Eksplosionsbeskyttelse er et sæt midler, der sikrer normal drift af udstyr på steder, hvor der er fare for en gas- eller støveksplosion ; [1] forhindre påvirkning af mennesker af farlige og skadelige faktorer af eksplosionen, sikring af sikkerheden af materielle aktiver. [2]
Produktionsprocesser bør udformes således, at sandsynligheden for en eksplosion i et eksplosivt område i løbet af året ikke overstiger 10-6 . I tilfælde af teknisk eller økonomisk uhensigtsmæssighed er virkningen af eksplosionen på mennesker begrænset, således at sandsynligheden for eksponering for farlige faktorer ved eksplosionen i løbet af året ikke overstiger 10 −6 pr. person. [3]
Zoner af klasse B-I - zoner beliggende i rum, hvor brændbare gasser eller dampe af en brandfarlig væske (herefter benævnt brandfarlig væske) udsendes i en sådan mængde og med sådanne egenskaber, at de kan danne eksplosive blandinger med luft under normale driftsforhold, f.eks. lastning eller losning af teknologisk udstyr, opbevaring eller transfusion af brandfarlige væsker placeret i åbne beholdere mv.
Klasse B-Ia zoner er zoner placeret i rum, hvor der under normal drift ikke dannes eksplosive blandinger af brændbare gasser (uanset den nedre koncentrationsgrænse for antændelse) eller brændbare væskedampe med luft, men kun er mulige som følge af uheld eller funktionsfejl.
Zoner af klasse V-Ib er zoner placeret i rum, hvor der under normal drift ikke dannes eksplosive blandinger af brændbare gasser eller dampe af brændbare væsker med luft, men kun er mulige som følge af ulykker eller funktionsfejl, og som adskiller sig i én af følgende funktioner:
Klasse B-Ib omfatter også områder med laboratorie- og andre lokaler, hvor brændbare gasser og brandfarlige væsker er til stede i små mængder, som er utilstrækkelige til at skabe en eksplosiv blanding i et volumen, der overstiger 5 % af rummets frie volumen, og hvor der arbejdes med brændbare gasser og brændbare væsker udføres uden åben ild. Disse zoner er ikke eksplosive, hvis der arbejdes med brændbare gasser og brandbare væsker i stinkskabe eller under stinkskabe.
Klasse B-Ig zoner - rum nær udendørs installationer: teknologiske installationer, der indeholder brandfarlige gasser eller brandbare væsker, overjordiske og underjordiske tanke med brandfarlige væsker eller brandbare gasser ( gasholdere ), overføringer til dræning og lastning af brandfarlige væsker, åbne oliefælder, bundfældning damme med en flydende oliefilm mv.
Klasse B-II zoner - zoner placeret i rum, hvor brændbart støv eller fibre, der går i suspension, udsendes i en sådan mængde og med sådanne egenskaber, at de er i stand til at danne eksplosive blandinger med luft under normale driftsforhold (f.eks. under lastning og losning teknologisk udstyr).
Klasse B-IIa-zoner er zoner placeret i rum, hvor farlige forhold, som i en klasse B-II-zone, ikke opstår under normal drift, men kun er mulige som følge af uheld eller funktionsfejl.
Afhængigt af hyppigheden og varigheden af tilstedeværelsen af en eksplosiv blanding er eksplosive zoner opdelt i følgende klasser:
Udstyr til arbejde i eksplosiv atmosfære skal opfylde de krav, der er nødvendige for sikker funktion og drift i forhold til eksplosionsfare. Dette sikres ved overholdelse af udstyrets omfang, niveauer og typer af eksplosionsbeskyttelse af udstyret ved [5] :
TR TS 012/2011 Om sikkerheden af udstyr til drift i eksplosive miljøer. For at bekræfte udstyrets overensstemmelse og implementeringen af de tekniske forskrifter bruges følgende:
Alt efter anvendelsesområdet er udstyret opdelt i følgende grupper:
Ex EEx d IIC T3, hvor:
Eksplosionsbeskyttelsesmærkning påføres elektrisk udstyr i form af et enkelt, udelt mærke placeret i et rektangel.
Afhængigt af faren for at blive en antændelseskilde og betingelserne for dets anvendelse i eksplosive miljøer, er udstyr klassificeret i henhold til niveauerne for eksplosionsbeskyttelse:
Til drift i eksplosive gasatmosfærer af elektrisk udstyr anvendes typer eksplosionsbeskyttelse: d, e, i, m, nA, nC, nR, nL, o, p, q, s.
Til drift i eksplosive støvede miljøer af elektrisk udstyr bruges typer af eksplosionsbeskyttelse: t, i, m, p, s.
