A robbanásvédelem olyan eszközök összessége, amelyek biztosítják a berendezések normál működését olyan helyeken, ahol fennáll a gáz- vagy porrobbanás veszélye ; [1] a robbanás veszélyes és káros tényezőinek emberre gyakorolt hatásának megelőzése, az anyagi javak biztonságának biztosítása. [2]
A gyártási folyamatokat úgy kell megtervezni, hogy a robbanás valószínűsége bármely robbanásveszélyes területen az év során ne haladja meg a 10-6 -ot . Műszaki vagy gazdasági célszerűtlenség esetén a robbanás emberre gyakorolt hatását úgy korlátozzák, hogy a robbanás veszélyes tényezőinek való kitettségének valószínűsége az év során személyenként ne haladja meg a 10-6 -ot . [3]
B-I osztályú zónák - olyan helyiségekben található zónák, amelyekben éghető gázok vagy éghető folyadék gőzei (továbbiakban tűzveszélyes folyadék) olyan mennyiségben és olyan tulajdonságokkal szabadulnak fel, hogy normál üzemi körülmények között robbanásveszélyes elegyet képezhetnek a levegővel, pl. technológiai eszközök be- vagy kirakodása, nyitott tartályban elhelyezett éghető folyadékok tárolása, transzfúziója stb.
A B-Ia osztályú zónák olyan helyiségekben elhelyezkedő zónák, amelyekben normál működés közben éghető gázok (függetlenül a gyulladás alsó koncentrációs határától) vagy gyúlékony folyadékgőzök levegővel való robbanásveszélyes keveréke nem képződik, hanem csak a levegővel való érintkezés következtében lehetséges. balesetek vagy üzemzavarok.
A V-Ib osztályú zónák olyan helyiségekben található zónák, amelyekben normál működés közben nem keletkeznek robbanásveszélyes éghető gázok vagy gyúlékony folyadékok gőzei levegővel keverékei, hanem csak balesetek vagy üzemzavarok következtében lehetségesek, és amelyek egyben különböznek egymástól. az alábbi jellemzők közül:
A B-Ib osztályba tartoznak a laboratóriumi és egyéb helyiségek olyan területei is, ahol kis mennyiségben éghető gázok és gyúlékony folyadékok vannak jelen, amelyek nem elegendőek ahhoz, hogy a helyiség szabad térfogatának 5%-át meghaladó térfogatban robbanékony keveréket hozzanak létre, és ahol éghető gázok és gyúlékony folyadékok esetében nyílt láng alkalmazása nélkül történik. Ezek a zónák nem robbanásveszélyesek, ha éghető gázokkal és gyúlékony folyadékokkal füstelszívókban vagy füstelszívók alatt dolgoznak.
B-Ig osztályú zónák - kültéri létesítmények közelében lévő terek: éghető gázokat vagy gyúlékony folyadékokat tartalmazó technológiai berendezések, éghető folyadékot vagy éghető gázokat tartalmazó föld feletti és földalatti tartályok ( gáztartók ), éghető folyadékok leeresztésére és betöltésére szolgáló felüljárók, nyitott olajcsapdák, ülepítések úszó olajfilmmel ellátott tavak stb.
B-II osztályú zónák - olyan helyiségekben elhelyezkedő zónák, amelyekben a szuszpenzióba kerülő éghető porok vagy szálak olyan mennyiségben és olyan tulajdonságokkal szabadulnak fel, hogy normál üzemi körülmények között (például be- és kirakodáskor) képesek robbanásveszélyes keveréket képezni a levegővel. technológiai eszközök).
A B-IIa osztályú zónák olyan helyiségekben elhelyezkedő zónák, amelyekben a B-II osztályú zónához hasonló veszélyes körülmények normál működés során nem fordulnak elő, hanem csak balesetek vagy üzemzavarok következtében lehetségesek.
