МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

ГОСТ

31610.30-2—

2017

(IEC/IEEE 60079-30-2: 2015)

ВЗРЫВООПАСНЫЕ СРЕДЫ

Часть 30-2

НАГРЕВАТЕЛИ СЕТЕВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЗИСТИВНЫЕ

Руководство по проектированию, установке и техобслуживанию

(IEC/IEEE 60079-30-2:2015,

Explosive atmospheres — Part 30-2: Electrical resistance trace heating — Application guide for design, installation and maintenance, MOD)

Издание официальное

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила, рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой национальной организацией «Ех-стандарт» (АННО «Ех-стандарт») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2    ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 30 ноября 2017 г. № 52-2017)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004—97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004—97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Молдова	MD	Молдова-Стандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт
Украина	UA	Минэкономразвития Украины

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 октября 2018 г. № 678-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31610.30-2-2017 (IEC/IEEE 60079-30-2:2015) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июня 2019 г.

5    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к первому изданию международного стандарта IEC/IEEE 60079-30-2:2015 «Взрывоопасные среды. Часть 30-2. Резистивный распределенный электронагреватель. Руководство по проектированию, установке и техобслуживанию» («Explosive atmospheres — Part 30-2: Electrical resistance trace heating —Application guide for design, installation and maintenance», MOD) путем исключения из него абзацев и примечания, относящихся к региональному североамериканскому методу классификации зон, которые нецелесообразно применять в межгосударственной стандартизации. Указанные абзацы и примечание, не включенные в основную часть настоящего стандарта, приведены в дополнительном приложении ДА.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (пункт 3.6).

Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДБ

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ГОСТ 31610.30-2-2017

4.4 Правила установки

В том случае если отказ определенной части распределенной электронагревательной системы влечет за собой снижение безопасности или затруднение технологического процесса, то всю распределенную электронагревательную систему можно считать важнейшим компонентом всего процесса. Требования к регулированию температуры и контролю цепи для конкретного применения могут быть определены в соответствии с типами регулирования температуры (см. 4.3).

Если распределенная электронагревательная система крайне необходима для процесса, следует предусмотреть контроль цепи, сигнализацию о ее неисправности или отказе, а также установку дублирующих (резервных) нагревательных систем. Контроллеры резервной или дублирующей нагревательной системы могут быть настроены на автоматическое включение при обнаружении неисправности системы контро-ля/аварийной сигнализации. Резервные сетевые электронагреватели позволяют производить техническое обслуживание и ремонт без остановки процесса и могут быть использованы для повышения надежности.

5 Теплоизоляция

5.1    Общие требования

Выбор, установка и обслуживание теплоизоляции являются основным условием функционирования распределенной электронагревательной системы. Система теплоизоляции предназначена для ограничения основных тепловых потерь, а остальные потери компенсирует нагревательная система. Поэтому неисправности теплоизоляции прямо отражаются на рабочих характеристиках всей системы.

Основная функция теплоизоляции — это снижение уровня теплопередачи с поверхности, температура которой отличается от температуры окружающей среды. Снижение потерь энергии позволяет:

-    уменьшить эксплуатационные расходы;

-    улучшить рабочие характеристики системы;

-    повысить нагрузочную способность системы.

Перед тем как анализировать тепловые потери для трубопровода, резервуара или другого механического оборудования с электронагревом, рекомендуется рассмотреть различные варианты систем теплоизоляции, включая выбор:

-    изоляционного материала;

-    климатического барьера (оболочки);

-    оптимальной толщины изоляции с учетом оптимальной конструкции электронагревательной системы;

-    соответствующего размера изоляции.

Информация о соответствующей толщине слоя изоляционного компаунда приведена в приложении Н.

5.2    Выбор изоляционного материала

Ниже перечислены важные аспекты, которые необходимо учитывать при выборе изоляционного материала и оптимизации выбора в соответствии с критериями эксплуатирующей организации:

-    температурные характеристики;

-    теплопроводность изоляции А;

-    механические свойства;

-    химическая совместимость и коррозионная стойкость;

-    влагостойкость;

-    риск для здоровья персонала во время монтажа;

-    огнестойкость;

-    токсичность при горении;

-    стоимость.

Наиболее распространенными изоляционными материалами являются:

-    вспененная двуокись кремния;

-    минеральное волокно;

-    пеностекло;

-    уретан;

-    стекловолокно;

-    силикат кальция;

-    полиизоцианурат;

-    перлитовый силикат.

3

При использовании мягких изоляционных материалов (минеральное волокно, стекловолокно и т. д.) труба может быть плотно обернута слоем изоляции по своему фактическому диаметру. Необходимо принять меры к тому, чтобы распределенный электронагреватель не был заделан внутрь изоляции, так как это может его повредить или ограничить теплообмен. В качестве альтернативы допускается использовать изоляцию, рассчитанную на трубу следующего большего габарита, которая легко закроет трубу и резистивный распределенный электронагреватель. Жесткая теплоизоляция (силикат кальция, вспененная двуокись кремния, пеностекло и т. д.) может соответствовать габариту трубы, если в теплоизоляционной секции вырезаны продольные пазы. Этот метод монтажа обычно называют монтажом в продольный паз. В качестве альтернативы допускается использовать изоляцию, рассчитанную на трубу следующего большего габарита, чтобы разместить распределенный электронагреватель. Во всех случаях размер и толщина изоляции должны быть четко указаны.

Изоляция задвижек, фланцев, насосов, приборов и другого подобного оборудования должна иметь соответствующую конфигурацию. Она может быть выполнена в виде изоляционных блоков, сегментов или гибких подходящих оболочек.

Неизолированные или частично изолированные трубные опоры и частично изолированное оборудование требуют дополнительного обогрева для компенсации тепловых потерь. Изоляционный цемент или волокнистые материалы следует использовать для заполнения стыков. В случае использования изоляционных цементов для теплоизоляции сложных поверхностей необходимая толщина слоя изолирующего цемента должна быть определена для достижения требуемых теплоизоляционных свойств.

