Черкасов В.Н., Костарев Н.П. Пожарная безопасность электроустановок - файл n3.doc

приобрести
Черкасов В.Н., Костарев Н.П. Пожарная безопасность электроустановок
скачать (5053.5 kb.)
Доступные файлы (22):
n1.doc2596kb.20.08.2002 16:08скачать
n2.doc59kb.19.08.2002 13:03скачать
n3.doc529kb.20.08.2002 16:15скачать
n4.doc1096kb.20.08.2002 16:18скачать
n5.doc642kb.20.08.2002 16:19скачать
n6.doc1727kb.20.08.2002 16:36скачать
n7.doc3660kb.19.08.2002 13:13скачать
n8.doc529kb.15.08.2002 16:43скачать
n9.doc1445kb.20.08.2002 16:44скачать
n10.doc940kb.21.08.2002 11:52скачать
n11.doc58kb.10.12.2002 11:31скачать
Oblogka_Titul.doc94kb.11.12.2002 11:44скачать
n13.doc148kb.21.08.2002 12:25скачать
n14.doc47kb.26.06.2002 14:28скачать
n15.doc298kb.19.08.2002 13:05скачать
n16.doc53kb.11.12.2002 09:47скачать
n17.doc55kb.11.07.2002 15:04скачать
n18.doc63kb.12.08.2002 09:58скачать
n19.doc79kb.12.08.2002 10:18скачать
n20.doc60kb.25.07.2002 14:25скачать
n21.doc38kb.18.04.2002 11:18скачать
n23.doc69kb.04.07.2002 10:25скачать

n3.doc

  1   2   3   4
Глава 2

ВЫБОР И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ ВЗРЫВО- И ПОЖАРООПАСНЫХ ЗОН И ПОМЕЩЕНИЙ

С НОРМАЛЬНОЙ СРЕДОЙ


2.1. НОРМАТИВНАЯ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КЛАССОВ

ВЗРЫВО- И ПОЖАРООПАСНЫХ ЗОН И ИХ РАЗМЕРОВ

Взрывоопасность горючих смесей

Многие предприятия химической, газовой, нефтяной и других отраслей промышленности связаны с использованием в технологических процессах различных горючих веществ: жидких (бензин, дизельное топливо, масло, спирт), газообразных (аммиак, водород, ацетилен, пропан, метан), твердых (уголь, сера, фосфор). Часто технологический процесс производства протекает при высоких температурах и давлении. Все это создает повышенную опасность возникновения пожаров и взрывов.

Горючие газы и пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, смешиваясь с воздухом, кислородом или другими окислителями, при определенной температуре и концентрации могут образовывать горючие смеси. Критериями сравнительной оценки степени их пожаро- и взрывоопасности являются температура вспышки, воспламенения, самовоспламенения, концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) и др.

Горючий газ (ГГ) - газ, способный образовывать с воздухом воспламеняющиеся и взрывоопасные смеси.

Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) - горючая жидкость, способная воспламеняться от кратковременного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т.п.), имеющая температуру вспышки 61 °С в закрытом тигле или
66 °С в открытом тигле.

Горючая жидкость (ГЖ) – жидкость, способная возгораться от источника зажигания, самостоятельно гореть после его удаления и имеющая температуру вспышки более 61 °С в закрытом или 66 °С в открытом тигле.

Температура вспышки - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения.

Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) - минимальное и максимальное содержание горючего в смеси (пара, газа или тумана), при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Как видно из табл. 2.1, многие ЛВЖ могут образовывать взрывоопасные смеси с воздухом уже при температуре в производственном помещении 10-35 °С, т.е. без дополнительного подогрева, так как эта температура превышает температуру вспышки. Некоторые ЛВЖ образуют взрывоопасные смеси при температуре ниже 0 оС, например сероуглерод, ацетон, бензин. Естественно, более опасными являются жидкости, образующие взрывоопасные смеси паров с воздухом при обычных условиях без дополнительного подогрева.

Таблица 2.1

Горючее

вещество

Температура, °С

Концентрационный предел

воспламенения, % (об.)

вспышки

самовоспламенения

нижний

верхний

Горючие газы

Аммиак

-

650

15,0

28

Метан

-

537

5,28

14,1

Водород

-

510

4,12

75

Пропан

-

500

2,31

9,5

Ацетилен

-

335

2,5

81

Сероводород

-

246

4,3

46

Легковоспламеняющиеся жидкости

Бензин А-76

- 35

375

0,79

5,16

Ацетон

- 18

465

2,2

13,0

Спирт метиловый

13

404

3,6

19

Сероуглерод

- 43

95

1,0

50

Скипидар

-34

300

0,8

-


Горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 °С относятся к пожароопасным. В обычных производственных условиях горючие жидкости не достигают этой температуры, и поэтому их пары не могут образовывать взрывоопасные смеси. Однако, если ГЖ в условиях производства будет нагрета до температуры вспышки и выше, пары могут образовывать взрывоопасные смеси.

