Теория горения и взрыва. Экзамен по теории горения и взрыва Виды горения
 Скачать 294.89 Kb.
|
|
27. Классификация взрывопожарных зон Современное производство насыщено электрооборудованием, пускорегулирующей аппаратурой, которые могут стать источником воспламенения окружающей взрывопожароопасной среды в результате нагрева или искрения. В связи с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) предусматривается классификация производственных помещений и наружных установок по взрывоопасным и пожароопасным зонам. К взрывоопасной зоне относится помещение, ограниченный объём помещения или наружная установка, в которых имеются или могут образовываться взрывоопасные смеси. При этом если объём взрывоопасной смеси более 5 % от свободного объёма помещения, то все помещение относится к взрывоопасной зоне, если равен или меньше 5 % от свободного объема, взрывоопасной считается зона в помещении в пределах 5 м по горизонтали и вертикали. Зона класса В–I – зоны, в которых выделяются горючие зоны или пары ЛВЖ в таком количестве, что могут образовать взрывоопасные смеси при нормальном режиме работы (переливание ЛВЖ). Зоны класса В–Iа – зоны, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси газов или паров ЛВЖ не образуются, а возможны лишь в результате аварии или неисправности. Зоны класса В–Iб – те же зоны, что и в классе В−Iа, но отличающиеся следующим:
Зоны класса В−Iг – пространство у наружных установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ (газгольдеры, ёмкости для ЛВЖ подземные). Зоны класса В−II – зоны, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве, что они могут образовывать взрывоопасные смеси при нормальном режиме работы. Зоны класса В−IIа – то же, что и В-II, но взрывоопасные смеси образуются только в результате аварий или неисправностей. Пожароопасная зона – пространство, в котором постоянно или периодически находятся горючие вещества. Зона класса П−I – зоны, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки более 610. Зоны П−II – зоны, в которых выделяются горючие пыли и волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м3. Зона класса П−IIа – зона, в которой обращаются твёрдые горючие вещества. Зона класса П−III – расположенные вне помещения зоны, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки более 610 или твёрдые горючие вещества. ПУЭ определены требования к электроустройствам, размещённым во взрывоопасных зонах. Выбор и установка электрооборудования для взрывоопасных зон должны проводиться в соответствии с ПУЭ на основании классификаций взрывоопасных смесей и взрывоопасных зон. 28. Пожарная безопасность электроустановок Оценка пожарной опасности электрических изделий включает два основных этапа: определение возможности пожара и оценку последствий горения. Оценка возможности возникновения пожара отражает комплексный поход, включающий: использование вероятностных методов, исходя из особенностей физико-химических явлений, способствующих зажиганию, а также экспериментальных методов, основанных на прямых измерениях и сравнении полученных результатов с допустимыми по нормам. Пожарную опасность может представлять любая электрическая цепь, в которую локально в течение определенного времени подключается мощность более 15 Вт. В этот диапазон входит большинство электрических изделий. В соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 условие пожаробезопасности электротехнического изделия имеет вид Qn = Qn-p∙ Qn-з∙ Qн-з ∙ QВ ≤ 10-6, (8.1) где Qn-p – вероятность возникновения характерного пожароопасного режима в составной части изделия (КЗ, перегрузка, повышение переходного сопротивления и т.п.), 1/год; Qn-з − вероятность того, что значение характерного электротехнического параметра (тока, переходного сопротивления и др.) лежит в диапазоне пожароопасных значений; Qн-з − вероятность несрабатывания аппарата защиты (электрической, тепловой и т. д); QВ − вероятность достижения горючим материалом критической температуры или его воспламенения. Полученные данные о фактических вероятностях возникновения пожаров сравнивают с нормативной величиной (10-6 в год в расчёте на одно изделие). Изделие считается пожаробезопасным, если фактическая или расчётная (для новых изделий) вероятность возникновения пожара не превышает нормативную. Опасность возникновения пожаров при эксплуатации электроустановок заключается в наличии изоляции электрических сетей, машин и аппаратов, кислорода, воздуха (или другого окислителя) и источника