A robbanásveszélyes keverék jelenlétének gyakoriságától és időtartamától függően a robbanásveszélyes zónákat a következő osztályokba osztják:
A robbanásveszélyes környezetben végzett munkavégzésre szolgáló berendezéseknek meg kell felelniük a biztonságos működéshez és üzemeltetéshez szükséges robbanásveszélyes követelményeknek. Ezt a berendezés terjedelmének, a berendezések robbanásvédelmi fokozatainak és típusainak betartása biztosítja [5] :
TR TS 012/2011 A robbanásveszélyes környezetben működő berendezések biztonságáról. A berendezés megfelelőségének és a műszaki előírások végrehajtásának igazolására a következőket kell használni:
Az alkalmazási terület szerint a berendezések a következő csoportokra oszthatók:
Ex EEx d IIC T3, ahol:
A robbanásvédelmi jelölést az elektromos berendezéseken egyetlen, téglalapban elhelyezett, osztatlan jelölés formájában helyezik el.
A gyújtóforrássá válás veszélyétől és a robbanásveszélyes környezetben való használat körülményeitől függően a berendezéseket a robbanásvédelmi fokozatok szerint osztályozzák:
Az elektromos berendezések robbanásveszélyes gázatmoszférájában való működéshez a robbanásvédelem típusait használják: d, e, i, m, nA, nC, nR, nL, o, p, q, s.
Az elektromos berendezések robbanásveszélyes poros környezetben való működéséhez a robbanásvédelem típusait használják: t, i, m, p, s.
Nem elektromos berendezések üzemeltetéséhez robbanásveszélyes környezetben: c, b, k, d, p, s.
Lángálló tokozás (d)A robbanásbiztos burkolat a robbanásvédelem olyan fajtája, amelyben az elektromos berendezéseket erős burkolatba helyezik, amely ellenáll a belső robbanásnak a ház deformációja nélkül. A védelmet a házelemek rései biztosítják, amelyek biztosítják a felvillanás során keletkező gázok kibocsátását a külső légkörbe anélkül, hogy aláásnák a környező robbanásveszélyes légkört. Minden elektromos bemenet gondosan le van zárva a héjba való belépési pontokon.
Ez a fajta védelem a robbanás megfékezésének gondolatán alapul. Ebben az esetben az energiaforrás érintkezésbe kerülhet levegő és gáz veszélyes keverékével. Az eredmény egy robbanás, de annak egy olyan burkolatban kell maradnia, amelyet úgy alakítottak ki, hogy ellenálljon a burkolaton belüli robbanás által keltett nyomásnak, és így megakadályozza a robbanás terjedését a környező légkörbe.
Az ezt a módszert alátámasztó elmélet azon alapul, hogy a robbanásból származó gázsugár gyorsan lehűl, amikor kilép a burából, a bura hővezető képessége, a hidegebb külső légkörben a forró gáz gyors tágulása és lehűlése miatt. Ez csak akkor lehetséges, ha a héjon speciális gázkivezető nyílások vannak, vagy a nyílások kellően kicsik.
A lángálló burkolathoz szükséges tulajdonságok közé tartozik az erős mechanikai felépítés, a fedél és a ház teste közötti érintkező kapcsolat, valamint a burkolaton belüli kis hézagok. Nagy rések nem megengedettek, de az illesztéseknél elkerülhetetlenek a kis rések. A rés szigetelése növeli a korrozív légkör elleni védelmet, de nem szünteti meg a rést.
A robbanásveszélyes keverék természetétől és a szomszédos felületek szélességétől függően eltérő maximális távolság megengedett közöttük. A burkolatok besorolása a keverékek robbanási kategóriáin és az öngyulladási hőmérséklet maximális értékén alapul, amelynek alacsonyabbnak kell lennie, mint a beépítési helyen lévő keverék gyulladási hőmérséklete.
A héj anyaga általában fém (alumínium, hengerelt acél stb.). Kis belső térfogatú (3 dm3-nél kisebb) burkolatokhoz műanyag és nem fémes anyagok használhatók.
Fő alkalmazási terület: csatlakozódoboz , kapcsolóberendezések, lámpák, vezérlőállomások, kapcsolóberendezések, indítók, villanymotorok, fűtőelemek, kapcsolószekrények, informatikai berendezések.
Fokozott védelem (e)Megnövelt "e" típusú védelem - az elektromos berendezések olyan típusú védelme, amely további intézkedéseket alkalmaz a megengedett hőmérséklet esetleges túllépése, valamint az ívkisülések, szikraképződések előfordulása ellen normál vagy rendellenes üzemmódban.
