Ochrana proti výbuchu je soubor prostředků, které zajišťují běžný provoz zařízení v místech, kde hrozí nebezpečí výbuchu plynu nebo prachu ; [1] zabránění dopadu nebezpečných a škodlivých faktorů výbuchu na lidi, zajištění bezpečnosti hmotného majetku. [2]
Výrobní procesy by měly být navrženy tak, aby pravděpodobnost výbuchu v jakémkoli výbušném prostoru během roku nepřesáhla 10 −6 . V případě technické nebo ekonomické neúčelnosti je dopad výbuchu na osoby omezen tak, aby pravděpodobnost expozice nebezpečným faktorům výbuchu v průběhu roku nepřesáhla 10 −6 na osobu. [3]
Zóny třídy B-I - zóny umístěné v místnostech, ve kterých jsou emitovány hořlavé plyny nebo páry hořlavé kapaliny (dále jen hořlavá kapalina) v takovém množství a s takovými vlastnostmi, že mohou za normálních provozních podmínek tvořit se vzduchem výbušné směsi, např. nakládání nebo vykládání technologických zařízení, skladování nebo transfuze hořlavých kapalin umístěných v otevřených nádobách apod.
Zóny třídy B-Ia jsou zóny umístěné v místnostech, ve kterých při běžném provozu nevznikají výbušné směsi hořlavých plynů (bez ohledu na spodní mez vznícení) nebo páry hořlavých kapalin se vzduchem, ale jsou možné pouze v důsledku nehody nebo poruchy.
Zóny třídy V-Ib jsou zóny umístěné v místnostech, ve kterých při běžném provozu nevznikají výbušné směsi hořlavých plynů nebo par hořlavých kapalin se vzduchem, ale jsou možné pouze v důsledku havárií nebo poruch a které se liší v jednom z následujících funkcí:
Do třídy B-Ib patří také prostory laboratoří a jiných prostor, ve kterých se hořlavé plyny a hořlavé kapaliny vyskytují v malých množstvích, nedostačujících k vytvoření výbušné směsi v objemu přesahujícím 5 % volného objemu místnosti, a ve kterých se pracuje hořlavých plynů a hořlavých kapalin se provádí bez aplikací otevřeného plamene. Tyto zóny nejsou výbušné, pokud je práce s hořlavými plyny a hořlavými kapalinami prováděna v digestoři nebo pod digestoří.
Zóny třídy B-Ig - prostory v blízkosti venkovních instalací: technologické instalace obsahující hořlavé plyny nebo hořlavé kapaliny, nadzemní a podzemní nádrže s hořlavými kapalinami nebo hořlavými plyny ( plynojemy ), nadjezdy pro vypouštění a plnění hořlavých kapalin, otevřené lapače olejů, usazování jezírka s plovoucím olejovým filmem atd.
Zóny třídy B-II - zóny umístěné v místnostech, ve kterých se uvolňuje hořlavý prach nebo vlákna přecházející do suspenze v takovém množství a s takovými vlastnostmi, že jsou za normálních provozních podmínek (například při nakládce a vykládce) schopny tvořit se vzduchem výbušné směsi technologická zařízení).
Zóny třídy B-IIa jsou zóny umístěné v místnostech, ve kterých se nebezpečné podmínky, jako v zóně třídy B-II, nevyskytují při běžném provozu, ale jsou možné pouze v důsledku nehod nebo poruch.
V závislosti na četnosti a době trvání přítomnosti výbušné směsi se výbušné zóny dělí do následujících tříd:
Zařízení pro práci ve výbušném prostředí musí splňovat požadavky nutné pro bezpečnou funkci a provoz ve vztahu k nebezpečí výbuchu. To je zajištěno dodržováním rozsahu zařízení, úrovní a typů ochrany proti výbuchu zařízení podle [5] :
TR TS 012/2011 O bezpečnosti zařízení pro provoz ve výbušném prostředí. Pro potvrzení shody zařízení a provádění technických předpisů se používají následující:
Podle oblasti použití se zařízení dělí do následujících skupin:
Ex EEx d IIC T3, kde:
Označení ochrany proti výbuchu se aplikuje na elektrická zařízení ve formě jedné nedělené značky umístěné v obdélníku.
V závislosti na nebezpečí, že se stanou zdrojem vznícení a na podmínkách jeho použití ve výbušném prostředí, jsou zařízení klasifikována podle úrovní ochrany proti výbuchu:
Pro provoz ve výbušných plynných atmosférách elektrických zařízení se používají typy ochrany proti výbuchu: d, e, i, m, nA, nC, nR, nL, o, p, q, s.