Горючие газы относятся к взрывоопасным при любых температурах окружающей среды. Смесь горючих газов и паров ЛВЖ с воздухом становится опасной только при определенной концентрации, т.е. в диапазоне нижнего и верхнего концентрационных пределов воспламенения. В этом случае при наличии источника зажигания может произойти взрыв.

Взрывоопасные смеси с воздухом могут образовывать пыль и волокна некоторых горючих веществ.

Горючая пыль - дисперсная система, состоящая из твердых частиц размером менее 850 мкм, находящихся во взвешенном или осевшем состоянии, которая в смеси с воздухом в определенной пропорции образует пылевоздушную взрывоопасную смесь при нормальных атмосферных условиях.

Характерным показателем пожароопасной характеристики пыли или волокон является также температура тления.

Температура тления - температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления.

В табл. 2.2 приводятся параметры, характеризующие пожаро- и взрывоопасность пыли некоторых горючих веществ.

Таблица 2.2

Горючее вещество

Взвешенная пыль

Осевшая пыль; температура, °С,

Нижний концентрационный предел воспламенения, г/м3

Температура воспламенения, °С

тления

воспламенения

самовоспламенения

Мука пробковая

Пыли мучные

Крахмал картофельный


Белок подсолнечный пищевой

Сахар свекловичный
Мука древесная

15

20-30

40,3


26,3
8,9
11,2

460

410

430


-
360
430

325

-

Не тлеет, обугливается

193
Не тлеет,

плавится

-

-

-

-


212
-
-

-

205

-


458
350
255


Взрывоопасные смеси воспламеняются в случае, если в электроустановках находится источник зажигания в виде нагретого тела или пламени (электрическая дуга КЗ, искра, возникающая при замыкании или размыкании контактов, чрезмерно высокая температура на поверхности электрооборудования, превышающая температуру самовоспламенения взрывоопасных смесей, и т.п.).

Нормативная оценка классов взрыво- и пожароопасных
зон и их размеров


Основополагающей задачей по обеспечению оптимальных вариантов пожарной безопасности при применении электроустановок, молниезащиты зданий и сооружений, а также средств и мер защиты взрыво- и пожароопасных производств от разрядов статического электричества является объективная оценка взрывоопасной и пожароопасной зоны и ее размеров.

От класса взрывоопасной или пожароопасной зоны зависят требования к электроустановкам [1], необходимость выполнения молниезащиты и ее категория [2, 3], а также средства и меры защиты производств от искр статического электричества [4].

В настоящее время нормативная и аналитическая оценка класса взрывоопасной и пожароопасной зоны производится по гл. 7.3 и 7.4 ПУЭ-86 [1] с использованием указаний СН 463-74 (см. п. 7.3.39 [1]) по величине относительного объема взрывоопасной смеси (менее или равное 5%, более 5%), а также времени испарения ЛВЖ (менее или равное 1ч, более 1ч) в количестве, достаточном для образования взрывоопасной смеси в 5%-ном объеме помещения.

С принятием НПБ 105-95 [5] и отменой СН 463-74 для оценки класса взрыво- и пожароопасной зоны и ее размеров в соответствии с гл.7.3 и 7.4 ПУЭ принят исходный критерий - расчетное избыточное давление взрыва смеси DР, менее или равное 5 кПа или более 5 кПа.

Взрывоопасная зона – зона, в которой имеется или может образоваться взрывоопасная газовая смесь в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении и эксплуатации электроустановок [49].

Пожароопасная зона – зона внутри и вне помещений, в пределах которой постоянно или периодически имеются (обращаются) горючие материалы, вещества при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях (гл. 7.4 [1]).

Определение границ класса взрывоопасной или пожароопасной зоны производится технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации.

Классы взрывоопасных и пожароопасных зон характерных производств обычно содержатся в нормах технологического проектирования или в отраслевых перечнях производств по взрывопожароопасности.

В проекте редакции гл. 7.3 ПУЭ седьмого издания [3] парогазовые взрывоопасные смеси образуют взрывоопасные зоны классов 0, 1 и 2 (см. также [49]), пылевоздушные взрывоопасные смеси – взрывоопасные зоны классов 20, 21 и 22 (см. также прил. 4 п/п 22). Указанные классы взрывоопасных зон соответствуют (примерно) принятым в гл. 7.3 [1] классам: 0 – В – I; 1 – В – I; В – Iг; 2 – В – Iа; В – Iг и В – Iд (с учетом прил. Г [49]); 20 и 21 – В – II; 22 – В – IIа. Обозначения классов пожароопасных зон П-I, П-II, П-IIа и П-III не изменились (гл. 7.4 [1]).

Взрывоопасная зона класса 0 – зона, в которой газовая взрывоопасная среда присутствует постоянно или в течение длительного периода времени (она может быть только в пределах корпусов технологического оборудования).

Взрывоопасная зона класса 1 – зона, в которой газовая взрывоопасная среда может образоваться при нормальной работе (здесь и далее нормальная работа – это ситуация, когда установка работает согласно расчетным параметрам).

