Введение
Вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси с воздухом (горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости, горючие пыли), имеют различные физико-химические свойства и показатели пожарной опасности, которые существенно влияют как на вероятность их воспламенения от тех или иных источников зажигания, так и на параметры взрыва.
К этим показателям относятся:
теплота сгорания;
температура самовоспламенения;
минимальная энергия зажигания;
период индукции.
Зависят они от химического состава и строения веществ. Поэтому, для исключения возникновения взрыва и пожара от источников зажигания, связанных с эксплуатацией электрооборудования, оно (электрооборудование) должно быть специально сконструировано для безопасного использования в конкретной среде, имеющей определённые показатели пожарной опасности.
В различных отраслях промышленности используется большое количество взрывоопасных веществ. Разрабатывать и изготавливать взрывозащищенное электрооборудование применительно к каждому из таких веществ невозможно. В то же время, использовать во всех случаях взрывозащищенное электрооборудование, рассчитанное на применение в наиболее опасных условиях, экономически нецелесообразно (такое оборудование значительно дороже).
Все это обусловило необходимость классификации взрывоопасных смесей по степени их опасности.
Таким образом, одной лишь классификации взрывоопасных зон на классы для правильного выбора электрооборудования недостаточно, и при выборе электрооборудования для взрывоопасных зон следует учитывать не только класс зоны, но и физико-химические свойства взрывоопасных смесей. Это требование нашло своё отражение в Техническом регламенте о требованиях пожарной безопасности :
Статья 50. Способы исключения условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания
1. Исключение условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания должно достигаться одним или несколькими из следующих способов:
1) применение электрооборудования, соответствующего классу пожароопасной и (или) взрывоопасной зоны, категории и группе взрывоопасной смеси ;
Статья 82. Требования пожарной безопасности к электроустановкам зданий и сооружений
1. Электроустановки зданий и сооружений должны соответствовать классу пожаровзрывоопасной зоны, в которой они установлены, а также категории и группе горючей смеси.
12. Взрывозащищенное электрооборудование допускается использовать в пожароопасных и непожароопасных помещениях, а во взрывоопасных помещениях – при условии соответствия категории и группы взрывоопасной смеси в помещении виду взрывозащиты электрооборудования.
1. Классификация взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом
Взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом классифицируются по категориям и группам . В ПУЭ классификация ВОС приведена по ГОСТ 12.1.011-78. До введения стандартов на взрывозащищенное электрооборудование классификация ВОС проводилась по ПИВРЭ (1967 г.) и ПИВЭ (1960 г.)
1.1. Классификация по категориям
Взрывоопасные смеси газов и паров подразделяются на категории в зависимости от величины безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ) и значения соотношения минимальных токов воспламенения классифицируемой смеси и метана ( МТВ ).
БЭМЗ ( п. 7.3.25 ПУЭ ) – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе.
БЭМЗ представляет собой максимальный зазор между двумя частями камеры, состоящей из полусфер с фланцами длиной 25 мм, исключающий воспламенение внешней смеси газа или пара в воздухе при воспламенении этой смеси внутри камеры.
1 — внутренняя камера;
2 — внешняя камера;
3 — микрометрический винт;
4 — насос;
5 — смотровые окна;
6 — верхняя подвижная часть внутренней камеры;
7 — нижняя неподвижная часть внутренней камеры;
8 — электроды, между которыми возникает искровой разряд;
9 — краны;
10 – огнепреградитель
Рис. 1 Испытательная установка по ГОСТ Р 51330.2-99
Испытательная установка состоит из внутренней и внешней камер. Внешняя камера оборудована смотровыми окнами. Внутренняя камера состоит из двух полусфер с кольцевым зазором между ними. Обе камеры заполняют испытуемой смесью при нормальном давлении 0,1 МПа и температуре 20 0 С. Воспламеняют смесь во внутренней камере и о наличии или отсутствии воспламенения во внешней камере судят на основании наблюдения через смотровые окна.
БЭМЗ определяют путем постепенного уменьшения кольцевого зазора до такого значения, при котором не происходит воспламенение смеси во внешней камере для любых концентраций газа или пара в воздухе ( ГОСТ Р 51330.2-99. Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 1. Взрывозащита вида «взрывонепроницаемая оболочка». Дополнение 1. Приложение D . Метод определения безопасного экспериментального максимального зазора ).