5.3    Выбор климатического барьера (оболочки)

Нормальное функционирование распределенной электронагревательной системы зависит от влажности изоляции. Обычно тепловой энергии системы электрообогрева трубопровода недостаточно, чтобы высушить намокшую теплоизоляцию. Некоторые изоляционные материалы, если были намочены хотя бы однажды, уже не могут восстановить свои первоначальные свойства, даже если снять изоляцию с трубы и высушить ее.

Прямолинейные трубопроводы могут иметь климатический барьер в виде металлического кожуха (оболочки) либо полимерной или мастичной системы. Когда используют металлический кожух, он должен быть гладким и иметь продольные S-образные края. Поперечные кольцевые стыки должны быть скреплены бандажной лентой, кроме того, следует накладывать герметик на каждом конце кожуха, где стыки перекрываются (см. рисунок 1).

Оболочка, соединяемая внахлест или другим способом без герметика, неэффективна в качестве защитного барьера против влаги. Даже через один негерметизированный шов значительное количество воды может проникнуть в изоляцию во время ливня, поэтому эластомерное гидравлическое уплотнение оболочки должно быть способно выдерживать длительное воздействие окружающей среды.

При выборе климатического барьера необходимо учитывать по меньшей мере следующее:

-    эффективность защиты от влаги;

-    коррозийные свойства химических веществ в зоне;

-требования пожарной безопасности;

-    прочность при неправильной эксплуатации;

-    стоимость.

5.4    Выбор экономически целесообразной толщины изоляции для обеспечения

оптимальной конструкции распределенного электронагревателя

При выборе изоляции по экономическим соображениям по меньшей мере сравнивают первоначальную стоимость материалов и установки со стоимостью энергии, сохраненной за срок службы изоляции. Фактическая толщина изоляции не всегда точно соответствует ее номинальной толщине. При выборе размера (толщины) изоляции нужно учитывать, позволяет ли фактический размер трубной изоляции закрыть трубу вместе с электронагревателем.

Толщина изоляции, выбранная по экономическим соображениям для частей системы без обогрева, не всегда обеспечивает оптимальную или приемлемую конструкцию и установку распределенной электронагревательной системы. Конструкцию распределенной электронагревательной системы следует учитывать при выборе изоляции. Выбор оптимальной толщины изоляции для трубопроводов с электрообогревом позволяет обеспечить следующее:

4

ГОСТ 31610.30-2-2017

-    снизить требуемый уровень выходной мощности для каждого распределенного электронагревателя;

-    увеличить длину цепей электронагревателя;

-    уменьшить необходимое число цепей;

-    снизить общую мощность, необходимую для систем распределенного электрообогрева.

5.5 Двойная изоляция

При температуре трубы, превышающей максимально допустимое значение для электронагревателя, может быть использована двойная изоляция. Типичным применением метода двойной изоляции является предупреждение замерзания конденсата в паропроводах для перегретого пара, когда они не используются по назначению. Для этого электронагреватель размещают между двумя слоями изоляции, покрывающей трубу. Принцип метода двойной изоляции — определение правильного сочетания типов и толщины внутренней и внешней изоляции, позволяющего получить приемлемую для электронагревателя температуру на границе раздела слоев. Эта взаимосвязь показана на рисунке 2. При определении сочетания типов и толщины внутренней и внешней изоляции следует учитывать максимальную температуру окружающей среды. Необходимо обращать внимание на монтаж соединений и внутренней изоляции с учетом теплового расширения трубопровода.

1 — металлическая оболочка; 2 — изоляция; 3 — изолированная труба с металлической оболочкой; 4 — герметизирующая мастика; 5— герметизирующий бандаж; 6— изолирующая лента; 7 — направление движения; 8 — труба

Рисунок 1 —Теплоизоляция. Установка климатического барьера

5

Радиус 1 — труба; 2 — внутренний слой изоляции; 3 — обогреватель трубопровода; 4 — внешний спой изоляции; 5 — металлическая фольга (алюминиевая); 6 — труба с максимальной температурой; 7—температура поверхности контакта; 8 — температура поверхности внешней изоляции; 9 — температура окружающей среды

Рисунок 2 — Типичный температурный профиль

6 Проектирование системы

6.1 Введение

При любом применении систем распределенного электронагрева особые требования предъявляются к их проектированию, поскольку необходимо обеспечить требуемую температуру и поддерживать ее в заданных условиях. Распределенные электронагревательные системы всегда взаимодействуют с другими элементами оборудования, например теплоизоляцией и источником питания системы. Полученная в конечном итоге система представляет собой единое целое, состоящее из всех указанных компонентов. Для того чтобы проектируемая система функционировала в указанном режиме, необходимо знать эксплуатационные характеристики взаимодействующих элементов систем и контролировать их.

Конструкция любой распределенной электронагревательной системы должна отвечать всем требованиям межгосударственных стандартов по использованию электрооборудования и требованиям настоящего стандарта. При проектировании необходимо рассматривать техническое обслуживание систем и технологического оборудования сточки зрения энергетической эффективности и по результатам испытаний установленных систем, подтверждающих обеспечение требуемых эксплуатационных показателей и безопасности.

Толщина изоляции и напряжение питания влияют на эффективность конструкции распределенной электронагревательной системы. При выборе типа изоляции обычно учитывают температуру и условия окружающей среды. Толщину изоляции для трубопроводов с электрообогревом необходимо выбирать с учетом вида электронагревателя, чтобы обеспечить оптимальную конструкцию распределенной электронагревательной системы. Дополнительная информация по этому вопросу приведена в 5.4. Выбор напряжения питания, подаваемого в цепи распределенной электронагревательной системы, может в значительной степени влиять на общее энергоснабжение и экономические характеристики системы в цепом.