Взрывоопасная зона класса 2 – зона, в которой газовая взрывоопасная среда не может образоваться при нормальной работе (а если и образуется, то она присутствует лишь кратковременно в результате аварий и неисправностей, за исключением катастроф). По прил. Г [49], к зонам, характеризующимся как взрывоопасная зона класса 2, но отличающаяся одной из следующих особенностей:

1) горючие газы имеют высокий нижний концентрационный предел распространения пламени (15 % и более) и обладают резким запахом и предельно допустимыми концентрациями по ГОСТ 12.1.005-76 (например, производства с обращением аммиака, кроме установок с аммиаком при высоком давлении и без обслуживающего персонала);

2) горючие газы, ЛВЖ имеются в таких количествах, что их воспламенение в нормальном и аварийном режимах не может развить расчетное избыточное давление взрыва, превышающее 5 кПа.

Зоны не относятся к взрывоопасным в следующих случаях: работа с горючими газами и ЛВЖ производится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами; при расчетном избыточном давлении взрыва, не превышающем 0,5 кПа.

Взрывоопасная зона класса 20 – пространство, в котором взрывоопасная пылевоздушная смесь присутствует постоянно (она может быть только в пределах корпусов технологического оборудования).

Взрывоопасная зона класса 21 - зона в помещении, в которой пылевоздушная взрывоопасная смесь может образоваться при нормальной работе.

Взрывоопасная зона класса 22 - зона в помещении, в которой опасные состояния, указанные в зоне 21, маловероятны при нормальной работе и возможны в результате аварий и неисправностей.

Пожароопасная зона П-I - зона в помещении, в которой имеются горючие жидкости.

Пожароопасная зона П-II - зона в помещении, в которой имеются горючие пыли или волокна, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва, равное или менее 5 кПа.

Пожароопасная зона класса П-IIа - зона в помещении, в которой имеются твердые или волокнистые не переходящие во взвешенное состояние горючие вещества, материалы.

Пожароопасная зона класса П-III - зона вне помещения, в которой имеются горючие жидкости, пыли, волокна, твердые, в том числе волокнистые, горючие материалы.

При определении размеров взрывоопасных и пожароопасных зон в помещениях необходимо учитывать:

1) взрывоопасные зоны классов 0 и 20 не должны, как правило, быть за пределами корпусов технологического оборудования;

2) при расчетном избыточном давлении взрыва газовой взрывоопасной смеси, превышающем 5 кПа, взрывоопасная зона занимает весь объем помещения;

3) взрывоопасная зона классов 21 и 22 занимает весь объем помещения;

4) при расчетном избыточном давлении взрыва газовой взрывоопасной смеси, равном или менее 5 кПа, взрывоопасная зона занимает часть объема помещения и представляет собой цилиндр с радиусом и высотой, рассчитываемыми технологами согласно ГОСТ 12.1.004-91 [6]. При отсутствии исходных данных зону принимают в виде цилиндра с радиусом, равным 5 м. Высоту отсчитывают от пола помещения - для тяжелых газов и паров, от потолка помещения - для легких газов;

5) при расчетном избыточном давлении взрыва пылевоздушной взрывоопасной смеси, паров перегретых горючих жидкостей, равном или менее 5 кПа, взрывоопасная зона соответственно будет 21, 22 или 2;

6) пространство за пределами ограниченных взрывоопасных зон считается невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность.

В табл. 2.3 приведена классификация рассматриваемых взрыво- и пожароопасных зон, их размеры и индексы обозначений (над чертой - по редакции проекта гл. 7.3 седьмого издания, а под чертой - по гл. 7.3 шестого издания ПУЭ [1]).
Таблица 2.3

Вещества и материалы

Расчетное избыточное давление взрыва, кПа

Категория помещения по НПБ 105-95

Класс взрыво- или пожароопасной зоны

Размеры взрыво- или пожароопасной зоны

Взрывоопасные установки в помещениях

Горючие газы, ЛВЖ с tвсп Ј 28 °С

Более 5

А

1, 2

В-I, В-Iа

Весь объем помещения

ЛВЖ с
tвсп > 28 °C

Более 5

Б

1, 2

В-1, В-Iа

Весь объем помещения

Горючие газы, ЛВЖ

Равно или менее 5

В1  В3

1, 2

В-Iб

Часть объема помещения

Горючие пыли, волокна

Более 5

Б

21, 22

В-II, В-IIа

Весь объем помещения

Горючие пыли, волокна

Равно или менее 5

В1  В3

21, 22

В-II, В-IIа

Часть объема помещения

Горючие газы с НКП > 15 % и резким запахом (аммиак)

Более 5

А

2

В – Iа

Весь объем помещения

То же

Равно или менее 5

В1  В3

2

В – Iб

Часть объема помещения

Вещества и материалы, способные образовывать взрывоопасные смеси при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом

Более 5

А

2

В-Iа

Весь объем помещения

То же

Равно или менее 5

В1  В3

2

В – Iб

Часть объема помещения

Перегретые ГЖ

Более 5

Б

2

В –Iа

Весь объем помещения

Перегретые ГЖ

Равно или менее 5

В1  В3

2

В – Iб

Часть объема помещения

Газообразный водород

Равно или менее 5

В1  В3

2

В – Iб

Верхняя часть помещения
(гл. 7.3 ПУЭ)

Наружные взрывоопасные установки

Горючие газы, ЛВЖ

-

-

1, 2

В-I, В-Iг

Согласно гл.7.3 ПУЭ

Горючие пыли, волокна

-

-

21, 22

В-II, В-IIа

Согласно гл.7.3 ПУЭ седьмого изд.

Аналитическая оценка классов взрыво- и пожароопасных
зон и их размеров


Выше указывалось, что в основу аналитической оценки класса взрывоопасной и пожароопасной зоны и ее размеров положен количественный показатель DР, т.е. расчетное избыточное давление взрыва взрывоопасной смеси.

Расчет избыточного давления взрыва DР. Порядок расчета заключается в следующем.

Массу вещества m, кг, участвующего в образовании реактивных зон взрывоопасных концентраций, определяют по формуле

m = m* Z, (2.1)

где m* - масса вещества, которая может быть аккумулирована в объеме помещения, кг; Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения согласно приложению НПБ 105-95 [5].

Согласно табл. 2 [5], допускается принимать следующие значения Z: 0,5 - для горючих газов и пылей; 0,3 – для ЛВЖ и ГЖ, нагретых до температуры вспышки и выше или ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля; 1 – для водорода.

Избыточное давление взрыва DР для веществ подгруппы А (индивидуальные горючие вещества, состоящие из атомов углерода С, водорода Н, кислорода О, азота N и галогенов: хлора Cl, брома Вr, йода I, фтора F) рассчитывают по формуле

DP = (PmaxP0)((m 100) / (Vсв rг.п Сст Kн)), (2.2)

где Рmах - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа. Определяется экспериментально или по справочным данным (например, см. прил. 5[3]), при отсутствии данных допускается принимать Рmах равным 900 кПа;
Р0 - начальное давление, кПа, допускается принимать равным 101 кПа;
m - масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, и определяемая по формулам (2.1), (6) и (11) [5], кг; Vсв - свободный объем помещения, м3 , допускается принимать 0,8 Vгеом; rг.п - плотность газа или пара при расчетной температуре, кгм-3 ; Сст - стехиометрическая концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об); Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать равным 3.

Стехиометрическую концентрацию горючего вещества определяют по формуле

Cст = 100 / (1+4,84b), (2.3)

где b – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения, определяемый по формуле

b = nС + (nНnО) / 4 – n / 2, (2.4)

nС, nН, nО и n - число атомов С, Н, О и галогенов в молекуле горючего.

Плотность пара или газа определяют по формуле

rг.п = 12,15 M / (tв + 273), (2.5)

где М - молекулярная масса вещества; tв - расчетная температура воздуха, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации (при невозможности оценить этот показатель допускается принимать ее равной 61 °С).

Избыточное давление взрыва DР для веществ подгруппы В (смеси и индивидуальные вещества, за исключением подгруппы А) рассчитывают по формуле

DP = mQтPo / (VсвrвСв(tв + 273)Kн), (2.6)

где Qт - теплота сгорания вещества, кДжЧ кг-1 (для некоторых веществ ее значения приведены в прил. 5 [3]); rв - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре, кгм-3, определяется по формуле

r= 352 / (tв + 273); (2.7)

Св - теплоемкость воздуха, ДжЧкг-1ЧК-1 (допускается принимать равной 1,01Ч 103 кДжЧ кг-1 ЧК -1 .

Расчет размеров взрывоопасной зоны. Как было сказано, размеры (объем) взрывоопасных зон нормативно оцениваются в зависимости от величины DР, т.е. если DР > 5 кПа, то взрывоопасная зона занимает весь объем помещения, а если DР Ј 5 кПа, то ее размеры (в виде цилиндра) следует рассчитывать, используя литературу (см. гл. 3, п. 3.2 [3] или [6]).

Примеры расчетов величины DР для различных случаев технологических процессов с применением ГГ, ЛВЖ и горючих пылей и выводы о классах взрывоопасных зон и их размеров приводятся в гл.3, п. 3.3 работы [3].

При проведении пожарно-технической экспертизы необходимо правильно решить вопрос о том, к зоне какого класса относится проектируемое помещение или наружная установка. Для этого процесс анализа параметров помещения или открытого объекта можно представить в виде алгоритма. Общая схема алгоритма приведена на рис. 2.1.


2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ СМЕСЕЙ
ПО ГРУППАМ И КАТЕГОРИЯМ


До введения стандартов на взрывозащищенное оборудование оно разрабатывалось и маркировалось по ПИВРЭ [7]. Кроме того, в эксплуатации находится электрооборудование, разработанное и маркированное по ПИВЭ [8].

