Применение искробезопасного электрооборудования на предприятиях, опасных по взрыву горючих пылей и волокон

А.Е. Погорельский, А.С. Колендовский, К.В. Меженков

Применение искробезопасного электрооборудования на предприятиях, опасных по взрыву горючих пылей и волокон

Постановка проблемы

Внедрение современных технологических процессов на предприятиях невозможно без средств автоматизации, управления и контроля технологическими процессами. Так как большое количество пылей различных веществ, используемых в технологических процессах, относится к горючим и они могут создавать взрывоопасные смеси с воздухом, то необходимо принимать меры по предотвращению поджигания этих смесей электрооборудованием этих технологических установок.

Искробезопасное электрооборудование, предназначенное специально для применения во взрывоопасных пылевоздушных смесях и испытанное для таких смесей, в настоящее время не производится. Тем не менее, как советские Правила устройства электроустановок [1], так и соответствующие украинские Правила [2, гл.4.с.34...74] требуют установки в зонах, опасных по взрыву горючих пылей и волокон, специального электрооборудования, однако допускается применение серийно выпускаемого взрывозащищенного электрооборудования группы II, предназначенного для применения в зонах, опасных по взрыву газо- и паровоздушных смесей. Что же касается применения в таких зонах электрооборудования с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь», то вышеуказанные нормативные документы подробно этот вопрос не рассматривают.

Анализ исследований и публикаций

Вопрос применения взрывозащищенного электрооборудования с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» в зонах, опасных по взрыву горючих пылей и волокон был рассмотрен в [3]. В этой работе указывалось, что искробезопасное электрооборудование, прошедшее испытания в газо- или паровоздушных взрывоопасных смесях, может без ограничения использоваться во взрывоопасных пылевоздушных средах при условии, что минимальная энергия воспламенения последних превышает соответствующее значение для испытательной смеси. В этой связи определенный интерес представляет реальное положение дел с применением искробезопасного электрооборудования на предприятиях, где имеются зоны, опасные по взрыву горючих пылей и волокон. В статье [4] частично были рассмотрены данные из различных источников, касающиеся минимальной энергии поджигания пылей веществ некоторых отраслей промышленности и агропромышленного комплекса.

Цель статьи

Провести анализ ряда опубликованных данных о минимальной энергии поджигания горючих пылей и волокон для решения вопроса о возможности применения электрооборудования с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь», испытанного и предназначенного для применения во взрывоопасных газовоздушных смесях (в зонах 0, 1 и 2), в зонах, опасных по взрыву горючей пылей и волокон (в зонах 20, 21, 22).

Результаты исследований

На основании результатов проведенного нами анализа данных из литературных источников [4-8] в таблице 1 представлены значения коэффициентов взрывобезопасности, рассчитываемых как отношение энергии поджигания пыли к энергии поджигания представительской испытательной газовоздушной смеси как для веществ, перечисленных в этих источниках, так и еще для ряда веществ, используемых при производстве пластмасс и в других отраслях промышленности. Из всех проанализированных данных в таблице представлены 102 вещества, имеющие наименьшие и наибольшие энергии поджигания в своих группах.

Тем не менее, несмотря на столь значительный коэффициент взрывобезопасности, следует учитывать, что уровень взрывозащиты электрооборудования должен соответствовать классу зоны, опасной по взрыву горючих пылей и волокон. Согласно требованиям [2, гл.4, с.34...74] в зонах 20 необходимо применять искробезопасное электрооборудование уровня «iа», в зонах 21 – «ia» или «ib», а в зонах 22 – «ia», «ib», «iс» либо без средств взрывозащиты, но со степенью защиты оболочки от внешних воздействий не хуже IP54.

Там же регламентированы требования к взрывозащищенному (и в том числе искробезопасному) электрооборудованию в части ограничения наибольшей температуры его поверхности. Согласно пункту 4.8.9 [2] наибольшая температура поверхности электрооборудования не должна превышать температуру самовоспламенения осевшей пыли минус 75 °C при толщине ее слоя 5 мм и минус 25 °C при толщине слоя 12,5 мм. В случае присутствия взвешенной пыли, наибольшая температура поверхности электрооборудования не должна превышать 2/3 температуры самовоспламенения взвешенной пыли.

Принимая во внимание все вышеизложенное, следует отметить, что поскольку для одних и тех же веществ минимальная энергия поджигания по данным различных источников отличается в несколько раз, то при выборе искробезопасного электрооборудования может оказаться необходимым проведение дополнительных испытаний конкретных веществ, а также привлечение специалистов для анализа взрывоопасности производства с учетом физико-химических свойств веществ и наиболее неблагоприятных и аварийных условий эксплуатации электрооборудования.

