Explosionsskydd är en uppsättning medel som säkerställer normal drift av utrustning på platser där det finns risk för gas- eller stoftexplosion ; [1] förhindra påverkan på människor av farliga och skadliga faktorer av explosionen, vilket säkerställer säkerheten för materiella tillgångar. [2]
Produktionsprocesser bör utformas så att sannolikheten för en explosion i något explosivt område under året inte överstiger 10–6 . Vid teknisk eller ekonomisk olämplighet begränsas explosionens påverkan på människor så att sannolikheten för exponering för explosionsfarliga faktorer under året inte överstiger 10 −6 per person. [3]
Zoner av klass B-I - zoner belägna i rum där brännbara gaser eller ångor av en brandfarlig vätska (nedan kallad brandfarlig vätska) avges i sådan mängd och med sådana egenskaper att de kan bilda explosiva blandningar med luft under normala driftsförhållanden, t.ex. lastning eller lossning av teknisk utrustning, förvaring eller transfusion av brandfarliga vätskor som finns i öppna behållare etc.
Klass B-Ia-zoner är zoner belägna i rum där det vid normal drift inte bildas explosiva blandningar av brännbara gaser (oavsett den nedre koncentrationsgränsen för antändning) eller brandfarliga vätskeångor med luft, utan är möjliga endast p.g.a. olyckor eller funktionsfel.
Zoner av klass V-Ib är zoner belägna i rum där det under normal drift inte bildas explosiva blandningar av brännbara gaser eller ångor av brandfarliga vätskor med luft, utan är möjliga endast till följd av olyckor eller funktionsstörningar och som skiljer sig åt i ett av följande funktioner:
Klass B-Ib omfattar även laboratorie- och andra lokaler där brännbara gaser och brandfarliga vätskor förekommer i små mängder, otillräckliga för att skapa en explosiv blandning i en volym som överstiger 5 % av rummets fria volym, och där man arbetar med brännbara gaser och brandfarliga vätskor utförs utan öppen låga. Dessa zoner är inte explosiva om arbete med brännbara gaser och brandfarliga vätskor utförs i dragskåp eller under dragskåp.
Klass B-Ig-zoner - utrymmen nära utomhusinstallationer: tekniska installationer som innehåller brandfarliga gaser eller brandfarliga vätskor, ovanjordiska och underjordiska tankar med brandfarliga vätskor eller brandfarliga gaser ( gashållare ), överfarter för dränering och lastning av brandfarliga vätskor, öppna oljefällor, sedimentering dammar med flytande oljefilm mm.
Klass B-II zoner - zoner belägna i rum där brännbart damm eller fibrer som passerar i suspension avges i sådan mängd och med sådana egenskaper att de kan bilda explosiva blandningar med luft under normala driftsförhållanden (till exempel under lastning och lossning tekniska anordningar).
Klass B-IIa-zoner är zoner belägna i rum där farliga förhållanden, som i en klass B-II-zon, inte uppstår under normal drift, utan endast är möjliga till följd av olyckor eller funktionsfel.
Beroende på frekvensen och varaktigheten av närvaron av en explosiv blandning delas explosiva zoner in i följande klasser:
Utrustning för arbete i explosiv atmosfär ska uppfylla de krav som krävs för säker funktion och drift i förhållande till explosionsrisk. Detta säkerställs genom överensstämmelse med utrustningens omfattning, nivåer och typer av explosionsskydd för utrustningen genom [5] :
TR TS 012/2011 Om säkerheten för utrustning för drift i explosiva miljöer. För att bekräfta utrustningens överensstämmelse och genomförandet av de tekniska föreskrifterna används följande:
Beroende på användningsområdet är utrustningen indelad i följande grupper:
Ex EEx d IIC T3, där:
Explosionsskyddsmärkning appliceras på elektrisk utrustning i form av ett enda, odelat märke placerat i en rektangel.
Beroende på risken för att bli en antändningskälla och villkoren för dess användning i explosiva miljöer, klassificeras utrustning enligt nivåerna för explosionsskydd:
För drift i explosiv gasatmosfär av elektrisk utrustning används typer av explosionsskydd: d, e, i, m, nA, nC, nR, nL, o, p, q, s.
För drift i explosiva dammiga miljöer av elektrisk utrustning används typer av explosionsskydd: t, i, m, p, s.
