Имеется блок-контейнер с размещенным внутри аналитическим оборудованием, установленный на наружной установке во взрывоопасной зоне класса 2, классифицированной в соответствии с ГОСТ IEC 60079-10-1-2011. Внутри контейнера размещены хроматографические приборы, для работы которых используются пропан-пропиленовая фракция, водород и азот. В связи с наличием указанных сред существует вероятность образования взрывоопасной газовой среды вследствие возможных утечек. Требуемый уровень взрывозащиты оборудования, устанавливаемого внутри блок-контейнера – Gb.
1. Допускается ли в соответствии с ГОСТ 31610.13-2019 применение системы искусственной вентиляции «vc» блок-бокса с подачей чистого воздуха из зоны класса 2 для снижения требований к уровню взрывозащиты оборудования, размещаемого внутри блок-контейнера (классификация без вентиляции – зона класса 1), с уровня Gb до уровня, соответствующего невзрывоопасной зоне?
2. В соответствии с пунктом 7.3.1 ГОСТ 31610.13-2019, система управления должна обеспечивать уровень надежности, соответствующий отказоустойчивости, необходимой для применяемого вида взрывозащиты. Например, для оборудования с уровнем взрывозащиты Gb без применения искусственной вентиляции – устойчивость к одной неисправности. Что в данном случае следует понимать под термином «устойчивость к одной неисправности»? Следует ли трактовать данное требование как необходимость резервирования компонентов системы управления, отвечающих за безопасность, а также обеспечение работоспособности контуров безопасности при отказе одного элемента (например, реализация схемы резервирования по принципу «1 из 2») в соответствии с требованиями ГОСТ 61508/61511?
Используемые нормативные источники
- ГОСТ IEC 60079-10-1-2011. Взрывоопасные среды. Часть 10-1. Классификация зон. Взрывоопасные газовые среды
- ГОСТ 31610.13-2019. Взрывоопасные среды. Часть 13. Защита оборудования помещениями под избыточным давлением «p» и помещениями с искусственной вентиляцией «v»
- ГОСТ IEC 61508-3-2018. Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 3. Требования к программному обеспечению
- ГОСТ Р МЭК 61511-3-2018. Безопасность функциональная. Системы безопасности приборные для промышленных процессов. Часть 3. Руководство по определению требуемых уровней полноты безопасности
Да, стандарт прямо допускает использование вида взрывозащиты «искусственная вентиляция «v» (уровень «vc») с забором чистого воздуха из зоны 2 для снижения требуемого уровня взрывозащиты оборудования внутри помещения с Gb до Gc или до уровня невзрывоопасной зоны, при условии выполнения всех требований разделов 4, 5 и 7 ГОСТ 31610.13-2019 и ГОСТ IEC 60079-10-1 к расчёту расхода, классификации зон и системе газового контроля.
«Устойчивость к одной неисправности» в понимании пп. 6.3.1 и 7.3.1 ГОСТ 31610.13-2019 означает, что система управления, относящаяся к защитным устройствам, должна обеспечивать сохранение требуемой функции безопасности при любой одиночной отказавшей составляющей (датчик, исполнительный элемент, логика), и допускается опора на подходы ГОСТ IEC 61508/IEC 61511, но сам ГОСТ 31610.13-2019 не требует конкретной схемы резервирования типа «1 из 2» или определённого SIL.
Обоснование ответа:
1. Допустимость применения «vc» с забором воздуха из зоны 2
Область применения ГОСТ 31610.13-2019 прямо охватывает:
В п. 4.2.2 специально указано назначение вида взрывозащиты «v»:
Таким образом, сам стандарт допускает использование искусственной вентиляции как средства снижения требований к уровню взрывозащиты оборудования с Gb до уровня невзрывоопасной зоны при условии выполнения его требований к проектированию и проверке системы вентиляции, а также корректной классификации зон до вентиляции.
Требования к источнику «чистого воздуха» общие для избыточного давления и вентиляции приведены в п. 5.2: источник должен быть вне взрывоопасной зоны, но допускается забор из зоны 2 при выполнении дополнительных требований. Для случая вентиляции «vc» эти общие требования конкретизированы в п. 7.1.2:
Дополнительные требования при заборе воздуха из зоны 2 (газоанализаторы на воздухозаборнике и в помещении, уставка 25 % предельного значения и соответствующий уровень взрывозащиты этих приборов и вентилятора) приведены в п. 5.2, подпункты a)–d).
П. 7.1.1 устанавливает, что взрывоопасная зона должна быть сначала классифицирована без вентиляции (в вашем случае – зона 1 внутри контейнера), для определения требований к защитным устройствам. П. 7.1.3.1 требует определить расход воздуха так, чтобы:
П. 7.5.7.2 дополнительно требует подтверждения, что при работе вентиляции концентрация не превышает 25% LFL в защищаемой области (испытания, расчёт или моделирование).
Следовательно, применение вида взрывозащиты «vc» с забором чистого воздуха из зоны 2 допускается.
При соблюдении пп. 5.2, 7.1.2, 7.1.3, 7.5.7 вы можете обосновать снижение исходной классификации (зона 1, уровень Gb) до невзрывоопасной зоны внутри помещения и, соответственно, снижение требований к уровню взрывозащиты устанавливаемого оборудования до уровня, соответствующего невзрывоопасной зоне (для самого помещения – «vc», Gc).
2. Смысл «устойчивости к одной неисправности» и связь с резервированием
Требование о «одной неисправности» в контексте систем управления, относящихся к системам взрывозащиты, содержится в двух местах:
В п. 6.3.1 указано, что: защитные устройства (датчики давления, расхода, газоанализаторы, исполнительные органы отключения и т.д.) являются компонентами системы управления, отвечающей за безопасность; система управления должна обеспечивать уровень надежности, согласующийся с отказоустойчивостью, необходимой для данного вида взрывозащиты, «например для вида «pb» – одна неисправность».
В примечании сказано, что для обеспечения полноты функциональной безопасности могут быть использованы стандарты и – IEC 61511 и IEC 61508.
Аналогично, п. 7.3.1 устанавливает: для исходного уровня Gb без вентиляции и для варианта «Gb без вентиляции с оборудованием Gc» требуется «одна неисправность»; для исходного уровня Gc без вентиляции достаточно «работы в нормальном режиме».
Допускается использование IEC 61511/61508 для оценки функциональной безопасности.
Из текста ГОСТ 31610.13-2019 следует, что:
«Устойчива к одной неисправности» система управления – это система, в которой отказ любого одного элемента, относящегося к защитным функциям (датчика, исполнительного элемента или логической части), не приводит к утрате функции безопасности, обеспечивающей взрывозащиту (например, своевременное отключение питания, перекрытие подачи горючего, поддержание продувки/вентиляции и т.п.).
Стандарт не предписывает конкретную структуру резервирования (1oo2, 2oo3, дублирование по каналам, самодиагностика и т.п.), а лишь отсылает к IEC 61508/61511 как к допустимому инструменту для обоснования нужного уровня функциональной безопасности; это прямо указано как «могут быть использованы», а не как обязательное требование.
Таким образом, требование «одна неисправность» в ГОСТ 31610.13-2019 носит функциональный характер и означает необходимость обеспечения сохранения функции безопасности при любом одиночном отказе, но не связывается нормативно с конкретным видом резервирования (схема «1 из 2» и т.п.) или с определённым SIL по ГОСТ IEC 61508/61511; такие решения и соответствующие расчёты остаются предметом проектного обоснования, выполненного по указанным стандартам функциональной безопасности, если заказчик или иные НД требуют их применения.