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».

Цель работы: ознакомиться с экспериментальным методом определения величины тушащего зазора (БЭМЗ) и выбором электрооборудования взрывонепроницаемого исполнения.

Основные понятия

Взрыв - быстрое преобразование веществ (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу.

Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Температура вспышки - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.

Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) - жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61°С (относится к взрывоопасным).

Горючая жидкость (ГЖ) - жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61°С (относится к пожароопасным, если не нагреть до температуры вспышки и выше).

Нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ) - минимальная концентрация горючих газов, паров ЛВЖ, пыли или волокон в воздухе, ниже которого взрыва не произойдет даже при возникновении источника инициирования взрыва.

Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) - максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе.

В соответствии с ОНТП 24-86 /I/ все производственные помещения по пожаровзрывной 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 максимального количества взрывопожароопасных веществ. Избыточное давление взрыва рассчитывается по формулам:

Для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, состоящих из атомов С, Н, 0, N, Сl, F, I, Br:

Для остальных химических веществ и пылеобразных горючих веществ

(2)

где: Р 0 - начальное давление, кПа; допускается принимать Р 0 =101 кПа;

Р max - максимальное давление взрыва стехиометрической паро- или газовоздушной смеси в замкнутом объеме, кПа; в отсутствии справочных данных допускается принимать Р max =900 кПа;

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 от геометрического объема помещения;

К Н - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения; допускается принимать К Н =3;

 Г - плотность газов или паров горючих жидкостей при расчетной температуре, кг/м 3 ;

 В - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т 0 , кг/м 3

С р - удельная теплоемкость воздуха, ; допускается принимать С р =1010 Дж/(кгК);

С СТ - стехиометрическая концентрация горючих газов или паров горючих жидкостей с воздухом, при которой сгорание происходит полностью без остатка, %;

Н Т - теплота сгорания, Дж/кг;

Z - расчетный коэффициент участия горючих 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.

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 < означает, что температура вспышки меньше указанного значения (в градусах Цельсия).

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

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

Взрывозащищенное электрооборудование различается по уровню взрывозащиты, группам и температурным классам. Установлены следующие уровни взрывозащиты электрооборудования:

1.Элоборудование повышенной надежности против взрыва (2).

2.Взрывобезопасное элоборуд-ние(1).

3.Особовзрывобезопасное электрооборудование (знак уровня 0).

Электрооборудование повышенной надежности против взрыва (2) обеспечивает взрывозащиту только в нормальном режиме работы.

Взрывобезопасное элоборудование (1) обеспечивает взрывозащиту как при нормальных режимах работы, так и при вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств защиты.

Особовзрывобезопасное элоборудование (0) имеет дополнительные средства защиты.

Вид взрывозащиты опр-ся установленным набором средств взрывозащиты. Для взрывозащ-ого элоборудования установлены следующие виды взрывозащиты:

1.Взрывонепроницаемая оболочка [d]. Применяется в асинхронных КЗ ЭД, в коллекторных Д, в трансформаторах, коммутационных аппаратах, светильниках и других установках, где возможно появление искры.

2. Заполнение или продувка оболочки под избыточным давлением защитным газом [p]. Такой вид взрывозащиты имеет выше перечисленное оборудование, но имеющее особо крупные габариты.

3. Масляное заполнение оболочки с токоведущими частями [o]. К ним относятся коммутационное аппараты, трансформаторы и специальные виды электродвигателей.

4. Искробезопасная электрическая цепь [i].

5. Кварцевое заполнение оболочки с токоведущими частями [q].

6.Специальный вид взрывозащиты [s].

7. Защита вида [e].

Взрывозащ-ное элоборудование в зависимости от области его применения подразделяется на две группы:

К I группе относится рудничное электрооборудование, предназначенное для подземных выработок шахт и рудников, ко II группе относятся взрывобезопасное электрооборудование для внутренней и наружной установки. Электрооборудование II группы, имеющее виды взрывозащиты “взрывонепроницаемая оболочка” и (или) “искробезопасная цепь” подразделяются на 3 подгруппы II, IIA, IIB, IIC, соответствующие определенным категориям взрывоопасных смесей.

Например, электрооборудование подгруппы II является взрывозащищенным для категорий взрывоопасной смеси IIА, IIВ, IIС.

В маркировку по взрывозащите электрооборудования входят следующие обозначения:

1.Знак уровня взрывозащиты электрооборудования (2, 1, 0).

2.Знак Ех, указывающий на соответствие электрооборудования стандартам на взрывозащищенное электрооборудование.

3.Знак вида взрывозащиты(d,p,o,i,q,s,e

4.Знак группы или подгруппы электрооборудования (II, IIA, IIB, IIC), каждый из которых соответствует определенной категории взрывоопасности смеси, для которой электрооборудование является взрывозащищенным.

5.Знак температурного класса электрооборудования (Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6).

Маркировка по взрывозащите может включать дополнительные знаки и надписи, например, климатическое исполнение или степень защиты персонала и располагается на видном месте оболочки электрооборудования.

Пример обозначения по ГОСТ 12.2.020-76:

1 Ех d IIA T 3 - уровень взрывозащиты электродвигателя – взрывобезопасный, вид взрывозащиты – взрывонепроницаемая оболочка (d), электродвигатель предназначен для взрывоопасной смеси категории IIА и температурных классов T1, Т2, Е3.

Можно также встретить маркировку электрооборудования согласно Правилам изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (ПИВРЭ).

Пример маркировки электрооборудования по ПИВРЭ:

Масляное заполнение оболочки;

Взрывобезопасный уровень взрывозащиты электрооборудования для всех категорий и групп взрывоопасных смесей.

Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) – это максимальный зазор между фланцами оболочки, через которые не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе.