Автоматические системы взрывозащиты.

Автоматические системы взрывозащиты разделяются на системы предупреждения, локализации и подавления взрывов. Системы предупреждения аварий и взрывов являются составной частью автоматизированной системы управления (АСУ). АСУ включает автоматическую систему защиты (АСЗ), автоматическую систему контроля (АСК) и автоматическую систему сигнализации (АСС).

В предаварийном состоянии, когда АСР не может справиться с возвратом процесса к нормальному режиму, или при отказе АСР, процесс управляется АСЗ. Защитные воздействия АСЗ в зависимости от степени развития аварийной ситуации и цели их ввода бывают двух видов: возвращающие процесс в режим нормального функционирования и прекращающие процесс.

АСК служит для получения информации о состоянии объекта и условиях его работы. АСС предназначена для автоматического оповещения обслуживающего персонала о наступлении различных событий подачей звуковых или световых сигналов.

АСУ процессом может быть реализовано созданием автономных АСР, АСЗ, АСК и АСС или применением управляющей вычислительной машины - УВМ.

Системы локализации взрывов приводятся в действие при возникновении загораний и угрозе разрушения технологического оборудования от избыточного давления.

Принцип действия систем локализации заключается в обнаружении аварийного состояния датчиком - преобразователем, подаче исполнительной команды на срабатывание устройств разгерметизации, инертизации и пожаротушения.

После срабатывания устройств разгерметизации (предохранительной мембраны) в образовавшийся защитный проем внутрь аппарата, где происходит горение горючих смесей, подается из разрядных аккумуляторов флегматизирующий инертный разбавитель или через насадки - распылители - огнетушащее вещество для ликвидации или локализации пожара.

Чтобы предотвратить распространение пламени на смежные аппараты, применяют устройства блокирования - огнепреградители различных типов или пламяотсекатели. По виду пламегасящего элемента различают огнепреградители: кассетные, с насадкой из гранулированных материалов, пластинчатые, сетчатые, металлокерамические или металловолокнистые.

Принцип действия огнепреградителя основан на том, что струя горючей смеси газов или паров с воздухом, попадая в огнепреградитель разбивается на большое число струек с таким малым диаметром, что пламя взрыва и тем более пламя, образующееся при нормальном горении, по такой струйке распространяться не может.

Пламегасящая способность огнепреградителей в основном зависит от диаметра гасящих каналов. Длина каналов при этом существенного значения не имеет. Минимальный «тушащий» диаметр пламегасящих каналов можно определить по формуле:

где d - критический диаметр;

а - коэффициент температуропроводности стенок;

u - скорость распространения пламени;

Е - энергия активации;

Т_пс - температура продуктов сгорания;

Т _ст - температура стенок;

R - газовая постоянная;

 

Рис. Огнепреградители: а-гравийный; б-гравийный с гидравлическим затвором; в-со стеклянной ватой

 

 

Огнепреградители используются также для оборудования дыхательных, продувочных и сбросных линий аппаратов и емкостей с легковоспламеняющимися жидкостями. Газопаровоздушных линий со взрывоопасными концентрациям и смеси, коммуникаций с газами, способными к взрывному разложению.

В качестве пламеотсекателей, предотвращающих распространение огня по газопроводу, используют изолирующие клапаны, а также гидрозатворы, которые обеспечивают механическое перекрытие рабочего сечения газопровода шиберами или заслонками и одновременную подачу внутрь газопровода огнетушащей жидкости.

Устройства аварийной разгерметизации по принципу действия разделяют на неуправляемые и управляемые. Для неуправляемой разгерметизации используют предохранительные клапаны и мембраны, которые открываются или разрушаются для выпуска избыточного газа при превышении давления сверх рабочего.

Управляемая разгерметизация основана на автоматическом образовании защитного проема прежде, чем давление в аппарате достигнет опасных значений эксплуатации сосудов, работающих подавлением по формуле:

Где α - коэффициент расхода газа (жидкости) клапаном (дается в паспорте клапана);

F - площадь сечения клапана, мм²;

В - коэффициент определяемый из таблицы, приведенной в «Правилах» (для жидкостей В = 1);

Р₁ и Р₂ - соответственно максимальное давление перед клапаном и после него;

р - плотность среды.

Предохранительные мембраны изготавливают из нержавеющей стали, никеля, титана, меди, алюминия, свинца, латуни, чугуна, пластмасс и т.д. Показателями, определяющими быстродействие и эксплуатационные качества мембран, является рабочее давление и давление разрушения.

По принципу действия предохранительные мембраны могут быть разрывные, срезные, ломающиеся и отрывные. Наибольшее распространение получили разрывные мембраны.

Для защиты аппаратов непрерывного действия целесообразно устанавливать совместно мембрану и предохранительный клапан. Это позволяет избежать немедленной остановки производства при разрушении мембраны, т.к. некоторое время аппарат может работать под защитой только предохранительного клапана.