Til drift af ikke-elektrisk udstyr i eksplosive miljøer: c, b, k, d, p, s.
Brandsikkert kabinet (d)Eksplosionssikkert kabinet er en type eksplosionsbeskyttelse, hvor elektrisk udstyr placeres i et stærkt kabinet, der kan modstå en intern eksplosion uden at deformere huset. Beskyttelse er tilvejebragt af hullerne i huselementerne, som giver frigivelse af gasser dannet under flashen til den ydre atmosfære uden at underminere den omgivende eksplosive atmosfære. Alle elektriske indgange er omhyggeligt forseglet ved indgangspunkterne i skallen.
Denne type beskyttelse er baseret på ideen om indeslutning af en eksplosion. I dette tilfælde får energikilden lov til at komme i kontakt med en farlig blanding af luft og gas. Resultatet er en eksplosion, men den skal forblive indeholdt i et indelukke, der er konstrueret til at modstå det tryk, der genereres af en eksplosion inde i indelukket, og dermed forhindre eksplosionen i at forplante sig til den omgivende atmosfære.
Teorien, der understøtter denne metode, er baseret på det faktum, at gasstrålen fra eksplosionen afkøles hurtigt, når den forlader hylsteret, på grund af kappens termiske ledningsevne, den hurtige ekspansion og afkøling af den varme gas i den koldere ydre atmosfære. Dette er kun muligt, hvis skallen har specielle gasudløbshuller, eller spalterne er tilstrækkeligt små.
De nødvendige egenskaber for et flammesikkert kabinet inkluderer en stærk mekanisk konstruktion, en kontaktforbindelse mellem låget og kabinettet og små huller i kabinettet. Store mellemrum er ikke tilladt, men små huller ved samlingerne er uundgåelige. Påføring af isolering til spalten øger graden af beskyttelse mod en korrosiv atmosfære, men eliminerer ikke spalten.
Afhængigt af arten af den eksplosive blanding og bredden af tilstødende overflader er forskellige maksimale afstande mellem dem tilladt. Klassificeringen af indkapslinger er baseret på eksplosionskategorierne af blandinger og den maksimale værdi af selvantændelsestemperaturen, som skal være lavere end antændelsestemperaturen for blandingen på det sted, hvor de er installeret.
Skalmaterialet er normalt metal (aluminium, valset stål osv.). Plast og ikke-metalliske materialer kan anvendes til skabe med lille indvendig volumen (mindre end 3 dm3).
Hovedanvendelse: samledåse , koblingsenheder, lamper, kontrolstationer, koblingsudstyr, startere, elektriske motorer, varmeelementer, styreskabe, IT-udstyr.
Forbedret forsvar (e)Forøget beskyttelsestype "e" - en type beskyttelse til elektrisk udstyr, der anvender yderligere foranstaltninger mod mulig overskridelse af den tilladte temperatur, såvel som forekomsten af lysbueudladninger, gnister i normale eller unormale driftstilstande.
Beskyttelsestypen Ex e er en metode, der består i, at der i elektrisk udstyr eller dele heraf, der ikke har normalt gnistgivende dele, er truffet en række foranstaltninger ud over dem, der anvendes i almindeligt elektrisk udstyr, hvilket gør det vanskeligt. for udseendet af farlig varme, elektriske gnister og lysbuer, der kan antænde eksplosive blandinger.
Denne type beskyttelse bruges hovedsageligt til elektriske samledåser, elektrisk belysningsudstyr samt gnistfri elektriske motorer (f.eks. asynkrone egernhjulsmotorer eller synkrone step- og børsteløse motorer).
Ex e er i sagens natur mindre kompleks end andre typer eksplosionsbeskyttelse og har som følge heraf en lav pris.
Hovedanvendelse: terminal- og samledåser, belysningsarmaturer, kontrolstationer, koblingsanlæg.
Egensikkert elektrisk kredsløb (i)Et egensikkert elektrisk kredsløb er defineret som et kredsløb, hvor udladninger eller termiske effekter, der opstår under normal drift af elektrisk udstyr, såvel som i nødtilstande, ikke forårsager antændelse af en eksplosiv blanding. Beskyttelsestypen "egensikkert elektrisk kredsløb" er baseret på at opretholde en egensikker strøm (spænding, effekt eller energi) i det elektriske kredsløb. I dette tilfælde betyder egensikker strøm (spænding, effekt eller energi) den højeste strøm (spænding, effekt eller energi) i et elektrisk kredsløb, der genererer udladninger, som ikke antænder en eksplosiv blanding under de testbetingelser, der er foreskrevet af de relevante standarder.