För drift av icke-elektrisk utrustning i explosiva miljöer: c, b, k, d, p, s.
Flamsäker kapsling (d)Explosionssäker kapsling är en typ av explosionsskydd där elektrisk utrustning placeras i en stark kapsling som kan motstå en intern explosion utan att deformera huset. Skydd tillhandahålls av luckorna i höljeselementen, som ger utsläpp av gaser som bildas under blixten till den yttre atmosfären utan att undergräva den omgivande explosiva atmosfären. Alla elektriska ingångar är noggrant förseglade vid ingångsställena i skalet.
Denna typ av skydd är baserad på idén om inneslutning av en explosion. I detta fall tillåts energikällan komma i kontakt med en farlig blandning av luft och gas. Resultatet är en explosion, men den måste förbli innesluten i en inneslutning som är konstruerad för att motstå trycket som genereras av en explosion inuti inneslutningen och på så sätt förhindra explosionen från att spridas till den omgivande atmosfären.
Teorin som stöder denna metod är baserad på det faktum att gasstrålen som härrör från explosionen kyls snabbt när den lämnar höljet, på grund av höljets värmeledningsförmåga, den snabba expansionen och kylningen av den heta gasen i den kallare yttre atmosfären. Detta är endast möjligt om skalet har speciella gasutloppshål eller slitsarna är tillräckligt små.
De nödvändiga egenskaperna för en flamsäker kapsling inkluderar en stark mekanisk konstruktion, en kontaktförbindelse mellan locket och kapslingens kropp, samt små luckor i kapslingen. Stora luckor är inte tillåtna, men små luckor i lederna är oundvikliga. Att applicera isolering på gapet ökar graden av skydd mot en korrosiv atmosfär, men eliminerar inte gapet.
Beroende på arten av den explosiva blandningen och bredden på intilliggande ytor tillåts olika maximala avstånd mellan dem. Klassificeringen av kapslingar baseras på explosionskategorierna av blandningar och det maximala värdet för självantändningstemperaturen, som måste vara lägre än antändningstemperaturen för blandningen som finns på den plats där de är installerade.
Skalmaterialet är vanligtvis metall (aluminium, valsat stål, etc.). Plast och icke-metalliska material kan användas för kapslingar med liten inre volym (mindre än 3 dm3).
Huvudapplikation: kopplingsdosa , kopplingsenheter, lampor, kontrollstationer, ställverk, startmotorer, elmotorer, värmeelement, kontrollskåp, IT-utrustning.
Förbättrat försvar (e)Ökad skyddstyp "e" - en typ av skydd för elektrisk utrustning med hjälp av ytterligare åtgärder mot eventuellt överskridande av den tillåtna temperaturen, såväl som förekomsten av ljusbågsurladdningar, gnistor i normala eller onormala driftlägen.
Typen av skydd Ex e är en metod som består i att i elektrisk utrustning eller delar därav som inte har normalt gnistgivande delar har ett antal åtgärder vidtagits utöver de som används i allmän elektrisk utrustning, vilket försvårar för uppkomsten av farlig värme, elektriska gnistor och ljusbågar som kan antända explosiva blandningar.
Denna typ av skydd används främst för elektriska kopplingsdosor, elektrisk belysningsutrustning, såväl som icke-gnistgivande elmotorer (till exempel asynkrona ekorrhjulsmotorer eller synkrona steg- och borstlösa motorer).
Ex e är till sin natur mindre komplex än andra typer av explosionsskydd och har som ett resultat en låg kostnad.
Huvudapplikation: terminal- och kopplingsdosor, belysningsarmaturer, kontrollstationer, ställverk.
Egensäker elektrisk krets (i)En egensäker elektrisk krets definieras som en krets där urladdningar eller termiska effekter som uppstår under normal drift av elektrisk utrustning, såväl som i nödlägen, inte orsakar antändning av en explosiv blandning. Typen av skydd "egensäker elektrisk krets" bygger på att upprätthålla en egensäker ström (spänning, effekt eller energi) i den elektriska kretsen. I detta fall betyder egensäker ström (spänning, effekt eller energi) den högsta strömmen (spänning, effekt eller energi) i en elektrisk krets som genererar urladdningar, som inte antänder en explosiv blandning under de testförhållanden som föreskrivs av de relevanta standarderna.
