1.1 В исследуемой цепи постоянного или переменного тока при заданном постоянном напряжении (для омической цепи) или при постоянном напряжении и индуктивности (для индуктивной цепи) определяют ток, вызывающий воспламенение смеси с вероятностью (1-я точка); (2-я точка) и (3-я точка).
1.2 По полученным трем экспериментальным точкам в прямоугольной системе координат с равным логарифмическим масштабом по оси абсцисс и ординат строят зависимость P=f(I). По оси ординат откладывают полученную вероятность воспламенения, а по оси абсцисс - соответствующий ей ток. В случае, когда по трем точкам построение прямой линии затруднено, в промежутке между имеющимися находят еще несколько точек (одну, две) тем же способом.
1.3 Прямую линию зависимости P=f(I) продолжают до пересечений с осью абсцисс при вероятности . Ток, соответствующий точке пересечения, принимают в качестве минимального воспламеняющего.
1.4 Для расчета вероятности воспламенения в каждой экспериментальной точке должно быть получено не менее 16-20 воспламенений смеси. Вероятность воспламенения определяют по формуле
, (А1.14)
где m - количество воспламенений смеси;
n - общее количество произведенных искрений.
2 Определение минимального воспламеняющего напряжения.
2.1 В исследуемой цепи постоянного или переменного тока при заданном постоянном значении емкости и постоянном сопротивлении разрядного резистора устанавливают такие напряжения, которые вызывают воспламенение смеси с вероятностями ; и , аналогично тому, как это указано в 1.1-1.3 настоящего приложения.
2.2 По полученным данным строят зависимость P=f(U) аналогично 1.2 настоящего приложения. Но при этом по оси абсцисс откладывают напряжения.
2.3 Точку пересечения полученной прямой линии с осью абсцисс при вероятности принимают за минимальное воспламеняющее напряжение. Расчет вероятностей проводят аналогично 1.4 настоящего приложения.
2.4 При определении воспламеняющих напряжений без отключения емкости от источника заряда, ток в зарядной цепи должен быть не более 2 мА. При определении минимального воспламеняющего напряжения с отключением емкости от источника заряда необходимо следить за тем, чтобы подключение заряженной емкости происходило в момент разомкнутого состояния контактов искрообразующего механизма.
2.5 Графики получаемых зависимостей P=f(I) или P=f(U), а также электрические схемы, используемые для их получения, показаны на рисунке А1.5.
Угол наклона прямой P=f(I) или P=f(U) к оси абсцисс вычисляют по формуле
, | (А1.15) |
где , - полученные вероятности воспламенения;
, - соответствующие им воспламеняющие токи (напряжения, энергии, мощности), А.
А1.5 Построение характеристик искробезопасности
А1.5.1 Характеристики искробезопасности строят, как правило, в прямоугольной системе координат с логарифмическим масштабом. Методики построения характеристик искробезопасности для различных воспламеняющих параметров (тока, напряжения, мощности и энергии) электрических цепей и электрических разрядов подобны. Экспериментальные точки (воспламеняющие параметры) определяют, например, для цепей с индуктивностью: 1, 10, 100 мкГ; 1, 10, 100 мГн; 1, 10 Г и т. д. или с емкостью 100, 1000, 10000, 100000 пФ; 1, 10, 100 мкФ и т. д; с разрядными резисторами: 1, 10, 100, 1000 Ом и т. д. Однако, при необходимости экспериментальные точки выбирают в соответствии с требованиями решаемой задачи. Значения напряжения принимают исходя из удобств их дальнейшего использования. Обычно это 7,5; 15; 24; 30; 45; 70; 120 В.
А1.5.2 На рисунках А.7-А.10, А.20-А.22 и А1.6-А1.15 приведены зависимости минимальных воспламеняющих токов и напряжений для всех представительных взрывоопасных смесей оптимального состава, полученные с помощью унифицированного искрообразующего механизма (см. приложение Б).
Характеристики приведены к вероятности воспламенения .
Для определения по характеристикам искробезопасного значения тока (или другого воспламеняющего параметра) необходимо для заданных электрических параметров цепи определить минимальный воспламеняющий ток (воспламеняющий параметр) для заданной взрывоопасной смеси и затем разделить его на коэффициент искробезопасности. например 1,5.
При расчете цепей переменного тока необходимо принимать амплитудные значения тока и напряжения.
А1.6 Методика определения оптимального состава смеси, наиболее легко воспламеняемой электрическими разрядами
А1.6.1 Для определения используют указанную в приложении Б установку для проведения контрольных испытаний электрических цепей на искробезопасность.
Порядок определения следующий.
Предварительно по реакции полного сгорания исследуемого вещества определяют стехиометрический состав смеси. Концентрацию газа или пара в воздухе, соответствующую стехнометрической , % объемные, вычисляют по формуле
, | (А1.16) |
где А, Б - стехиометрические коэффициенты реакции горения:
А - число молекул горючего;
Б - число молекул кислорода, необходимого для полного сгорания горючего в воздухе.
А1.6.2 В контрольной цепи постоянного тока при напряжении 24 В и индуктивности 0,1 Гн, устанавливается ток, который вызывает воспламенение смеси стехиометрического состава с вероятностью .
А1.6.3 Концентрация смеси изменяется в большую или меньшую сторону от (шаг измерения 1% - 5% объемных). При каждом новом значении концентрации определяют ток, вызывающий воспламенение с вероятностью . По полученным значениям строят зависимость , где - ток, вызывающий воспламенение с вероятностью ; - концентрация горючего в смеси. Количество точек (исследуемых концентраций) принимают таким, чтобы указанная зависимость имела явно выраженный минимум. Концентрацию, соответствующую наименьшему значению принимают в качестве оптимальной С0.
А1.6.4 Полученное значение оптимального состава смеси уточняют с помощью аналогичной А1.6.2 цепи с индуктивностью 0,01 Гн. Для нее находят ток, вызывающий воспламенение с вероятностью смеси оптимального состава , определенной по A1.6.3. Затем концентрацию смеси изменяют в большую или меньшую сторону от и для каждого значения концентраций находят воспламеняющий ток при вероятности . Число точек должно быть не менее пяти. Дальнейшую обработку результатов проводят аналогично А1.4.1 подпункт 1.4. Шаг концентраций в области должен быть, по возможности, минимальным.
А1.6.5 Значение может дополнительно уточняться с помощью контрольной емкостной цепи. Для находится напряжение (при емкости цепи С = 0,3 - 0,5 мкФ), вызывающее воспламенение с вероятностью !(3/+5)*.10^(-2). Дальнейший порядок исследования аналогичен А1.4.1, подпункт 1.4. По полученным значениям строится зависимость .
А1.6.6 Вероятность воспламенения для каждой экспериментальной точки определяют как указано в А1.4.1, подпункт 1.4.
Число воспламенений для каждой экспериментальной точки должно быть не менее 16. Оптимальные концентрации некоторых газов или паров в газопаровоздушных смесях приведены в таблице А1.3.2.
A1.7 Выбор искробезопасных параметров и методика испытаний цепей переменного тока с частотой 10-150 кГц электрооборудования I группы
А1.7.1 Допустимые искробезопасные токи выбирают по графику зависимости воспламеняющего тока от частоты (рисунок А1.15).
А1.7.2 Для систем, в которых имеет место последовательный резонанс, или такой резонанс может возникнуть за счет емкости присоединяемых устройств, проводов или кабелей, допустимые искробезопасные токи при резонансе и емкости, большей резонансной, выбирают по графику (рисунок А1.15), а при емкости, меньшей резонансной, - с учетом графика снижения воспламеняющего тока относительно воспламеняющего тока при резонансе от емкости (рисунок А1.16). Зависимости снижения воспламеняющего тока строят для постоянных индуктивностей и частот параллельно приведенной на графике зависимости.
А1.7.3 Испытания на искробезопасность ведут только в метановоздушной смеси с повышением тока в 1,5 раза.
Испытания с применением более легковоспламеняемой испытательной смеси допускаются при условии, если для данной частоты и параметров цепи известен коэффициент перехода к такой смеси.
А1.7.4 Испытания ведут на искрообразующем механизме III типа.
А1.7.5 Системы, в которых может иметь место повышение тока за счет резонанса, испытывают при резонансе и снижении емкости ниже резонансной.
Таблица А1.3.2
Группы взрывоопасных смесей | Газ или пар | Оптимальная концентрация горючего * |
I | Метан | 8,0% - 8,6% |
IIA | Метан (промышленный) | 8,0% - 8,6% |
Пентан | 4,3% - 4,9% | |
Хлористый этил | 6,7% - 7,7% | |
Гексан, изогексан | 122 мг/л | |
Циклогексан | 143 мг/л | |
Бутан | 4,2% | |
Ацетон | 7,0% | |
Метилацетат | 315 мг/л (10,2%) | |
Метанол | 15,0% - 17,3% | |
Бензол | 158 мг/л | |
Ацетальдегид | 7,9% - 9,8% | |
Пропан | 5,0% - 6,0% | |
н-Пропиловый спирт | 7,8% - 9,0% | |
Хлористый винил | 8,0% - 9,0% | |
Хлористый этилен | 8,0% - 9,0% | |
Циклопропан | 5,2% - 6,2% | |
Циклогексин | 128 мг/л | |
IIB | Этилен | 7,8% |
Диэтиловый эфир | 5,5% | |
Окись этилена | 11,0% | |
Окись пропилена | 7,0% | |
IIC | Водород | 19,0% - 22,0% |
Ацетилен | 9,0% | |
Сероуглерод | 252 мг/л | |
Каменноугольный газ | 7,7% | |
* Остальное - воздух. |