Az Ex e védelem olyan módszer, amely abból áll, hogy az elektromos berendezésekben vagy azok olyan részein, amelyek nem tartalmaznak általában szikrázó alkatrészeket, az általános célú elektromos berendezéseknél alkalmazottakon kívül számos intézkedést tettek, ami megnehezíti veszélyes hő, elektromos szikrák és ívek megjelenésére, amelyek robbanásveszélyes keverékeket meggyújthatnak.
Ezt a fajta védelmet elsősorban elektromos csatlakozódobozokhoz, elektromos világítóberendezésekhez, valamint nem szikrázó villanymotorokhoz használják (például mókuskerekes aszinkronmotorok vagy szinkron léptető- és kefe nélküli motorok).
Az Ex e természeténél fogva kevésbé bonyolult, mint más típusú robbanásvédelem, és ennek eredményeként alacsony a költsége.
Fő alkalmazási terület: sorkapocs- és csatlakozódobozok, világítótestek, vezérlőállomások, kapcsolóberendezések.
Gyújtószikramentes elektromos áramkör (i)Gyújtószikramentes elektromos áramkörnek minősül az az áramkör, amelyben az elektromos berendezések normál működése során fellépő kisülések vagy hőhatások, valamint vészüzemmódokban nem okoznak robbanásveszélyes keverék meggyulladását. A "gyújtószikramentes elektromos áramkör" védelem típusa a gyújtószikramentes áram (feszültség, teljesítmény vagy energia) fenntartásán alapul az elektromos áramkörben. Ebben az esetben a gyújtószikramentes áram (feszültség, teljesítmény vagy energia) az elektromos áramkörben a kisüléseket létrehozó azon legnagyobb áramerősséget (feszültség, teljesítmény vagy energia) jelenti, amely a vonatkozó szabványok által előírt vizsgálati körülmények között nem gyullad meg robbanásveszélyes keveréket.
Fő alkalmazási terület: mérés- és vezérléstechnika, kommunikációs technológia, érzékelők, hajtások.
Tömítés vegyszerrel (m)Az „m” keverékkel való tömítés a robbanás elleni védelem olyan fajtája, amelyben a berendezés olyan részeit, amelyek szikrázás vagy melegedés következtében robbanásveszélyes légkört képesek meggyújtani, olyan keverékbe zárják, amely megakadályozza a robbanásveszélyes légkör begyulladását működés vagy telepítés során.
"n" típusú robbanásvédelemLehetőségek:
n védelmi típus - a robbanásvédelem egyik fajtája, ami azt jelenti, hogy az általános célú elektromos berendezések tervezése során további védelmi intézkedéseket kell tenni annak érdekében, hogy normál és bizonyos rendellenes működési módokban ne válhasson ív- és szikrakisülés forrásává, valamint felforrósodott felületekként, amelyek a robbanásveszélyes keveréket körülvevő gyulladást okozhatják.
Az "n" típusú robbanásvédelem a szikrázó elektromos berendezések robbanásvédelmét szolgálja, valamint olyan elektromos berendezéseket, amelyek részei elektromos íveket vagy szikrákat hoznak létre, vagy amelyek forró felülettel rendelkeznek, bármely védelmi módszer alkalmazása nélkül. , meggyújthatja a környező robbanóképes keveréket.
A burkolat feltöltése vagy öblítése pozitív nyomás alatt védőgázzal (p)A burkolat túlnyomás alatti védőgázzal való feltöltése vagy átöblítése a robbanás elleni védelem olyan típusa, amelyet olyan potenciálisan robbanásveszélyes gázatmoszférában való használatra terveztek, ahol az elektromos berendezések biztonságos üzemeltetése érdekében:
Ezt a típusú védelmet a következőkre használják:
Levegőt vagy inert gázt használnak a túlnyomás öblítésére és fenntartására, valamint szükség esetén a gyúlékony anyagok hígítására a burkolaton belül.
A túlnyomásos módszer azon az elgondoláson alapul, hogy elválasztják a környezeti légkört az elektromos berendezésektől. Ez a módszer nem engedi, hogy a levegő és a gáz veszélyes keveréke áthaladjon egy olyan burkolaton, amely szikrát keltő vagy veszélyes hőmérsékletű elektromos részeket tartalmaz. A burkolatban lévő védőgáz (levegő vagy inert gáz) nyomása nagyobb, mint a külső légköré.