Huvudapplikation: mät- och styrteknik, kommunikationsteknik, sensorer, frekvensomriktare.
Tätning med förening (m)Tätning med förening "m" är en typ av explosionsskydd där delar av utrustning som kan antända en explosiv atmosfär på grund av gnistor eller upphettning är inneslutna i en blandning för att förhindra antändning av en explosiv atmosfär under drift eller installation.
Explosionsskydd typ "n"Alternativ:
Skyddstyp n - en typ av explosionsskydd, vilket innebär att vid konstruktion av elektrisk utrustning för allmänt bruk vidtas ytterligare skyddsåtgärder så att den i normala och vissa onormala driftsätt inte kan bli en källa till ljusbåge och gnisturladdningar, liksom som uppvärmda ytor som kan orsaka antändning kring explosiv blandning.
Explosionsskydd typ "n" används för att tillhandahålla explosionsskydd för gnistfri elektrisk utrustning, såväl som elektrisk utrustning, vars delar kan skapa ljusbågar eller gnistor eller ha heta ytor som utan användning av någon av skyddsmetoderna , kan antända den omgivande explosiva blandningen.
Fylla eller rensa inneslutningen under övertryck med skyddsgas (p)Att fylla eller tömma höljet under övertryck med skyddsgas är en typ av explosionsskydd utformad för användning i potentiellt explosiva gasatmosfärer där, för säker drift av elektrisk utrustning:
Denna typ av skydd används för:
Luft eller en inert gas används för att rensa och bibehålla övertryck, och vid behov för att späda ut brandfarliga ämnen inuti höljet.
Den trycksatta metoden bygger på idén att separera den omgivande atmosfären från elektrisk utrustning. Denna metod tillåter inte en farlig blandning av luft och gas att passera genom en inneslutning som innehåller elektriska delar som kan producera gnistor eller ha farliga temperaturer. Skyddsgasen (luft eller inert gas) som finns i inneslutningen har ett tryck som är högre än trycket i den yttre atmosfären.
Det inre differenstrycket hålls konstant, både med och utan konstant skyddsgasflöde. Skalet måste ha en viss styrka, men det finns inga speciella mekaniska krav, eftersom den bibehållna tryckskillnaden inte är särskilt hög.
För att upprätthålla tryckskillnaden måste skyddsgasförsörjningssystemet kunna kompensera sina förluster på grund av läckage från inneslutningen eller på grund av personaltillträde.
Huvudapplikation: högströmskopplingsskåp, analysatorer, motorer.
Kvartsfyllning av skalet med strömförande delar (q)Kvartsfyllning av skalet är en typ av explosionsskydd där delar som kan antända en explosiv gasblandning är fixerade i ett visst läge och helt omgivna av ett fyllmedel som förhindrar antändning av den omgivande explosiva atmosfären. Denna typ av skydd förhindrar inte att den omgivande explosiva gasatmosfären tränger in i utrustningen och komponenterna och att den kan antändas av kretsar. På grund av den låga fria volymen i fyllnadsmaterialet och dämpningen av flammor som kan färdas längs vägarna i fyllnadsmaterialet, förhindras dock en extern explosion.
Huvudapplikation: transformatorer, kondensatorer.
Oljefyllning av manteln med strömförande delar (o)Oljefylld inneslutning är en typ av explosionsskydd där elektrisk utrustning eller delar av elektrisk utrustning är nedsänkt i en skyddsvätska så att en explosiv atmosfär som kan finnas ovanför vätskan eller utanför inneslutningen inte kan antändas.
Skyddsvätska - mineralolja som uppfyller GOST 982, eller annan vätska som uppfyller kraven:
Huvudapplikation: transformatorer, startmotstånd.
Särskild typ av skyddEn typ av skydd för utrustning som tillåter design, utvärdering och testning av utrustning som på grund av funktionella och funktionella begränsningar inte kan utvärderas fullt ut inom en eller en kombination av allmänt accepterade typer av skydd, men tillhandahållande av den erforderliga skyddsnivån kan bekräftas.
Huvudapplikation: sensorer, avledare.
Strukturell säkerhet (c)Strukturell säkerhet "c" - en typ av skydd där ytterligare skyddsåtgärder vidtas för att utesluta möjligheten av antändning av den omgivande explosiva atmosfären från uppvärmda ytor, gnistor och adiabatisk kompression som skapas av rörliga delar av utrustningen.
