Взрывозащита электрооборудования во взрывоопасных газовых средах. Ознакомительное пособие

Взрывозащита электрооборудования во взрывоопасных газовых средах. Ознакомительное пособие
В. Б. Солнцев

М. В. Пономарев

Д. С. Подсевалов

В работе изложена авторская точка зрения на концепцию обеспечения взрывозащиты электрооборудования для газовых сред. В пособии изложены ответы на такие вопросы: «Что такое взрывозащита? Зачем она нужна и её применение». Текст ознакомительного пособия основан на текстах технического регламента ЕАЭС «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011) и Таможенного союза «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ТР ТС 012/2011). Работа не претендует на универсальное и полномасштабное освещение вопросов по обеспечению взрывозащиты электрооборудования, а является лишь ознакомительным пособием для осуществления первых шагов в изучении проблем безопасности оборудования для работы во взрывоопасных газовых средах Пособие предназначено для разработчиков, изготовителей и пользователей взрывозащищенного электрооборудования, а также для всех интересующихся лиц.

В. Солнцев, М. Пономарев, Д. Подсевалов

Взрывозащита электрооборудования во взрывоопасных газовых средах. Ознакомительное пособие

Введение

Что нас сподвигло написать это ознакомительное пособие?

Перед специалистом, желающим получить представление о взрывозащите электрооборудования в газовых средах, встает вопрос, с чего начать и где найти базовые источники информации. И тут далеко все не так просто. Если обратиться к ИНТЕРЕНЕТУ, то на соответствующий запрос любой поисковой системы сразу вывалится огромный объем рекламы различных производителей взрывозащищенного оборудования и органов по сертификации. Почерпнуть что-либо ценное становится очень трудоемким делом. Но это еще не единственная проблема.

Для изучения можно перейти к самим стандартам. Но общепринятая форма изложения в них материала такова, что стандарты содержат конечные постулаты и утверждения без указаний причин их использования. Стандарты на взрывозащищенное электрооборудование вынужденно воспринимаются специалистами «на веру», как библия. В них недостаточно объясняются (а иной раз совсем не объясняется) причины выдвигаемых требований к конструкциям устройств и их узлам.

При первоначальном чтении стандартов по взрывозащите возникают вопросы – зачем категорируются взрывоопасные газовые среды; из-за чего эти категории связаны с видами взрывозащиты электрооборудования; почему разные виды взрывозащиты привязаны к разным категориям взрывоопасных газовых сред; почему электрооборудование с одним и тем же видом взрывозащиты должно применяться в разных категориях сред.

Эти вопросы и освещаются, в том числе, в нашем ознакомительном пособии. При этом их рассмотрение опирается на вероятностные характеристики, т. к. сам взрыв газовой среды является, как правило, лишь вероятным событием, а анализировать ситуацию необходимо до взрыва, оценивая степень его вероятности (ведь после того, как взрыв произошел, защищать уже нечего и не от чего). Для этого нами применяются элементы Теории Вероятности.

Для удобства чтения пособия в Приложении А приведены элементы Теории Вероятности и все используемые обозначения, связанные с Теорией Вероятности.

В данном ознакомительном пособии рассматривается не сама взрывозащита детально, а идеологический подход к ее построению, в частности, с использованием элементов Теории Надежности. Для удобства чтения пособия в Приложении Б приведены элементы Теории Надежности.

Ознакомительное пособие рассчитано на тех, кто реально хочет понять, почему надо делать так, как сказано в стандартах, т. е. помочь людям разобраться в вопросах взрывозащиты на начальном этапе.

Пособие написано с учетом опыта работы с взрывозащищенным оборудованием в ООО «Техбезопасность».

С уважением к читателям, авторы.

1. Взрывоопасные газовые среды

Рассмотрим основные понятия и определения, связанные с объектом применения взрывозащищенного электрооборудования – опасными по воспламенению газовыми средами.

1.1. Горение

Некоторые вещества могут гореть в воздушной среде.

Этот процесс часто сопровождается выделением значительного количества тепла и может сопровождаться повышением давления и выбросом опасных горючих веществ.

Легковоспламеняющимися и/или горючими следует считать вещества, способные сформировать взрывоопасную среду, если в смеси с воздухом они способны к самоподдерживающемуся распространению пламени.

1.2. Взрыв

Взрыв – это быстро протекающая реакция окисления или распада, вызывающая резкое повышение температуры, давления или одновременно того и другого вместе.

После воспламенения веществ может последовать взрыв.

В отличие от обычного горения, взрыв является самоподдерживающимся распространением зоны реакции (пламени) во взрывоопасной среде.

Взрыв характеризуется следующими показателями:

a) максимальное давление взрыва;

б) максимальная скорость нарастания давления взрыва.

(скорость нарастания и давления взрыва меняться в зависимости от конфигурации объема, в котором происходит взрыв (происходит искривление фронта распространения пламени с возникновением конвекции, поджатия и т. п.))

При взрыве следует рассматривать следующие возможные поражающие факторы, например:

a) пламя;

б) тепловое излучение;

в) ударная волна;

г) разлетающиеся осколки;

д) опасные выбросы веществ.

1.3. Взрывоопасная газовая среда

Взрывоопасная газовая среда – это смесь горючих веществ в виде газов, паров, тумана или пыли с воздухом при атмосферных условиях, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение горения.

Характеристики смеси горючего вещества с воздухом дают информацию о поведении вещества при горении и показывают, способно ли вещество спровоцировать горение или взрыв. Такими характеристиками являются:

a) минимальная энергия воспламенения (минимальный воспламеняющий ток – МВТ, смотри описание вида защиты – искробезопасная цепь);

б) температура воспламенения взрывоопасной среды.

в) безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ).

Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) – это максимальный зазор в соединении между двумя частями внутренней камеры испытательной установки, которая при воспламенении внутренней газовой смеси и при заданных условиях предотвращает воспламенение внешней газовой смеси через соединение длиной 25 мм для любых концентраций газа или паров, проходящих испытания в воздушной среде.

Сказанное проиллюстрировано на рис. 1.1, где отображено, что при наличии БЭМЗ в защищающей от взрыва оболочке, взрыв внутренней газовой смеси не распространяется во внешнюю окружающую оболочку взрывоопасную среду, в отличие от взрывоопасного зазора, через который внутренний взрыв, прорываясь наружу из оболочки, воспламеняет окружающую взрывоопасную среду.

Рис. 1.1

БЭМЗ является характеристикой соответствующей газовой смеси.

Как показано на рис. 1.2, чем взрывоопаснее газовая смесь, тем меньше допустимая величина БЭМЗ.

Рис. 1.2

Существует также понятие потенциально взрывоопасного объекта.