Определение показателя взрывоопасности руд-ничной атмосферы с целью обеспечения взрывозащиты электро-оборудования Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

А.Ю. Охапкин

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ВЗРЫВООПАСНОСТИ РУДНИЧНОЙ АТМОСФЕРЫ С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Определены категории взрывоопасности рудничной атмосферы по отношению параметров воспламеняемости исследуемой смеси и смеси метана с воздухом.

Ключевые слова: категория взрывоопасности, показатель взрывоопасности, удельная воспламеняющая мощность, гомологический ряд.

~П зрывоопасность рудничной атмосферы, равно, как и лю--Я-М бой взрывоопасной смеси, характеризуется категорией взрывоопасности. Основанием для отнесения к той или иной категориям взрывоопасности служит величина БЭМЗ - безопасного экспериментального максимального зазора, через который не происходит распространение пламени. Ширина фланцев, образующих зазор, составляет 1 дюйм (25,4 мм). В соответствии с ГОСТ Р 51330.11-99 приняты следующие значения БЭМЗ:

- категория взрывоопасности II А (подгруппа А): БЭМЗ свыше 0,9 мм;

- категория взрывоопасности II В (подгруппа В): БЭМЗ от 0,5

до 0,9 мм;

- категория взрывоопасности II С (подгруппа С): БЭМЗ менее 0,5 мм.

Еще один параметр, позволяющий определять категорию взрывоопасности - соотношение между минимальным током воспламенения испытуемого газа или пара и минимальным током воспламенения (МТВ) метана. Приняты следующие предельные соотношения МТВ:

- категория взрывоопасности II А (подгруппа А): МТВ свыше

0,8;

- категория взрывоопасности II В (подгруппа В): МТВ от 0,45 до 0,8;

- категория взрывоопасности II С (подгруппа С): МТВ менее

0,45.

Для большинства газов и паров достаточно определить один классификационный показатель. На границах между категориями необходимо определять оба классификационных показателя, что специально оговорено в ГОСТе.

Ранее для тех же целей использовалась минимальная энергия воспламенения (МЭВ) [1]. Анализ показателей взрывоопасности взрывоопасных смесей показал их прямую и однозначную взаимосвязь. Увеличение одного параметра сопровождается пропорциональным увеличением другого параметра. При этом соотношение параметров взрывоопасности исследуемого газа или пара с аналогичным параметром для метана остается практически неизменным. Именно такой подход реализован при определении соотношения МТВ. Именно соотношение параметров взрывоопасности исследуемой и метановоздушной смеси и является показателем взрывоопасности, однозначно определяющим отношение смеси к категории взрывоопасности [2].

ПВ=МТВ1/МТВснз=БЭМЗ1/БЭМЗсн4=МРП1/МРПсн4= =(МЭВ1/МЭВсн4)0,457=УВМ1/УВМсн4, (1)

где МРП - минимальное расстояние пламегашения; УВМ - удельная воспламеняющая мощность.

По своей сути соотношение МТВ исследуемой и метановоздушной смесей и является показателем взрывоопасности исследуемой смеси по отношению к метану.

В приложении к ГОСТ Р 51330.19-99 представлен перечень из примерно 299 смесей газов или паров с воздухом. Буквы против каждого газа или пара означают:

а - категория взрывоопасности определена по значению БЭМЗ;

Ь - категория взрывоопасности определена по значению соотношения МТВ;

с - определены оба критерия - и БЭМЗ и МТВ; d - категория взрывоопасности определены на основе сходства химической структуры (предварительная классификация).

Буквой d обозначают газ или пар, классификационный параметр МТВ для которого определен на аппаратуре, отличающейся от стандартной.

Из всего перечня газов и паров, представленных в упомянутом ГОСТе, расчетным методом или по сходству химической структуры определены категория взрывоопасности для 53 газов и паров. Суммар-

но, по «стандартным» показателям (одному или двум) категория взрывоопасности определена для 91 газов и паров.

Параметры взрывоопасности углеводородов ряда метана

Газ, пар МВТ, мА БЭМЗ, мм МЭВ, мДж МРП, мм УВМ, Вт/мм ПВ

СН4 100 1,14 0,28 2,03 2,52 1

С2Нб - 0,91 0,24 1,70 1,95 0,84

С3Н8 94 0,92 0,25 1,78 1,83 0,86

С4Н10 - 0,98 0,25 1,78 2,01 0,88

1-С5Н12 - 0,98 0,22 1,78 - 0,86

П-С5Н12 88 0,93 0,18 1,78 - 0,85

1-С6Н14 - - - - - 0,86

П-С6Н14 - 0,93 0,23 1,78 - 0,87

1-С7Н18 - - - - - 0

П-С7Н18 - - 0,23 - - 0,9

1-С8Н20 - 1,04 0,28 - - 0,93

В ГОСТ 51330.11-99 «Классификация смесей газов и паров с воздухом по безопасным экспериментальным зазорам и минимальным воспламеняющим токам» в перечне газов и паров, представленном в справочных таблицах, 75 классифицированы по «стандартным» показателям БЭМЗ и МТВ, а 67 - по сходству химической структуры или расчетным показателям.

Иначе говоря, более 40% смесей отнесены к соответствующим категориям на основе сходства химической структуры, актуальной для гомологических рядов, или на основе теоретических расчетов. Сопоставим два метода определения классификационных показателей. ГОСТ Р 51330.11-99 рекомендует для гомологических рядов предварительно определять категорию взрывоопасности по результатам определения гомологов с более низкой молекулярной массой. Рассмотрим результат применения этого подхода на примере гомологического ряда метана.

В таблице приведены как параметры взрывоопасности, так и показатель взрывоопасности по отношению к метану, для членов этого ряда до октана включительно. Данные, представленные в таблице, дают основание использовать для классификации по категориям взрывоопасности любых классификационных показателей, если известны аналогичные величины, полученные в идентичных условиях для метановоздушной смеси. Достоверность классификации смесей таким методом оказывается не ниже, чем допускаемых ГОСТом классификация по сходству химической структуры или по соотношению

МТВ, определенных на оборудовании, отличном от стандартного. В упомянутых стандартах, за исключением городского газа и коксового газа, нет методики классификации многокомпонентных смесей. Между тем, для ряда многокомпонентных смесей известны такие параметры взрывоопасности, как МЭВ [1] или УВМ [2]. Иного метода классификации таких смесей по категориям взрывоопасности нет - стандартные показатели для таких смесей (БЭМЗ, МТВ) не определены.

Представленные в таблице данные также подтверждают правило Овертона, в соответствии с которым свойства (в данном случае - взрывоопасность) усиливаются с ростом молекулярной массы в гомологическом ряду только до некоторого среднего члена ряда, после чего рост прекращается. Далее может происходить его ослабление [3]. Поэтому, использование рекомендации по классификации членов гомологического ряда по члену с более низкой молекулярной массой может не обеспечить необходимую точность определения классификационного параметра и целесообразно в этом случае использовать экспериментальные методы его определения.

----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондарь В.А., Веревкин В.Н., Гескин А.И. и др. Взрывобезопасность электрических разрядов и фрикционных искр./ М.: Недра. - 1976. - 304 с.

2. Ерыгин АТ., Охапкин А.Ю. Установление взаимосвязей между воспламеняющими параметрами при различных испытаниях взрывозащищенного и рудничного электрооборудования./ Электрооборудование. - 1999. - №1. - С. 21-25.

3. Лазарев Н.В. Неэлектролиты. Опыт биолого-физико-химической систематики./ Л.: Издательство Военно-морской медицинской академии. - 1944. - 272 с.

A.YU. Ohapkin

MINE ATMOSPHERE EXPLOSION HAZARD FACTOR DETERMINATION FOR THE PURPOSE OF ELECTRIC EQUIPMENT EXPLOSION-PROOF MAINTENANCE

Results of the studies of ignition mixture hydrogen are presented In article with oxygen. Also offered compositions of the mixtures of the hydrogen with oxygen for test warmed tel on safety of the work in mining atmosphere.

Key words: explosion hazard category, explosion hazard factor, ignition unit power rating, homologous raw.

Коротко об авторе _______________________________________

Охапкин А.Ю. - старший научный сотрудник, кандидат технических наук, УРАН ИПКОН, AL2211958@gmall.com