Бабуров В.П., Бабурин В.В., Навацкий А.А. и др. Производственная и пожарная автоматика (часть 1) - файл n10.doc

приобрести
Бабуров В.П., Бабурин В.В., Навацкий А.А. и др. Производственная и пожарная автоматика (часть 1)
скачать (9016.4 kb.)
Доступные файлы (17):
n1.doc46kb.18.11.2005 17:46скачать
n2.doc58kb.15.09.2005 17:47скачать
n3.doc579kb.15.09.2005 17:53скачать
n4.doc156kb.23.09.2005 15:53скачать
n5.doc2168kb.22.09.2005 17:12скачать
n6.doc2364kb.19.09.2005 19:56скачать
n7.doc924kb.22.09.2005 17:30скачать
n8.doc1702kb.22.09.2005 17:30скачать
n9.doc817kb.16.09.2005 17:25скачать
n10.doc741kb.22.09.2005 17:34скачать
n11.doc346kb.16.09.2005 18:00скачать
n12.doc982kb.28.09.2005 17:16скачать
n13.doc12969kb.22.09.2005 19:58скачать
n14.doc271kb.16.09.2005 21:02скачать
n15.doc286kb.23.09.2005 16:52скачать
n16.doc259kb.23.09.2005 16:00скачать
~WRL0532.tmp

n10.doc

  1   2   3   4
Глава 8

АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ
И ПОДАВЛЕНИЯ ВЗРЫВОВ

8.1. Методы взрывозащиты


Взрыв горючей среды внутри оборудования и производственных помещений является одной из наиболее опасных для предприятия аварийных ситуаций. Взрывы в производственных помещениях часто являются следствием предшествующих им взрывов в оборудовании. Поэтому взрывозащита технологического оборудования – это одна из главных задач при обеспечения взрывобезопасности производств. Под взрывозащитой технологического оборудования понимается предупреждение его разрушения вследствие воспламенения находящихся в нем пара или пылегазовых смесей.

Для предотвращения возникновения взрыва разработан комплекс конструктивных и профилактических мероприятий, предполагающих, главным образом: 1) исключение возможности образования взрывоопасных смесей, воспламенения горючих газов, пылей и паров горючих жидкостей и 2) снижение уровня опасных концентраций с помощью систем вентиляции, продува и разбавления газовых сред в целях вывода состава смеси за пределы возможного воспламенения. Предусматриваются также меры, не допускающие взрывоопасное исполнение агрегатов, двигателей, электросистем и других технических устройств. В тех случаях, когда указанных мер недостаточно, применяют способы нейтрализации пожаро- и взрывоопасной среды путем введения нейтральных газов и другие профилактические приемы и методы.

Существуют, однако, такие специфические устройства и такие виды производства, где применение конструктивных и профилактических мер не позволяет полностью исключить опасность возникновения взрыва. Особые условия ведения технологических процессов при вынужденном форсировании их параметров, возможность возникновения взрыва требует применения активных способов взрывозащиты. К таким способам относятся автоматические системы локализации и подавления взрывов, основанные на быстрой регистрации очага воспламенения и последующем воздействии на него огнетушащим веществом. Возможность широкого внедрения таких систем обусловлена большими достижениями отечественной науки в области точной механики и полупроводниковой техники и современной химии, позволяющими создавать высокочувствительные датчики температуры, давления, излучения, а также высокоэффективные ингибиторы и флегматизаторы горения.

Основные принципы, на которых базируются системы автоматической локализации и подавления взрывов, сводятся к отдельному или совместному выполнению комплекса технических мероприятий:

аварийной разгерметизации технологического оборудования в целях ограничения давления в аппаратах в пределах допустимых значений;

блокированию аварийного оборудования от смежных технологических аппаратов, обеспечивающему исключение пожара и взрыва в смежных аппаратах;

активному подавлению взрыва в аппарате путем воздействия огнетушащего вещества на пламя в зоне взрыва.

Системы локализации взрывов предназначены для защиты от разрушения технологического оборудования путем аварийной его разгерметизации, сброса избыточного давления в атмосферу или перепуска технологического продукта в аварийные емкости, отсечения пламени в транспортных коммуникациях, а также блокирования аварийного производственного участка. Структурная схема такой системы приведена на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Структурная схема автоматической системы взрывозащиты
Принцип действия системы локализации взрыва заключается в обнаружении аварийного состояния датчиком 1, усилении сигнала усилителем 2 и подачи исполнительным органом 3 управляющего импульса 4 в устройства разгерметизации 5, инертизации 6 и блокировании 7. При наличии совмещенной установки пожаротушения 8 запуск последней осуществляется либо от управляющего импульса, либо дистанционно оператором.