A belső nyomáskülönbséget állandó védőgázárammal és anélkül is állandó értéken tartják. A héjnak bizonyos szilárdságúnak kell lennie, de nincsenek speciális mechanikai követelmények, mert a fenntartott nyomáskülönbség nem túl nagy.
A nyomáskülönbség fenntartása érdekében a védőgáz-ellátó rendszernek kompenzálnia kell a konténmentből való szivárgásból vagy a személyzet hozzáféréséből adódó veszteségeit.
Fő alkalmazási terület: erősáramú kapcsolószekrények, analizátorok, motorok.
A héj kvarctöltése áramvezető részekkel (q)A héj kvarctöltése a robbanás elleni védelem egy olyan fajtája, amelyben a robbanásveszélyes gázkeverék meggyújtására alkalmas részek egy bizonyos helyzetben vannak rögzítve, és teljesen körülveszik egy töltőanyaggal, amely megakadályozza a környező robbanásveszélyes légkör begyulladását. Ez a fajta védelem nem akadályozza meg a környező robbanásveszélyes gázatmoszféra behatolását a berendezésbe és a komponensekbe, és annak áramkörök általi begyulladásának lehetőségét. A töltőanyag kis szabad térfogata és a töltőanyagban lévő pályákon esetlegesen terjedő lángok elnyomása miatt azonban elkerülhető a külső robbanás.
Fő alkalmazási terület: transzformátorok, kondenzátorok.
A köpeny olajtöltése áramvezető részekkel (o)Az olajjal töltött burkolat a robbanásvédelem olyan fajtája, amelyben az elektromos berendezéseket vagy elektromos berendezések alkatrészeit védőfolyadékba merítik, hogy a folyadék felett vagy a burkolaton kívül eső robbanásveszélyes légkör ne tudjon meggyulladni.
Védőfolyadék - ásványolaj , amely megfelel a GOST 982 szabványnak, vagy más folyadék, amely megfelel a követelményeknek:
Fő alkalmazási terület: transzformátorok, indítóellenállások.
Speciális védelemtípus(ok)Olyan berendezések védelmi típusa, amely lehetővé teszi olyan berendezések tervezését, értékelését és tesztelését, amelyek funkcionális és működési korlátai miatt nem értékelhetők teljes körűen az általánosan elfogadott védelmi típusok egyikén vagy kombinációján belül, de a szükséges védelmi szint biztosítását. megerősíthető.
Fő alkalmazási terület: érzékelők, levezetők.
Szerkezeti biztonság (c)Szerkezeti biztonság "c" - olyan típusú védelem, amelyben további védelmi intézkedéseket tesznek annak érdekében, hogy kizárják a környező robbanásveszélyes légkör meggyulladásának lehetőségét a felmelegedett felületek, a szikrák és a berendezés mozgó részei által létrehozott adiabatikus összenyomás miatt.
Gyújtásforrás szabályozása (b)Gyújtóforrás-vezérlés "b" - olyan típusú védelem, amely nem elektromos berendezésbe történő beszerelését biztosítja, amely kizárja a gyújtóforrás kialakulását, és amelyen keresztül a belső beépített érzékelők figyelik a berendezés elemeinek paramétereit és előidézik a működést. automatikus védőberendezések vagy riasztók.
Folyadékbemerülés elleni védelem (k)Védelem folyadékbemerítéssel "k" - olyan védelem, amelyben a potenciális gyújtóforrások ártalmatlanok vagy a robbanásveszélyes légkörtől védőfolyadékba való teljes vagy részleges bemerítéssel el vannak választva, amikor a veszélyes felületeket folyamatosan védőfolyadék borítja úgy, hogy a robbanásveszélyes légkör, amely a folyadék szintje felett vagy a berendezés burkolatán kívül lehet, nem gyulladhat meg. Főleg nagy transzformátorokhoz használják.
