---

ГОСТ Р МЭК 61241-2-3-99

Группа Е09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли

Часть 2

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Раздел 3

Метод определения минимальной энергии зажигания пылевоздушных смесей

Electrical apparatus for use in the presence of combustible dust. Part 2. Test methods. Section 3.

Method for determining minimum ignition energy of dust/air mixtures

ОКС 29.260.20

ОКСТУ 3402

Дата введения 2001-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН ГП "ВНИИФТРИ"

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 403 "Взрывозащищенное и рудничное оборудование"

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 17 декабря 1999 г. № 537-ст

3 Настоящий стандарт содержит полный аутентичный текст международного стандарта МЭК 61241-2-3 (1994-09), издание 1.0 "Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли. Часть 2. Методы испытаний. Раздел 3. Метод определения минимальной энергии зажигания пылевоздушных смесей"

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ (2004 г.)

Введение

Настоящий стандарт является частным стандартом в составе государственных стандартов, разработанных на основе применения требований комплекса международных стандартов МЭК 61241 к электрооборудованию, применяемому в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли, подготовленных и принятых ТК 31 МЭК "Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред".

Настоящий стандарт предназначен для решения вопроса о воспламенении конкретных горючих пылевоздушных смесей электрическим разрядом.

Энергии зажигания пыли конкретных видов, определенные по настоящему стандарту, позволяют оценить относительную опасность воспламенения электрическим или электростатическим разрядом данной пылевоздушной смеси путем сравнения с энергиями зажигания пыли других видов и, таким образом, решить вопрос о возможности использования электрооборудования в зонах, где присутствует данная горючая пыль.

Стандарт не распространяется на методы испытания пыли взрывчатых и радиоактивных веществ.

Применение настоящего стандарта не освобождает от ответственности за несоблюдение требований безопасности, изложенных в других законодательных актах Российской Федерации.

Номера разделов, пунктов, таблиц, рисунков соответствуют приведенным в МЭК 61241-2-3-94.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения минимальной энергии зажигания пылевоздушной смеси электрическим искровым разрядом постоянного тока.

Изложенный в настоящем стандарте метод не допускается применять для испытания общепризнанных взрывчатых веществ, черного пороха, динамита, пирофорных веществ или веществ и смесей веществ, которые при определенных условиях могут вести себя подобно взрывчатым веществам, или других веществ, которые не требуют кислорода для горения.

Для обеспечения минимального риска из-за взрывчатых свойств вещества должны быть проведены испытания на взрываемость малого количества пыли на поверхности температурой 400 °С или выше, находящейся на безопасном удалении от оператора, в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61241-2-1.

Примечание - При проведении испытаний должны быть приняты необходимые меры безопасности для охраны здоровья персонала, например, меры против возникновения пожара, взрыва и/или воздействия любых токсичных продуктов горения.

В приложении В настоящего стандарта содержатся рекомендации по использованию значений минимальной энергии зажигания от электростатических разрядов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на стандарты, перечень которых приведен в приложении С.

3 Определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 пыль: Диспергированные твердые вещества и материалы с частицами размером менее 850 мкм (по ГОСТ 12.1.044).

3.2 горючая пыль: Пыль, волокна или летучие частицы, которые могут гореть или тлеть в воздухе и образовывать взрывоопасные смеси с воздухом при атмосферном давлении и нормальных температурах.

Примечания

1 Смеси горючей пыли с воздухом воспламеняются только при определенных концентрациях.

2 Горючая пыль способна воспламеняться под воздействием внешних источников воспламенения и может продолжать гореть при окружающей температуре; самовоспламеняться самопроизвольно она может только под воздействием температуры, превышающей ее температуру самовоспламенения.

3.3 искровой разряд: Одиночный электрический разряд между двумя разноименно заряженными проводниками. Искра - неустановившийся разряд, создающий единичный канал ионизации в пространстве между проводниками.