Классификация взрывоопасных смесей по категориям в зависимости от БЭМЗ приведена табл.1
Таблица 1
По ПИВЭ и ПИВРЭ
По ПУЭ
Вещества
Критический зазор, мм
БЭМЗ, мм
Рудничный метан
Более 0,65 до 1
II A
Более 0,9
Промышленные газы и пары
Более 0,35 до 0,65
II B
Более 0,5 до 0,9
≤ 0,35
II C
≤ 0,5
Минимальный воспламеняющий ток (МВТ) – ток в электрической цепи, вызывающий воспламенение взрывоопасной смеси с вероятностью 10 -3 при испытаниях с использованием искрообразующего механизма ( по ГОСТ Р 51330.4-99 ).
Классификация взрывоопасных смесей по категориям в зависимости от соотношения МВТ классифицируемой смеси и метана по ГОСТ Р 51330.11-99 приведена в таблице:
Для классификации большинства ВОС по категориям достаточно применения одного из показателей (БЭМЗ или МВТ). Оба показателя необходимо определять в следующих случаях:
Если МВТ составляет от 0,45 до 0,5 или от 0,8 до 0,9 – необходимо дополнительно определять БЭМЗ;
Если БЭМЗ составляет от 0,5 до 0,55 – необходимо дополнительно определять МВТ.
1.2. Классификация по группам
В основу классификации ВОС по группам положена смеси. Чем ниже эта температура, тем вероятнее воспламенение смеси при всех прочих равных условиях по сравнению со смесью, у которой температура самовоспламенения выше.
Температура самовоспламенения взрывоопасной газовой смеси – наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение взрывоопасной газовой смеси.
Классификация взрывоопасных смесей по группам приведена в таблице:
Группа ВОС
Температура
самовоспламенения, С
Группа ВОС
Температура
самовоспламенения, С
По ПИВЭ
По ПУЭ и ПИВРЭ
Выше 450
>450
Выше 300 до 450
Выше 300 до 450
Выше 175 до 300
Выше 200 до 300
Выше 120 до 175
Выше 135 до 200
Выше 100 до 135
Т6*
≤ 100
*Группа Т6 введена ПУЭ, и при классификации по ПИВРЭ не применяется.
1.3. Порядок определения категории и группы ВОС
При использовании табл. 1 ГОСТ Р 51330.19-99 в ней необходимо найти вещество, образующее ВОС, его БЭМЗ и Т св . Далее по найденным характеристикам определяются категория и группа ВОС с использованием таблиц 7.3.1 и 7.3.2 ПУЭ.
При использовании табл. 7.3.3 ПУЭ достаточно найти в ней вещество, образующее ВОС, и по 1 и 2 колонкам соответствующей строки определить категорию и группу смеси.
2. Классификация взрывоопасных пылевых сред
Определения, применяемые при классификации взрывоопасных пылевых сред:
Пыль – среда, включающая в себя как горючую пыль, так и горючие летучие частицы.
Горючая пыль – твердые частицы номинальным размером 500 мкм или менее, которые могут гореть или тлеть в воздухе, образовывать взрывоопасную смесь с воздухом при атмосферном давлении и нормальной температуре.
Взрывоопасная пылевая среда – смесь с воздухом, при атмосферных условиях, горючих веществ в виде пыли или летучих частиц, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени.
В зависимости от крупности частиц пыли и её электропроводности, пылевоздушные взрывоопасные смеси делятся на 3 категории :
Кроме того, для правильного выбора электрооборудования в зонах образованием взрывоопасных пылевоздушных смесей должны учитываться:
для пылей, способных к тлению, – температура тления пыли:
Т тл max . оборуд. – 50) ( 0 С) ( п. 7.3.63 ПУЭ );
для пылей, не способных к тлению, – температура самовоспламенения пыли:
Т с.в. ≥ 1,5×Т max . оборуд. ( п. 7.3.63 ПУЭ ).
3. Пример определения категории и группы взрывоопасных смесей
Для примера приведу наиболее знакомые большинству людей взрывоопасные смеси бензина и дизельного топлива, которые реализуется на АЗС. Согласно табл. 7.3.3 ПУЭ смеси паров данных веществ с воздухом имеют следующие категории и группы:
Дизельное топливо (при температуре вспышки менее 61 ºС): категория II В, группа Т3.