При решении задач пожарно-технической экспертизы электротехнической части проектов или при противопожарном обследовании электроустановок объектов приходится пользоваться ПУЭ [1].

Терминология и маркировка взрывозащищенного электрооборудования здесь приведены согласно стандартам на взрывозащищенное электрооборудование (см. также прил. 4). Следовательно, чтобы сделать выводы о соответствии взрывозащищенного электрооборудования требованиям ПУЭ, но изготовленного и маркированного по ПИВРЭ и ПИВЭ, необходимо знать перевод этой маркировки в маркировку по ПУЭ. Поэтому здесь и далее наряду с терминологией и маркировкой взрывозащищенного электрооборудования по стандартам или ПУЭ приводится маркировка по ПИВРЭ и ПИВЭ.

В настоящее время в различных отраслях промышленности количество взрывоопасных веществ (горючих газов, паров и пыли) стало резко возрастать. Разрабатывать и изготавливать взрывозащищенное электрооборудование применительно к каждому из таких веществ невозможно, а с другой стороны, экономически нецелесообразно использовать во всех случаях дорогостоящее взрывозащищенное электрооборудование, рассчитанное на применение в наиболее тяжелых условиях. Все это обусловило необходимость группировки взрывоопасных смесей по классам. Объединение газо- и паровоздушных смесей в классы с общими взрывоопасными свойствами позволяет выделить представительную смесь, характерную для данного класса смесей. Испытанное на этой смеси взрывозащищенное электрооборудование считалось бы безопасным и пригодным для использования в среде с любой смесью, относящейся к данному классу. Это дает возможность максимально унифицировать конструкцию взрывозащищенного электрооборудования, сделать общими принципы его маркировки.

Все взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом принято разделять на группы и категории.

В основу классификации по группам положена температура самовоспламенения смеси. Чем ниже эта температура, тем вероятнее воспламенение смеси при всех прочих равных условиях по сравнению со смесью, у которой температура самовоспламенения выше. Так, сероуглерод воспламеняется при температуре 100 °С, а метиловый спирт - при 427 °С. Следовательно, сероуглерод более опасен и в его среде допустимая температура оболочки взрывозащищенного электрооборудования должна быть ниже, чем в среде метилового спирта, если нагретую поверхность оболочки рассматривать как возможный источник зажигания.

В зависимости от температуры самовоспламенения по ПИВЭ было установлено четыре группы взрывоопасных смесей: А, Б, Г, Д; по ПИВРЭ - пять групп: Т1, Т2, Т3, Т4, Т5; по ПУЭ или ГОСТ 12.1.011 - 78 [9] - шесть групп: Т1, Т2, Т3, Т4,Т5,Т6 (см. также соответствующий ГОСТ в прил. 4).

Температуру самовоспламенения взрывоопасной смеси определяют на специальной установке (ГОСТ 12.1.011-78), а ее группу - по табл. 2.4.

Таблица 2.4

Группа взрывоопасной смеси

Температура самовоспламенения, °С

Группа взрывоопасной смеси

Температура самовоспламенения, °С

Группа взрывоопасной смеси

Температура самовоспламенения, °С

по ПИВЭ [8]

по ПИВРЭ [7]

по ПУЭ или ГОСТ
12.1.011-78 [9]

А

Б

Г

Д

Свыше 450

« 300 до 450

« 175 до 300

« 120 до 175

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Свыше 450

« 300 до 450

« 200 до 300

« 135 до 200

« 100 до 135

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Т6

Свыше 450

« 300 до 450

« 200 до 300

« 135 до 200

« 100 до 135

« 85 до 100


Взрывоопасные смеси принято разделять на категории в зависимости от величины для данного вещества так называемого безопасного экспериментального зазора (БЭМЗ) между плоскими фланцами у стандартной оболочки (рис. 2.2). Ранее, по правилам [7 и 8] взрывоопасные смеси таких веществ разделялись на категории, исходя из величины критического зазора. Понятие критического зазора связано с одним из основных видов взрывозащиты электрооборудования - взрывонепроницаемой оболочкой.

Достаточно длинные l и узкие d зазоры в местах соединения различных частей этих оболочек исключают наружное воспламенение, например, в камере 4. За критический зазор принимали такой, при котором число передач из стандартной оболочки 2 объемом 2,5 л во взрывную камеру 4 составляет 50 % общего количества поджиганий смеси в оболочке. Чем меньше значение критического зазора имеет вещество, тем большими взрывопроникающими свойствами оно обладает, т.е. является по этому свойству более опасным.