Pro provoz ve výbušném prašném prostředí elektrických zařízení se používají druhy ochrany proti výbuchu: t, i, m, p, s.
Pro provoz neelektrických zařízení ve výbušném prostředí: c, b, k, d, p, s.
Nehořlavé pouzdro (d)Pouzdro s ochranou proti výbuchu je druh ochrany proti výbuchu, ve kterém je elektrické zařízení umístěno v pevné skříni, která odolá vnitřnímu výbuchu bez deformace pouzdra. Ochranu zajišťují mezery prvků pouzdra, které zajišťují uvolňování plynů vzniklých při záblesku do vnější atmosféry bez narušení okolní výbušné atmosféry. Všechny elektrické vstupy jsou pečlivě utěsněny v místech vstupu do pláště.
Tento typ ochrany je založen na myšlence zadržení výbuchu. V tomto případě se zdroj energie smí dostat do kontaktu s nebezpečnou směsí vzduchu a plynu. Výsledkem je exploze, která však musí zůstat uzavřena v uzavřeném prostoru konstruovaném tak, aby odolal tlaku generovanému výbuchem v uzavřeném prostoru a zabránil tak šíření výbuchu do okolní atmosféry.
Teorie podporující tuto metodu je založena na skutečnosti, že proud plynu vznikající při explozi se rychle ochlazuje, když opouští obálku, v důsledku tepelné vodivosti obálky, rychlé expanze a ochlazení horkého plynu v chladnější vnější atmosféře. To je možné pouze v případě, že plášť má speciální otvory pro výstup plynu nebo jsou štěrbiny dostatečně malé.
Nezbytné vlastnosti pro nevýbušné pouzdro zahrnují pevnou mechanickou konstrukci, kontaktní spojení mezi víkem a tělem pouzdra a malé mezery v pouzdru. Velké mezery nejsou povoleny, ale malým mezerám ve spojích se nelze vyhnout. Aplikace izolace do mezery zvyšuje stupeň ochrany proti korozivní atmosféře, ale mezeru neodstraňuje.
V závislosti na povaze výbušné směsi a šířce sousedních ploch jsou mezi nimi povoleny různé maximální vzdálenosti. Klasifikace krytů je založena na kategoriích výbušnosti směsí a maximální hodnotě teploty samovznícení, která musí být nižší než teplota vznícení směsi přítomné v místě, kde jsou instalovány.
Materiál pláště je obvykle kov (hliník, válcovaná ocel atd.). Pro skříně s malým vnitřním objemem (méně než 3 dm3) lze použít plastové a nekovové materiály.
Hlavní použití: rozvodná skříň , spínací přístroje, svítidla, řídicí stanice, rozvaděče, startéry, elektromotory, topná tělesa, rozvaděče, IT zařízení.
Rozšířená obrana (e)Zvýšená ochrana typu "e" - druh ochrany pro elektrická zařízení využívající dodatečná opatření proti možnému překročení přípustné teploty, jakož i výskytu obloukových výbojů, jiskření v normálních nebo abnormálních režimech provozu.
Typ ochrany Ex e je metoda spočívající v tom, že u elektrických zařízení nebo jejich částí, které nemají běžně jiskřící části, byla kromě těch, která se používají u elektrických zařízení pro všeobecné použití, přijata řada opatření, která znesnadňují pro výskyt nebezpečného tepla, elektrických jisker a oblouků, které mohou zapálit výbušné směsi.
Tento typ ochrany se používá především pro elektrické rozvodné skříně, elektrická osvětlovací zařízení, ale i nejiskřící elektromotory (například asynchronní motory s veverkou nebo synchronní krokové a bezkomutátorové motory).
Ex e je ze své podstaty méně složitý než jiné typy ochrany proti výbuchu a v důsledku toho má nízké náklady.
Hlavní použití: koncové a odbočné skříně, svítidla, ovládací stanice, rozvaděče.
Jiskrově bezpečný elektrický obvod (i)Jiskrově bezpečný elektrický obvod je definován jako obvod, ve kterém výboje nebo tepelné účinky, ke kterým dochází při běžném provozu elektrického zařízení, jakož i v nouzových režimech, nezpůsobí vznícení výbušné směsi. Typ ochrany "jiskrově bezpečný elektrický obvod" je založen na udržování jiskrově bezpečného proudu (napětí, výkonu nebo energie) v elektrickém obvodu. Jiskrově bezpečným proudem (napětí, výkon nebo energie) se v tomto případě rozumí nejvyšší proud (napětí, výkon nebo energie) v elektrickém obvodu, který generuje výboje a který za zkušebních podmínek předepsaných příslušnými normami nezapálí výbušnou směs.
