1629
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно – строительный
университет»
Н.Л. Александрова, В.П. Костров
ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям по дисциплине
«Взрывозащищенное электрооборудование» для обучающихся по направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность, профиль – Безопасность технологических процессов и производств
НижнийНовгород
2016
УДК 621.3
Александрова Н.Л. Взрывозащищенное электрооборудование [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие /Н.Л. Александрова, В.П. Костров: Нижегородский государственный
архитектурно-строительный университет – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 22 с.; ил. 3 электронный оптический диск (CD-RW)
Даются тематика лекций и практических занятий, их краткое содержание: характеристика и классификации взрывоопасных зон, классификация взрывозащищенного электрооборудования (уровни, группы, виды взрывозащиты), даются рекомендации по выбору маркировки взрывозащиты электрооборудования, рассматриваются особенности и примеры применения взрывозащищенных электродвигателей
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к практическим занятиям по дисциплине «Взрывозащищенное электрооборудование» по направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность, профиль – Безопасность технологических процессов и производств
© Н.Л. Александрова, В.П. Костров
© ННГАСУ, 2016
2
Введение Взрывозащищенное электрооборудование – электрооборудование, в
котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого электрооборудования.
Выбор и установка электрооборудования (машин, аппаратов, устройств), электропроводок и кабельных линий для взрывоопасных зон производятся на основе классификации взрывоопасных зон и взрыва опасных смесей.
Характеристика и классификация взрывоопасных зон
1. Взрывоопасность горючих смесей
Горючие газы ГГ и пары легковоспламеняющихся ЛВЖ и горючих ГЖ жидкостей, смешиваясь с воздухом, кислородом или другими окислителями, при определенной температуре и концентрации могут образовывать взрывоопасные смеси. Критериями сравнительной оценки степени их
пожаро- |
и |
взрывоопасности |
являются |
температура |
вспышки, |
самовоспламенение |
и |
|
др. |
||
Горючий |
газ – это газ, |
способный |
образовать с |
воздухом |
воспламеняемые и взрывоопасные смеси при температуре не выше 55○С. Легковоспламеняющаяся жидкость – это жидкость, способная гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не
выше |
61○С. |
Горючая жидкость – |
жидкость, способная самостоятельно гореть после |
удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки более 61○С. 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.
3
ГГ относятся к взрывоопасным при любых температурах окружающей среды.
Смесь ГГ и паров ЛВЖ с воздухом становится опасной только при определенной концентрации. В этом случае при наличии источника зажигания может произойти взрыв. Концентрация в воздухе горючих газов и паров ЛВЖ обычно указывается в процентах.
Горючие газы – Аммиак Метан Водород Ацетилен Сероводород
Пропан
ЛВЖ – Бензин Ацетон
Бензин А-74 Спирт этиловый Сероуглерод Скипидар
Взрывоопасные смеси воспламеняются в случае, если в электроустановках находится источник зажигания в виде нагретого тела или пламени (электрическая дуга короткого замыкания; искра, возникающая при замыкании или размыкании контактов, чрезмерно высокая температура на поверхности электрооборудования, превышающая температуру самовоспламенения взрывоопасных смесей и т.п.).
2. Характеристика взрывоопасных зон
Часть или весь объем помещения (или ограниченное пространство в наружной установке) классифицируется на пожароопасные и взрывоопасные зоны.
Пожароопасной зоной называют пространство внутри и вне помещения, в пределе которого постоянно или периодически образуются горючие вещества.
Эти зоны с точки зрения опасности (при использовании в них электрооборудования) подразделяются на 4 класса: П-I, П-II; П-IIаи П-IIб [ПУЭ].
4
Наиболее опасными с точки зрения возможности возникновения пожара являются зоны классов П-I и П-II, менее опасными – П-IIаи П-IIб. Горючая среда зон П-I(горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61○С) и П-II (горючие волокна или пыль) более чувствительна к воспламенению, чем горючая среда зон П-IIа (твердые или волокнистые горючие вещества) и П-IIб (открытые или под навесом склады твердых горючих веществ, ГЖ или наружные технологические установки с ГЖ)
Взрывоопасной зоной называется помещение или ограниченное пространство в помещении (или наружной установке), в которые имеются
или |
могут |
образовываться |
взрывоопасные |
смеси. |
По |
степени |
взрывоопасности, |
т.е. по условиям |
возможности |
образования взрывоопасных смесей, взрывоопасные зоны подразделяются на
6 |
классов. |
Для ГГ и ЛВЖ – |
четыре класса взрывоопасных зон: В-I, В-Iа, В-Iб и |
В-Iг [ПУЭ]. |
|
Для взрывоопасной пыли и волокон: В-II, В-IIа [ПУЭ].
Наиболее опасными являются зоны классов В-Iи В-II, расположенные в помещениях, т.к. в них взрывоопасные смеси могут образовываться даже при нормальных режимах работы, например, при загрузке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или переливании ЛВЖ.
Менее опасными являются зоны В-Iа, В-IIа. В них при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси не образуются. Они возникают только в результате аварий и неисправности технологического или санитарнотехнического оборудования.
Еще менее опасными являются зоны класса В-Iб. В них образование взрывоопасных смесей затруднительно даже в аварийных случаях из-за высокого нижнего предела воспламенения (15% и более) по концентрации.
Класс взрывоопасной зоны зависит от относительного объема взрывоопасной смеси и условий ее возникновения.
Относительный объем взрывоопасной смеси (в %) определяется по формуле
В=(Vрасч.в.с./Vсвоб)·100, |
|
|
где |
Vрасч.в.с. – |
расчетный объем взрывоопасной смеси, м3 |
Vсвоб– |
свободный объем помещения, м3. |
5
Так, если при нормальном технологическом процессе относительный объем взрывоопасной смеси по расчету >5%, зона будет иметь класс В-I.
При этом же значении относительного объема взрывоопасной смеси, возникшей при аварийном состоянии технологического оборудования, зона будет иметь класс В-Iа.
КЛАСС ВЗРЫВООПАСНОЙ ИЛИ ПОЖАРООПАСНОЙ ЗОНЫ, В СООТВЕТСТВИИ С КОТОРЫМИ ПРОИЗВОДИТСЯ ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ТЕХНОЛОГАМИ СОВМЕСТНО С ЭЛЕКТРИКАМИ ЭКСПЛУАТИРУЮЩЕЙ ИЛИ ПРОЕКТНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ.
3. Классификация взрывоопасных смесей
|
Все взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом принято разделять |
||
на |
ГРУППЫ |
и |
КАТЕГОРИИ. |
Воснову классификации на группы положена t○самовоспламенения смеси. Чем ниже эта t○, тем вероятнее воспламенение смеси при всех прочих равных условиях по сравнению со смесью, у которой t○самовоспламенения выше.
Так, сероуглерод воспламеняется при t○=100○С, а метиловый спирт – при t○=427○С. Следовательно, сероуглерод более опасен, и в его среде допустимая tоболочки взрывозащищенного электрооборудования должна быть ниже, чем в среде метилового спирта, если нагретую поверхность оболочки рассматривать как возможный источник зажигания.
Взависимости от t○самовоспламенения установлено шесть групп взрывоопасных смесей:
Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6.
Температуру самовоспламенения взрывоопасной смеси определяют на специальной установке, а ее группу – по таблице [ПУЭ]:
Группа взрывоопасной смеси |
|
|
Температура |
|
|
|
||
Т1 |
|
|
Свыше |
|
|
|
450○С |
|
Т2 |
|
|
—//— |
300 |
|
до |
450 |
○С |
Т3 |
|
|
—//— |
200 |
|
до |
300 |
○С |
Т4 |
|
|
—//— |
135 |
|
до |
200 |
○С |
Т5 |
|
|
—//— |
100 |
|
до |
135 |
○С |
Т6 |
|
|
—//— 85 |
до 100 |
○С |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
На категории взрывоопасные смеси принято разделять в зависимости от величины для данного вещества так называемого «безопасного экспериментального зазора» (БЭМЗ) между плоскими фланцами у стандартной оболочки – это такой зазор, при котором не наблюдается передача взрыва из стандартной оболочки наружу.
Если взрыв из оболочки не передается, смесь в камере воспламеняется с помощью контрольного зажигания. По наиболее взрывоопасной концентрации определяют то наибольшее значение зазора (БЭМЗ), при котором отсутствуют передачи взрыва из оболочки в камеру.
7
Категория взрывоопасной смеси |
|
БЭМЗ, мм |
|
|
|
||
I |
|
Свыше |
|
1,0 |
|||
IIА |
|
—//— |
|
|
|
0,9 |
|
IIВ |
|
—//— |
0,5 |
до |
0,9 |
|
|
IIС |
|
—//— |
до 0,5 |
|
|
|
|
Распределение взрывоопасных смесей по категориям и группам приводится в таблице 1.