Теперь вопрос: в какой из двух указанных смесей требуется применение электрооборудования с более высоким уровнем защиты? На первый взгляд ответ очевиден: бензин (ведь он гораздо более взрывоопасен). Но вышеприведённые данные, как это не покажется странным, свидетельствуют об обратном: категория смеси бензина II А – наименее опасная из всех промышленных газов и паров (БЭМЗ более 0,9 мм), группа смеси Т2 – допускает нагрев поверхности электрооборудования аж до 300 °С; что же касается дизтоплива, то категория смеси II В – более опасная, а группа смеси Т3 допускает нагрев только до 200 °С. Объясняется это тем, что бензин имеет гораздо более высокую температуру самовоспламенения, чем дизтопиво, а теплота сгорания (и, как следствие, давление взрыва) у него меньше.
Из этого следует, что взрывозащищённое электрооборудование, которое можно использовать во взрывоопасных зонах, образованных парами дизтоплива, можно использовать и в зонах, где обращается бензин. Напротив – электрооборудование для бензина использовать в зонах с дизельным топливом нельзя, т.к. оно может послужить источником зажигания взрывоопасной смеси даже при штатной работе.
Литература:
Черкасов В.Н., Костарев Н.П. Пожарная безопасность электроустановок: учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2002. -377 с.
Федеральный закон № 123-ФЗ от 22.08.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
Правила устройства электроустановок. СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. – 928 с.
ГОСТ Р 51330.19-99 (МЭК 60079-20-96). Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 20. Данные по горючим газам и парам, относящиеся к эксплуатации электрооборудования.
ГОСТ Р МЭК 60079-0-2007. Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования.
Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Асс. «Пожнаука», 2004.
ГОСТ 12.1.044-89. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
ГОСТ Р МЭК 61241-1-1-99. Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли. Часть 1. Электрооборудование, защищенное оболочками и ограничением температуры поверхности. Раздел 1. Технические требования.
ГОСТ Р МЭК 61241-1-2-99. Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли. Часть 1. Электрооборудование, защищенное оболочками и ограничением температуры поверхности. Раздел 2. Выбор, установка и эксплуатация.
ГОСТ Р 51330.2-99. Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 1. Взрывозащита вида «взрывонепроницаемая оболочка». Дополнение 1. Приложение D. Метод определения безопасного экспериментального максимального зазора.
ГОСТ Р 51330.11-99. Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 12. Классификация смесей газов и паров с воздухом по безопасным экспериментальным максимальным зазорам и минимальным воспламеняющим токам.
Статью прислал: inzhener
Выбор электрооборудования для той или иной среды связан с необходимостью учета условий его эксплуатации и взрывоопасных свойств среды.
Учитывая сложность создания средств взрывозащиты электрооборудования применительно к каждому взрывоопасному веществу, в большинстве стран мира принята условная классификация взрывоопасных смесей по категориям и группам.
Это позволяет решить вопросы унификации и классификации различных производств по степени взрывоопасности в зависимости от использования тех или иных горючих веществ. В свою очередь, это дает возможность максимально унифицировать конструкции взрывозащищенного электрооборудования, методы испытаний, сделать общими принципы маркировки, значительно упростить его изготовление, монтаж электроустановок и их эксплуатацию.
Международными нормативными документами, а также национальными (кроме США) нормами предусмотрена классификация только газовых взрывоопасных смесей. В США, согласно NEC, классифицируют как газовые, так и пылевоздушные взрывоопасные смеси, причем предусмотрено их деление только по группам.
В большинстве стран мира принята условная классификация смесей по категориям и группам.
В основу деления взрывоопасных веществ на категории положена способность их в смеси с воздухом к распространению горения через щель (зазор) плоского фланцевого соединения на стандартной оболочке.
В основу деления взрывоопасных смесей на группы положена температура самовоспламенения, которая определяется по методике, рекомендованной МЭК. Здесь следует уточнить, что температурой самовоспламенения взрывоопасной смеси газов или паров горючих или легковоспламеняющихся жидкостей называется определенная стандартным методом низшая температура, до которой должна быть равномерно нагрета указанная смесь для того, чтобы она воспламенилась без внесения в нее постороннего источника зажигания. Разумеется, чем выше эта температура, тем меньше вероятность возникновения опасности взрыва.