Kontroll av tändkälla (b)Tändkällaskontroll "b" - en typ av skydd som tillhandahåller installation i icke-elektrisk utrustning av en anordning som utesluter bildandet av en tändkälla och genom vilken interna inbyggda sensorer övervakar parametrarna för utrustningselement och orsakar driften av automatiska skyddsanordningar eller larm.
Skydd för vätskenedsänkning (k)Skydd genom vätskenedsänkning "k" - en typ av skydd där potentiella antändningskällor är ofarliga eller separerade från den explosiva atmosfären genom fullständig eller partiell nedsänkning i skyddsvätska, när farliga ytor ständigt täcks med skyddsvätska så att den explosiva atmosfären, som kan vara över vätskenivån eller utanför utrustningens hölje, kunde inte antändas. Används främst för stora transformatorer.
Mantelskydd för explosiva dammmiljöer (t)Höljeskydd "t" - en typ av explosionsskydd där elektrisk utrustning är helt skyddad av ett hölje för att utesluta möjligheten av antändning av ett lager eller moln av damm;
Explosionsskydd av högtryckssystem uppnås genom organisatoriska och tekniska åtgärder; utveckling av instruktionsmaterial, föreskrifter, normer och regler för genomförande av tekniska processer; organisation av utbildning och instruktion för servicepersonal; utöva kontroll och tillsyn över efterlevnaden av normerna för den tekniska regimen, regler och normer för säkerhet, brandsäkerhet etc. Dessutom måste högtrycksutrustning vara utrustad med explosionsskyddssystem som involverar:
Ansträngningar bör göras för att hålla antalet och storleken av klass 0- eller klass 1-zoner till ett minimum. Detta kan säkerställas genom valet av utformningen av teknisk utrustning och villkoren för dess drift. Det måste säkerställas att områdena i huvudsak är klass 2 eller ofarliga. Om läckage av ett brännbart ämne är oundvikligt, är det nödvändigt att använda sådan teknisk utrustning som är en källa till läckage av andra graden, och om detta inte är möjligt, det vill säga när läckage av första graden eller konstant (kontinuerlig) är oundvikligt, då bör deras antal vara minimalt. För att minska nivån av explosionsrisk i zonen bör design, driftförhållanden och placering av processutrustning vara sådan att även vid olyckor är läckaget av brännbart material till atmosfären minimalt.
Efter att underhållsarbete har utförts, innan ytterligare drift, bör den utrustning som bestämmer klassificeringen av området, om den har reparerats, noggrant kontrolleras och befinnas vara helt överensstämmande med den ursprungliga designen.
Tillräckligt tillförlitlig och en av de vanligaste metoderna för explosionsskydd av teknisk utrustning och byggnader är användningen av explosionstryckavlastningsanordningar :
Flamskydd av torr typ - en brandskyddsanordning som är installerad på en brandfarlig teknisk apparat eller rörledning, som fritt passerar flödet av en gas-ånga-luftblandning eller vätska genom ett flamsläckningselement och bidrar till lokaliseringen av lågan.
Gnistfångare av torr typ - en anordning installerad på avgasgrenrören i olika fordon, kraftenheter och tillhandahåller fångst- och släckningsgnistor i förbränningsprodukter som genereras under driften av ugnar och förbränningsmotorer.
Flamsläckare klassificeras enligt följande kriterier: typen av flamskyddselement, installationsplatsen, tidpunkten för upprätthållande av effektiviteten när de utsätts för låga.