Köpenyvédelem robbanásveszélyes poros környezetekhez (t)"t" köpenyvédelem - a robbanásvédelem olyan típusa, amelyben az elektromos berendezéseket teljesen védi egy burkolat, hogy kizárja a porréteg vagy porfelhő begyulladásának lehetőségét;
A nagynyomású rendszerek robbanásvédelmét szervezési és műszaki intézkedésekkel valósítják meg; a technológiai folyamatok lebonyolítására vonatkozó oktatóanyagok, előírások, normák, szabályok kidolgozása; képzés és oktatás szervezése a kiszolgáló személyzet számára; ellenőrzést és felügyeletet gyakorol a technológiai rend, a biztonsági, tűzvédelmi stb. normák betartása felett. Ezenkívül a nagynyomású berendezéseket fel kell szerelni robbanásvédelmi rendszerekkel, amelyek magukban foglalják:
Törekedni kell arra, hogy a 0. vagy 1. osztályú zónák száma és mérete a lehető legkisebb legyen. Ez a technológiai berendezések kialakításának és működési feltételeinek megválasztásával biztosítható. Biztosítani kell, hogy a területek alapvetően 2. osztályúak vagy nem veszélyesek. Ha az éghető anyag szivárgása elkerülhetetlen, akkor olyan technológiai berendezést kell alkalmazni, amely másodfokú szivárgás forrása, és ha ez nem lehetséges, vagyis ha az első fokú vagy állandó (folyamatos) szivárgás következik be. elkerülhetetlen, akkor számuk minimális legyen. A zóna robbanásveszélyes szintjének csökkentése érdekében a technológiai berendezések tervezését, működési feltételeit és elhelyezését úgy kell kialakítani, hogy baleset esetén is minimális legyen az éghető anyag légkörbe való szivárgása.
A karbantartási munkák elvégzése után a további üzemeltetés előtt gondosan ellenőrizni kell a terület besorolását meghatározó berendezést, ha megjavították, és meg kell állapítani, hogy teljesen megfelelnek az eredeti tervnek.
A technológiai berendezések és épületek robbanásvédelmének kellően megbízható és egyik legelterjedtebb módja a robbanásveszélyes nyomáscsökkentő eszközök alkalmazása :
Száraz típusú lángfogó - tűzveszélyes technológiai berendezésre vagy csővezetékre szerelt tűzvédelmi berendezés, amely szabadon vezeti át a gáz-gőz-levegő keverék vagy folyadék áramlását egy lángoltó elemen keresztül, és hozzájárul a láng lokalizálásához.
Száraz típusú szikrafogó - olyan eszköz, amelyet különféle járművek, erőművek kipufogócsonkjaira szerelnek fel, és szikrák befogását és oltását biztosítják a kemencék és belső égésű motorok működése során keletkező égéstermékekben.
A lángfogók osztályozása a következő szempontok szerint történik: a lángfogó elem típusa, a beépítés helye, a láng hatásának kitett hatásfok megőrzési ideje.
A lángfogók típusa szerint a lángfogók a következőkre oszthatók:
A telepítés helye szerint a tűzoltók a következőkre oszthatók:
A lángnak kitett hatékonyság fenntartási ideje szerint a lángfogók két osztályba sorolhatók:
A szikrafogókat a szikra oltásának módja szerint osztályozzák, és a következőkre osztják:
Megállapítást nyert, hogy a robbanóláng nemcsak éghető keverékkel töltött technológiai kommunikáción (csővezetékeken) képes továbbterjedni, hanem a folyamatot kísérő gázdinamikai hatások is olyan erősen felerősíthetik a deflagrációs égést , hogy az nagyon gyakran detonációba megy át. jelentős romboló erő. A robbanás lokalizálása a láng technológiai kommunikáción keresztüli terjedésének megakadályozását jelenti. A láng csővezetékekben történő lokalizálásának eszközei közé tartoznak a különböző típusú lángfogók. A lángfogók olyan eszközök, amelyek szabadon átengedik a gőz vagy gáz-levegő keverék áramlását, de megakadályozzák a láng terjedését. Az éghető gázok légkörbe történő kibocsátására szolgáló fáklyás csövekre, az égők elé és a kommunikációra vannak felszerelve. A lángfogók feladata a gázáram nagyszámú gázáramra osztása, amelyekben a hőveszteség meghaladja a reakciózónában a hőleadást; keskeny csatornákban csökken az égési hőmérséklet és csökken a láng terjedési sebessége. A lángfogók hatásfoka főként a lángoltó csatornák átmérőjétől, és gyengén függ ezen csatornák falának hosszától és anyagától. A lángoltó csatorna átmérőjének csökkenésével a felülete a reagáló keverék tömegegységére vonatkoztatva növekszik, aminek következtében az égési zónából származó hőveszteség nő. Egy kritikus átmérőnél a reakciósebesség annyira lecsökken, hogy a láng további terjedése teljesen leáll.