Определение категории и группы взрывоопасной смеси производится национальными испытательными станциями. Если в технологическом процессе взрывоопасных производств встречаются различные смеси веществ, то классификация производится по наиболее опасному сочетанию компонентов.
В основу классификации взрывоопасных смесей по категориям в различных нормативных документах используются граничные значения так называемого критического зазора (критической ширины щели) или величина безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ) и минимальный ток воспламенения (МТВ).
Очевидно, критическая ширина щели для различных смесей неодинакова: для медленно горящих она больше, а для быстро горящих, например, водородовоздушных, она меньше.
В ряде нормативных документов (Публикации МЭК, Европейские нормы) используются следующие критерии классификации ВЗОС по категориям и группам: MESG – максимальный экспериментальный безопасный зазор (аналог БЭМЗ) и MIC – аналог МТВ.
Для классификации большинства газов и паров на категории достаточно применения одного из критериев: БЭМЗ (MESG) или МТВ (MIC), кроме случаев, оговоренных п. 5 ГОСТ 12.1.011-78.
В тех случаях, когда значение БЭМЗ или значение МТВ неизвестны для данного газа или пара, допускается предварительно принять категорию этого химического соединения, принадлежащего к тому же гомологическому ряду, но с меньшим молекулярным весом.
Классификация ВЗОС по температурным классам (что аналогично классификациям по группам, например, ГОСТ 12.1.011-78; ПУЭ) выполняется по критерию аналогичному, а именно, по температуре самовоспламенения.
Приведем определение указанных критериев.
Критический зазор – величина в миллиметрах зазора между поверхностями фланцев шириной 25 мм, при которой частота передачи взрывов составляет 50% общего числа взрывов при объеме оболочки 2,5 л.
Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) – максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючей смеси в воздухе.
Следует подчеркнуть, что величина критического зазора или БЭМЗ (MESG) не могут служить параметрами контроля взрывозащиты взрывонепроницаемого электрооборудования при его изготовлении и проверке.
Минимальный ток воспламенения (МТВ) – это соотношение между минимальным током воспламенения испытуемого газа или пара и минимальным током воспламенения метана.
Соответствие классификаций ВЗОС по национальным и международным нормам
Учитывая, что на предприятиях страны эксплуатируется взрывозащищенное электрооборудование, изготовленное по ранее действующим национальным нормам стран-импортеров, в таблицах приведено также соответствие классификаций ВЗОС по национальным стандартам этих стран и их соответствие ГОСТ12.1.011-78*.
Контрольные вопросы
1.По каким критериям формируются группы и категории ВЗОС?
2.Дать определение БЭМЗ, МТВ, “критический зазор”.
3.Сколько категорий ВЗОС и значений их параметров (БЭМЗ, МТВ) определено ГОСТ 12.1.011-78.
4.Сколько групп ВЗОС и значений их параметров определено ГОСТ 12.1.011-78.
5.Сколько категорий ВЗОС и значений их параметров (критического зазора) определено ПИВЭ, ПИВРЭ.
6.Дать распределение ВЗОС по группам по ПИВЭ.
7.Дать распределение ВЗОС по группам по ПИВРЭ.
8.Привести классификацию ВЗОС по группам и температурным классам по EN50014.
9.Привести классификацию ВЗОС по Публикации МЭК.
10.Привести классификацию ВЗОС по NEC-500-2.
11.Привести соответствие классификаций ВЗОС по группам по ГОСТ 12.1.011-78 и ПИВЭ, ПИВРЭ, МЭК, NEC-500.
12.Привести соответствие классификаций ВЗОС по категориям (температурным классам) по ГОСТ 12.1.011-78 и ПИВЭ, ПИВРЭ, МЭК, EN50014.
Цель работы:ознакомиться с экспериментальным методом определения величины тушащего зазора (БЭМЗ) и выбором электрооборудованиявзрывонепроницаемого исполнения.
Основные понятия
Взрыв — быстроепреобразование веществ (взрывноегорение), сопровождающееся выделениемэнергии и образованием сжатых газов,способных производить работу.
Вспышка — быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающеесяобразованием сжатых газов.
Температура вспышки — самая низкая (в условияхспециальных испытаний) температурагорючего вещества, при которой над егоповерхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источниказажигания, но скорость их образованияеще недостаточна для последующегогорения.
Температурасамовоспламенения — самая низкаятемпература горючего вещества, прикоторой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций,заканчивающееся возникновениемпламенного горения.
Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) — жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющаятемпературу вспышки не выше 61°С(относится к взрывоопасным).
Горючая жидкость (ГЖ) — жидкость, способнаясамостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющаятемпературу вспышки выше 61°С (относится к пожароопасным, если не нагреть до температуры вспышки и выше).
Нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ) — минимальная концентрациягорючих газов, паров ЛВЖ, пыли иливолокон в воздухе, ниже котороговзрыва не произойдет даже привозникновении источника инициированиявзрыва.
Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) — максимальный зазор междуфланцами оболочки, через который не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любойконцентрации смеси в воздухе.
В соответствии с ОНТП 24-86 /I/ все производственные помещения попожаровзрывной и пожарной опасности подразделяются на 5 категорий — А, Б, В, Г, Д (табл.1). Категории, определяются по величине избыточного давления для наиболее неблагоприятных условий в отношении пожара или взрыва -аварийного выброса максимальногоколичества взрывопожароопасных веществ. Избыточное давление взрыва рассчитывается по формулам:
Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, состоящих изатомов С, Н, 0, N, Сl, F, I, Br:
Для остальныххимических веществ и пылеобразныхгорючих веществ
(2)
где: Р 0 — начальное давление, кПа; допускается принимать Р 0 =101кПа;
Р max — максимальное давление взрывастехиометрической паро- или газовоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа; вотсутствии справочных данных допускается принимать Р max =900кПа;
m — максимально возможная масса горючих веществ (газов, паров жидкостей, пыли), поступивших в помещения в результате аварии, кг;
T 0 — начальная температура воздуха, К;
Y СВ — свободный объем помещения, исключающий объем технологического оборудования, м 3 ; допускается принимать 0,8 отгеометрического объема помещения;
К Н — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процессагорения; допускается принимать К Н =3;
Г — плотность газов или паров горючих жидкостей при расчетной температуре, кг/м 3 ;
В — плотность воздуха до взрыва приначальной температуре Т 0 , кг/м 3
С р — удельная теплоемкость воздуха, ;допускается принимать С р =1010Дж/(кгК);
С СТ — стехиометрическая концентрациягорючих газов или паров горючихжидкостей с воздухом, при которойсгорание происходит полностью безостатка, %;
Н Т — теплота сгорания, Дж/кг;
Z — расчетный коэффициент участиягорючих веществ во взрыве; допускается принимать следующие значения Z^
горючие газы, горючие пыли Z=0.5;
ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки и выше Z=0.3ж
ЛВЖ и ГЖ, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля Z=0.3;
то же, при отсутствии возможности образования аэрозоля Z=0;
вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом Z=1.
Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
Взрывопожароопасные:
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых в помещении развивается расчетное избыточное давление взрыва, превышающее 5 кПа.
Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии-с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, при котором расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пыле- и паровоздушные смеси, при воспламенении которых, в помещении развивается расчётное избыточное давление взрыва, превышающее 5 кПа
Пожароопасные:
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б.
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
ГОСТ Р 51330.0-99 простым языком. Часть 13
Классификация газов и паров, выделяемых при работе .
Пары и газы, выделяемые из взрывонепроницаемой оболочки, при работе взрывозащищенного оборудования подразделяют на категории взрывоопасности. Классификация производится относительно максимального безопасного экспериментального зазора (далее БЭМЗ), то есть зазора, посредствам которого выходят газы и пары. БЭМЗ определяется с помощью специальной экспериментальной оболочки (ширина фланцевого соединения равняется 25 мм).
Определение БЭМЗ производится с использованием оболочки, соответствующей стандарту ГОСТ Р 51330.2. Если применялась экспериментальная оболочка сферической формы (с объемом 8 дм), то такие результаты принято считать предварительными.
Значения БЭМЗ взрывозащищенного оборудования
- IIA (подгруппа «А») — БЭМЗ имеет значение свыше 0,9 мм;
- IIВ (подгруппа «В») — БЭМЗ имеет значение в диапазоне 0,5-0,9 мм;
- IIС (подгруппа «С») — БЭМЗ имеет значение > 0,5 мм.
Газы и пары при использовании искробезопасного взрывозащищенного оборудования классифицируются, исходя из соотношения значений и минимального необходимого тока для воспламенения выделяемых паров и газов, и минимальным необходимым током для воспламенения метана (далее МТВ).