Hovedanvendelse: måle- og kontrolteknologi, kommunikationsteknologi, sensorer, drev.
Forsegling med forbindelse (m)Tætning med forbindelse "m" er en type eksplosionsbeskyttelse, hvor dele af udstyr, der er i stand til at antænde en eksplosiv atmosfære på grund af gnistdannelse eller opvarmning, er indesluttet i en blanding for at forhindre antændelse af en eksplosiv atmosfære under drift eller installation.
Eksplosionsbeskyttelse type "n"Muligheder:
Beskyttelsestype n - en type eksplosionsbeskyttelse, hvilket betyder, at der ved konstruktion af elektrisk udstyr til almen brug træffes yderligere beskyttelsesforanstaltninger, så det i normale og nogle unormale driftsformer ikke også kan blive en kilde til lysbue og gnistudladninger som opvarmede overflader, der kan forårsage antændelse omkring eksplosiv blanding.
Eksplosionsbeskyttelse type "n" bruges til at give eksplosionsbeskyttelse for ikke-gnistgivende elektrisk udstyr samt elektrisk udstyr, hvoraf dele kan skabe elektriske lysbuer eller gnister eller have varme overflader, der uden brug af nogen af beskyttelsesmetoderne , kan antænde den omgivende eksplosive blanding.
Fyldning eller udrensning af kabinettet under positivt tryk med beskyttelsesgas (p)Fyldning eller udrensning af indelukket under overtryk med beskyttelsesgas er en type eksplosionsbeskyttelse designet til brug i potentielt eksplosive gasatmosfærer, hvor for sikker drift af elektrisk udstyr:
Denne type beskyttelse bruges til:
Luft eller en inert gas bruges til at rense og opretholde overtryk og om nødvendigt fortynde brændbare stoffer inde i kabinettet.
Den tryksatte metode er baseret på ideen om at adskille den omgivende atmosfære fra elektrisk udstyr. Denne metode tillader ikke en farlig blanding af luft og gas at passere gennem et kabinet, der indeholder elektriske dele, der kan producere gnister eller have farlige temperaturer. Beskyttelsesgassen (luft eller inert gas) indeholdt i kabinettet har et tryk, der er højere end trykket i den ydre atmosfære.
Det indre differenstryk holdes konstant, både med og uden konstant beskyttelsesgasstrøm. Skallen skal have en vis styrke, men der er ingen specielle mekaniske krav, fordi den fastholdte trykforskel ikke er særlig høj.
For at opretholde trykforskellen skal beskyttelsesgasforsyningssystemet kunne kompensere for sine tab som følge af lækage fra indeslutningen eller på grund af personaleadgang.
Hovedanvendelse: højstrømsafbryderskabe, analysatorer, motorer.
Kvartsfyldning af skallen med strømførende dele (q)Kvartsfyldning af skallen er en type eksplosionsbeskyttelse, hvor dele, der er i stand til at antænde en eksplosiv gasblanding, er fastgjort i en bestemt position og fuldstændigt omgivet af et fyldstof, der forhindrer antændelse af den omgivende eksplosive atmosfære. Denne type beskyttelse forhindrer ikke indtrængning af den omgivende eksplosive gasatmosfære i udstyret og komponenterne og muligheden for dets antændelse af kredsløb. Men på grund af det lave frie volumen i fyldmaterialet og undertrykkelsen af flammer, der kan bevæge sig langs stierne i fyldmaterialet, forhindres en ekstern eksplosion.
Hovedanvendelse: transformere, kondensatorer.
Oliepåfyldning af kappen med strømførende dele (o)Oliefyldt indkapsling er en form for eksplosionsbeskyttelse, hvor elektrisk udstyr eller dele af elektrisk udstyr nedsænkes i en beskyttende væske, således at en eksplosiv atmosfære, der måtte være over væsken eller uden for indkapslingen, ikke kan antændes.
Beskyttelsesvæske - mineralolie, der opfylder GOST 982, eller anden væske, der opfylder kravene:
Hovedanvendelse: transformere, startmodstande.
Særlige typer beskyttelse(r)En type beskyttelse for udstyr, der tillader design, evaluering og afprøvning af udstyr, der på grund af funktionelle og operationelle begrænsninger ikke kan evalueres fuldt ud inden for en eller en kombination af almindeligt accepterede typer af beskyttelse, men tilvejebringelse af det nødvendige beskyttelsesniveau kan bekræftes.
Hovedanvendelse: sensorer, afledere.
Strukturel sikkerhed (c)Strukturel sikkerhed "c" - en type beskyttelse, hvor der træffes yderligere beskyttelsesforanstaltninger for at udelukke muligheden for antændelse af den omgivende eksplosive atmosfære fra opvarmede overflader, gnister og adiabatisk kompression skabt af bevægelige dele af udstyret.