6

ГОСТ 31610.30-2-2017

Необходимо соблюдать достаточное расстояние между трубами и между трубами и частями конструкции для обеспечения установки теплоизоляции.

При проектировании распределенных электронагревательных систем, предназначенных для использования во взрывоопасных средах, вводят дополнительные ограничения, связанные с требованиями и классом конкретной взрывоопасной зоны.

Информация о схеме каждой цепи должна быть занесена в форму, пример которой приведен в таблице А.1 приложения А, и сохранена.

Информация для расчета тепловых потерь и примеры приведены в приложении Е (для трубопроводов) и в приложении F (для резервуаров).

6.2    Назначение электронагревателей и основные требования к ним

Электронагреватели следует выбирать и устанавливать таким образом, чтобы обеспечить достаточное количество энергии:

a)    для компенсации тепловых потерь при поддержании указанной температуры объекта при указанной минимальной температуре окружающей среды (см. метод расчета в ГОСТ 31610.30-1); или

b)    повышения температуры объекта и его содержимого, когда это указано, в течение заданного периода времени (см. 6.6); или

c)    одновременно указанное в перечислениях а) и Ь).

При выборе распределенного электронагревателя необходимо принимать во внимание расчет максимально возможной температуры оболочки в неблагоприятных условиях, как указано в ГОСТ 31610.30-1. Методы определения температуры включают метод классификации изделий, метод стабилизированной конструкции и метод регулируемой конструкции.

Температура может быть снижена, например, с помощью регулировки параметров системы, использования нескольких электронагревателей для снижения мощности на единицу длины или с помощью выбора системы регулирования температуры. Избыток установленной мощности по сравнению с необходимой мощностью и способ применения, монтажа и эксплуатации электронагревателей не должны быть причиной даже в наихудших условиях недопустимого риска во взрывоопасных средах.

Изготовитель распределенной электронагревательной системы должен установить методы проектирования и расчетов. Конечный пользователь должен придерживаться методов проектирования и расчетов, указанных изготовителем.

6.3    Обучение

Специалисты, принимающие участие в проектировании систем распределенного электронагрева, должны проходить обучение с целью овладения всеми необходимыми технологическими приемами.

6.4    Выбор распределенного электронагревателя

6.4.1 Общие требования

При выборе распределенного электронагревателя для конкретного применения необходимо рассмотреть следующие основные характеристики конструкции:

a)    максимально допустимая температура для распределенных электронагревателей должна быть выше максимально возможной температуры объекта при нормальной эксплуатации;

b)    распределенные электронагреватели должны быть пригодны для работы в указанных условиях окружающей среды, например в коррозионно-активной атмосфере или при минимальной температуре окружающей среды;

c)    распределенные сетевые электронагреватели должны быть сертифицированы для использования в данной взрывоопасной среде.

При эксплуатации электронагревателя существует максимально допустимая удельная мощность, безопасная для объекта или его содержимого. В некоторых случаях значение удельной мощности особенно важно, например, когда речь идет о футерованных трубах, резервуарах, содержащих каустическую соду, или термочувствительных материалах. Максимально допустимая удельная мощность должна быть указана в документации к системе. Может потребоваться параллельная трассировка или укладка спиралью одного электронагревателя.

7

6.4.2    Электронагреватели, изготовляемые на месте

Допускается применение изготовляемых на месте электронагревателей, если соблюдены следующие условия:

-    персонал, выполняющий установку, имеет необходимую квалификацию в области специальных методов монтажа;

-    электронагреватели сертифицированы для изготовления на месте;

-    в инструкциях по установке, предоставленных изготовителем, предусмотрено изготовление электронагревателей на месте;

-    электронагреватель(и) прошел(ли) полевые (эксплуатационные) испытания, указанные в 8.5.5;

-    электронагреватель(и) маркирован(ы) в соответствии с ГОСТ31610.30-1.

Электронагреватель(и), не запрещенный(е) для применения в связи с указанными выше требованиями, технически пригоден(ны) для применения, однако необходимо определить максимально допустимую удельную мощность для каждого из них. Это зависит от конструкции электронагревателя, его максимально допустимой температуры, максимальной рабочей температуры и максимально допустимой температуры объекта и теплоизоляции.

Для каждого конкретного распределенного электронагревателя максимально допустимая удельная мощность должна быть определена по данным изготовителя, основанным на испытаниях, указанных в ГОСТ 31610.30-1. Значение должно быть выбрано таким образом, чтобы не была превышена максимально допустимая температура для распределенного электронагревателя. Предельное значение максимально допустимой удельной мощности для каждого электронагревателя должно быть либо выбрано по данным изготовителя, либо быть равным значению, определенному для данного процесса, в зависимости от того, какое значение ниже. Однако удельная мощность может быть еще более ограничена при необходимости использования параллельной трассировки.

Разработчик может выбрать тип, длину или размер и нагрузку распределенного электронагревателя. Фактическая установленная нагрузка должна быть не меньше, чем проектная, а фактическая удельная мощность не выше указанной ранее. Тип электронагревателя и значения установленной нагрузки и удельной мощности должны быть указаны в документации к системе.

6.4.3    Специальные типы распределенных электронагревателей

Последовательные и параллельные распределенные электронагреватели обычно выбирают по их электрическим параметрам.

В последовательных распределенных электронагревателях в качестве нагревательного элемента обычно используют электрический проводник (жилу), поэтому напряжение питания и длина цепи становятся критическими параметрами для конструкции каждой цепи. Последовательные распределенные электронагреватели с полимерной изоляцией особенно подходят для установок с длинной цепью. Последовательные распределенные электронагреватели с минеральной изоляцией и металлическими оболочками особенно подходят для поддержания очень высокой температуры процесса. Параллельные распределенные электронагреватели обычно состоят из двух параллельных проводников, разделенных полимерным или металлическим нагревательным элементом, который получает питание от проводников. Они, как правило, используются для защиты от замерзания и поддержания температуры процесса в сложных трубопроводах. В электронагревателе постоянной мощности обычно применяют спиральный металлический нагревательный элемент.

