Вопрос - ответ

ВОПРОС:

При выборе оборудования для работы во взрывоопасных средах важное значение имеет правильный подход копределению классов взрывоопасных зон и их размеров. На основании этого появляется возможность более точно определить количество безопасного оборудования и конкретизировать место его расположения. Какими методиками следует пользоваться для оценки размеров взрывоопасных зон и в чем их отличия?

ОТВЕТ:

Отдельного национального стандарта с методикой расчета размеров взрывоопасных зон нет. Однако можно оценить размеры взрывоопасных зон, ограничивающие область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), по ГОСТ Р 12.3.047 [1], СП 12.13130 [2] или по Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах [3], исходя из геометрических размеров взрывоопасной зоны, образующейся при аварийной ситуации.

Согласно ГОСТ Р 12.3.047 [1] радиус ЯНКПР и высоту гНКПР взрывоопасной зоны при неподвижной воздушной среде можно определить по формулам1:

а) для горючих газов (ГГ):

Ян

г

НКПР

= 7,8

= 0,26

тг

Р гСНКПР

тг

0,33

0,33

Р СН

б) для паров легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ):

,0,33

Я

НКПР

= 7,8

тг

Р п С

г НКПР = 0,26

п СНКПР

т п

Р п С Н

0,33

где тг — масса ГГ, поступившего в открытое пространство при пожароопасной (аварийной) ситуации, кг (см. п. А.1.2, А.2.5, А.2.6 прил. А [1]);

1 Аналогичные формулы для расчета радиуса и высоты взрывоопасной зоны указаны также в методике [3]. В своде правил [2] приведены другие формулы для расчета размеров зон. При этом и ГОСТ [1], и СП [2] включены в перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона № 123-ФЗ [4], что создает затруднения при пользовании ими.

рг — плотность ГГ при расчетной температуре и атмосферном давлении, кг/м3;

тп — масса паров ЛВЖ, поступивших в открытое пространство за время испарения, но не более чем за 3600 с, кг (см. п. А.1.2, А.2.5, А.2.7 прил. А [1]);

рп — плотность паров ЛВЖ при расчетной температуре2, кг/м3;

СНКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени ГГ или паров, % об.

Объем взрывоопасной зоны V (м3) рассчитывается исходя из того, что зона представляет собой цилиндр высотой гНКПР с основанием радиусом ЯНКПР, т. е.

V = п Я2КПР г НКПР.

В международном стандарте [5] представлен метод оценки гипотетического объема VI взрывоопасной зоны (исключая аварийную ситуацию) как в помещении, так и на открытой территории. Под гипотетическим объемом понимается объем, за пределами которого средняя концентрация взрывоопасной смеси газа или пара составляет менее 0,25 или 0,50 от НКПР в зависимости от значения коэффициента безопасности к. Это означает, что для самых худших случаев оценки VI концентрация газа или пара будет значительно ниже НКПР, т. е. в реальности объем взрывоопасной смеси, в котором концентрация выше НКПР, будет значительно меньше VI (см. рисунок).

при к =0,5

при к =0,25

Источник утечки

Условное распределение гипотетического объема VZ взрывоопасной зоны в концентрационных пределах смеси паров ЛВЖ (ГГ) с воздухом

Коэффициент безопасности к выбирается в зависимости от степени утечки горючего вещества. При непрерывной утечке и первой степени утечки к = 0,25, а при второй — к = 0,5.

2 Следует отметить, что в документах [1,3] плотность паров ЛВЖ рп измеряется в кПа, что является ошибочным, так как это единица измерения давления.

{ББИ 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2017 ТОМ 26 №1

81

ВОПРОС - ОТВЕТ

Для закрытых помещений VZ рассчитывается по формуле

f (dV/ dt) min

Vz = fVk =

C

где f — коэффициент эффективности рассеивания взрывоопасной смеси, который находится в пределах от 1 (идеальная ситуация при мгновенном перемешивании ГГ или паров ЛВЖ и свежего воздуха при однородной смеси) до 5 (если имеется препятствие для воздушного потока);

Vk —отношение между минимальным объемным расходом свежего воздуха (dV/dt)min (м3/с) и фактической

(dV/ dt) min

кратностью воздухообмена C (c-1); Vk =

C

Для открытых пространств VZ вычисляется по формуле

f (dV/ dt) min

Vz =

0,03

где 0,03 — кратность воздухообмена в секунду при скорости ветра около 0,5 м/с.

Гипотетический объем является важным показателем, отражающим границы возможной взрывоопасной зоны, однако он не позволяет определить ее размеры. Это связано с тем, что размеры зоны зависят преимущественно от условий вентиляции и мест расположения источников утечки относительно устройств вентиляции. В связи с этим для оценки размеров взрывоопасных зон по ГОСТ 1ЕС 60079-10-1 [5] необходимо дополнительно пользоваться отраслевыми нормами и рекомендациями для взрывоопасных производств, например правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности [6] (см. приложение 3), или использовать компьютерное моделирование.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ Р 12.3.047-2012. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. — Введ. 01.01.2014. — М.: Стандартинформ, 2014.

2. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. — Введ. 01.05.2009. — М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.

3. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах: утв. приказом МЧС РФ от 10.05.2009 № 404 (в ред. приказа МЧС РФ от 14.12.2010 № 649); введ. 04.03.2011. — М. : МЧС РФ, 2011.

4. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности (в ред. от 03.07.2016): Федер. закон РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ; принят Гос. Думой 04.07.2008; одобр. Сов. Федерации 11.07.2008 // Собр. законодательства РФ. — 2008. — № 30 (ч. I), ст. 3579.

5. ГОСТ 1ЕС 60079-10-1-2013. Взрывоопасные среды. Часть 10-1. Классификация зон. Взрывоопасные газовые среды. — Введ. 01.07.2015. — М.: Стандартинформ, 2014.

6. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности (в ред. от 12.01.2015): утв. приказом Рос-технадзора от 12.03.2013 № 101; введ. 18.12.2013. — М.: Ростехнадзор, 2013.

Ответ подготовили сотрудники кафедры специальной электротехники, автоматизированных систем и связи Академии ГПС МЧС России: канд. техн. наук, профессор, академик НАНПБ В. Н. ЧЕРКАСОВ; старший преподаватель А. С. ХАРЛАМЕНКОВ

82

ISSN 0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2017 ТОМ 26 №1