Tændingskildekontrol (b)Tændkildekontrol "b" - en type beskyttelse, der sørger for installation i ikke-elektrisk udstyr af en enhed, der udelukker dannelsen af en tændkilde, og gennem hvilken interne indbyggede sensorer overvåger parametrene for udstyrselementer og forårsager driften af automatiske beskyttelsesanordninger eller alarmer.
Væskenedsænkningsbeskyttelse (k)Beskyttelse ved væskenedsænkning "k" - en beskyttelsestype, hvor potentielle antændelseskilder er uskadelige eller adskilt fra den eksplosive atmosfære ved hel eller delvis nedsænkning i beskyttende væske, når farlige overflader konstant dækkes med beskyttende væske, således at den eksplosive atmosfære, som kan være over væskeniveauet eller uden for udstyrets indkapsling, kunne ikke antændes. Anvendes hovedsageligt til store transformere.
Beskyttelse af kappe til eksplosive støvmiljøer (t)Skedebeskyttelse "t" - en type eksplosionsbeskyttelse, hvor elektrisk udstyr er fuldstændig beskyttet af en kappe for at udelukke muligheden for antændelse af et lag eller støvsky;
Eksplosionsbeskyttelse af højtrykssystemer opnås ved organisatoriske og tekniske foranstaltninger; udvikling af instruktionsmaterialer, regler, normer og regler for udførelse af teknologiske processer; organisering af træning og instruktion for servicepersonale; udøve kontrol og tilsyn med overholdelse af det teknologiske regimes normer, regler og normer for sikkerhed, brandsikkerhed osv. Derudover skal højtryksudstyr være udstyret med eksplosionssikringssystemer, der involverer:
Der bør gøres en indsats for at holde antallet og størrelsen af klasse 0- eller klasse 1-zoner på et minimum. Dette kan sikres ved valget af design af teknologisk udstyr og betingelserne for dets drift. Det skal sikres, at områderne i det væsentlige er klasse 2 eller ikke-farlige. Hvis lækage af et brændbart stof er uundgåeligt, er det nødvendigt at bruge sådant teknologisk udstyr, der er en kilde til lækage af anden grad, og hvis dette ikke er muligt, det vil sige, når lækage af første grad eller konstant (kontinuerlig) er uundgåeligt, så skal deres antal være minimalt. For at reducere niveauet af eksplosionsfare i zonen bør design, driftsbetingelser og placering af procesudstyr være sådan, at selv i tilfælde af ulykker er lækagen af brændbart materiale til atmosfæren minimal.
Efter at vedligeholdelsesarbejde er blevet udført, før videre drift, bør det udstyr, der bestemmer klassificeringen af området, hvis det er blevet repareret, kontrolleres omhyggeligt og konstateres at være fuldt i overensstemmelse med det oprindelige design.
Tilstrækkeligt pålidelig og en af de mest almindelige metoder til eksplosionsbeskyttelse af teknologisk udstyr og bygninger er brugen af eksplosionstrykaflastningsanordninger :
Tør-type flammefanger - en brandbeskyttelsesanordning, der er installeret på et brandfarligt teknologisk apparat eller en rørledning, der frit passerer strømmen af en gas-damp-luftblanding eller væske gennem et flammeslukningselement og bidrager til lokaliseringen af flammen.
Tør-type gnistfanger - en enhed installeret på udstødningsmanifolderne af forskellige køretøjer, kraftenheder og giver fangst og slukning af gnister i forbrændingsprodukter genereret under driften af ovne og forbrændingsmotorer.
Flammedæmpere klassificeres efter følgende kriterier: typen af flammehæmmende element, installationsstedet, tidspunktet for opretholdelse af effektiviteten, når de udsættes for flamme.
I henhold til typen af flammefanger er flammefangere opdelt i:
I henhold til installationsstedet er brandafledere opdelt i:
I henhold til tidspunktet for opretholdelse af effektiviteten, når de udsættes for flamme, er flammehæmmere opdelt i to klasser:
Gnistfangere er klassificeret efter metoden til at slukke gnister og er opdelt i:
Det er blevet fastslået, at eksplosionsflammen ikke kun er i stand til at udbrede sig gennem teknologisk kommunikation (rørledninger) fyldt med en brændbar blanding, men også de gasdynamiske effekter, der følger med denne proces, kan intensivere deflagrationsforbrændingen så kraftigt , at den meget ofte går over i detonation med betydelig destruktiv kraft. At lokalisere en eksplosion betyder at forhindre spredning af flammer gennem teknologisk kommunikation. Midlerne til lokalisering af flammen i rørledninger omfatter forskellige slags flammedæmpere. Flammedæmpere er enheder, der frit passerer strømmen af damp eller gas-luftblanding, men forhindrer spredning af flamme. De er installeret på flarerør til frigivelse af brændbare gasser i atmosfæren, foran brænderne og på kommunikation. Virkningen af flammedæmpere er at opdele gasstrømmen i et stort antal gasstrømme, hvor varmetabet overstiger varmeafgivelsen i reaktionszonen; i smalle kanaler falder forbrændingstemperaturen, og flammeudbredelseshastigheden falder. Effektiviteten af flammedæmpere afhænger hovedsageligt af diameteren af de flammeslukningskanaler og afhænger svagt af længden og materialet af væggene i disse kanaler. Med et fald i diameteren af flammeslukningskanalen øges dens overflade pr. masseenhed af den reagerende blanding, som et resultat af hvilket varmetab fra forbrændingszonen øges. Ved en kritisk diameter falder reaktionshastigheden så meget, at yderligere flammeudbredelse stopper fuldstændigt.
Flammedæmpere designet til at slukke spildte brændende væsker fungerer efter samme princip. Til selvslukning af brændende væsker bruges princippet om undertrykkelse af naturlig konvektion ved hjælp af en række konstruktive metoder, der overtræder de nødvendige betingelser for eksistensen af en flamme, hvilket skaber betingelser for dens adskillelse fra væskens overflade. Disse forhold opnås bedst i lodrette kanaler med et aksesymmetrisk tværsnit, såvel som i flade gaslag dannet af to parallelle planer installeret i en vis afstand fra hinanden.
Disse fly i flammedæmpere er metalgitre, der er uigennemtrængelige for naturlige konvektionsstrømme af det gasformige medium. Med visse geometriske parametre har de unikke egenskaber. Gitre har praktisk talt ingen modstand mod væskestrømmen, og samtidig er de en uigennemtrængelig barriere for naturlige konvektionsstrømme. Metalgitre er også i stand til at eliminere processen med at sprøjte en brændende væskestråle og samtidig afskære flammen fra den.
Designet sikrer fuldstændig selvundertrykkelse af forbrændingsprocessen, når en brændende væskestrøm falder og passerer inde i enhedskanalerne, samt pålidelig lokalisering af spild og forebyggelse af sprøjt af faldende brændende væskestrømme. [otte]
Funktionsprincippet for aktive eksplosionsdæmpningssystemer er at detektere dets indledende fase med meget følsomme sensorer og hurtigt indføre en inhibitor (eksplosionsdæmpningssammensætning) i det beskyttede apparat, som stopper den videre proces med eksplosionsudvikling . Ved anvendelse af sådanne systemer er det muligt at undertrykke eksplosionen så effektivt, at der praktisk talt ikke vil forekomme nogen mærkbar trykstigning i det beskyttede apparat. Dette er meget vigtigt for at sikre eksplosionsbeskyttelsen af enheder med lav styrke. En anden lige så vigtig fordel ved aktiv eksplosionsdæmpning, sammenlignet med f.eks. eksplosionstrykaflastning, er fraværet af emissioner af giftige og brændbare produkter, varme gasser og åben ild til atmosfæren.
Aktive eksplosionsdæmpningssystemer tjente som grundlag for at skabe de mest forskelligartede i struktur og formål automatiske eksplosionssikringssystemer, der udfører følgende funktioner i nødsituationer:
En af hovedopgaverne for eksplosionsdæmpningssystemer er at omdanne en brændbar blanding til en ikke-brændbar. For at gøre dette kan du bruge flegmatisatorer og hæmmere . I dette tilfælde forstås flegmatisatorer som inerte tilsætningsstoffer, som ved at ændre blandingens generelle kemiske sammensætning tager den ud over grænserne for eksplosivitet . Inhibitorer er stoffer, der fungerer som "negative katalysatorer" for en kemisk forbrændingsreaktion. Det er klart, at nogle stoffer kan være både hæmmere og flegmatisatorer .
Der er to tilgange til eksplosionsbeskyttelse: total forebyggelse og kontrolleret eksplosionsbeskyttelse . Fuldstændig forebyggelse gør eksplosionen umulig, mens justerbar eksplosionsbeskyttelse begrænser eksplosionens skadevirkning [9] [10] . Sidstnævnte tilgang er blevet implementeret i en engangs konstruktiv anti-terrorist Sejlrigget eksplosionsbeskyttelse , som omfatter et sejl, pilastre og rigning [11] .