Электронагреватель с положительным температурным коэффициентом сопротивления (терморезистор с ПТК), как правило, состоит из полимерного нагревательного элемента, экструдированного между проводниками.

Тип электронагревателя с ограничением мощности обычно располагается между нагревателями предыдущих типов с более высокой выходной мощностью при более высокой рабочей температуре, чем у типа ПТК, с одной стороны, и с более низкой рабочей температурой, чем у электронагревателя постоянной мощности, с другой стороны.

6.5 Определение максимальной температуры

6.5.1 Общие требования

Необходимо точно определять максимальную температуру оболочки распределенного электронагревателя для всех применений во взрывоопасных средах. Очень важно, чтобы проектировщик системы соблюдал все руководства, технические условия и методику проектирования, предоставленные изготовителем в соответствии с ГОСТ31610.30-1. Некоторые примеры применений, для которых важно определять максимальную температуру оболочки, приведены ниже:

8

ГОСТ 31610.30-2-2017

a)    неметаллический трубопровод, для которого максимальная температура электронагревателя может приближаться к максимальной допустимой температуре объекта, теплоизоляции или других компонентов системы;

b)    установки, в которых отсутствуют устройства управления или датчики контроля температуры окружающей среды, при наличии потенциально высоких температур оболочки в состоянии равновесия;

c)    установки, в которых необходимо поддерживать температуру процесса с высокой степенью точности;

d)    установки во взрывоопасных средах, для которых предполагается, что регулирующий термостат не работает, и при этом температура оболочки распределенного электронагревателя не может превышать температуру воспламенения или температуру самовоспламенения для газа, пара или горючей пыли, наличие которых предполагается на данной площадке.

Необходимо, чтобы проектировщик понимал, что возможны три способа защиты распределенной электронагревательной системы от превышения предельной температуры: электронагреватель с положительным температурным коэффициентом, использование ограничителя температуры или регулирующего устройства и расчет стабилизированной конструкции. Методы и ограничения при расчете предельной температуры описаны в ГОСТ31610.30-1.

При использовании одного устройства регулирования температуры для нескольких объединенных распределенных электронагревателей (особенно на установках с несколькими режимами потока) каждый расчетный режим необходимо анализировать как режим для стабилизированной конструкции.

6.5.2    Распределенные электронагреватели с положительным температурным коэффициентом

Распределенным электронагревателям, мощность которых значительно снижается с увеличением температуры, то есть электронагревателям с положительным температурным коэффициентом, температурный класс может быть присвоен путем испытаний (как указано в ГОСТ 31610.30-1). Во многих случаях дополнительные меры регулирования для ограничения температуры не требуются, если класс температуры электронагревателя ниже, чем указано для данного применения. Однако можно применять ограничитель температуры и стабилизированную конструкцию, чтобы эксплуатировать систему в более узком диапазоне температур технологического процесса.

6.5.3    Стабилизированная конструкция

В основе стабилизированной конструкции лежит принцип определения максимальной температуры объекта и оболочки распределенного электронагревателя в худших условиях эксплуатации. Это расчет условий равновесия, которые возникают, когда количество подводимого тепла равно потере тепла системой. Набор худших условий включает:

a)    максимальную температуру окружающей среды, которая обычно принимается на уровне 40 °С, если не указано иное;

b)    отсутствие ветра (неподвижный воздух);

c)    использование умеренного или минимального значения коэффициента теплопроводности теплоизоляции;

d)    отсутствие температурного регулирования по проекту или для того, чтобы смоделировать отказ температурного реле;

e)    работу электронагревателя при напряжении, превышающем установленное рабочее напряжение на 10 %;

f)    работу электронагревателя на верхнем пределе производственного допуска или при минимальном удельном сопротивлении для последовательных распределенных электронагревателей.

Специальные требования к стабилизированной конструкции приведены в ГОСТ 31610.30-1. Испытания для стабилизированной конструкции также определены в ГОСТ31610.30-1. Как правило, максимальную температуру поверхности электронагревателя рассчитывают по формулам, выведенным на основе оценки эмпирических данных и теоретическим методом, описанным в приложении к ГОСТ 31610.30-1, в котором рассмотрена методика проверки конструкции электронагревателя. В качестве альтернативы при конструировании допускается применять программы, позволяющие рассчитывать максимальную температуру оболочки на основе самых неблагоприятных параметров.

6.5.4    Регулируемая конструкция

Ограничитель температуры/регулирующее устройство должен(но) предотвратить превышение электронагревателем температуры в основном за счет определения:

a)    температуры объекта или других компонентов установки;

b)    температуры оболочки электронагревателя;

c)    других параметров, кроме температуры, например тока.

9

Ограничитель температуры/регулирующее устройство должен(но) размыкать цепь в случае неисправности датчика или самого ограничителя температуры/регулирующего устройства. Специальные требования для регулируемых конструкций приведены в ГОСТ31610.30-1.

Необходимо использовать аппаратуру управления и контроля, отвечающую требованиям настоящего стандарта и требованиям к применению в процессах различных видов в соответствии заданными показателями надежности и точности, с учетом согласования положений 7.1.

6.6    Нагрев и охлаждение

Для некоторых установок необходимо указывать, что распределенная электронагревательная система способна повысить температуру неподвижного продукта за определенный период времени, вследствие чего может потребоваться его охлаждение. Требования к нагреву и охлаждению приведены в приложении G.

6.7    Сведения о конструкции

6.7.1    Проектно-конструкторская документация

Для создания работоспособной конструкции распределенного электронагревателя при проектировании необходимо использовать актуальную информацию о технологическом процессе и оборудовании и вносить в конструкцию изменения при любых пересмотрах технических условий и чертежей, имеющих отношение к распределенной электронагревательной системе.

