр, перегрева и других потенциальных источников зажигания. Мостовой кран ядерного класса дополнительно должен отвечать требованиям сейсмостойкости и радиационной защиты. В данной статье на основе ГОСТ 31610 (МЭК 60079) и стандартов ядерной безопасности системно разбираются классы взрывозащиты, конфигурация взрывозащищённого оборудования и особенности проектирования кранов для атомной отрасли.
Классы взрывозащиты и классификация взрывоопасных зон
По ГОСТ 31610 (МЭК 60079) взрывоопасные среды подразделяются на зоны с газовой и пылевой атмосферой. Газовые зоны: зона 0 (постоянное присутствие), зона 1 (вероятно появление при нормальной работе), зона 2 (появление только при аварийных режимах). Мостовые краны применяются в зонах 1 и 2. Пылевые зоны: 20, 21 и 22; краны — в зонах 21 и 22.
Расшифровка маркировки взрывозащиты Ex d e IIB T4 Gb: d — взрывонепроницаемый тип (оболочка выдерживает внутренний взрыв и не передаёт его наружу), e — повышенная безопасность (усиленные меры исключают образование дуги и искр), IIB — группа газа (этиленовая, максимальная температура поверхности ≤135°C), Gb — уровень защиты оборудования (высокий уровень).
| Маркировка взрывозащитыПример | Тип защиты | Применимый газ | Температурный класс | ЗащитаУровень |
|---|---|---|---|---|
| Ex d IIC T6 Gb | Взрывонепроницаемый | Водород/Ацетилен(IIC) | ≤85°C(T6) | Высокий |
| Ex e IIB T4 Gb | Повышенная безопасность | Этилен(IIB) | ≤135°C(T4) | Высокий |
| Ex d e IIB T4 Gb | Взрывозащищённое исполнение+Комбинированное повышенной надёжности | Этилен(IIB) | ≤135°C(T4) | Высокий |
| Ex tb IIIC T85°C Db | Взрывозащита от пыли | Токопроводящая пыль | ≤85°C | Высокий |
| Сравнение конфигураций взрывозащищённого и обычного мостового крана |
Требования к взрывозащищённому мостовому крану
Основные отличия взрывозащищённого мостового крана от обычного заключаются в модернизации электрических и механических компонентов. В таблице ниже приведено сравнение ключевых конфигураций взрывозащищённого крана Ex d e IIB T4 и обычного мостового крана:
| Параметр | Взрывозащищённый кран Ex d e IIB T4 | Обычный мостовой кран |
| Электрические компоненты | Взрывозащищённое исполнение (Ex d, Ex e) | Стандартное исполнение |
| Механические компоненты | Модернизированные узлы с защитой от искрообразования | Обычная конструкция |
| Компонент | Обычныймостовой кран | Ex d e IIB T4взрывозащищённыймостовой кран | Разница в цене |
|---|---|---|---|
| Двигатель | YZPСериячастотно-регулируемый двигатель | YB3/YBZСериявзрывозащищённый двигатель | +50~100% |
| Электрошкаф | ОбычныйЗащитный шкаф | взрывозащищённыйШкаф с избыточным давлением/взрывозащищенный шкаф | +100~200% |
| Кнопка управления | ОбычныйКнопочный Пост | взрывозащищённыйКнопочный Пост(Ex d) | +100~200% |
| Концевой выключатель | ОбычныйКонечный выключатель | взрывозащищённыйКонечный выключатель(Ex d) | +200~300% |
| Освещение | ОбычныйLEDСветильник | Взрывозащищенный светильник(Ex d) | +100~200% |
| Кабель | ОбычныйТрудногорючий | Трудногорючий+Бронированный | +30~50% |
| Колесо/Рельс | ОбычныйСтальной | Искробезопасный материал(Медный сплав/Нержавеющая Сталь) | +50~100% |
Помимо замены механических компонентов, электрическая система взрывозащищённого мостового крана должна соответствовать следующим требованиям: всё электрооборудование должно иметь Сертификат взрывозащиты, ввод кабелей осуществляется через взрывозащищённые кабельные вводы, соединительные элементы должны быть защищены от самоотвинчивания и исключать искрообразование, заземление выполняется по двойной схеме — рабочее и защитное заземление, а Защита от утечки настроена на срабатывание при токе 30 мА. Что касается механической части, Тормоз должен использовать медные или безыскровые фрикционные материалы, Канат стальной — иметь цинк-алюминиевое покрытие для защиты от коррозии и искрообразования, а Крюк — изготавливаться из медно-основного сплава для предотвращения искр при соударениях.
Ограничения по режиму работы: Скорость подъёма ≤ 8 м/мин, скорость тележки и Моста крана ≤ 20 м/мин, Ограничитель перегрузки настроен на сигнализацию при нагрузке ниже 100% от номинальной, проверка взрывозащитных характеристик проводится каждые полгода. Система мониторинга и управления безопасностью Келуде Тяжёлая Промышленность поддерживает интеграцию с блокировками взрывозащищённого крана (подробнее см. Схема обеспечения безопасности SIL3).