Hlavní použití: měřicí a regulační technika, komunikační technika, snímače, pohony.
Utěsnění směsí (m)Těsnění směsí „m“ je druh ochrany proti výbuchu, při kterém jsou části zařízení schopné zapálit výbušnou atmosféru v důsledku jiskření nebo ohřevu uzavřeny ve směsi, aby se zabránilo vznícení výbušné atmosféry během provozu nebo instalace.
Ochrana proti výbuchu typu "n"Možnosti:
Typ ochrany n - druh ochrany proti výbuchu, což znamená, že při projektování elektrických zařízení pro všeobecné použití jsou přijata další ochranná opatření, aby se v normálních a některých abnormálních režimech provozu nemohlo stát zdrojem obloukových a jiskrových výbojů, stejně jako jako zahřáté povrchy, které mohou způsobit vznícení okolní výbušné směsi.
Ochrana proti výbuchu typu "n" se používá k zajištění ochrany proti výbuchu pro nejiskřící elektrická zařízení, jakož i elektrická zařízení, jejichž části mohou vytvářet elektrické oblouky nebo jiskry nebo mají horké povrchy, které bez použití některého ze způsobů ochrany , může zapálit okolní výbušnou směs.
Plnění nebo proplachování krytu pod přetlakem ochranným plynem (p)Plnění nebo proplachování krytu pod přetlakem ochranným plynem je druh ochrany proti výbuchu navržený pro použití v prostředí s potenciálně výbušným plynem, ve kterém pro bezpečný provoz elektrického zařízení:
Tento typ ochrany se používá pro:
Vzduch nebo inertní plyn se používá k čištění a udržování přetlaku a v případě potřeby k ředění hořlavých látek uvnitř krytu.
Tlaková metoda je založena na myšlence oddělení okolní atmosféry od elektrického zařízení. Tato metoda neumožňuje, aby nebezpečná směs vzduchu a plynu procházela krytem obsahujícím elektrické části, které mohou vytvářet jiskry nebo mít nebezpečné teploty. Ochranný plyn (vzduch nebo inertní plyn) obsažený v krytu má vyšší tlak, než je tlak vnější atmosféry.
Vnitřní diferenční tlak je udržován konstantní, jak s konstantním průtokem ochranného plynu, tak bez něj. Plášť musí mít určitou pevnost, ale nejsou zde žádné speciální mechanické požadavky, protože udržovaný tlakový rozdíl není příliš vysoký.
Pro udržení tlakového rozdílu musí být systém zásobování ochranným plynem schopen kompenzovat své ztráty v důsledku úniku z kontejnmentu nebo v důsledku přístupu personálu.
Hlavní použití: silnoproudé rozvaděče, analyzátory, motory.
Křemenná výplň pláště částmi vedoucími proud (q)Křemenná výplň pláště je druh ochrany proti výbuchu, kdy jsou části schopné zapálit výbušnou směs plynů upevněny v určité poloze a zcela obklopeny výplní, která zabraňuje vznícení okolní výbušné atmosféry. Tento typ ochrany nebrání pronikání okolní výbušné plynné atmosféry do zařízení a součástí a možnosti jejího vznícení obvody. Vzhledem k malému volnému objemu ve výplňovém materiálu a potlačení plamenů, které se mohou šířit podél cest výplňového materiálu, je však zabráněno vnější explozi.
Hlavní použití: transformátory, kondenzátory.
Olejová náplň pláště s částmi vedoucími proud (o)Olejová skříň je druh ochrany proti výbuchu, ve kterém jsou elektrické zařízení nebo části elektrického zařízení ponořeny do ochranné kapaliny tak, aby se výbušná atmosféra, která může být nad kapalinou nebo mimo kryt, nemohla vznítit.
Ochranná kapalina - minerální olej , který splňuje GOST 982, nebo jiná kapalina, která splňuje požadavky:
Hlavní použití: transformátory, spouštěcí odpory.
Zvláštní typ ochranyTyp ochrany zařízení, který umožňuje navrhovat, vyhodnocovat a testovat zařízení, která z důvodu funkčních a provozních omezení nelze plně vyhodnotit v rámci jednoho nebo více obecně uznávaných typů ochrany, ale zajištění požadované úrovně ochrany lze potvrdit.
Hlavní použití: snímače, svodiče.