При конструировании электронагревателя могут применяться любые или все следующие элементы:

a)    параметры технологического процесса:

1)    документация о классификации зон, включая соответствующую температуру самовоспламенения;

2)    блок-схема системы управления;

3)    детальные чертежи оборудования (насосы, вентили, фильтры и т. д.);

4)    процессы, способные вызвать повышение температуры трубопровода, например выход пара или экзотермические реакции;

b)    параметры трубопровода:

1)    чертежи размещения оборудования (схемы, разрезы и т. д.);

2)    чертежи трубопровода (схемы, изометрические чертежи, перечни технологических линий и т. д.);

3)    спецификации трубопроводов;

4)    необходимо поддерживать соответствующие расстояния между трубами и между трубами и частями конструкции для обеспечения установки теплоизоляции;

c)    требования и данные о теплоизоляции:

1)    температурные параметры конструкции;

2)    спецификации теплоизоляции;

3)    графики установки теплоизоляции;

4)    ведомость материалов;

d)    электрические параметры:

1)    электрические схемы (принципиальные электрические схемы, схемы соединений и т. д.);

2)    спецификации электрооборудования;

3)    информация об оборудовании;

4)    руководства по монтажу и эксплуатации оборудования;

5)    ведомость материалов.

6.7.2    Перечни изометрических видов или конфигураций электронагревателя и диаграммы распределения нагрузки

Данные для расчета схемы каждого распределенного электронагревателя должны включать следующую информацию:

а) данные для расчета:

1)    классификацию взрывоопасных зон, включая самую низкую температуру воспламенения для каждой зоны (если применяется);

2)    обозначение трубопровода или номер линии;

3)    размер, спецификацию и материал трубы;

4)    тип, номинальный размер, толщину и коэффициент теплоизоляции к;

5)    обозначение электронагревателя и/или номер цепи;

ГОСТ 31610.30-2-2017

6)    температуру, которую необходимо поддерживать;

7)    максимальную температуру процесса;

8)    минимальную температуру окружающей среды;

9)    максимальную воздействующую температуру (если применяется);

10)    максимальную температуру оболочки (если требуется);

11)    тепловые потери при поддержании желаемой температуры на единицу длины трубопровода;

12)    параметры нагрева (если требуются);

13)    мощность, Вт на единицу длины электронагревателя, при поддержании желаемой температуры;

14)    общую мощность, Вт;

15)    пусковой ток в цепи и ток в установившемся режиме;

16)    ведомость материалов;

Ь) установочные чертежи:

1)    установочные чертежи оборудования в изометрической проекции;

2)    местонахождение трубопровода с номерами линий;

3)    местонахождение силовых разъемов, концевых уплотнений, датчиков температуры, если применяются;

4)    длину трубопровода;

5)    отношение трассы нагревателя к длине трубопровода;

6)    длину электронагревателей;

7)    дополнительную длину электронагревателя, применяемую для вентилей, трубодержате-лей и других систем теплоотвода;

8)    номинальное напряжение;

9)    номер или обозначение электрораспределительного щитка, обозначение аппаратуры аварийной сигнализации и управления и уставки защит.

6.8 Система электропитания

Система электропитания распределенной электронагревательной системы состоит из источника питания, распределительных трансформаторов и распределительной системы электронагревателя (см. подробную информацию в [5]).

Источник питания является основным элементом в конструкции распределенной электронагревательной системы, поэтому рекомендуется определять уровни напряжения и фактическое месторасположение источников питания на ранних этапах разработки системы.

Номинальную мощность, обозначение кВ ■ А, распределительных трансформаторов рассчитывают на основе максимальной проектной рабочей нагрузки, при этом учитывают пусковой ток и выбранную резервную мощность. Максимальную проектную рабочую нагрузку и пусковые нагрузки рассчитывают на основе минимальной пусковой температуры. Для того чтобы оптимизировать размер трансформатора, необходимо рассмотреть запуск наименьшего числа цепей за один раз. Номинальная мощность, обозначение кВ ■ А, трансформатора должна составлять не менее 125 % от рассчитанной максимальной нагрузки, что связано стоками электронагревателя, возникающими при пуске из холодного состояния. В зависимости от величины и фактического распределения нагревательных нагрузок для одной системы электропитания может потребоваться несколько распределительных трансформаторов. Вторичная обмотка распределительного трансформатора должна быть заземленной системой.

При проектировании распределительной системы ее фактическое месторасположение определяют с учетом расположения трубопровода. По возможности распределительные щитки устанавливают в безопасных зонах и зонах, в которых отсутствует агрессивная среда. Выбор степени защиты и маркировки взрывозащиты оболочки распределительного щитка зависит от окружающей среды и класса зоны. На внешнюю сторону каждой оболочки должна быть четко нанесена специальная маркировка системы, и электрические схемы должны быть доступны. Для каждого ответвления от цепи питания к цепи распределенного электронагревателя используют устройство защиты от перегрузки по току. При выборе технических характеристик этого устройства следует учитывать пусковые токи электронагревателя и их продолжительность при минимальной возможной температуре электронагревателя до его выхода в рабочий режим.

Рекомендуемое число электронагревателей или блоков нагревателей на одно защитное устройство не должно превышать пяти.

11

6.9    Требования к заземлению

Требования к заземлению включают следующее:

a)    электропроводящая оболочка распределенного электронагревателя должна быть надежно подключена к системе заземления;

b)    в том случае, если цепь заземления использует электропроводящую оболочку, необходимо учитывать устойчивость материала к химическому воздействию, если возможно воздействие агрессивных паров или жидкостей;

c)    оплетка и оболочка из нержавеющей стали обычно имеют высокое сопротивление, что может препятствовать созданию надежного контура заземления. Следует рассмотреть альтернативные методы заземления или использование дополнительного заземления.