8
Таблица 1. Распределение взрывоопасных смесей по категориям и группам
Взрывоопасные смеси |
|
|
|
Категория |
Группа |
|||
Метан (рудничный) |
|
|
|
I А |
Т1 |
|||
Аммиак, ацетон, бензол, дихлорэтан, доменный |
II А |
Т1 |
||||||
газ, изобутан, кислота уксусная, |
ксилол, |
метан |
|
|
||||
(промышленный), пиридин, растворители Р-4 и |
|
|
||||||
РС-1, сольвент нефтяной, стирол, толуол, |
|
|
||||||
хлорбензол, этан, этил хлористый |
|
|
|
|
||||
Бензин Б95/130, бутан, бутилацетат, изопентан, |
II А |
Т2 |
||||||
изопрен, изооктан, метиламин, метилметакрилат, |
|
|
||||||
растворители: № 646, 647, 648, 649, РС-2, БЭФ, |
|
|
||||||
АЭ; |
спирты: |
бутиловый, |
нормальный, |
|
|
|||
метиловый, этиловый, этиламин, этилацетат, |
|
|
||||||
этилбензол и др. |
|
|
|
|
|
|
||
Бензины: А-66, А-72, А-76, «Галоша», Б-70, |
II А |
Т3 |
||||||
экстракционный (по ГОСТ 462-51); гексан, |
|
|
||||||
гептан, дипропиламин, керосин, нефть, пентан, |
|
|
||||||
растворитель №651, скипидар, топливо Т1 и ТС- |
|
|
||||||
1, уайт-спирит, циклогексан |
|
|
|
|
||||
Ацетальдегид, альдегид масляный, альдегид |
II В |
Т4 |
||||||
пропионовый, декан, |
тетраметилдиаменометан, |
|
|
|||||
1-, 1,3-триэтоксибутан |
|
|
|
|
|
|||
Кокосовый газ, синильная кислота |
|
|
II В |
Т1 |
||||
Дивинил, |
деметилдихлорсилан, |
камфорное |
II В |
Т2 |
||||
масло, кислота акриловая, нитроциклогексан, |
|
|
||||||
окись |
|
пропилена, |
окись |
этилена, |
|
|
||
триметилхлорсилан и др. |
|
|
|
|
||||
Акролеин, сероводород, топливо дизельное, |
II В |
Т3 |
||||||
этилдихлорсилан и др. |
|
|
|
|
|
|||
Дибутиловый |
эфир, |
диэтиловый |
эфир, |
II В |
Т4 |
|||
диэтиловый эфир этиленгликоля |
|
|
|
|
||||
Водород водяной газ, водород (75%)+азот (25%) |
II С |
Т1 |
||||||
Ацетилен, метилдихлорсилан |
|
|
II С |
Т2 |
||||
Трихлорсилан |
|
|
|
|
II С |
Т3 |
||
Сероуглерод |
|
|
|
|
II С |
Т5 |
9
Классификация взрывозащищенного электрооборудования
Взрывозащищенное электрооборудование – это электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению (или затруднению) возможности воспламенения окружающей взрывоопасной среды.
Согласно ПУЭ взрывозащищенное электрооборудование подразделяется по уровням и видам взрывозащиты, группам и температурным классам.
Уровень взрывозащиты – это степень взрывозащиты электрооборудования при установленных нормативными документами условиях. Существует 3 уровня взрывозащиты электрооборудования:
а) Уровень «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРОТИВ ВЗРЫВА» – взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается только в нормальном режиме работы. Этот режим работы дается в стандартах на виды взрывозащиты. Знак уровня – 2.
б) Уровень «ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ» – взрывозащищенное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме, так и при вероятных повреждениях, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты. Вероятные повреждения приведены в стандартах на виды взрывозащиты. Знак уровня – 1.
в) Уровень «ОСОБОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ» – взрывозащищенное электрооборудование, в котором по отношению к взрывобезопасному электрооборудованию приняты дополнительные средства взрывозащиты, предусмотренные стандартами на виды взрывозащиты. Знак уровня – 0.
Установлено 7 видов взрывозащиты.
Виды взрывозащиты электрооборудования |
Знак вида взрывозащиты |
1.Взрывонепроницаемая оболочка |
d |
2. Защита вида «е» (повышенной |
e |
надежности против взрыва) |
|
10 |
|