Значения МТВ взрывозащищенного электрооборудования в зависимости от категории взрывоопасности:
- IIA (подгруппа «А») — МТВ имеет значение, превышающее 0,8 мм;
- IIВ (подгруппа «В») — МТВ имеет значение в диапазоне- 0,45мм — 0,8мм;
- IIС (подгруппа «С») — МТВ имеет значение > 0,45мм.
Для того, чтобы определить категорию (подгруппу) взрывоопасности газа или пара достаточно выполнения одного из параметров (БЭМЗ или МТВ) в таких значениях:
- IIA (подгруппа «А») — БЭМЗ имеет значение, превышающее 0,9 мм или МТВ, превышающее 0,8;
- IIВ (подгруппа «В») — БЭМЗ имеет значение в диапазоне -0,5- 0,9 мм или МТВ имеет значение в диапазоне 0,45- 0,8;
- IIС (подгруппа «С») — БЭМЗ > 0,5 мм или МТВ > 0,45.
Случаи, требующие определение и соотношения МТВ БЭМЗ взрывозащищенного оборудования:
- если значения МТВ находятся в диапазоне -0,8-0,9, то необходимым условием является определение БЭМЗ;
- если значения МТВ находятся в диапазоне -0,45-0,5, то необходимым условием является определение БЭМЗ;
- если значения БЭМЗ находятся в диапазоне -0,5-0,55, то необходимым условием является определение МТВ.
В случае, если выделяемый газ с взрывозащищенного оборудования принадлежит к гомологическому ряду (соединения элементов, имеющие одинаковую структуру) сложных соединений химических элементов, то можно предварительно вывести результат.
Происходит это с помощью расчетов, произведенных из других элементов этого же ряда, но обладающих меньшими значениями молекулярных масс.
Примечание:
— Промышленный метан характеризуется наличием в своем составе смеси метана, содержащего водорода около 15 % от общего объема; — Дополнительная информация о парах и газах содержится в стандарте ГОСТ Р 51330.19.
— При подземных работах в горной местности метан отнесен к I группе взрывоопасности. Его БЭМЗ превышает значение 1,0 м. Метан для подземных работ в горных условиях — это рудничный газ, содержащий в своем составе газообразные углеводороды С2 — С5 в количестве не больше 0,1 от объема. При этом проба на количество водорода производится после бурения и не должно превышать 0,002 доли от объема газов(горючих).
Буквенные значения для газов и паров:
а — определяется по БЭМЗ;
b — определяется по МТВ;
с — определяется и по БЭМЗ, и по соотношению МТВ;
d — определяется согласно схожести в структуре химических элементов.
Газы, не присутствующие в нижеприведенном списке, распределить можно, определив значения БЭМЗ и МТВ. При этом нужно учитывать особенности их характеристик.
Перечень газов II A категории взрывоопасности:
Углеводороды «с»:
Циклогексан;
Углеводороды «а»:
Пропилен;
Циклопентан;
Циклопропан;
Углеводороды «d»:
Циклобутан;
Декалин;
Этилциклопентан;
Метилциклогексан;
Метилциклобутан;
Этилциклогексан;
Этилциклобутан;
Метилциклопентан;
Циклогептан.
Углеводороды «b»:
Пропиловый спирт;
Амиловый спирт;
Бутиловый спирт;
Гексиловый спирт;
Уксусный альдегид;
Пропилметилкетол;
Бутилметилкетон;
Ацетилацетон;
Циклогексанон;
Метилформиат;
Этилформиат;
Этиацетат;
Пропилацетат;
Метилметакрилат;
Вицилацетат;
Этилацетоацетат.
Гептиловый спирт;
Нониловый спирт;
Метилциклогексан;
Диацетоновый спирт;
Октиловый спирт;
Циклогексанол;
Метальдегид;
Амилметилкетон;
Амилацетат;
Метиловый спирт;
Этиловый спирт;
Метиацетат;
Бутилацетат;
Уксусная кислота.
Соединения, имеющих в составе галогены «а»:
Метан хлористый;
Пропил хлористый;
Бутил хлористый;
Дихлорэтан;
Бензил хлористый;
Дихлорбензол;
Дихлорэтилен;
Бензолтрифторид.