6.10    Защита оборудования от замыканий на землю

Защита цепи питания распределенного электронагревателя должна быть способна прерывать короткое замыкание с высоким сопротивлением на землю и отключать токи короткого замыкания (см. ГОСТ31610.30-1). Отключение следует производить с помощью устройства, предназначенного для защиты оборудования от замыкания на землю с номинальным током срабатывания 30 мА, или аппарата защиты, способного прервать замыкание на землю, используемого вместе с соответствующей защитой цепи. Устанавливаемый уровень прерывания для настраиваемых устройств обычно составляет номинально 30 мА или на 30 мА выше уровня емкостных утечек распределенного электронагревателя, указанных его поставщиком.

Если условия технического обслуживания и контроля гарантируют, что обслуживание установленных систем будет осуществлять только высококвалифицированный персонал, а постоянная работа цепи необходима для безопасной работы оборудования или процессов, то допускается не отключать систему при обнаружении замыканий на землю, если предупреждающий сигнал будет гарантированно подтвержден.

6.11    Пуск при минимальной температуре окружающей среды

Номинальная мощность и характеристики устройств токовой защиты должны соответствовать распределенным электронагревательным системам, если возможен их пуск при минимальных температурах окружающей среды. Дополнительная информация и рекомендации для подобных случаев приведены в документации поставщика электронагревателя.

6.12    Длинные трассы кабеля

Если используют параллельные распределенные электронагреватели в больших длинах, удельная мощность в конце трассы может быть меньше удельной мощности в начале трассы из-за потерь напряжения. Это необходимо принимать во внимание при определении выходной мощности электронагревателя и размещении температурных датчиков.

6.13    Анализ режима потока

Если необходим контроль критической температуры, все возможные режимы потока в сети трубопроводов должны учитываться при определении сегментов цепи электронагревателя. Это проиллюстрировано на примере обогреваемого резервуара, показанного на рисунке 3. Все три цепи распределенного электронагревателя с раздельными регуляторами необходимы для поддержания в трубопроводной системе желаемой температуры. Когда подогреваемый продукт вытекает из бака через трубу А, цепи № 1 и 2 отключены, и цепь № 3, прогревающая трубу, по которой продукт не течет, остается подключенной. Если все три цепи объединить в одну с использованием только одного регулятора, труба А или В, по которой не протекает поток, обесточивается, и ее температура падает ниже желаемой.

Обводная труба вокруг регулирующего вентиля — другой распространенный случай, когда необходимо использовать дополнительные цепи, как показано на рисунке 4.

Ниже приведены два примера трубопроводных систем, схема которых заслуживает повышенного внимания. Тупики и коллекторные трубопроводы требуют аккуратной установки распределенных электронагревательных устройств и устройств управления ими.

ГОСТ 31610.30-2-2017

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном 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 (www.gost.ru)

© Стандартинформ, оформление, 2018

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

1    4    5    А

Рисунок 4 — Пример обводной трубы

6.14 Метод контроля тупиков

Это метод, который иногда используют для контроля температуры в сложных трубопроводных сетях и коллекторных системах. Метод также можно применять, когда необходимо поддерживать минимальное общее количество датчиков температуры даже в ущерб экономии энергии. Метод заключается в определении местоположения или изготовлении секции трубопровода, которая:

a)    имеет статический режим потока в любой момент времени;

b)    имеет такие же тепловые потери, как и остальная часть контролируемой трубопроводной системы.

Независимо от параметров потока все секции нагреваются. Все секции со статическими условиями потока будут иметь необходимое количество тепла в условиях изменения температуры окружающей среды. Секции, по которым проходят потоки, могут быть излишне нагреты. Преимущество этого метода состоит в основном в компромиссном соотношении между сбережением энергии и экономией

13

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................1

3    Термины и определения...............................................................2

4    Применение.........................................................................2

4.1    Общие требования................................................................2

4.2    Коррозийные зоны................................................................2

4.3    Точность задания температуры процесса.............................................2

4.4    Правила установки................................................................3

5    Теплоизоляция.......................................................................3

5.1    Общие требования................................................................3

5.2    Выбор изоляционного материала....................................................3

5.3    Выбор климатического барьера (оболочки)............................................4

5.4    Выбор экономически целесообразной толщины изоляции для обеспечения оптимальной

конструкции распределенного электронагревателя.....................................4

5.5    Двойная изоляция.................................................................5

6    Проектирование системы..............................................................6

6.1    Введение........................................................................6

6.2    Назначение электронагревателей и основные требования к ним..........................7

6.3    Обучение........................................................................7

6.4    Выбор распределенного электронагревателя..........................................7

6.5    Определение максимальной температуры............................................8

6.6    Нагрев и охлаждение.............................................................10

6.7    Сведения о конструкции...........................................................10

6.8    Система электропитания..........................................................11

6.9    Требования к заземлению.........................................................12

6.10    Защита оборудования от замыканий на землю.......................................12

6.11    Пуск при минимальной температуре окружающей среды...............................12

6.12    Длинные трассы кабеля..........................................................12

6.13    Анализ режима потока...........................................................12

6.14    Метод контроля тупиков..........................................................13

6.15    Действие тяги (вертикальные трубопроводы)........................................14

6.16    Требования к проектированию душевых кабин и пунктов промывки глаз..................14

7    Аппаратура управления и контроля.....................................................15

7.1    Общие требования...............................................................15

7.2    Механические контроллеры.......................................................15

7.3    Электронные контроллеры........................................................15

7.4    Пригодность для применения......................................................15

7.5    Местонахождение контроллеров...................................................16

7.6    Местонахождение датчиков........................................................16

7.7    Аварийная сигнализация..........................................................16

8    Рекомендации по установке, испытаниям и техническому обслуживанию.....................17

8.1    Введение.......................................................................17

8.2    Подготовительная работа.........................................................18

8.3    Монтаж электронагревательных цепей..............................................18

ГОСТ 31610.30-2-2017

8.4    Установка аппаратуры управления и контроля........................................23