Выводы

Проведенный анализ подтвердил сделанное ранее заключение о том, что серийно выпускаемое электрооборудование с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» может безопасно применяться во взрывоопасных смесях горючих пылей, так как минимальная энергия поджигания рассмотренных пылей во много раз превышает энергию поджигания представительных смесей, на которых испытывалось такое электрооборудование.

Список литературы

Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР.-6-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1986.-648с.
ДНАОП 0.00-1.32-01. Правила устройства электроустановок. Электрооборудование специальных установок.-Киев:Укрархстройинформ, 2001.-117с.
Кудин В.В., Колендовский А.С., Погорельский А.Е. О расширении области использования искробезопасного электрооборудования // Про-мышленная энергетика.-1974.- №10.-С.35-36.
ПогорельскийА.Е., КолендовскийА.С., Меженков К.В., Кудин В.В. О применении искробезопасного электрооборудования в зонах, опасных по взрыву горючих пылей и волокон // Промелектро: Інформаційний збірник.- 2005.-№5.-С.5-8.
Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ.изд.:в 2-х книгах / Под ред. А. Н. Баратова и А.Я. Корольченко.- М.: Химия, 1990.-Т1.-495с., Т2.-384 с.
Корольченко А.Я. Пожаровзрывобезопасность промышленной пыли.- М.:Химия, 1986.-212с.
Explosibility of dusts used in the plastics industry, by Murray Jacobson, John Nagy and Austin R. Cooper. U.S. Dept. of the Interior, Bureau of Mines [1962].-р.30.
Dust explosibility of chemicals, drugs, dyes and pesticides by Henry G. Dor-sett, Jr. and John Nagy. U.S. Dept. of the Interior, Bureau of Mines [1968].-р.31.