Рис. 2.2. Схема установки для определения категорий
взрывоопасных смесей:

1 – плоские фланцы с регулируемым зазором; 2 – оболочка (реакционный
сосуд); 3 – источник зажигания (искра магнето); 4 – цилиндрическая
камера; 5 – взрывной клапан
В связи с возросшими требованиями к точности проведения эксперимента, необходимостью сокращения времени на определение категории вещества по ГОСТ 12.1.011-78 [9] осуществлен переход на другой классификационный параметр – безопасный экспериментальный максимальный зазор, при котором не наблюдается передача взрыва из стандартной оболочки наружу. Установка (см. рис. 2.2) для определения БЭМЗ взрывоопасной газо- и паровоздушной смеси состоит из сферической оболочки 2 объемом 0,02 л с фланцами длиной 25 мм. Ширина зазора (щели) между фланцами полусфер регулируется с помощью микрометрического винта. Для зажигания смеси внутри оболочки установлены два электрода с искровым промежутком (3±0,5) мм так, что между ними проскакивает искра от высоковольтного индуктора. Сферическая оболочка помещена во взрывную камеру 4 объемом 4 л. Посредством системы кранов камера и оболочка могут быть соединены с вакуум-насосом, вакуумметром и атмосферой.

Для определения БЭМЗ камеру 4 с оболочкой 2 наполняют взрывоопасной смесью. Смесь приготавливается либо в отдельном газгольдере, откуда она поступает в камеру и оболочку, либо создается в них непосредственно по парциальному давлению (для газов) или же впрыскиванием рассчитанного и отмеренного количества вещества (для жидкостей). После перемешивания смесь поджигают искрой в оболочке. Если взрыв из оболочки не передается, смесь в камере воспламеняют с помощью контрольного зажигания. По наиболее взрывоопасной (стехиометрической) концентрации определяют то наибольшее значение зазора (БЭМЗ), при котором отсутствует передача взрыва из оболочки в камеру.

В табл. 2.5 приведены условные обозначения категорий взрывоопасных смесей согласно ПИВЭ, ПИВРЭ, ПУЭ и ГОСТ 12.1.011-78 [9] и соответствующие этим категориям величины ?кр и ?БЭМЗ.

Приведенные в табл. 2.5 величины зазоров служат только для установления категории взрывоопасной смеси и не являются основанием для контроля зазоров взрывонепроницаемого электрооборудования в условиях эксплуатации.

Таблица 2.5

Категория взрывоопасной смеси

Критический зазор

?кр, мм

Категория взрывоопасной смеси

?БЭМЗ max, мм

по ПИВЭ и ПИВРЭ

по ПУЭ или ГОСТ 12.1.011-78 [9]

1

2

3

4

Свыше 1,0

« 0,65 до 1,0

« 0,35 до 0,65

Менее 0,35

I1

IIА

IIВ

IIС

Свыше 1,0

« 0,9 до 1,0

« 0,5 до 0,9

До 0,5

1 Категорией I обозначен рудничный газ.

Контроль параметров взрывозащиты взрывонепроницаемого электрооборудования производится по чертежам средств взрывозащиты, имеющимся в эксплуатационных документах на конкретное взрывозащищенное электрооборудование. При их отсутствии следует руководствоваться гл. 3.4 «Электроустановки во взрывоопасных зонах» ПЭЭП [10].

Распределение взрывоопасных смесей по группам и категориям приводится в табл. 2.6 [1].

Категории и группы взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом, не включенных в табл. 2.6, определяются испытательными организациями в соответствии с их перечнем по ГОСТ 12.2.021-76 [11].

В технологических процессах производств обращается обычно несколько горючих веществ, взрывоопасные смеси которых могут отличаться по категории и группе. В таких случаях категория и группа устанавливаются по наиболее опасной смеси. Категории и группы взрывоопасных смесей указываются обычно в пояснительной записке к проекту и на планах расположения силового и осветительного электрооборудования. Знать категорию и группу взрывоопасной смеси нужно для проверки соответствия запроектированного электрооборудования тем нормам, которые необходимо соблюсти, чтобы предотвратить пожар или взрыв от электрооборудования на данном производстве.

В табл. 2.7 и 2.8 приводятся сопоставления обозначений категорий и групп взрывоопасных смесей по ПИВРЭ и ПИВЭ с обозначениями по ПУЭ и ГОСТ 12.1.011-78. Такое сопоставление необходимо при пожарно-технической экспертизе, когда в проектных материалах (или на действующем объекте в условиях эксплуатации) взрывозащищенное электрооборудование имеет знаки взрывозащиты по ПИВРЭ или ПИВЭ.

Таблица 2.6

Категория смеси

Группа смеси

Вещества, образующие с воздухом взрывоопасную смесь

I

Т1

Метан (рудничный)*

IIА

Т1

Аммиак, аллил хлоридный, ацетон, ацетонитрил, бензол, бензотрифторид, винил хлористый, винилиден хлористый, 1,2 – дихлорпропан, дихлорэтан, диэтиламин, дизопропиловый эфир, доменный газ, изобутилен, изобутан, изопропилбензол, кислота уксусная, ксилол, метан (промышленный)**, метилацетат, a-метилстирол, метил хлористый, метилизоцинат, метилхлорформиат метилциклопропилкетон, метил-
этилкетон, окись углерода, пропан, пиридин, растворители
Р-4, Р-5 и РС-1, разбавитель РЭ-1, сольвент нефтяной, стирол, спирт диацетоновый, толуол, трифторхлорпропан, трифторпропен, трифторэтан, трифторхлорэтилен, триэтиламин, хлорбензол, циклопентадиен, этан, этил хлористый

IIА

Т2

Алкилбензол, амилацетат, ангидрид уксусный, ацетилацетон, ацетил хлористый, ацетопропилхлорид, бензин Б95/130,
бутан, бутилацетат, бутилпропионат, винилацетат, винилиден фтористый, диатол, диизопропиламин, диметиламин,
диметилформамид, изопентан, изопрен, изопропиламин,
изооктан, кислота пропионовая, метиламин, метилизобутил
кетон, метилметакрилат, метилмеркаптан, метилтрихлорсилан, 2-метилтиофен, метилфуран, моноизобутиламин,
метилхлорметилдихлорсилан, окись мезитила, пентадиен-1,3,
пропиламин, пропилен. Растворители: № 646, 647, 648, 649,
БЭФ и АЭ. Разбавители: РДВ, РКБ-1, РКБ-2. Спирты: бутиловый нормальный, бутиловый третичный, изоамиловый,
изобутиловый, изопропиловый, метиловый, этиловый.
Трифторпропилметилдихлорсилан, трифторэтилен, изобутил
хлористый, этиламин, этилацетат, этилбутират, этилен-
диамин, этиленхлоргидрин, этилизобутират, этилбензол, циклогексанол, циклогексанон

IIА

Т3

Бензины: А-66, А-72, А-76, «галоша», Б-70, экстракционный
по ТУ 38.101.303-72, экстракционный по МРТУ 12Н-20-63.
Бутилметакрилат, гексан, гептан, динзобутиламин, дипропил-
амин, альдегид изовалериановый, изооктилен, камфен, керосин, морфолин, нефть, эфир петролейный, полиэфир ТГМ-3,
пентан, растворитель № 651, скипидар, спирт амиловый,
триметиламин, топливо Т-1 и ТС-1, уайт-спирит, циклогексан, циклогексиламин, этилдихлортиофосфат, этилмеркаптан

Окончание табл. 2.6

Категория смеси

Группа смеси

Вещества, образующие с воздухом взрывоопасную смесь

IIА

Т4

Ацетальдегид, альдегид изомасляный, альдегид масляный,
альдегид пропионовый, декан, тетраметилдиаминометан,
1,1,3 - триэтоксибутан

IIА

Т5

–––––––

IIА

Т6

–––––––

IIВ

Т1

Коксовый газ, синильная кислота

IIВ

Т2

Дивинил, 4,4-диметилдиоксан, диметилдихлорсилан,
диоксан, диэтилдихлорсилан, камфорное масло, кислота
акриловая, метилакрилат, метилвинилдихлорсилан, нитрил
акриловой кислоты, нитроциклогексан, окись пропилена,
окись 2-метилбутена-2, окись этилена, растворители АМР-3 и
АКР, триметилхлорсилан, формальдегид, фуран, фурфурол,
этилхлоргидрин, этилтрихлорсилан, этилен

IIВ

Т3

–––––––

IIВ

Т4

Акролеин, винилтрихлорсилан, сероводород,
тетрагидрофуран, тетраэтоксисилан, триэтоксисилан,
топливо дизельное, формальгликоль, этилдихлорсилан,
этилцеллозольв, дибутиловый эфир, диэтиловый эфир,
диэтиловый эфир этиленгликоля

IIВ

Т5

–––––––

IIВ

Т6

–––––––

IIС

Т1

Водород, водяной газ, светильный газ, смесь (водород 75% +
азот 25 %)

IIС

Т2

Ацетилен

IIС

Т3

Метилдихлорсилан, трихлорсилан

IIС

Т4

–––––––

IIС

Т5

Сероуглерод

IIС

Т6

–––––––

* Под рудничным метаном следует понимать рудничный газ, в котором кроме метана содержание газообразных углеводородов – гомологов метана С2 – С5 – не более 0,1 объемной доли, а водорода в пробах газов из шпуров сразу после бурения – не более 0,002 объемной доли от общего объема горючих газов.

** В промышленном метане содержание водорода может составлять до 0,15 объемной доли.

Таблица 2.7

Обозначение групп взрывоопасных смесей

ПИВРЭ и ПИВЭ

ПУЭ и ГОСТ 12.1.011-78

1

2

3

4

IIА

IIА

IIА, IIВ

IIА, IIВ, IIС

Таблица 2.8

Обозначение групп взрывоопасных смесей

ПИВРЭ

ПИВЭ

ПУЭ и ГОСТ 12.1.011-78

Т1

А

Т1

Т2

Б

Т1, Т2

Т3

-

Т1-Т3

Т4

Г

Т1-Т4

Т5

Д

Т1-Т5





Т1-Т6


Следует отметить, что взрывозащищенное электрооборудование, выполненное по ПИВРЭ и ПИВЭ для 2-й категории, допускается применять там, где имеются взрывоопасные смеси категории IIВ, за исключением взрывоопасных смесей с воздухом коксового газа (IIВТ1), окиси пропилена (IIВТ2), формальдегида (IIВТ2), этилтрихлорсилана (IIВТ2), этилена (IIВТ2), винилтрихлорсилана (IIВТ3) и этилдихлорсилана (IIВТ3).

