Искробезопасность дронов – безопасны ли квадрокоптеры в промышленности?

Применение БПЛА в промышленности

Беспилотные летательные аппараты стремительно набирают популярность, беспилотники давно облюбовали военные, строители, МЧС, экстренные службы. Коммерческие дроны экономят на подъёме в воздух иной дорогостоящей спецтехники, не подвергают опасности людей. Благодаря коптерам люди могут быстро принимать решения в экстренных ситуациях.

В 2013 году публицист Том О’Доннелл в New Yorker восторженно рассуждал о том, как беспилотники в скором времени изменят нашу жизнь. Он был прав, самые интересные события происходят на рынке профессиональных дронов. Один из ярких примеров – противоударный квадрокоптер с тепловизором и видеокамерой Elios. Это дрон-инспектор разработан для инспекции строительных и промышленных объектов. Разберёмся, насколько выгодно и безопасно использование подобных дронов в промышленности и существуют ли в природе искробезопасные дроны.

Насколько нам известно, ни один коммерчески доступный беспилотный летательный аппарат не позиционируется как взрывобезопасный или искробезопасный. Вопрос о искробезопасности, безусловно, первый, который приходит на ум профессионалам, занимающимся проведением визуальных осмотров и технического обслуживания на взрывоопасных объектах в области нефтяной и газовой промышленности. Например, на буровых, газокомпрессорных станций, химических заводов, АЗС, НПЗ и прочих. Как производителю первого в мире дрона, предназначенного для промышленной инспекции помещений, нам приходилось отвечать на этот вопрос бесчисленное количество раз, и мы подумали, что эта тема заслуживает отдельной статьи. Тем не менее, даже если искробезопасный беспилотник не существует, это не мешает использовать дроны для визуального контроля в нефтегазовой и химической промышленности. Чтобы правильно осветить тему искробезопасного дрона, давайте начнём с того, что нужно для создания реального искробезопасного дрона. Затем мы рассмотрим решения по снижению рисков и использованию дронов там, где мы их, естественно, не используем. Наконец, мы рассмотрим преимущества использования дронов, учитывая процедуры снижения рисков.

Что нужно для создания искробезопасного дрона?

Прежде всего, важно определить уровень безопасности, который должен быть достигнут. Во всём мире используются различные стандарты, регулирующие применение электронного оборудования во взрывоопасной атмосфере. Стандарты различаются по номенклатуре и спецификациям, но все согласны с тем, что пройдя определённую концентрацию опасных материалов и определённую вероятность нахождения в присутствии взрывоопасных взвесей, электронное оборудование должно обладать характеристиками для минимизации риска взрыва. Это уровень безопасности, о котором мы говорим.

Искробезопасное устройство не должно генерировать искру или статический заряд. Для того чтобы достигнуть этого, используются различные методы: погружение в масло, порошковая засыпка, герметизация, продувка. В худшем случае, если взрыв происходит в искрозащищённом аппарате, его структура должна сдержать взрыв и гарантировать, что ни горячий газ, горячие части, пламя или искры выйдут наружу во взрывоопасную среду. Как следствие, серьёзная искробезопасное устойство обычно тяжелее своего небезопасного аналога. Это соотношение обычно находится в диапазоне 10x. А также температура поверхности такого аппарата не должна нагреваться выше 25°C.

Дроны имеют все характеристики очень опасного оборудования для полётов во взрывоопасной среде. В них установлены батареи, моторы, и светодиоды, которые при работе могут сильно нагреваться. У дронов есть пропеллеры, которые могут производить искры и статическое электричество. Эти пропеллеры установлены на безщёточных моторах, которые охлаждаются воздухом. Дроны, предназначенные для эскплуатации в помещениях, имеют встроенное светодиодное освещение, которое может нагреваться выше 25°C. И, наконец, беспилотники должны быть достаточно лёгкими, чтобы иметь возможность летать достаточное количество времени.

Почему вопрос о искробезопасности некорректен - методы снижения рисков

На самом деле, во взрывоопасной среде ни один человек не может дышать (где используют азот и инертные газы) и ни одна машина не может летать. Взрывобезопасные роботы могли бы стать решением, но они имеют низкую степень автономии и манёвренности.

К счастью, люди всегда находят решение, и вышеупомянутые ограничения уже давно преодолены с использованием различных методов снижения риска. Если присутсвие человека необходимо, то интенсивная чистка и дегазация - пока не останется и следа взрывоопасных газов, - подход используемый дефакто. Этот метод снижения риска может быть использован также и для беспилотных летательных аппаратов.

Также широко используется азот и инертные газы для создания взрывобезопасной среды. Недостатком этого метода является то, что люди не могут дышать в такой среде. Тем не менее, беспилотники могут в ней летать без риска взрыва. Это безопасное и простое, но эффективное решение успешно было реализовано при использовании защищенного дрона Elios в опасных средах. Такой метод используется некоторыми из крупнейших химических компаний в мире, идущих в авангарде инноваций.

Технически существует третье решение. Научно доказано, что выше своего верхнего предела взрываемости смесь воздуха и топлива слишком «богата» и не будет гореть, тем самым снимая риск взрыва. Тем не менее, мы не призываем кого-либо применять его и доказывать научные теории, доверьте это британским учёным.

Есть ли преимущества БПЛА при использовании этих методов?

В большинстве случаев ответ утвердительный. По существу, это вопрос о том, насколько больше преимуществ вы получите, используя дроны вместо людей, а также от инспекции, которую вы выполняете, всё зависит от конкретного случая использования дрона.

Если посмотреть на вопрос безопасности, просто потому, что вам не нужно отправлять людей в ограниченные пространства или опасные зоны, использование дронов - это намного более эффективное решение.

С точки зрения экономики, если результаты вашей инспекции указывают на необходимость вмешательства человека для выполнения ремонта, имея данные удалённого визуального контроля вы будете намного эфективнее в проведении ремонтных работ. Вы будете знать, где конкретно устанавливать строительные леса, а где использовать альпинистов. Это может сэкономить время простоя и, в конечном счёте, уменьшить стоимость работ.

При надлежащей подготовке инспектор, использующий дистанционно управляемый дрон, будет работать гораздо эффективнее и быстрее, чем если бы он проводил такую же проверку, лично осматривая объект. В зависимости от объекта контроля, есть вероятность, что вам не придется останавливать работу всего объекта, как этого требует инспекция при непосредственном участии человека. Иногда это может существенно повлиять на время простоя.