Ugyanezen az elven működnek a kiömlött égő folyadékok oltására tervezett lángfogók. Az égő folyadékok önkioltásához a természetes konvekció elnyomásának elvét alkalmazzák számos olyan konstruktív módszer segítségével, amelyek megsértik a láng létezéséhez szükséges feltételeket, megteremtve a feltételeket a folyadék felületétől való elválasztásához. Ezeket a feltételeket legjobban tengelyszimmetrikus keresztmetszetű függőleges csatornákban, valamint két, egymástól bizonyos távolságra elhelyezett párhuzamos síkból kialakított lapos gázrétegekben lehet elérni.
Ezek a lánglevezető síkjai fémrácsok, amelyek áthatolhatatlanok a gáznemű közeg természetes konvektív áramlásaival szemben. Bizonyos geometriai paraméterekkel egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek. A rácsoknak gyakorlatilag nincs ellenállása a folyadékok áramlásával szemben, ugyanakkor áthatolhatatlan akadályt képeznek a természetes konvekciós áramlásokkal szemben. Ezenkívül a fémrácsok képesek kiküszöbölni az égő folyadéksugár permetezését, és ezzel egyidejűleg levágják a lángot.
A kialakítás biztosítja az égési folyamat teljes önelnyomását, amikor az égő folyadékáram leesik és áthalad a készülék csatornáiban, valamint megbízható kiömlési lokalizációt és a lehulló égő folyadékáramok kifröccsenésének megakadályozását. [nyolc]
Az aktív robbanáselnyomó rendszerek működési elve az , hogy a kezdeti szakaszt rendkívül érzékeny érzékelőkkel érzékelik, és gyorsan bevisznek egy inhibitort (robbanáselnyomó készítményt) a védett készülékbe, amely megállítja a robbanás további fejlődési folyamatát . Az ilyen rendszerek használatával a robbanás olyan hatékonyan elfojtható , hogy gyakorlatilag nem történik észrevehető nyomásnövekedés a védett készülékben. Ez nagyon fontos a kis szilárdságú eszközök robbanásvédelmének biztosításához. Az aktív robbanáselnyomás másik ugyanolyan fontos előnye, összehasonlítva például a robbanási nyomáscsökkentéssel, a mérgező és gyúlékony termékek, forró gázok és nyílt lángok légkörbe való kibocsátásának hiánya.
Az aktív robbanáselhárító rendszerek alapul szolgáltak a legváltozatosabb szerkezetű és rendeltetésű automatikus robbanásvédelmi rendszerek létrehozásához, amelyek vészhelyzetekben a következő funkciókat látják el:
A robbanásgátló rendszerek egyik fő feladata az éghető keverék nem éghetővé alakítása. Ehhez flegmatizálókat és gátlókat használhat . Ebben az esetben a flegmatizálók alatt inert adalékanyagokat értünk, amelyek a keverék általános kémiai összetételének megváltoztatásával túllépik a robbanásveszélyes határt . Az inhibitorok olyan anyagok, amelyek "negatív katalizátorként" működnek egy kémiai égési reakcióban. Nyilvánvaló, hogy egyes anyagok gátlók és flegmatizálók is lehetnek .
A robbanásvédelemnek két megközelítése létezik: a teljes megelőzés és az ellenőrzött robbanásvédelem . A teljes megelőzés lehetetlenné teszi a robbanást, míg az állítható robbanásvédelem korlátozza a robbanás káros hatását [9] [10] . Ez utóbbi megközelítést egy egyszeri, konstruktív antiterrorista Sail-rigged robbanásvédelemben valósították meg , amely magában foglal egy vitorlát, pilasztereket és kötélzetet [11] .