Электрооборудование, изготовленное по ПИВЭ и имеющее в маркировке по взрывозащите обозначение А (группа), является также взрывозащищенным и для взрывоопасных смесей группы Т2, температура самовоспламенения которых выше 360 °С.

Электрооборудование, имеющее в маркировке по взрывозащите обозначение Б (группа), является взрывозащищенным и для взрывоопасных смесей группы Т3, температура самовоспламенения которых выше 240 °С.

Классификация и распределение взрывоопасных смесей по категориям и группам имеется и в ряде зарубежных стран и международных организаций [13]. Для оценки возможности применения зарубежного взрывозащищенного электрооборудования в среде той или иной категории в большинстве случаев достаточно сопоставить зарубежные классификации взрывоопасных смесей по категориям с действующей классификацией по ПУЭ [1] или по ГОСТ 12.1.011-78 [9].

В табл. 2.9 сопоставлены категории взрывоопасных смесей согласно действующим стандартам.

Классификация взрывоопасных смесей в зарубежных странах по группам производится также по температуре самовоспламенения. В табл. 2.10 сопоставлены группы взрывоопасных смесей согласно действующим стандартам.

В ряде случаев данных, представленных в табл. 2.9 и 2.10, может быть недостаточно для сопоставления категорий и групп взрывоопасных смесей и решения вопросов применения зарубежного взрывозащищенного электрооборудования в конкретных взрывоопасных смесях. В этих случаях необходимо знать распределение конкретных взрывоопасных смесей по категориям и группам в соответствии с национальными стандартами [13] и сравнить это распределение с табл. 7.3.3 [1] или прил. 3[9].

Таблица 2.9

Россия (ПУЭ,
ГОСТ12.1.11-78)

Англия

(BS 4683-1971)

Франция

(NF C 23-514, 1977)

CENELEC

(EN 50014, 1977)

ФРГ (VDE 0170/0171,
Teil/12.70)

Бельгия

(NBN 286, 1965)

Италия

(Norme 31-1/х-1969)

МЭК

(Pudlication 79-1, 1971)

Югославия (TEHNICKI
PROPISI 1968)

Венгрия
(MSZ4814/1-72)
CPP (STAS 6877-68)

Япония
(JIS C0903, 1972)

Швеция
(SEN-210800 1969)

США (NES-500-1975)

Канада (С222 630-1970)

Чехия
(CSN 341480, 1969)

II A

II A

I

1

1

D

P

II

II B

II B

III

2

2

C

S

II C

II C

IV/a

IV/x

3 a

3 n

3

B

H

IV/в

3 в

II D

IV/c

3 c

A

Примечание. В ряде стран, например в США, Канаде, по терминологии вместо категории взрывоопасной смеси принята группа, в Японии – класс взрыва и т.д. Категории взрывоопасной смеси с индексами IID, IV/c, IIC, 3c и А соответствуют критическому зазору взрывоопасной смеси ацетилена, а с индексами IV/x и 3n – всех веществ категорий.

Таблица 2.10

Температура

самовоспламенения, оС

Россия (ПУЭ,
ГОСТ 12.1.011-78)

Югославия (TEHNICKI
PROPISI 1968)

Англия (Ex-Memo 1; 1972)

Германия (VDE 0170/0171,
Teil/12.70)

Италия (Norme
31-1/x-1989)

Франция (NF C 23-514,
1977) CENELEC (EN
50014, 1977)

МЭК (Publication 79-1,
1971)

Чехия (CSN 341480, 1969)

Венгрия

(MSZ4814/1-72)

Япония

(JIS C0903, 1972)

Бельгия

(NBN 717/1976 – для
защиты видов «е»)

Швеция (SEN-210800
1969)

Бельгия (NBN 286,
1965 – для взрывозащиты
«взрывонепроницаемая
оболочка»)

Свыше 450

T1

A

G1

T1

N

« 300

T2

B

G2

T2

O

« 200

T3

C

G3

T3

P

« 175

T4

D

G4

T4

« 135

Q

« 120

T5

E

G5

T5




« 100



« 85

T6

F



-



Примечание. Классификация взрывоопасных смесей по группам действующими стандартами NES (США) и С 22.2. No 30–1970 (Канада) не предусмотрена.

2.3. ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
  1   2   3   4


ДЛЯ ВЗРЫВО- И ПОЖАРООПАСНЫХ ЗОН И ПОМЕЩЕНИЙ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации