Обеспечение взрывобезопасности от электрических разрядов на горных предприятиях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Возможность возникновения взрывоопасной атмосферы существует на многих горных предприятиях, и число угольных шахт и рудников, опасных по газовому фактору, возрастает. Это связано с увеличением интенсивности выделения горючих природных газов и паров жидкостей при разработке полезных ископаемых. Обеспечение взрывобезопасности электрических разрядов является неотъемлемой частью работы этих предприятий.

Одним из способов обеспечения взрывобезопасности от электрических разрядов является использование искробезопасного электрооборудования, в котором возникновение электрических разрядов и нагретых поверхностей не может привести к воспламенению взрывоопасной атмосферы. Область применения искробезопасного электрооборудования в последние годы интенсивно расширяется в связи с переходом к новой слаботочной элементной базе устройств, выполняющих функции сигнализации, связи, систем контроля и управления технологическими процессами.

1. Виды искробезопасных цепей

Рассмотрим два основных вида искробезопасных электрических цепей:

1. электрические цепи только с одним связанным устройством (элементарная искробезопасная электрическая цепь),

2. электрические цепи с более чем одним связанным устройством, способным вырабатывать электрическую энергию в нормальном или аварийном режимах работы (объединенные цепи).

В соответствии с определением, приведённым в ГОСТ 22782.5-78, связанным электрооборудованием или cвязанными электрическими цепями называются электрооборудование или его цепи, которые при нормальном или аварийном режимах работы не отделены гальванически от искробезопасных цепей.

Для элементарных искробезопасных электрических цепей важно проверить, что все ограничения электрических параметров находятся в соответствии с параметрами, приведёнными в «Условиях применения» Сертификата соответствия, и со значениями характеристик (ёмкость, индуктивность и сопротивление) соединительных кабелей и проводов, независимо от вида вольт- амперных характеристик связанного электрооборудования.

Для объединённых электрических цепей должен быть проведён расчёт на проверку искробезопасности с целью подтверждения наличия в электрической цепи напряжения, мощности или энергии. В том случае, если действующее электрооборудование имеет нелинейную вольт-амперную характеристику, необходимо проконсультироваться со специалистами относительно этого типа подключения.

2. Оценка искробезопасности элементарных электрических цепей

Оценка искробезопасности элементарной электрической цепи может быть легко выполнена по справочным данным об электрических параметрах внешних цепей, которые приводятся на паспортной табличке или в «Условиях применения», являющихся неотъемлемыми частями Свидетельства о взрывозащищённости электрооборудования и Сертификата соответствия, с использованием значений ёмкости и индуктивности соединительных кабелей и проводов. В том случае, когда значения ёмкости и индуктивности возможно применение следующих типовых значений параметров кабелей с общей длиной 1 км: Lc=1 мГн, Сс=110 нФ.

Таблица 1. Соотношения, подтверждающие искробезопасность цепи

В таблице использованы следующие обозначения: U₀, I₀ -- максимальные значения, соответственно, напряжения и тока для связанного оборудования; Uj, Ij -- максимально допустимые значения, соответственно, напряжения и тока для искробезопасного электрооборудования, установленного во взрывоопасной зоне; Lo - максимально допустимое значение индуктивности во внешней искробезопасной цепи; Со - максимально допустимое значение ёмкости во внешней искробезопасной цепи; Lj - значение собственной индуктивности; С - значение собственной ёмкости.

Из таблицы 1 следует, что индуктивность и ёмкость искробезопасных це пей с учетом емкости и индуктивности соединительных кабелей, определенных по справочным данным, расчётом или измерением, не должны превышать максимальных значений, оговоренных в технической документации на эти цепи.

Для электрических цепей c сосредоточенными параметрами (индуктивными и емкостно-резистивными участками) предписанный коэффициент искробезопасности, равный 1,5, может опускаться значительно ниже 1, что может считаться равнозначным присутствию источника поджигания.

Так как коэффициент искробезопасности -- это отношение минимальных воспламеняющих параметров к соответствующим искробезопасным, в случае установки искробезопасной электрической цепи с сосредоточенными индуктивностями и емкостями в зоне класса «особовзрывобезопасный», где по определению выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в таком количестве и обладающие такими свойствами, что могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (загрузка или разгрузка технологических аппаратов, хранение или переливание ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях и т. д.), требуются специальные меры предосторожности.

Имея в виду это обстоятельство, немецкие испытательные центры (PTB, DMT), например, считают возможным значительное занижение максимально допустимых значений индуктивности (L₀) и емкости (C₀) для связанного электрооборудования.

3. Расчетная оценка искробезопасности для объединенных цепей

При соединении действующего связанного электрооборудования в комплект электрические параметры, приведённые в Сертификате соответствия каждой единицы оборудования, не могут быть непосредственно использованы для оценки общей искробезопасности комплекта. Подключенное связанное электрооборудование должно рассматриваться единым электрическим устройством, для которого рассчитываются новые предельные значения электрических параметров.

В зависимости от вида и порядка соединения или возможного аварийного режима должны рассматриваться последовательное, параллельное или смешанное соединения, особенно при аварийном режиме, при котором возможно изменение электрических и конструктивных параметров элементов, оказывающих влияние на искробезопасность цепи (последовательная или параллельная схема соединения).

Уровень взрывозащиты «взрывобезопасный» должен приниматься для объединённого электрооборудования, даже если каждая единица электрооборудования соответствует уровню взрывозащиты «особовзрывобезопасный». Подобные объединенные электрические цепи не допустимы для использования в зоне класса В-I.

Допустимые значения напряжения холостого хода и тока короткого замыкания для разных видов соединений вычисляются по различным критериям.

Рис. 2. Параллельное соединение -- сумма токов

Рис. 3. Последовательное соединение -- сумма напряжений

Рис. 4. Параллельное и последовательное соединение -- сумма напряжений и сумма токов

А. Параллельное соединение (рис. 2): U₀ определяется по наибольшему значению отдельных напряжений холостого хода, I₀ -- по сумме значений отдельных допустимых токов короткого замыкания.

Б. Последовательное соединение (рис. 3): U₀ вычисляется по сумме отдельных значений напряжений холостого хода, I₀ -- по наибольшему значению отдельных допустимых токов короткого замыкания.

В. Последовательно-параллельное соединение (рис. 4): U₀ или I₀ вычисляются по сумме соответствующих отдельных значений U₀n или I₀n.

Этот метод определения максимально допустимых параметров следует применять, в основном, в случае простых или ясно скомпонованных соединений. Метод предполагает план действий для наихудшего случая и поэтому даёт высшую степень безопасности. Максимально допустимые значения U₀, I₀, L₀ и С₀ могут быть получены по графикам зависимостей минимальных воспламеняющих токов и напряжений для взрывоопасных смесей оптимального состава, приведённым в ГОСТ 22782.5-78 «Электрооборудование взрывозащищённое с видом взрывозащиты „искробезопасная электрическая цепь» Для определения искробезопасного значения тока (напряжения) необходимо для заданных электрических параметров цепи найти значение минимального воспламеняющего тока (напряжения) для данной взрывоопасной смеси и затем разделить его на коэффициент искробезопасности, то есть на 1,5. При расчёте цепей переменного тока необходимо принимать амплитудные значения тока и напряжения.

взрывобезопасность разряд горный предприятие

4. Процедура оценки искробезопасности

А. Суммарная выходная характеристика определяется графическим суммированием выходных характеристик для нормального режима работы электрооборудования и аварийного режима.

Б. Подгруппа взрывозащищённого электрооборудования должна быть определена в зависимости от параметров взрывозащиты, применяемых для взрывоопасных смесей соответствующих категорий. В приведенном далее примере блок питания относится к подгруппе электрооборудования IIB и определяет основную категорию взрывоопасной смеси, которая должна соответствовать классификации взрывоопасных смесей горючих газов и паров с воздухом в определённом месте.

В. Суммарное значение индуктивности электрической цепи вычисляется из суммы максимально допустимых значений индуктивностей отдельно взятых электротехнических устройств Lj и индуктивности соединительной линии.

Г. Суммарное значение ёмкости электрической цепи вычисляется из суммы максимально допустимых значений ёмкости Cj отдельно взятых электротехнических устройств и ёмкости соединительной линии.

Д. Суммарная характеристика, полученная в пункте А, подставляется в зависимость минимальных воспламеняющих токов и напряжений для представительной взрывоопасной смеси, выбранной в соответствии с подгруппой взрывозащищённого электрооборудования и суммарной индуктивностью.

Е. Анализируемая схема является искробезопасной, если суммарная ёмкость, определённая в пункте Г, не превышает значения, которое получается из графика зависимости минимального воспламеняющего напряжения от ёмкости цепи Са.

Заключение

При применении электротехнических устройств с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» необходимо руководствоваться рядом основных требований.

1. Индуктивность и ёмкость искробезопасных цепей, в том числе соединительных кабелей и проводов, ёмкость и индуктивность которых определяется по справочным характеристикам, расчётом или измерением, не должны превышать максимальных значений, оговоренных в технической документации на эти цепи. Если документацией предписываются конкретный тип кабеля (провода) и его максимальная длина, то их изменение возможно только при наличии заключения компетентной организации в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.021-76 «Cистема стандартов безопасности труда. Электрооборудование взрывозащищённое. Порядок согласования технической документации, проведения испытаний, выдачи заключений и свидетельств».

2. В искробезопасные цепи могут включаться изделия, которые предусмотрены технической документацией на систему и имеют маркировку «В комплекте...(указывается сокращённое наименование комплекта электрооборудования или системы)». Допускается включать в эти цепи серийно выпускаемые датчики общего назначения, не имеющие собственного источника тока, индуктивности или ёмкости. К таким датчикам относятся серийно выпускаемые приборы общего назначения: термометры сопротивления, термоэлектрические преобразователи (термопары), термисторы, фотоэлементы и подобные им изделия, встроенные в защитные оболочки.

3. Цепь, состоящая из серийно выпускаемых термопары и гальванометра (милливольтметра) общего назначения, является искробезопасной для любой взрывоопасной среды при условии, что гальванометр не содержит в себе других неискробезопасных электрических цепей, в том числе подсветки шкалы.

4. В искробезопасные цепи могут включаться серийно выпускаемые переключатели, ключи, сборки зажимов и т.п. общего назначения при условии, что к ним не подключены другие ис- кробезопасные цепи, они закрыты крышкой и опломбированы, их изоляция рассчитана на трёхкратное номинальное напряжение искробезо- пасной цепи, но не менее чем 500 В. Эта статья завершает цикл статей, посвящённых вопросам реализации электрической части систем автоматизации во взрывоопасных зонах. Рассматривалось в основном использование в системах автоматизации технологических процессов взрывоопасных производств электрооборудования группы II. Учитывая специфичность применения рудничного взрывозащищённого электрооборудования (электрооборудование группы I), предназначенного для подземных выработок шахт и рудников, опасных по газу или пыли, здесь его не рассматривали.

Необходимо помнить, что всё взрыво- защищённое электрооборудование, в том числе импортное, группы II (электрооборудование для внутренней и наружной установки, кроме рудничного взрывозащищённого) должно испыты- ваться в российских аккредитованных испытательных лабораториях (центрах) на соответствие требованиям действующих Государственных стандартов: ГОСТ 22782.0 -- ГОСТ 22782.7, ГОСТ 12.2.020 и ГОСТ 12.2.021 -- и получить свидетельство о взрывозащищённости, утверждённое Главгосэнергонадзором России.

Список литературы

1. И.А. Бершадский Методика оценки искробезопасности индуктивно-емкостных цепей;

2. В.К. Жданкин Оценка искробезопасности электрических цепей.

Размещено на Allbest.ru