зажигания (электрического тока). Большинство изоляционных материалов (хлопчатобумажная и шелковая ткань, резина, лакоткань, бумага, картон, полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, трансформаторное масло и др.) являются горючими. Анализ пожаров в электроустановках, возникающих в результате неправильного устройства, эксплуатации и неисправностей электроустановок, показывает, что частыми причинами их являются: короткие замыкания в электропроводках и электрооборудовании; возгорание горючих материалов, находящихся близко от электроприёмников, включенных и оставленных на продолжительное время без присмотра; токовые перегрузки электросетей и электрооборудования; большие переходные сопротивления, электрические искры, дуги и др. Коротким замыканием (к.з.) называется аварийный режим в электроустановках, при котором происходит соединение разноимённых проводников, находящихся под напряжением, через малое сопротивление, не предусмотренное режимом работы данной электрической цепи, машины и аппарата. Перегрузкой называется явление, когда в проводниках электрических сетей, машин и аппаратов возникают токи, длительно превышающие величины, допускаемые нормами. Переходными называются сопротивления в местах перехода тока с одного контакта на другой через места действительного их соприкосновения (табл. 8.1). 29. Причины загорания проводов, кабелей, двигателей 1. Перегрев, от которого замыкания между токоведущими жилами провода и жилами кабеля, их жилами и землей происходит в результате:
2. Перегрев от токовой перегрузки в результате:
3. Перегрев мест переходных соединений в результате:
30. Параметры взыровпожароопасности (МЭП, НГВ,ВГВ) Для каждого топлива существует минимальная энергия поджигания МЭП, которая соответствует идеальной пропорции топлива и воздуха, в которой смесь легче всего воспламеняется. Ниже МЭП поджигание невозможно при любой концентрации. Для концентрации ниже, чем величина, соответствующая МЭП, количество энергии, требующееся для воспламенения смеси, увеличивается до тех пор, пока значение концентрации не станет меньше значения, при котором смесь не может воспламениться из-за малого количества топлива. Эта величина называется нижней границей взрыва НГВ. Аналогичным образом при увеличении концентрации количество необходимой для воспламенения энергии растет, пока концентрация не превысит значения, при котором воспламенение не может произойти из-за недостаточного количества окислителя. Это значение называется верхней границей взрыва (ВГВ). В качестве примера в таблице 8.2 приводятся характеристики для водорода и пропана. Таблица 8.2 Характеристики МЭП, НГВ, ВГВ для водорода и пропана
С практической точки зрения НГВ является более важной и существенной величиной, чем ВГВ, потому что она устанавливает в процентном отношении минимальное количество топлива, необходимого для образования взрывоопасной смеси. МЭП (минимальная энергия, требуемая для поджигания смеси воздуха и топлива при наиболее благоприятной концентрации) является фактором, на котором основан такой вид взрывозащиты, как искробезопасная электрическая цепь. В этом случае энергия, освобождаемая электрической цепью, даже при аварийных условиях ограничивается до более низкого значения, чем МЭП. 31. Взрывоопасные смеси (БЭМЗ) Нормативные документы устанавливают классификацию взрывоопасных смесей по категориям и группам, а также методы определения параметров взрывоопасности, используемые при классификации смесей. Классификация взрывоопасных смесей позволяет получить исходные данные, необходимые при выборе взрывозащищенного электрооборудования. Во-первых, взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на категории взрывоопасности в зависимости от величины безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего воздуха) и значения соотношения между минимальным током воспламенения испытуемого газа или пара и минимальным током воспламенения метана МТВ. Во-вторых, они подразделяются на группы в зависимости от величины температуры самовоспламенения. Взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом подразделяются на следующие категории: I − метан на подземных горных работах, II − другие газы и пары за исключением метана на подземных горных работах. В зависимости от значения БЭМЗ газы и пары категории II подразделяются согласно таблице 8.3. Таблица 8.3 Подразделение газов и паров категории II в зависимости от значения БЭМЗ
В зависимости от значений МТВ газы и пары категории II подразделяются согласно таблице 8.4. Таблица 8.4 Подразделение газов и паров категории II в зависимости от значения МТВ
Для классификации большинства газов и паров достаточно применения одного из указанных критериев. В некоторых случаях необходимо определять как БЭМЗ, так и соотношение МТВ. В тех случаях, когда значение БЭМЗ или соотношение МТВ не известны для данного газа или пара, за основу можно взять химическое соединение, принадлежащее к тому же гомологическому ряду, но с меньшим молекулярным весом. В зависимости от величины температуры самовоспламенения взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на группы. 32. Методы взрывозащиты Для того чтобы уменьшить опасность взрыва, необходимо исключить одно или более условий возникновения взрыва (воспламенения): топливо, окислитель или энергию воспламенения. К активным системам взрывозащиты относятся системы, срабатывающие непосредственно в момент возникновения взрыва по сигналу датчика, они нормализуют и подавляют очаг взрыва до достижения им разрушительной силы. Способы взрывозащиты:
Рассмотрим наиболее распространенные виды ВЗ: заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением, защита вида «е» (повышенная надежность), искробезопасная электрическая цепь (ИБЦ) и др. Сдерживание взрыва − при этом методе взрыв происходит, но ограничен определённой зоной таким образом, что распространение взрыва в окружающую атмосферу не происходит. На этом принципе базируется вид взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка». Изоляция − метод, который основывается на физическом разделении или изоляции электрических элементов или горячих поверхностей от взрывоопасных смесей. Сюда включаются различные способы, такие как поддержание повышенного давления, герметизация и т. д. Предотвращение − метод, который ограничивает энергию, как электрическую, так и тепловую, сохраняя определенные уровни, как при нормальной работе, так и при аварийных обстоятельствах. Наиболее характерным техническим приемом здесь является вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь». За рубежом этот вид взрывозащиты известен как intrinsic safety (внутренняя безопасность). Для каждого метода характерны один или более специфических технических приемов, претворяющих в жизнь философию, при которой должны произойти, по крайней мере, две независимые аварии в одном и том же месте и в одно и то же время, для того чтобы вызвать взрыв. Авария в электрической цепи или системе, которая впоследствии приводит к аварии в другой электрической цепи или системе, рассматривается как одиночная авария. Существуют ограничения в принимаемых во внимание авариях или некоторых случаях. Например, при проектировании могут не учитываться аварии, вызванные сильным землетрясением или другой природной катастрофой, потому что повреждения, причинённые этими катастрофами, могут превышать по своей серьезности последствия, связанные с нарушением системы взрывобезопасности. Необходимо, в первую очередь, принимать во внимание нормальное функционирование оборудования. Во-вторых, нужно учесть возможные аварийные режимы аппаратуры из-за повреждённых комплектующих частей. Наконец, должны быть оценены все случайные условия, такие как короткое замыкание, разрыв электрической цепи, заземление и ошибочная прокладка электрических соединительных проводов. Выбор конкретного метода защиты зависит от степени безопасности, которую необходимо обеспечить. Ни один из методов защиты не может обеспечить абсолютно надежного предотвращения взрыва. Однако при правильно установленном и содержащемся в исправности стандартном защитном оборудовании вероятность взрыва стремится к нулю. Предосторожность, которая всегда должна соблюдаться, – не размещать электрооборудование в опасных зонах. При проектировании завода или фабрики необходимо иметь в виду этот фактор. Только в том случае, когда нет альтернативы, может быть допущено такое размещение. Нужно принимать во внимание также такие второстепенные, но тем не менее существенные факторы, как габариты оборудования, которое должно быть защищено, гибкость системы, возможность выполнения текущего ремонта, стоимость сборки и т. д. По ГОСТ 12.2.020-76 «Электрооборудование взрывозащищенное. Термины и определения. Классификация. Маркировка» маркировка взрывозащищенного ЭО должна содержать знак Ех, указывающий, что ЭО соответствует указанному стандарту и стандартам на виды ВЗ; знаки видов ВЗ также регламентированы стандартом:
|