Таблица 1
№ п/п	Индекс взрываемости	Материал	Наименьшая энергия воспламенения, мДж		Коэффициент взрывобезопасности по отношению к представительным испытательным смесям, Eсм/Еn
№ п/п	Индекс взрываемости	Материал	Наименьшая энергия воспламенения, мДж		метану, (Еn = 0,28 мДж)	петролейному эфиру (Еn = 0,18 мДж)	этилену (Еn = 0,10 мДж)	водороду (Еn = 0,014 мДж)	ацетилену (Еn = 0,011 мДж)
ЧАСТЬ 1. ПЛАСТМАССЫ И НАПОЛНИТЕЛИ
Класс А. Термопластичные полимеры и формовочные массы
Группа 1. Полиформальдегиды
1	> 10	Ацеталь, линейный (полиформальдегид)		20	71	111	200	1429	1818
Группа 2. Акриловые полимеры
2		Метил-метакрилат полимер [5]		20	71	111	200	1429	1818
3	2,5	Акриламид полимер		30	107	167	300	2143	2727
3		Акриламид полимер [5]		30	107	167	300	2143	2727
Группа 3. Целлюлозные полимеры
5	> 10	Ацетат целлюлозы		15	54	83	150	1071	1364
6		Ацетат целлюлозы, дисперсность менее 160 мкм [5]		20	71	111	200	1429	1818
7	5,4	Триацетат целлюлозы		30	107	167	300	2143	2727
8		Триацетат целлюлозы, дисперсность менее 160 мкм [5]		30	107	167	300	2143	2727
9		Этилцеллюлоза, дисперсность менее 74 мкм [5]		10	36	56	100	714	909
10		Карбоксиметилцеллюло-за, дисперсность менее 74 мкм [5]		140	500	778	1400	10000	12727
Группа 4. Хлорсодержащие полимеры
11	0,2	Хлорсодержащий полимерный спирт		160	571	889	1600	11429	14545
Группа 5. Фторполимеры
12	<< 0,1	Тетрафторэтиленполи-мер тонкоизмельченный		8320	-	-	-	-	-
Группа 6. Нейлонполимеры (полиамиды)
13	> 10	Нейлон (полигексаметилен адипамид) полимер, из фильтра		20	71	111	200	1429	1818
14	4	Нейлон химически осажденный		30	107	167	300	2143	2727
Группа 7. Поликарбонатные полимеры
15	8,6	Поликарбонат		25	89	139	250	1786	2273
Группа 8. Полиэтиленовые полимеры
15	8,6	Полиэтилен под высоким давлением		30	107	167	300	2143	2727
17	4	Полиэтилен под низким давлением		60	214	333	600	4286	5455
Группа 9. Полиметиленовые полимеры
18	> 0,1	Карбоксиполиметилен плотный		640	2286	3556	6400	45714	58182
Группа 10. Полипропиленовые полимеры
19		Полипропилен, дисперсность 160 мкм [5]		3,4	12	19	34	243	309
20	2,3	Полипропилен		25	89	139	250	1786	2273
21	8	Полипропилен линейный		30	107	167	300	2143	2727
Группа 11. Вискоза
22	0,1	Вискозное волокно, 0,61 мг/м, 1-миллиметр, синее		240	857	1333	2400	17143	21818
23		Вискоза [6]		25	89	139	250	1786	2273
Группа 12. Стирол полимеры и сополимеры
24	0,9	Полистирол чистый		120	429	667	1200	8571	10909
25	> 10	Полистирольный латекс распыленный, содержащий ПАВ		15	54	83	150	1071	1364
26		Полистирол эмульсионный, дисперсность 80...250 мкм [5]		3,4	12	19	34	243	309
27		Полистирол, дисперсность 160 мкм [5]		15	54	83	150	1071	1364
Группа 13. Виниловые полимеры и сополимеры
28	0,2	Поливинилацетат		160	571	889	1600	11429	14545
29		Поливинилацетат, дисперсность < 74 мкм [5]		160	571	889	1600	11429	14545
30	> 10	Поливинилбутираль		10	36	56	100	714	909
31	<< 0,1	То же, дисперсность 74 мкм [5]		10	36	56	100	714	909
32	> 10	Винилхлорид-акрилонитрил сополимер (33...67), водная эмульсия		15	54	83	150	1071	1364
33	1	Поливинил бензол триметил аммониум хлорид желтый, содержащий некоторое количество дивинилбензола		100	357	556	1000	7143	9091
Класс В. Термореактивные полимеры и формовочные массы
Группа 1. Алкидные полимеры
34	<0,1	Алкидная формовочная масса, минеральное наполнение, несамозатухающая		120	429	667	1200	8571	10909
Группа 2. Аллиловые полимеры
35	> 10	Производные аллилового спирта CR-39, из пылесборника		20	71	111	200	1429	1818
36	< 0,1	Производные аллилового спирта, смесь со стекловолок-ном (65...35)		1600	5714	8889	16000	114286	145455
37	1	Мочевина формальдегид, формовочная масса, класс 2, чистая		30	107	167	300	2143	2727
38	< 0,1	Мочевина формальдегид, осушенная распылением		1280	4571	7111	12800	91429	116364
Группа 4. Эпоксидные полимеры
39	> 10	Эпоксидная смола без катализатора, модификатора или добавок		15	54	83	150	1071	1364
40	1,9	Эпоксид-бисфенол А смесь		35	125	194	350	2500	3182
Группа 5. Фурфурольные полимеры
41	> 10	Фенол фурфураль		100	357	556	1000	7143	9091
42	> 10	Фенол фурфураль, содержит 1,5 % глицерина и 1 % K₂CO₃		100	357	556	1000	7143	9091
Группа 6. Фенольные полимеры
43	-	Фенол формальдегид, спирт		6000	2143	3333	6000	42857	54545
44	> 10	Фенол формальдегид, содержит 1,5 % стеарата цинка и 1 % щавелевой кислоты		1300	4643	7222	13000	92857	118182
45	>	Фенол формальдегид, связанный в вато-волокно		10	36	56	100	714	909
46	<< 0,1	Фенол формальдегид, сульфонированный		20	71	111	200	1429	1818
Группа 7. Полиэфирные полимеры