3.4 минимальная энергия зажигания (горючей пылевоздушной смеси): Наименьшая энергия искрового разряда, способная воспламенить самую чувствительную пылевоздушную смесь с устойчивым горением.

3.5 воспламенение пылевоздушной смеси: Процесс, при котором:

- давление, измеренное в закрытом сосуде (например, сферический сосуд вместимостью 20 дм³) после воспламеняющего искрового разряда возрастет не менее чем на 0,2 бар, или

- пламя, наблюдаемое в открытой трубке (например, трубка Хартмана), распространяется не менее чем на 6 см от искрового разряда.

3.6 время задержки воспламенения: Время между распылением образца пыли и появлением искрового разряда.

4 Установка для испытаний и порядок подготовки к испытаниям

4.1 Электрическая схема искрообразующей системы

Для инициирования искрового разряда могут быть использованы искрообразующие системы, приведенные в приложении А, которые должны иметь следующие характеристики:

- индуктивность разрядной цепи - от 1 до 2 мГн, кроме случаев оценки опасности от возникновения электростатических зарядов (в этом случае индуктивность разрядной цепи не должна превышать 25 мкГн);

- активное сопротивление разрядной цепи - подбирают минимально возможным, но не более 5 Ом;

- материал электрода - нержавеющая сталь, латунь, медь или вольфрам;

- диаметр электрода - (2,00,5) мм. Рекомендуется использовать электроды с закругленными концами для уменьшения коронных разрядов, которые могут появляться у электродов с заостренными концами и приводить к неверной оценке значения энергии искрового разряда. Если используют электроды с заостренными концами, то следует принять во внимание изменение значения энергии искрового разряда, связанного с типом разряда;

- межэлектродный промежуток - не менее 6 мм;

- конденсаторы - низкоиндуктивного типа, стойкие к выбросу тока;

- сопротивление изоляции между электродами - достаточно высокое для уменьшения тока утечки до величин, не влияющих на результаты измерений.

Примечание - Обычно для получения минимальной энергии зажигания 1 мДж наименьшее сопротивление межэлектродного промежутка составляет 10¹² Ом, а для минимальной энергии зажигания 100 мДж – 10¹⁰ Ом.

4.2 Камера для воспламенения

Для проведения испытаний по определению минимальной энергии зажигания пыли могут быть использованы сферический сосуд вместимостью 20 дм³ и трубка Хартмана. Могут быть использованы и другие сосуды, если они откалиброваны в составе установки для испытаний в соответствии с требованиями 6.2.

5 Подготовка образца горючей пыли к испытаниям

Испытания должны проводиться на образцах горючей пыли, характеристики которой соответствуют характеристикам горючей пыли, существующей в условиях производства. Так как минимальная энергия зажигания уменьшается с уменьшением размера частиц, испытания должны проводиться на образцах, имеющих размеры частиц, совпадающие или меньшие, чем у самого тонкого материала, который существует в условиях эксплуатации электрооборудования.

Для испытаний образцы должны быть подготовлены одним и тем же методом с целью обеспечения единообразия распределения частиц по размерам и влажности.

Если размеры частиц материала неизвестны, испытания должны проводиться на образце такого же состава с размером частиц не более 63 мкм.

Вследствие зависимости минимальной энергии зажигания пылевоздушной смеси от размера ее частиц должно быть проверено соответствие размеров частиц образца размерам самого тонкого материала в условиях производства.

6 Порядок проведения испытаний

6.1 Краткое описание

Горючую пыль при атмосферном давлении и температуре окружающей среды равномерно распыляют в камере для воспламенения и через образовавшуюся пылевоздушную смесь пропускают искровой разряд от заряженного конденсатора.

Величину энергии разряда W, Дж, подсчитывают по формуле

W = 0,5CU², (1)

где C - полная электрическая емкость разрядной цепи, Ф;

U - напряжение заряженного конденсатора, В.

Примечания

1 При энергиях искрового разряда св. 100 мДж сопротивление межэлектродного промежутка может настолько уменьшиться, что сопротивление цепи перестанет быть пренебрежимо малым в сравнении с сопротивлением межэлектродного промежутка, особенно когда цепь содержит катушку индуктивности порядка 1 мГн. В таких случаях результирующая энергия искрового разряда W, Дж, может быть подсчитана по формуле

W = , (2)

где I(t) - ток искрового разряда в момент времени t, А;

U(t) - напряжение на межэлектродном промежутке в момент времени t, В.

2 Более полная информация относительно подсчета энергии искрового разряда приведена в приложении А.

Необходимо обратить внимание на возможность зависимости результатов испытаний от следующих факторов:

- аэродинамики пылевоздушной смеси (например, времени задержки воспламенения, давления распыляющего газа);

- концентрации пыли;

- напряжения заряда конденсатора;

- электрической емкости конденсатора;

- индуктивности разрядной цепи;

- активного сопротивления разрядной цепи;

- материала, размеров электродов и промежутка между ними.

Для ограничения расходов на испытания, в каждой установке для испытаний используют электроды, изготовленные из особого материала с определенными размерами и минимальным межэлектродным промежутком. Активное сопротивление разрядной цепи должно быть возможно низким по 4.1. При определении энергии искрового разряда, которая заведомо приведет к воспламенению испытуемой пыли, подбирают концентрацию пыли и параметры ее распыления (например, время задержки воспламенения и давление распыляющего газа) так, чтобы создать наиболее воспламеняемую пылевоздушную смесь. При подобранных оптимальных условиях воспламенения, с помощью регулирования электрической емкости конденсатора и/или напряжения зарядки конденсатора, последовательно уменьшают каждый раз наполовину энергию искрового разряда до значения, не вызывающего воспламенения пылевоздушной смеси в двадцати следующих один за другим испытаниях.

Примечание - При проведении испытаний с использованием сферического сосуда вместимостью 20 дм³ время задержки воспламенения должно быть 120 мс.

Минимальная энергия зажигания W_min находится между самой высокой энергией искрового разряда W₁ при которой не происходит воспламенение ни в одной из двадцати следующих друг за другом попытках воспламенить пылевоздушную смесь, и самой низкой энергией искрового разряда W₂, при которой воспламенение происходит в каждой из двадцати последовательных попытках.

W₁ < W_min < W₂. (3)

6.2 Проверка установки для испытаний

Пригодность к работе установки для испытаний должна проводиться на трех стандартных видах пыли, полученной из порошков, предварительно высушенных при атмосферном давлении и температуре 50 °С в течение 24 ч до начала измерений.

Значения минимальных энергий зажигания W_min, полученные в результате проверки, должны находиться в следующих пределах:

5-15 мДж - ликоподий с средним диаметром частиц 31 мкм;

2-6 мДж - антрахинон с средним диаметром частиц 18 мкм;

2-6 мДж - полиакрилонитрил с средним диаметром частиц 27 мкм.

Параметры распыления образца пыли, включая время задержки воспламенения, для каждого образца должны быть зафиксированы.

6.3 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать информацию, перечисленную в 6.3.1-6.3.3. В протоколе обычно не указывают количество пыли, используемой при проведении испытаний, но величина концентрации пыли, от которой зависят границы диапазона минимальных энергий зажигания, должна быть указана.

Примечание - Величина концентрации пыли в камере определяется, как отношение массы образца пыли к объему воздуха, использованного для распыления образца пыли.

6.3.1 Характеристики испытуемого образца пыли

В протоколе испытаний должно быть указано:

- обозначение образца (название и химический состав, если это не отражено в названии);

- происхождение или источник получения образца;

- сведения о предварительной подготовке образца;

- характеристика распределения частиц по размерам и содержание влаги, если об этом имеется информация до проведения подготовительных испытаний.

6.3.2 Характеристики установки для испытаний

В протоколе должны быть указаны следующие характеристики установки для испытаний:

- искрообразующая система (способ получения искрового разряда);

- тип камеры для воспламенения;