Устройства разгерметизации в системе обеспечивают создание в аппарате проходного сечения для сброса избыточного давления, образующегося при взрыве внутри технологического аппарата. В этом случае давление в аппарате не должно превышать допустимое значение p, при котором происходит его механическое разрушение. Объем газов во внутреннем объеме аппарата V в момент взрыва зависит от объема аппарата V0, объема газов, образующихся при взрыве Vг, и количества газов, истекающих через разгерметизирующее отверстие:

. (8.1)

При горении большинства взрывоопасных смесей в замкнутом объеме скорость перемещения фронта пламени изменяется от максимальной величины umax = u, соответствующей скорости горения в начальный период расширения газа, когда давление в объеме остается практически неизменным, до umin = uн при сгорании смеси в конце взрыва у стенок сосуда. Тогда

,
1
(8.2)

где vн – нормальная скорость горения; t – время, за которое образуется при взрыве в аппарате объем газов Vг;  – степень расширения продуктов горения.

Объем газов, истекающих через разгерметизирующее отверстие в единицу времени, определяется по формуле



, (8.3)

где Vист – объем газов, истекающих из аппарата за время t; коэффициент расхода; F – площадь разгерметизирующего отверстия; v – скорость истечения газов.

Расчетная площадь проходного сечения разгерметизирующего отверстия определяется из уравнения (8.3):



(8.4)

Время t принимается равным:

, (8.5)

где – время достижения максимального давления взрыва; tразг – время с момента инициирования взрыва до разгерметизации аппарата.

На практике при расчете площади разгерметизирующего отверстия в формулу (8.5) вводится поправочный коэффициент запаса

f = kF, (8.6)

где f – площадь разгерметизирующего отверстия; k – коэффициент запаса, ориентировочно равный 1,5 – 4.

Устройства разгерметизации по принципу действия подразделяются на пассивные (неуправляемые) и активные (управляемые). К устройствам пассивной разгерметизации относятся: предохранительные клапаны, мембраны и разрывные втулки.

Предохранительные клапаны являются устройствами многократного действия и при срабатывании не разрушаются.

Предохранительные мембраны при срабатывании разрушаются при повышении давления в аппарате на заданную по условиям безопасности величину. В зависимости от условий работы технологического оборудования предпочтительны следующие отношения давления разрушения предохранительных мембран к рабочему давлению:

к постоянному рабочему давлению 1,5;

к слабо пульсирующему рабочему давлению 1,75;

к сильно пульсирующему рабочему давлению 2,0.

Площадь предохранительных мембран на практике определяется по формуле

F = cV0 , (8.7)

где c – коэффициент проемистости (удельная площадь рабочего сечения), м23; V0 – объем защищаемого аппарата.

Материал предохранительных мембран заданного диаметра выбирается с учетом усредненных минимальных разрывных давлений.

В случаях, когда взрывной процесс протекает с высокой скоростью, необходимо разгерметизировать оборудование в начальный момент взрыва. Для этой цели используют устройства активной разгерметизации: клапаны с электро- или пироприводом и управляемые мембраны. В разгерметизирующей предохранительной мембране, показанной на рис. 8.2, разрушение мембраны 4 обеспечивается ножом 3, закрепленным на плунжере 2, который приводится в действие под давлением газов, образующихся при срабатывании пиротехнического заряда 1.

Блокирование аварийного технологического аппарата или производственного участка производится в целях исключения распространения пожара или взрыва по коммуникациям и вентиляционным каналам. Предотвратить распространение пламени по технологическим коммуникациям можно с использованием быстродействующих отсекающих устройств – пламеотсекателей. Общепромышленная запорная трубопроводная арматура с пневмо- и электроприводом для этих целей непригодна из-за присущей ей инерционности. Для взрывозащиты технологического оборудования используются пламеотсекатели с электрическим, пневматическим, гидравлическим и пиротехническим приводами. Разработанные устройства решают задачу механического преграждения распространения пламени, а в ряде случаев обеспечивают одновременную подачу огнетушащего
вещества.

Рис. 8.2. Разгерметизирующая предохранительная мембрана
В нашей стране применяются быстродействующие поворотные клапаны с приводом от энергии падающего груза.