Konstrukční bezpečnost (c)Strukturální bezpečnost "c" - druh ochrany, při které jsou přijata dodatečná ochranná opatření k vyloučení možnosti vznícení okolní výbušné atmosféry od zahřátých povrchů, jisker a adiabatické komprese vytvářené pohyblivými částmi zařízení.
Ovládání zdroje zapalování (b)Ovládání zdroje vznícení "b" - typ ochrany, který umožňuje instalaci zařízení do neelektrického zařízení, které vylučuje vznik zdroje vznícení a jehož prostřednictvím vnitřní vestavěné senzory monitorují parametry prvků zařízení a způsobují provoz automatických ochranných zařízení nebo alarmů.
Ochrana proti ponoření do kapaliny (k)Ochrana kapalným ponořením "k" - druh ochrany, při které jsou potenciální zdroje vznícení neškodné nebo oddělené od výbušné atmosféry úplným nebo částečným ponořením do ochranné kapaliny, kdy jsou nebezpečné povrchy trvale pokryty ochrannou kapalinou tak, že výbušná atmosféra, která může být nad hladinou kapaliny nebo mimo kryt zařízení, nelze jej zapálit. Používá se hlavně pro velké transformátory.
Ochrana pláště pro výbušná prachová prostředí (t)Plášťová ochrana "t" - druh ochrany proti výbuchu, při kterém je elektrické zařízení zcela chráněno pláštěm, aby se vyloučila možnost vznícení vrstvy nebo oblaku prachu;
Protivýbuchové ochrany vysokotlakých systémů je dosaženo organizačními a technickými opatřeními; vývoj výukových materiálů, předpisů, norem a pravidel pro provádění technologických procesů; organizování školení a instruktáží pro servisní personál; vykonávání kontroly a dozoru nad dodržováním norem technologického režimu, pravidel a norem bezpečnosti, požární bezpečnosti apod. Dále musí být vysokotlaká zařízení vybavena systémy ochrany proti výbuchu, které zahrnují:
Mělo by být vynaloženo úsilí k tomu, aby počet a velikost zón třídy 0 nebo třídy 1 byly minimální. To lze zajistit volbou konstrukce technologického zařízení a podmínek jeho provozu. Musí být zajištěno, že prostory jsou v zásadě třídy 2 nebo nejsou nebezpečné. Je-li únik hořlavé látky nevyhnutelný, je nutné použít takové technologické zařízení, které je zdrojem úniku 2. stupně, a pokud to není možné, tedy když je únik I. stupně nebo konstantní (nepřetržitý). nevyhnutelné, pak by jejich počet měl být minimální. Pro snížení úrovně nebezpečí výbuchu zóny by měla být konstrukce, provozní podmínky a umístění technologického zařízení takové, aby i v případě havárií byl únik hořlavého materiálu do atmosféry minimální.
Po provedení údržbářských prací, před dalším provozem, by mělo být zařízení, které určuje klasifikaci oblasti, pokud bylo opraveno, pečlivě zkontrolováno a shledáno, že plně odpovídá původnímu návrhu.
Dostatečně spolehlivým a jedním z nejběžnějších způsobů ochrany proti výbuchu technologických zařízení a budov je použití zařízení pro odlehčení výbuchového tlaku :
Suchá pojistka plamene - protipožární zařízení, které je instalováno na požárně nebezpečném technologickém zařízení nebo potrubí, volně prochází tok směsi plyn-pára-vzduch nebo kapaliny přes hasicí prvek a přispívá k lokalizaci plamene.
Lapač jisker suchého typu - zařízení instalované na výfukovém potrubí různých vozidel, pohonných jednotek a zajišťující zachycení a zhášení jisker ve spalinách vznikajících při provozu pecí a spalovacích motorů.
Protiexplozivní pojistky jsou klasifikovány podle následujících kritérií: typ protiexplozivního prvku, místo instalace, doba udržení účinnosti při vystavení plameni.
Podle typu pojistky se rozdělují pojistky na:
Podle místa instalace se požární pojistky dělí na:
Podle doby udržení účinnosti při vystavení plameni se pojistky plamene dělí do dvou tříd:
Lapače jisker se klasifikují podle způsobu hašení jisker a dělí se na:
Bylo zjištěno, že výbušný plamen je nejen schopen šířit se technologickými komunikacemi (potrubí) naplněnými hořlavou směsí, ale také plynodynamické efekty doprovázející tento proces mohou zintenzivnit deflagrační hoření tak silně , že velmi často přechází v detonaci významnou ničivou sílu. Lokalizovat výbuch znamená zabránit šíření plamene prostřednictvím technologických komunikací. Prostředky pro lokalizaci plamene v potrubí zahrnují různé druhy pojistek plamene. Pojistky plamene jsou zařízení, která volně procházejí prouděním páry nebo směsi plynu se vzduchem, ale zabraňují šíření plamene. Instalují se na spalovací potrubí pro vypouštění hořlavých plynů do atmosféry, před hořáky a na komunikace. Účinek pojistek plamene spočívá v rozdělení proudu plynu do velkého počtu proudů plynu, ve kterých tepelné ztráty převyšují uvolňování tepla v reakční zóně; v úzkých kanálech se teplota spalování snižuje a rychlost šíření plamene se snižuje. Účinnost pojistek plamene závisí především na průměru zhášecích kanálů a slabě na délce a materiálu stěn těchto kanálů. Se zmenšováním průměru zhášecího kanálu se jeho povrch zvětšuje na jednotku hmotnosti reakční směsi, v důsledku čehož se zvyšují tepelné ztráty ze spalovací zóny. Při kritickém průměru se rychlost reakce sníží natolik, že se další šíření plamene úplně zastaví.
Na stejném principu fungují lapače plamenů určené k hašení rozlitých hořících kapalin. Pro samozhášení hořících kapalin se používá princip potlačení přirozené konvekce pomocí řady konstruktivních metod, které porušují nezbytné podmínky pro existenci plamene a vytvářejí podmínky pro jeho oddělení od povrchu kapaliny. Těchto podmínek se nejlépe dosáhne ve vertikálních kanálech s osově symetrickým průřezem, stejně jako v plochých vrstvách plynu tvořených dvěma rovnoběžnými rovinami instalovanými v určité vzdálenosti od sebe.
Tyto roviny v pojistkách plamene jsou kovové mřížky nepropustné pro přirozené konvektivní proudění plynného média. S určitými geometrickými parametry mají jedinečné vlastnosti. Mřížky nemají prakticky žádný odpor proti proudění kapalin a zároveň jsou neprostupnou bariérou přirozeného proudění. Kovové mřížky jsou také schopny eliminovat proces rozstřikování hořícího proudu kapaliny a zároveň z něj odříznout plamen.
Konstrukce zajišťuje úplné samozastavení procesu spalování, když proud hořící kapaliny padá a prochází uvnitř kanálů zařízení, stejně jako spolehlivou lokalizaci rozlití a zabránění rozstřikování padajících proudů hořící kapaliny. [osm]
Principem činnosti aktivních systémů pro potlačení výbuchu je detekovat jeho počáteční fázi vysoce citlivými senzory a rychle zavést do chráněného zařízení inhibitor (složku pro potlačení výbuchu), která zastaví další proces rozvoje výbuchu . Pomocí takových systémů je možné potlačit výbuch tak účinně, že v chráněném zařízení prakticky nedojde k žádnému znatelnému zvýšení tlaku. To je velmi důležité pro zajištění ochrany proti výbuchu zařízení s nízkou pevností. Další neméně důležitou výhodou aktivního potlačení výbuchu, ve srovnání např. s odlehčením výbuchového tlaku, je absence emisí toxických a hořlavých produktů, horkých plynů a otevřeného ohně do atmosféry.
Aktivní systémy pro potlačení výbuchu sloužily jako základ pro vytvoření nejrozmanitějších struktur a účelu automatických systémů ochrany proti výbuchu, které plní následující funkce v nouzových situacích:
Jedním z hlavních úkolů systémů pro potlačení výbuchu je přeměnit hořlavou směs na nehořlavou. K tomu můžete použít flegmatizéry a inhibitory . Flegmatizéry jsou v tomto případě chápány jako inertní přísady, které změnou obecného chemického složení směsi dostávají za hranice výbušnosti . Inhibitory jsou látky, které fungují jako „negativní katalyzátory“ chemické spalovací reakce. Je zřejmé, že některé látky mohou být jak inhibitory, tak flegmatizéry .
Existují dva přístupy k ochraně proti výbuchu: úplná prevence a řízená ochrana proti výbuchu . Úplná prevence znemožňuje výbuch, zatímco nastavitelná ochrana proti výbuchu omezuje škodlivý účinek výbuchu [9] [10] . Druhý přístup byl implementován v jednorázové konstruktivní protiteroristické ochraně proti výbuchu s plachtou, která zahrnuje plachtu, pilastry a takeláž [11] .