8.5    Монтаж теплоизоляции...........................................................26

8.6    Монтаж распределительной электрической сети и согласование с цепью питания...........28

8.7    Ввод в эксплуатацию.............................................................28

9    Техническое обслуживание...........................................................29

9.1    Общие требования...............................................................29

9.2    Нахождение неисправностей.......................................................30

9.3    Устранение неисправностей.......................................................30

10    Ремонт...........................................................................30

10.1    Общие требования..............................................................30

10.2    Ремонт распределенных электронагревателей.......................................30

10.3    Методы ремонта распределенных электронагревателей...............................31

10.4    Заземление....................................................................31

10.5    Испытания.....................................................................31

Приложение А (справочное) Пример исходных данных для проектирования.....................32

Приложение В (справочное) Проверочная таблица требований по монтажу.....................34

Приложение С (справочное) Пример протокола ввода в эксплуатацию распределенного

электронагревателя ...................................................... 36

Приложение D (справочное) Пример графика техобслуживания и записи в журнале регистрации ... 38 Приложение Е (справочное) Учет тепловых потерь для трубопровода. Формула расчета тепловых

потерь и пример расчета..................................................40

Приложение F (справочное) Учет тепловых    потерь для    резервуара............................45

Приложение G (справочное) Учет нагрева и    охлаждения.....................................48

Приложение Н (справочное) Метод определения соответствующей толщины слоя

термоизоляционного компаунда............................................50

Приложение ДА (справочное) Абзацы и примечание из IEC/IEEE 60079-30-2, не включенные

в основную часть настоящего стандарта....................................51

Приложение ДБ (справочное) Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном

международном стандарте................................................52

Библиография........................................................................53

V

Предисловие

Настоящий стандарт следует применять совместно с ГОСТ31610.30-1.

Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к первому изданию IEC/IEEE 60079-30-2.

При этом в него не включены абзацы и примечание настоящего стандарта, которые нецелесообразно применять в межгосударственной стандартизации в связи с тем, что они относятся к требованиям, предъявляемым к резистивным распределенным электронагревателям при применении регионального метода классификации зон на основе условий эксплуатации (Divisions), используемого в Северной Америке. Указанные абзацы и примечание, не включенные в основную часть настоящего стандарта, приведены в дополнительном приложении ДА.

Также исправлены ошибки в формулах (Е.8), (Е.9), (F.7) и в размерности, добавлены примечания к тексту и ссылки на работы российских авторов. Внесенные изменения выделены курсивом.

В дополнение к общему пересмотру и корректировке первого издания ГОСТ IEC 60079-30-2 и его гармонизации с [1] настоящий стандарт включает в себя следующие значительные изменения:

-    методы и требования к проектированию распределенных электронагревателей перенесены в ГОСТ 31610.30-1;

-    информация о монтаже, техническом обслуживании и ремонте передана в группы по поддержанию стандартов ПК 31 J для ее включения в ГОСТ IEC 60079-14, ГОСТ IEC 60079-17 и ГОСТ 31610.19;

-    добавлена более подробная информация о душевых кабинах и пунктах промывки глаз;

-добавлены приложения, приведенные в [1].

Информация о значимости изменений, перечисленных в первом издании ГОСТ 31610.30-2, по сравнению с первым изданием ГОСТIEC 60079-30-2 приведена в таблице.

Таблица

Изменение Раздел/ подраздел Тип Незначительное и редакционное изменение Расширение Значительное техническое изменение Дополнительные разъяснения относительно исключения из области действия стандарта зон, для которых необходимы уровни взрывозащиты Ga и Da 1 X Перенос требований к проектированию с учетом потерь тепла в ГОСТ 31610.30-1 6.3 X Дополнительные требования к проектированию душевых кабин и пунктов промывки глаз 6.16 С.2 Дополнительное приложение с примером записи данных проектирования Приложение А X Дополнительное приложение с проверочной таблицей требований к монтажу Приложение В X Дополнительное приложение с примером протокола ввода в эксплуатацию распределенного электронагревателя Приложение С X Дополнительное приложение с примером графика технического обслуживания и записи в регистрационном журнале Приложение D X Дополнительное приложение об учете тепловых потерь для трубопровода Приложение Е X Дополнительное приложение об учете тепловых потерь для резервуара Приложение F X

Окончание таблицы

Изменение Раздел/ подраздел Тип Незначительное и редакционное изменение Расширение Значительное техническое изменение Дополнительное приложение об учете нагрева и охлаждения Приложение G X Дополнительное приложение о методе определения соответствующей толщины слоя термоизолирующего компаунда Приложение Н X

Примечание — Приведенный перечень технических изменений включает в себя информацию о значимости этих изменений в настоящем стандарте, но не включает в себя всех изменений по сравнению с предыдущей версией стандарта.

Объяснение

A)    Определения

Незначительные и редакционные изменения:

-    разъяснение;

-    снижение технических требований;

-    незначительное изменение технических требований;

-    редакционные исправления.

Это незначительные редакционные или технические изменения, которые включают в себя изменения формулировок для внесения ясности в технические требования без изменения технического содержания или снижения уровня существующего требования.

Расширение —дополнительные технические возможности.

Это изменения, которые добавляют новые или изменяют существующие технические требования таким образом, что появляются новые возможности, но при этом не повышаются требования к оборудованию, которое полностью соответствует предыдущему стандарту. Поэтому данные изменения не рассматриваются для изделий, соответствующих требованиям предыдущего издания стандарта.

Значительные технические изменения:

-    дополнительные технические требования;

-    повышение технических требований.

Это изменения технических требований (дополнение, повышение уровня или исключение), вследствие которых изделие, отвечающее требованиям предыдущего издания стандарта, не всегда будет соответствовать требованиям последующего издания. Эти изменения необходимо учитывать для изделий, соответствующих требованиям предыдущего издания. Дополнительная информация об этих требованиях приведена в разделе В.

