Возможности расширения области применения рудничного взрывозащищенного электрооборудования Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

А. Т. Ерыгин

ВОЗМОЖНОСТИ РАСШИРЕНИЯ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РУДНИЧНОГО ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Разработана методика установления классификационных параметров взрывоопасности рудничной атмосферы и с помощью ее граница между I и 11А категориями взрывоопасности в данных содержания горючих в рудничной атмосфере. Установленные данные расширяют область применения рудничного взрывозащищенного электрооборудования.

Ключевые слова: рудничное электрооборудование, взрывозащита, область применения.

~П действующем стандарте [1] нижняя граница I категории

-Я-М взрывоопасности определена значением классификационного параметра БЭМЗ, равным 1,0 мм. При этом БЭМЗ представительной взрывоопасной смеси I категории взрывоопасности метановоздушной смеси равен 1,14 мм. Такое положение обусловлено тем, что в угольных шахтах чистый метан не выделяется. Выделению метана сопутствуют его гомологи и небольшое содержание водорода. Поэтому для обеспечения регламентированного коэффициента безопасности при сертификационных испытаниях рудничного взрывозащищенного электрооборудования применительно к нижней границе I категории взрывоопасности принятые в действующих стандартах коэффициенты безопасности необходимо увеличить в 1,14 раза.

Определенная в действующем стандарте [1] нижняя граница I категории взрывоопасности значением классификационного параметра БЭМЗ, равного 1,0 мм, без дополнительных исследований не может быть использована для определения области применения рудничного взрывозащищенного электрооборудования. Поэтому в Правилах безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03) [2] введено понятие рудничного газа, содержащего метан, 10% его гомологов и 0,2% водорода. Однако такое определение рудничного газа не определяет границу между I и ПЛ категориями

взрывоопасности, а является точкой на этой границе, определенной с большой погрешностью.

Использование на практике определения рудничного газа для установления области применения рудничного взрывозащищенного электрооборудования необоснованно сужает ее. Более правильно область применения рудничного взрывозащищенного электрооборудования определить как взрывоопасные смеси рудничной атмосферы, классификационный параметр БЭМЗ которых равен или более 1,0 мм. Исходя из этого определения нижней границы I категории взрывоопасности попытаемся установить связь между горючими газами и парами рудничной атмосферы.

На основании исследований воспламеняемости многокомпонентных смесей рудничной атмосферы была установлена зависимость БЭМЗ = | (БЭМЗсв) (рис. 1). БЭМЗсв определяется из выражения:

БЭМЗсв = (БЭМЗ 1С1+БЭМЗ2 С2+БЭМЗз Сз)/(С1+С2+Сз), (1)

где БЭМЗ1, БЭМЗ2 и БЭМЗ3 - значения безопасных экспериментальных максимальных зазоров для каждого горючего компонента с воздухом; С1 , С2 и С3 - процентное содержание каждого горючего в многокомпонентной взрывоопасной смеси.

В результате математической обработки установленной зависимости (рис. 1) получим расчетное выражение БЭМЗ = 0,2041е 1,4852 БЭмЗсв при к2 =0,9925. Используя установленную зависимость можно классифицировать любой состав горючих в рудничной атмосфере по категориям взрывоопасности. Для нашего случая определим различные ва-рианты составов горючих газов и паров

у = 0,204^2>

2т—г №-

/

|.— -Л- /

/ /

8 — -4

-4 —

6 —

- , 7Т

X . 7

4 —

м

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Рис. 1. Зависимость классификационного параметра БЭМЗ многокомпонентной взрывоопасной смеси рудничной атмосферы от средневзвешенного значения этого параметра

жидкостей, суммарное содержание которых составляет 100% и которые вместе с воздухом образуют взрывоопасные смеси, БЭМЗ которых равен 1,0 мм. Исходя из графика (рис. 1) при БЭМЗ, равном 1,0 мм, средневзвешенное значение БЭМЗсв равно 1,07 мм.

БЭМЗ метановоздушной смеси равен 1,14 мм, водородовоздушной смеси - 0,28 мм. Гомологи метана моделировались наиболее легко воспламеняемой среди всех гомологов метана этановоздушной смесью с БЭМЗ, равным 0,91 мм. Используя формулу (1) были выполнены необходимые расчеты содержания

горючих от метановодородной смеси до метана с его гомологами в отсутствии водорода. В промежутке между этими крайними точками выполнены расчеты для трех видов горючих газов и паров жидкостей.

По результатам расчетов построена зависимость содержания водорода от содержания гомологов метана (остальное метан) во взрывоопасной смеси, находящейся на нижней границе

I категории взрывоопасности (БЭМЗ = 1,0 мм) (рис. 2). В от-

сутствии гомологов метана допустимое содержание водорода в метановодородовоздушной смеси составляет 8 %.

При отсутствии водорода в рудничной атмосфере допустимое содержание гомологов метана составляет до 30 %. Установленная зависимость допустимых содержаний горючих в рудничной атмосфере I категории взрывоопасности существенно расширяет область применения рудничного взрывозащищенного электрооборудования в сравнении с действующими нормами в виде определения рудничного

Рис. 2 Зависимость содержания водорода от содержания гомологов метана (остальное метан) во взрывоопасной смеси, находящейся на нижней границе I категории взрывоопасности (БЭМЗ = 1,0 мм)

газа. Установленная зависимость должна стать действующим нормативным документом для определения допустимой границы безопасного использования рудничного взрывозащищенного электрооборудования в зависимости от содержания горючих газов и паров жидкостей в рудничной атмосфере.

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

1. ГОСТ Р 51330.11-99. Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 12. Классификация смесей газов и паров с воздухом по безопасным экспериментальным максимальным зазорам и минимальным воспламеняющим токам. Введ. От 010100. -М.: Издательство стандартов, 2000. - 10 с.

2. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03). Серия 05. Выпуск 11 / Колл. Авт.- М.: Государственное унитарное предприятие «Научнотехнический центр по безопасности в промышленности» Госгортехнадзора России, 2003.- 296 с.

3. Ерыгин А.Т., Охапкин А.Ю. Совершенствование современных методов классификации взрывоопасных смесей по категориям взрывоопасности. ГИАБ, 2006, №11, с.322-325. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ ----------------------------------------

Ерыгин А.Т. - профессор, доктор технических наук, зав. отделом УРАН ИПКОН РАН