47	4,9	1,4 - циклогексилен диметилен изофталат – 1,4 - цикло-гексилен диметилен терефталат сополимер		25	89	139	250	1786	2273
48	5,2	Смесь стекловолокна и модифицированного стиреном полиэстера (65-35)		50	179	278	500	3571	4545
Группа 8. Полиуретановые полимеры (Изоцианаты)
49	> 10	Полиуретановая пена (толуол диизоцианат-полигидроксид с фтороуглеродным вспенивающим агентом), горючий ингибитор		15	54	83	150	1071	1364
50	> 10	Полиуретановая пена (толуол диизоцианат-полигидроксид с фтороуглеродным вспенивающим агентом), негорючий ингибитор		20	71	111	200	1429	1818
51		Полиуретан, дисперсность менее 74 мкм, [5]		15	54	83	150	1071	1364
Класс С. Особые полимеры и формовочные массы
Группа 1. Полимеры холодной формовки
52	> 10	Гильсонит из Мичигана		25	89	139	250	1786	2273
53	6,2	Нефтеполимеры (окисленные воздухом асфальты), измельченные в коллекторе		400	1429	2222	4000	28571	36364
Группа 2. Кумарон-инденовые полимеры
54	> 10	Кумарон-инден жесткий		10	36	56	100	714	909
55	> 10	Кумарон-инден средний		10	36	56	100	714	909
Группа 3. Натуральные полимеры
56	> 10	Камедь DK		10	36	56	100	714	909
57	> 10	Шеллак		10	36	56	100	714	909
58	1	Шеллак, дисперсность менее 74 мкм [5]		10	36	56	100	714	909
Группа 4. Резина
59	7,4	Резина сырая жесткая		50	179	278	500	3571	4545
60	> 10	Резина синтетическая жесткая содержит 33 % серы		30	107	167	300	2143	2727
61	<< 0,1	Резина, дисперсность менее 74 мкм [5]		50	179	278	500	3571	4545
Группа 5. Смешанные полимеры
62	> 10	Этилен-малеиновый ангидрид сополимер, влажный с бензоловым растворителем		10	36	56	100	714	909
63	0,1	Стирол (соль натрия)-малеиновый ангидрид сополимер, 7 % соли стирола		240	857	1333	2400	17143	21818
Ингредиенты
64	> 10	Гексаметилентетраамин		10	36	56	100	714	909
65	3,2	Лактальбумин		50	179	278	500	3571	4545
66	-	Натрийбензолдисульфонат		5000	17857	27778	50000	357143	454545
Класс Е. Наполнители
Группа 1. Целлюлоза
67	2,8	Целлюлоза		80	286	444	800	5714	7273
68		Целлюлоза [5]		25	89	139	250	1786	2273
69	1,2	Целлюлоза альфа, очищенная из мочевины		80	286	444	800	5714	7273
70		Этилцеллюлоза [5]		10	36	56	100	714	909
71		Карбоксиметилцеллюлоза, дисперсность менее 74 мкм [5]		140	500	778	1400	10000	12727
72		Триацетатцеллюлоза, дисперсность менее 74 мкм [5]		30	107	167	300	2143	2727
ЧАСТЬ 2. ПИЩЕВАЯ, ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ОТРАСЛИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
73		Каптакс, дисперсность 74 мкм		18	64	100	180	1286	1636
74		Пигмент дневной флуоресцентный оранжево-красный ПФ461-ПВХ, дисперсность менее 74 мкм		11,7	42	65	117	836	1064
75		Пигмент дневной флуоресцентный оранжево-красный1062, дисперсность 2...3 мкм		9,0	32	50	90	643	818
76		Пигмент дневной флуоресцентный, желтый 95-П		23	82	128	230	1643	2091
77		Пигмент дневной флуоресцентный пурпурный для поли-этилена, дисперсность 3 мкм		5,4	19	30	54	386	491
78		Пигмент дневной флуоресцентный пурпурный 162-П, дисперсность 3...50 мкм		3	11	17	30	214	273
79		Пигмент красный антрахиновый, дисперсность менее 10 мкм		3,5	13	19	35	250	318
80		Пликтран 25 % смачивающийся, дисперсность менее 10 мкм		2,6	9	14	26	186	236
81		Экстракт морены красильный		180	643	1000	1800	12857	16364
82		Полиакрилат ПАК 1138 синий, дисперсность 50-100 мкм		5,1	18	28	51	364	464
83		Полиакрилонитрил		20	71	111	200	1429	1818
84		Полиамид, дисперсность 74 мкм		20	71	111	200	1429	1818
85		Полиоксидиазол, дисперсность 160 мкм		7,8	28	43	78	557	709
86		Полипропилен, дисперсность 160 мкм		3,4	12	19	34	243	309
87		Полистирол		15	54	83	150	1071	1364
88		Полистирол эмульсионный, дисперсность 80...250 мкм		3,4	12	19	34	243	309
89		Полиуретан, дисперсность менее 74 мкм		15	54	83	150	1071	1364
90		Полиэтилен, дисперсность менее 74 мкм		10	36	56	100	714	909
91		Эпоксид П-ЭП-177 серый, дисперсность 50...16 мкм		4,3	15	24	43	307	391
92		Эпоксид П-ЭП-178 красно-коричневый, дисперсность менее 160 мкм		3,6	13	20	36	257	327
93		Эпоксид П-ЭП-219 красно-коричневый, дисперсность 60...100 мкм		5,1	18	28	51	364	464
94		Эпоксид П-ЭП-971		5,0	18	28	50	357	455
95	1242	Сера, дисперсность около 4 мкм		15	54	83	150	1071	1364
96	1239	Сера, дисперсность менее 44 мкм		20	71	111	200	1429	1818
97	1990	Фитостерин из таллового масла		10	36	56	100	714	909
98	1185	β-нафталин-азо-диметиланилин		50	179	278	500	3571	4545
99	2106	Асфальтовый наполнитель		20	71	111	200	1429	1818
100	2194	1 нафтил-N-метилкарбамид, инсектицид		10	36	56	100	714	909
101	1833	Серный наполнитель, 40 %; ДДТ, 5 %; гамма-изомер ВНС, 3 %; бензол-гексахлорид 21 %, инертная часть 31 %, инсектицид		20	71	111	200	1429	1818