Клапаны являются полуавтоматическими запорными устройствами, предназначенными для герметичного перекрытия газопроводов диаметром 200, 300, 400 и 500 мм. Запорный орган состоит из тарелки 3 и рычага 4 (рис. 8.3). Подвижное соединение тарелки с рычагом обеспечивает правильную посадку тарелки на седло 2. Запорный орган установлен внутри корпуса 1. На конце вала 5 установлен рычаг 9 настройки клапана. Приводом клапана служит электромагнит 6, установленный на кронштейне. На концевой части электромагнита есть защелка 7. К рычагу приварен диск 8 с пазом. При подаче напряжения на обмотку электромагнита сердечник перемещается вверх и защелка 7 выходит из зацепления с диском 8, в результате чего тарелка 3 под действием силы собственной тяжести и груза 10 перемещается, перекрывая проходное сечение клапана. Для открытия клапана рычаг 9 вручную поворачивают на 90o, защелка входит в паз диска и клапан фиксируется в открытом положении. Время срабатывания клапанов такой конструкции 2 – 3 с.


Рис. 8.3. Поворотный грузовой отсечной клапан
Для увеличения быстродействия общепромышленных отсекателей разработана конструкция, показанная на рис. 8.4, которая обеспечивает работу отсекателя как в нормальном режиме управления технологическим процессом, так и для аварийного перекрытия трубопровода. Пневмопривод отсекателя снабжен двумя дополнительными полостями А и В, отделенными мембранами 2 и 3. Полость А заполнена сжатым газом, и в ней расположен пирозаряд 1. При подаче управляющих пневматических импульсов через штуцер 4 отсекатель работает в режиме управления технологическим процессом. В аварийной ситуации подается электрический сигнал на срабатывание пирозаряда, который разрушает мембрану 2, и сжатый газ, деформируя мембрану 3, перемещает запорный орган в закрытое положение. Установка привода такой конструкции позволяет повысить быстродействие серийно выпускаемых пневмоотсекателей в 20 – 30 раз.

Наиболее высоким быстродействием обладают отсекатели с пироприводом. Одна из конструкций такого клапана показана на рис. 8.5.






Он состоит из корпуса 1 с поперечной полостью 2 в виде конического седла, в котором заклинивается запорный орган 3 в виде усеченного конуса с уплотнительным пояском 4. При подаче сигнала на закрытие срабатывает пирозаряд 5 и под действием давления образующихся газов, срезая уплотнительный поясок 4, запорный орган 3 перемещается в коническом седле и перекрывает канал 6.

На рис. 8.6 показана схема пламеотсекателя-оросителя с поворотной заслонкой. Отсекатель состоит из корпуса 4 и заслонки 3, при повороте которой на 90o происходит перекрытие потока технологической среды. Поворот заслонки обеспечивается реактивной силой струи огнетушащей жидкости, вытекающей через распылитель 2. В открытом положении заслонка удерживается гидравлическим замком 1, который при подаче жидкости освобождает заслонку от сцепления с ним.



Рис. 8.6. Пламеотсекатель-ороситель с поворотной заслонкой
В ряде случаев локализовать пламя в трубопроводах можно форсуночными заградительными устройствами, схема которых приведена на рис. 8.7. Внутри трубопровода 1 (рис. 8.7, а) размещено несколько сопел 2 с радиально направленными отверстиями. Через трубу 3 к соплам подводится огнетушащее вещество. В другом варианте (рис. 8.7, б) в центре трубопровода 1 расположено сопло 2, направленное вдоль оси трубопровода. Для спуска воды служит патрубок 4.

Для блокирования распространения пламени по трубопроводам и пневмотранспорту используются различные модификации пламеотсекателей-гидрозатворов.


Рис. 8.7. Форсуночные заградительные устройства:

а – с радиально направленным соплом; б – с осевым соплом
Эффективность работы отсекателей определяется их быстродействием и местом расположения датчиков пламени. При этом должно выполняться условие

t < L/v, (8.8)

где t – полное время срабатывания отсекателя от момента обнаружения пламени датчиком до полного перекрытия трубопровода; L – расстояние от датчика пламени до отсекателя; v – скорость распространения пламени.

В качестве устройств блокирования могут использоваться также в зависимости от условий технологического режима различные типы огнепреградителей, воздушно-водяные и водопенные завесы.
  1   2   3   4


Глава 8
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации