Установление взаимосвязей между классификационными параметрами взрывоопасных смесей Текст научной статьи по специальности «Физика»

СЕМИНАР 22 :

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ 'НЕДЕЛЯ: ГОРНЯКА -

I

МОСКВА, МГГУ, 31 япваряш4ФеВЙЯЛЯ:20й0:!;ГОДа!:!

ШштМшШк .

^ А.Т. Ерыгин, А.Ю. Охапкин, 2000

УДК 621.313

А.Т. Ерыгин, А.Ю. Охапкин УСТАНОВЛЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ МЕЖДУ КЛАССИФИКАЦИОННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

С

огласно действующим стандартам у нас (1) и за рубежом (2) все взрывоопасные смеси классифицируются по категориям в зависимости от значений одного из двух классификационных показателей БЭМЗ или соотношение МТВ. Для того, чтобы оценить и классифицировать новую взрывоопасную смесь, достаточно определить для нее один из показателей БЭМЗ или соотношение МТВ. Для выполнения этого условия необходимо установить связь между этими параметрами, позволяющую по известному одному параметру определить другой.

Таблица 1

Известно, что для метановоздушной смеси БЭМЗ равен 1,14 мм, а для нее соотношение МТВ = 1,0. Предположим, что необходимая для нас связь между БЭМЗ и соотношением МТВ представляет собой прямую в координатах этих величин, проходящую через начало координат и точку для метановоздушной смеси (БЭМЗ0 = 1,14 мм и соотношение МТВ = 1,0 ). Тогда необходимая для нас связь будет иметь следующий вид

МТВ = БЭМЗ/БЭМЗо (1)

Нанесем на график (рис.1) точки для остальных представительных взрывоопасных смесей в начале для индуктивных электрических цепей с Е = 24 В и L = 0,1 Гн (табл. 1), а затем и для омических цепей с Е = 24 В (табл. 2).

Анализ графика (рис. 1) и данных таблиц 1 и 2 подтверждают эту связь.

Одновременно на приведенном рисунке можно провести границы категорий взрывоопасности (1 - БЭМЗ = 1,0 мм; ПА - от 0,9 до 1,0 мм; ПВ - от 0,5 до 0,9 мм; ПС - менее 0,5 мм).

В действующей классификации взрывоопасных смесей нижняя граница каждой категории взрывоопасности не совпадает с представительной взрывоопасной смесью, что приводит к образо-

ванию зон, в которые входят взрывоопасные смеси, для которых коэффициент безопасности недостаточен. Причем для различных категорий величина этого коэффициента различна.

Одной из целей данной работы является доказательство того, что не только эти два параметра могут быть использованы для классификации взрывоопасных смесей. Была выдвинута гипотеза, согласно которой, если имеет место высокотемпературный механизм воспламенения взрывоопасных смесей, то их критериальные параметры, определяющие произойдет воспламенение или нет, могут быть использованы наряду с рассмотренными для классификации взрывоопасных смесей. К таким дополнительным параметрам могут быть отнесены удельная воспламеняющая мощность (при воспламенении взрывоопасных смесей нагретыми телами малого размера), минимальная воспламеняющая энергия электрического разряда и гасящее расстояние. Любая взрывоопасная смесь должна характеризоваться безразмерной величиной, определяемой как отношение любого из перечисленных критериальных параметров к аналогичному параметру метановоздушной смеси.

РАСЧЕТНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ МТВ ДЛЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНЫХ ВЗРЫВООПАСНЫХ СМЕСЕЙ (ИНДУКТИВНЫЕ ЦЕПИ)

Представительный горючий газ БЭМЗ, мм 1в, А МТВ МТВрасч.

Метан 1,14 0,100 1,0 1,0

Пропан 0,92 0,080 0,8 0,807

Этилен 0,65 0,055 0,55 0,57

Водород 0,29 0,027 0,27 0,255

Таблица 2

РАСЧЕТНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ МТВ ДЛЯ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНЫХ ВЗРЫВООПАСНЫХ СМЕСЕЙ (ОМИЧЕСКИЕ ЦЕПИ)

Представительный горючий газ БЭМЗ,м м 1в,А МТВ МТВрасч.

Метан 1,14 1,2 1,0 1,0

Пропан 0,92 0,896 0,747 0,807

Этилен 0,65 0,65 0,541 0.57

Водород 0,29 0,261 0,218 0,255

Откуда

МТВ/МТВо=БЭМЗ

/БЭМЗо=

УВМ/УВМо=dкр/dк ро (2)

где МТВ - минимальный воспламеняющий ток; УВМ - удельная воспламеняющая мощность нагретого тела малого размера; Dкр - минимальное гасящее расстояние.

Нулевой индекс соответствует параметру метановоздушной смеси. Значения удельной воспламеняющей мощности нагретых тел малого размера для четы-

Таблица 3

Взрывоопасная смесь БЗМЗ/БЭМЗо МТВин УВМ/УВМо ^фо

метановоздушная 1,0 1,0 1,0 1,0

пропановоздушная 0,807 0,800 0,726 0,856

этиленовоздушная 0,570 0,550 0,544 0,577

водородовоздушная 0,254 0,270 0,274 0,250

рех представительных взрывоопасных смесей равны:

- метановоздушная - 2,51 Вт/мм;

- пропановоздушная - 1,83 Вт/мм;

- этиленовоздушная - 1,37Вт/мм;

- дородовоздушная - 0,69 Вт/мм.

Результаты расчетов сведем в таблицу 3 и проиллюстрируем на рис. 2, на котором характеристика взры-воопасной смеси выражена в относительных долях радиуса окружности, построенной для метановоздушной смеси.

Связь между минимальной воспламеняющей энергией электрического разряда и гасящим расстоянием ранее (3) установлена в виде

№тт = 0,05 dкр2,5 (3)

Выполненный анализ позволяет сделать следующие выводы и предложения:

1. Для источников, обеспечивающих высокотемпературный механизм воспламенения взрывоопасных смесей, их критериальные параметры могут быть использованы для классификации этих смесей по категориям взрывоопасности.

2. Для каждой взрывоопасной смеси отношение ее критериальных параметров к аналогичным величинам для метановоздушной смеси есть величина постоянная, являющаяся ее характеристикой.

3. Для индивидуального газа или пара с воздухом на основании одного экспериментального теста могут быть определены все критериальные параметры, позволяющие в дальнейшем решить вопросы ряда испытаний взрывозащищенного и рудничного электрооборудования:

4. На взрывонепроницаемость оболочек, на искробезопасность электрических цепей, на электростатическую искро-безопасность и на отсутствие воспламенения от нагретых тел малого размера.

5. Дальнейшие исследования должны быть направлены на установление составов испытательных взрывоопасных смесей при различных видах сертификационных испытаний взрывозащищенного и рудничного электрооборудования на основании определения характеристики любой взрывоопасной смеси.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 12.1.011-78. Смеси взрывоопасные. Классификация и методы испытаний. М., Издательство стандартов, 1979.19 с.

2. EN 50014. Электрооборудование для потенциально взрывоопасных зон. Общие требовапния,1992.

3. Бондарь В.А., Веревкин В.Н., Гескин А.И., Погорельский А.Е. и др. Взрывобезопасность электрических разрядов и фрикционных искр. М.,Недра, 1976. 304 с.

>-----------------------------//////////////////

Ерыгин А. І. Инсіи іуі проблем комплексної о освоения недр РАН. Охапкин А.Ю. — Институт проблем комплексного освоения недр РАН.