Специальная конструкция кранов для атомной энергетики
Краны для атомной энергетики (Nuclear-grade Crane) эксплуатируются в гермозоне или на обычном острове АЭС и должны отвечать трём особым требованиям: Сейсмостойкость (сохранение работоспособности при землетрясении, соответствующем уровню безопасной остановки реактора SSE), радиационная стойкость (воздействие гамма-излучения и нейтронов), а также повышенный уровень безопасности (класс 1E для атомной энергетики).
Материалы кранов для атомной энергетики должны быть безгалогенными и с низким содержанием кобальта для снижения активации под воздействием радиации. Двигатель должен быть класса 1E (сейсмостойкий и радиационно-стойкий), система управления — на базе резервированного PLC с горячим резервом, тормозная система — с Двойной тормоз (каждый Тормоз способен самостоятельно обеспечить безопасное Торможение), Кабель — низкодымный безгалогенный огнестойкий типа HFFR, а лакокрасочное покрытие — легко дезактивируемое (гладкая поверхность, удобная для очистки). Проектные требования: сохранение работоспособности при ускорении землетрясения 0,3g, отказ одного компонента не должен влиять на безопасность, расчётный срок службы — 30 лет, с периодической проверкой сейсмостойкости.
Требования к Удаленному Мониторингу и регистрации данных для кранов атомной энергетики чрезвычайно строгие: все рабочие Параметр, события отказов и записи технического обслуживания должны храниться не менее 10 лет с защитой от несанкционированного изменения. Платформа удаленного мониторинга Келуде Тяжёлая Промышленность с поддержкой Цифровизации обеспечивает сбор и долгосрочное хранение данных для кранов атомной энергетики (подробнее см. Схема цифрового удаленного мониторинга кранов).
Предохранительная блокировка для взрывозащищённых и атомных кранов
Требования к предохранительной блокировке для взрывозащищённых кранов и кранов атомной энергетики значительно строже, чем для кранов общего назначения. Взрывозащищённый кран должен быть оснащён: Датчик Температуры для контроля температуры поверхности Двигатель и Электрошкаф (автоматическое отключение при превышении верхнего предела Температурный класс), прибор контроля концентрации газа с блокировкой пуска/остановки крана (запрет запуска или принудительная остановка при превышении концентрации), а также непрерывный Контроль заземления (сигнализация и остановка при Сопротивление заземления > 4 Ом). Кран для атомной энергетики должен быть оснащён: сейсмической блокировкой (автоматическая остановка и Торможение при превышении порога ускорения при землетрясении), Контроль дозы радиации (сигнализация при превышении допустимого уровня в рабочей зоне), а также резервированием Электропитание (автоматическое переключение на Аварийный источник питания при Отказ основного источника).
Решения Келуде для взрывозащищённых и атомных кранов
Келуде Тяжёлая Промышленность обладает лицензией на производство и компетенциями в области Проектирование и Производство взрывозащищённых кранов и кранов для атомной энергетики. Взрывозащищённая продукция охватывает все Класс Взрывозащиты от Ex d e IIB T4 до Ex d IIC T6. Продукция для атомной энергетики имеет лицензию на производство оборудования для АЭС. В стандартную комплектацию входят специализированная электрическая система для взрывозащищённого/атомного исполнения, двойной резервированный Тормоз и схемы предохранительной блокировки. Также предоставляются услуги ежегодной проверки взрывозащитных характеристик и повторной аттестации сейсмостойкости для атомной отрасли. Келуде Тяжёлая Промышленность предлагает бесплатную оценку Класс Взрывозащиты и разработку проектных решений.
Часто задаваемые вопросы
В: Какие классы взрывозащиты существуют для взрывозащищённых кранов?
О: Согласно Стандарт ГОСТ (аналог GB/T 3836), для кранов обычно применяется Маркировка взрывозащиты Ex db eb ib mb nA IIB/IIC T4/T6 Gb, что соответствует различным типам взрывозащиты. Выбор Класс Взрывозащиты зависит от категории Опасная зона (Zone 1/2/21/22) и класса взрывоопасной газовой/пылевой среды.
В: Какие особые требования предъявляются к кранам для ядерной среды?
О: Краны для ядерной среды требуют: радиационно-стойкое уплотнение, специальные радиационно-стойкие смазочные материалы, резервированную тормозную систему, Сейсмостойкость (в соответствии с требованиями класса безопасности для АЭС), Дистанционное управление, а также Контроль радиации и соответствующие блокировки.
В: По каким стандартам изготавливаются взрывозащищённые краны?
О: Взрывозащита проектируется по серии стандартов ГОСТ (аналог GB/T 3836), краностроение — по ГОСТ (аналог JB/T 10219 «Взрывозащищённые краны»), для ядерной среды применяются нормативы, аналогичные RCC-M и ASME.