Beroende på typen av flamskydd är flamskydd indelade i:
Beroende på installationsplatsen är brandskydd indelade i:
Enligt tidpunkten för upprätthållande av effektiviteten när de utsätts för låga, är flamskydd indelade i två klasser:
Gnistfångare klassificeras enligt metoden för att släcka gnistor och är indelade i:
Det har konstaterats att explosionslågan inte bara kan fortplanta sig genom teknisk kommunikation (rörledningar) fyllda med en brännbar blandning, utan även de gasdynamiska effekterna som följer med denna process kan intensifiera deflagrationsförbränningen så kraftigt att den mycket ofta övergår i detonation med betydande destruktiv kraft. Att lokalisera en explosion innebär att förhindra spridning av lågor genom teknisk kommunikation. Medlen för att lokalisera lågan i rörledningar inkluderar olika typer av flamskydd. Flamskydd är anordningar som fritt passerar flödet av ånga eller gas-luftblandning, men förhindrar spridning av lågor. De är installerade på fakkelrör för utsläpp av brännbara gaser i atmosfären, framför brännarna och på kommunikationer. Funktionen av flamskydd är att dela upp gasflödet i ett stort antal gasströmmar, i vilka värmeförlusterna överstiger värmeavgivningen i reaktionszonen; i smala kanaler sjunker förbränningstemperaturen och lågans utbredningshastighet minskar. Effektiviteten hos flamskydd beror huvudsakligen på diametern på de flamsläckande kanalerna och beror svagt på längden och materialet på väggarna i dessa kanaler. Med en minskning av flamsläckningskanalens diameter ökar dess yta per massenhet av den reagerande blandningen, vilket resulterar i att värmeförlusterna från förbränningszonen ökar. Vid en kritisk diameter minskar reaktionshastigheten så mycket att ytterligare flamutbredning upphör helt.
Flamsläckare utformade för att släcka utspillda brinnande vätskor fungerar enligt samma princip. För självsläckning av brinnande vätskor används principen om undertryckande av naturlig konvektion med hjälp av ett antal konstruktiva metoder som bryter mot de nödvändiga villkoren för existensen av en låga, vilket skapar förutsättningar för dess separation från vätskans yta. Dessa förhållanden uppnås bäst i vertikala kanaler med ett axelsymmetriskt tvärsnitt, såväl som i plana gasskikt bildade av två parallella plan installerade på ett visst avstånd från varandra.
Dessa plan i flamskydd är metallgaller som är ogenomträngliga för naturliga konvektiva flöden av det gasformiga mediet. Med vissa geometriska parametrar har de unika egenskaper. Galler har praktiskt taget inget motstånd mot vätskeflödet och samtidigt är de en ogenomtränglig barriär för naturliga konvektionsflöden. Metallgaller kan också eliminera processen att spruta en brinnande vätskestråle och samtidigt skära av lågan från den.
Konstruktionen säkerställer fullständig självdämpning av förbränningsprocessen när ett brinnande vätskeflöde faller och passerar inuti enhetens kanaler, samt tillförlitlig lokalisering av spill och förhindrande av stänk av fallande brinnande vätskeflöden. [åtta]
Funktionsprincipen för aktiva explosionsskyddssystem är att upptäcka dess initiala skede med mycket känsliga sensorer och snabbt införa en inhibitor (explosionsdämpningskomposition) i den skyddade apparaten, vilket stoppar den fortsatta explosionsutvecklingsprocessen . Med användning av sådana system är det möjligt att undertrycka explosionen så effektivt att praktiskt taget ingen märkbar ökning av trycket kommer att inträffa i den skyddade apparaten. Detta är mycket viktigt för att säkerställa explosionsskyddet för anordningar med låg hållfasthet. En annan lika viktig fördel med aktivt explosionsskydd, jämfört med till exempel explosionstryckavlastning, är frånvaron av utsläpp av giftiga och brandfarliga produkter, heta gaser och öppna lågor i atmosfären.
Aktiva explosionsskyddssystem tjänade som grunden för att skapa de mest varierande i struktur och syfte automatiska explosionsskyddssystem som utför följande funktioner i nödsituationer:
En av huvuduppgifterna för explosionsskyddssystem är att förvandla en brännbar blandning till en icke brännbar. För att göra detta kan du använda flegmatiseringsmedel och inhibitorer . I det här fallet förstås flegmatiseringsmedel som inerta tillsatser, som, genom att ändra den allmänna kemiska sammansättningen av blandningen, tar den bortom gränserna för explosivitet . Inhibitorer är ämnen som fungerar som "negativa katalysatorer" för en kemisk förbränningsreaktion. Uppenbarligen kan vissa ämnen vara både hämmare och flegmatiserande .
Det finns två tillvägagångssätt för explosionsskydd: totalt förebyggande och kontrollerat explosionsskydd . Fullständigt förebyggande gör explosionen omöjlig, medan justerbart explosionsskydd begränsar explosionens skadliga effekt [9] [10] . Det senare tillvägagångssättet har implementerats i ett enstaka konstruktivt antiterrorist Segelriggat sprängskydd , som inkluderar ett segel, pilastrar och rigg [11] .