Примечание — Данные изменения отражают современные технические знания. Однако они обычно не влияют на оборудование, уже размещенное на рынке.

B)    Информация об исходных данных для значительных технических изменений

С.2 — требования к проектированию душевых кабин и пунктов промывки глаз дополнены в целях гармонизации и обеспечения дополнительной безопасности.

VII

Введение

Настоящий стандарт является основополагающим для электрооборудования, применяемого во взрывоопасных средах. Установленные в стандарте требования, а также требования стандартов по различным видам взрывозащиты обеспечивают безопасность применения электрооборудования на опасных производственных объектах в угольной, газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

VIII

ГОСТ 31610.30-2-2017 (IEC/IEEE 60079-30-2:2015)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ВЗРЫВООПАСНЫЕ СРЕДЫ Часть 30-2

НАГРЕВАТЕЛИ СЕТЕВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЗИСТИВНЫЕ Руководство по проектированию, установке и техобслуживанию

Explosive atmospheres. Part 30-2. Electrical resistance trace heaters. Application guide for design,

installation and maintenance

Дата введения — 2019—06—01

1    Область применения

Настоящий стандарт содержит руководство по применению резистивных электронагревательных систем в зонах, где могут присутствовать взрывоопасные среды, за исключением зон класса 0 и класса 20, требующих уровней взрывозащиты Ga/Da.

В настоящем стандарте даны рекомендации по проектированию, установке, техобслуживанию и ремонту распределенных электронагревательных систем и связанных с ними устройств управления и контроля. Стандарт не распространяется на устройства, которые используют индукционный нагрев, нагрев с помощью поверхностного эффекта или прямой нагрев трубопровода, а также устройства для снятия напряжений.

2    Нормативные ссылки

Приведенные ниже стандарты являются обязательными для применения настоящего стандарта. Для стандартов с указанной датой опубликования применяют только указанное издание. Если дата опубликования не указана, то применяют последнее издание приведенного стандарта (со всеми поправками).

ГОСТ31610.0—2014 (IEC 60079-0:2011) Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования

ГОСТ 31610.7—2012/IEC 60079-7:2006 Взрывоопасные среды. Часть 7. Повышенная защита вида «е»

ГОСТ 31610.15—2014/IEC 60079-15:2010 Взрывоопасные среды. Часть 15. Оборудование с видом взрывозащиты «п»

ГОСТ31610.30-1—2017 (IEC/IEEE 60079-30-1—2015) Взрывоопасные среды. Часть 30-1. Нагреватели сетевые электрические резистивные. Общие требования и требования к испытаниям

ГОСТ 31610.19—2014/IEC 60079-19—2014 Взрывоопасные среды. Часть 19. Ремонт, проверка и восстановление электрооборудования

ГОСТ IEC 60079-14-2013 Взрывоопасные среды. Часть 14. Проектирование, выбор и монтаж электроустановок

ГОСТ IEC 60079-17-2013 Взрывоопасные среды. Часть 17. Проверка и техническое обслуживание электроустановок

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства

Издание официальное

по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ31610.0 и ГОСТ31610.30-1, а также по [2].

4    Применение

4.1    Общие требования

Настоящий стандарт дополняет требования ГОСТ IEC 60079-14, ГОСТ IEC 60079-17 и ГОСТ 31610.30-1.

При установке распределенных электронагревательных систем во взрывоопасных средах необходимо указывать полные характеристики класса взрывоопасной зоны. В технических условиях следует устанавливать в каждом конкретном случае требуемые уровни взрывозащиты оборудования Gb, Gc, Db и Dc (традиционно связанные с зонами классов 1,2, 21 и 22 соответственно). Если применяются специальные ограничения или условия эксплуатации могут быть крайне суровыми, эти условия должны быть подробно описаны в инструкции к электронагревательному оборудованию.

В случае установки распределенных электронагревательных систем на мобильном или перемещаемом оборудовании (например, периодически передвигаемое оборудование) технические параметры должны соответствовать наиболее тяжелым условиям работы распределенной электронагревательной системы.

В том случае если существует вероятность того, что какие-либо части распределенной электронагревательной системы останутся незащищенными, они должны быть пригодны для применения в таких условиях.

4.2    Коррозийные зоны

Все компоненты распределенных электронагревательных систем должны быть проверены на совместимость с коррозийными материалами, с которыми они могут соприкасаться на протяжении срока службы. Электронагревательные системы, используемые в агрессивной среде, имеют более высокую вероятность отказа, чем в неагрессивной среде. Коррозия климатического барьера (кожуха) может привести к ухудшению теплоизоляции из-за ее намокания.

4.3    Точность задания температуры процесса

4.3.1    Тип I

Для осуществления процесса типа I необходимо поддерживать температуру выше минимально допустимого уровня. Допускается применять датчики контроля температуры окружающей среды. Управление большими энергетическими блоками допускается осуществлять с помощью одного устройства управления и распределительного щита. Временами теплоприток может быть излишним, в связи с чем допустим резкий рост температуры. Энергетическую эффективность можно повысить с помощью методов контроля тупиковых отводов или пропорционального регулирования по температуре окружающей среды (см. 6.14).

4.3.2    Тип II

Процесс типа II — это процесс, для которого температуру необходимо поддерживать в среднем диапазоне. Для регулирования температуры обычно используют механические термостаты.

4.3.3    Тип III

Для процесса типа III необходимо поддерживать температуру в узком диапазоне. Электронные контроллеры трубопроводов с использованием термопары или резистивного датчика температуры облегчают калибровку в условиях эксплуатации (на рабочей площадке) и обеспечивают максимальную гибкость в выборе функций сигнализатора перегрева и контроля. Может быть предусмотрен подвод тепла для подогрева пустой трубы или повышения температуры жидкости (или для того и другого) в указанном диапазоне и с установленным временным интервалом. Процессы типа III требуют строгого соответствия режиму потока и системам теплоизоляции.

2