Соединения, имеющих в составе галоген «b»:
Этил хлористый;
Соединения, имеющих в составе галоген «d»:
Этил бромистый;
Бутил бромистый;
Дихлорпропан;
Хлорбензол;
Алил хлористый;
Дихлорметан;
Ацетил хлористый;
Хлорэтиловый спирт.
Соединения, имеющих в составе серу «а»:
Тетрагидротиофен.
Соединения, имеющих в составе серу «с»:
Этилмеркаптан.
Ацетонитрил;
Метиламин;
Триметиламин;
Диметиламин;
Диаминэтан.
Бутиламин;
Соединения, имеющих в составе азот «d»:
Нитрометан; — диэтиламин; — нитроэтан;
Пропиламин;
Триэтиламин;
Циклогексиламин;
Моноэтаноламин;
Пиридил;
Фенамин;
Толуидин;
2-Диэтиламинэтанол;
NN -Диметиланилин.
Перечень газов II В категории взрывоопасности:
Углеводороды «а»:
Изопропилбензол.
Углеводороды «с»:
Бутадиен.
Углеводороды «b»:
Аллилен.
Соединения, имеющих в составе кислород «с»:
Диметиловый эфир;
Диэтиловый эфир;
Дибутиловый спирт;
Эксипропан;
Эпоксиэтан;
Соединения, имеющих в составе кислород «b»:
Триоксан.
Соединения, имеющих в составе кислород «d»:
Этилметиловый эфир;
Диоксолан;
Тетрагидрофурфуриловый спирт;
Соединения, имеющих в составе кислород «а»:
Оксид углерода;
Пропамал; — бутанол;
Диоксан; — гликолат;
Метилакрилат;
Кретоновый альдегид;
Тетрагидрофуран;
Этилакрилат.
Соединения, имеющих в составе азот «а»:
Нитроэтан;
Цианистый водород.
Соединения, имеющих в составе азот «с»:
Акрилонитрит.
Соединения, имеющих в составе азот «b»:
Изопропилнитрат.
Смеси «d»:
Коксовый газ.
Соединения, имеющих в составе галоген «а»:
Эпихлоргидрид;
Тетрафторэтилен.
Соединения, имеющих в составе серу «а»:
Этилмеркаптан.
Перечень газов II С категории взрывоопасности «с»:
Водород;
Сероуглерод;
Информацию о других характеристиках взрывозащищенного оборудования смотрите в следующих статьях из серии «ГОСТ Р 51330.0-99 простым языком».
Методы определения показателей пожаровзрывоопасности и терминология — по ГОСТ 12.1.044, ГОСТ Р 51330.2, ГОСТ Р 51330.0, ГОСТ Р 51330.5, ГОСТ Р 51330.11
4 Определение характеристик взрывоопасных смесей
4.1 Определение безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ)
Стандартный метод определения БЭМЗ по ГОСТ Р 51330.2 основан на использовании взрывной камеры объемом 20 см 3 с длиной фланцев 25 мм и встроенным искрообразующим устройством, расположенным на расстоянии 14 мм от внутренней кромки фланцев. Этот метод дает такой же результат, как при использовании взрывной камеры объемом 8000 см 3 для всех химических соединений, кроме сероуглерода (см. 5.4).
Категорию взрывоопасности смеси определяют по значению БЭМЗ или по соотношению минимальных токов воспламенения (МТВ) по ГОСТ Р 51330.11, за исключением случаев, когда значение БЭМЗ не указано. В таких случаях категорию взрывоопасности определяют по химическому сходству соединений.
4.3 Концентрационные пределы распространения пламени
Метод определения концентрационных пределов распространения пламени по ГОСТ 12.1.044.
Значения концентрационных пределов распространения пламени приведены в таблице 1 (в графе нижних пределов — меньшие из известных, а в графе верхних пределов — большие из известных).
Если температура воспламенения высокая, то соединение не образует горючую паровоздушную смесь при нормальной температуре окружающей среды. Для таких соединений в настоящем стандарте приведены концентрационные пределы распространения пламени, определенные при достаточно высокой температуре, чтобы пар образовал горючую смесь с воздухом.
4.4 Температура вспышки
Метод определения температуры вспышки — по ГОСТ 12.1.044.
Значения температуры вспышки, приведенные в настоящем стандарте, получены измерением в «закрытом тигле».
Символ
4.5 Группа взрывоопасных смесей
Метод определения группы взрывоопасных смесей — по ГОСТ Р 51330.5.
Температурный класс электрооборудования — по ГОСТ Р 51330.0
4.6 Минимальный ток воспламенения
Для определения минимального тока воспламенения применяют устройство, указанное в ГОСТ Р 51330.4.
Минимальный ток воспламенения определяют в цепи постоянного тока с напряжением 24 В, индуктивностью 95 мГн с использованием унифицированного искрообразующего механизма — по ГОСТ Р 51330.4.
Минимальные токи воспламенения некоторых химических соединений приведены в таблице 2.
Таблица 2
Минимальные токи воспламенения
Номер газа или пара (по таблице 1)
Газ или пар
Значение минимального тока воспламенения, мА
Ацетилен
1,3-Бутадиен
Углерод оксид насыщенный при 18 °С
Диэтиловый эфир
Этен (этилен)
Этиленоксид
Гептан (смесь изомеров)
Гексан (смесь изомеров)
Метан (рудничный газ)
Пентан (смесь изомеров)
4.7 Температура самовоспламенения
Метод определения температуры самовоспламенения, в соответствии с которой устанавливается группа взрывоопасной смеси, — по ГОСТ Р 51330.5.
Значения температур самовоспламенения для химических соединений приведены в таблице 1.
Для химических соединений, не включенных в таблицу 1, должны использоваться значения, полученные для этих химических соединений на стандартном устройстве, указанном в ГОСТ Р 51330.5.
Примечание — Описание устройства, принятого в качестве стандартного, и значения температур самовоспламенения для некоторых химических соединений приведены в ГОСТ Р 51330.5.
5 Данные по отдельным газам и парам
5.1 Коксовый газ *
Коксовый газ — смесь водорода, окиси (оксида) углерода и метана. Если значение БЭМЗ многокомпонентной смеси, содержащей в качестве горючих компонентов водород, окись (оксид) углерода и метан, составляет более 0,5 мм, должно применяться взрывозащищенное электрооборудование группы IIВ; если значение БЭМЗ равно или менее 0,5 мм, должно применяться электрооборудование группы IIС-по ГОСТ Р 51330.11.
Примечание — Если содержание горючих компонентов в коксовом газе не определено, рекомендуется использовать электрооборудование группы IIС по ГОСТ Р 51330.11
5.2 Этилнитрит
Температура самовоспламенения этилнитрита составляет 95 °С; при более высокой температуре газ подвергается взрывному разложению.
Примечание — Этилнитрит не следует путать с его изомером — нитроэтаном.
5.3 Ацетилен
Значение БЭМЗ для ацетилена при отсутствии сажи во внутренней взрывной камере равно 0,37 мм. При взрыве во внутренней взрывной камере обогащенной смеси ацетилена с воздухом при наличии сажи воспламенение может передаваться через более узкий зазор. Для ацетилена должно применяться электрооборудование группы IIС — по ГОСТ Р 51330.11.
5.4 Сероуглерод
Значение БЭМЗ для сероуглерода зависит от объема внутренней взрывной камеры. Если определение БЭМЗ проводят во взрывной камере объемом 20 см3 его значение равно 0,34 мм, если определение БЭМЗ проводят во взрывной камере объемом 8000 см3 его значение равно 0,20 мм. Для сероуглерода должно применяться электрооборудование группы IIС — по ГОСТ Р 51330.11.
5.5 Углерод оксид насыщенный при 18 °С
Наименьшее значение БЭМЗ (0,65 мм) для окиси (оксида) углерода получено при нормальной температуре в смеси с насыщенным влагой воздухом при молярном отношении окиси углерода и воды около 7. При этих условиях в присутствии окиси углерода должно применяться электрооборудование группы IIВ — по ГОСТ Р 51330.11. Присутствие малых количеств углеводородов в смеси окиси углерода с воздухом снижает значение БЭМЗ. Для этих условий должно применяться электрооборудование группы IIB — по ГОСТ Р 51330.11.
Промышленный метан, например природный газ, относится к категории взрывоопасности IIA — по ГОСТ Р 51330.11, если он не содержит более 15 % водорода.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
Библиография
HIFEX: База данных по пожаровзрывоопасности веществ и материалов. Москва, 1999 г.
Ключевые слова: электрооборудование взрывозащищенное, газы, горючие пары, смеси взрывоопасные, характеристики взрывоопасных смесей, температура самовоспламенения
