5 Overovanie správnej funkcie prvkov konštrukčnej protivýbuchovej ochrany

 

Zariadenie určené pre použitie v priestoroch s nebezpečenstvom výbuchu horľavých plynov, pár, hmly a prachov patrí v SR  rovnako jako v štátoch EU do tzv. regulovanej oblasti. To znamená, že sa jedná o výrobky, ktoré môžu spôsobiť ohrozenie zdravia a životov osôb a vznik škúd veľkého rozsahu. Z tohoto dôvodu spadajú tieto výrobky zvláštnemu režimu  už před ich uvedením na trh alebo do prevádzky. Medzi tieto výrobky patria tiež tzv. prvky konštrukčnej protivýbuchovej ochrany. Ich povinné schvaľovanie prebieha predovšetkým nazáklade výbuchových skúšok, ktoré prakticky overia ich funkčnosť a spoľahlivosť při výbuchu.

Prvky konštrukčnej protivýbuchovej ochrany sa skúšajú podľa skúšobných metodík v akreditovaných laboratóriách na laboratórnych skúšobných zariadeniach. Skúšaný prvok je zaťažovaný výbuchovým tlakom spalín vo vnútri výbuchovej komory, na ktorú je pripojený pripojovacím hrdlom komory v takej polohe, aká je predpísaná v technickej dokumentácii.

S ohľadom na veľkú rozdielnosť podmienok v priemysle je dovolené odchýliť sa od veľkosti odľahčovacích plôch za predpokladu, že môže byť zaručená rovnaká úroveň bezpečnosti a preukázaná skutočnými výbuchovými skúškami.

Hodnota pred.max  = 200 kPa nie je obmedzená, neodporúča sa však voliť vyššie hodnoty, pretože:

 

  • při väčších objemoch (cca 300 m3 a viac) je obtiažne dosiahnuť hodnotu dovoleného tlaku nad 200 kPa,
  • vysoké pred.max  vyžaduje veľkú bezpečnostnú zónu (niekoľko desiatok metrov) před odľahčovacími prvkami (membránami, klapkami)

Pre nehomogénne zmesi sú nové nomogramy, z ktorých vychádzajú v porovnaní z nomogramom pre homogénne zmesi asi polovičná veľkosť odľahčovacej plochy. Je však nutné pripomenúť, že vytváranie nehomgénnej zmesi by malo byť dokázané!

Priemer výbuchu v danom objeme ovplyvňuje výrazne jeho tvar. Preto pri pomere H/D > 2 je nutné korigovať veľkosť odľahčovacej plochy v závisloti na redukovanom výbuchovom tlaku. So stúpajúcim pomerom H/D (keď H/D £ 6) a s klesajúcim pred.max ³ 20 kPa je korekcia plochy niekoľkonásobná. Pri pred.max = 150 kPa nie je táto korekcia potrebná, vplyv H/D je zanedbateľný (pozri obr. 6.4

5).

Prax ukazuje, že projektanti projektujú objemy zásobníka do 1000 m3 , vyššie hodnoty sú využívané minimálne.

 

 

Obr. 6.45 Rotačný podávač v protivýbuchovom prevedení

 

 

 

Obr. 4.46 Odľahčovací protivýbuchový komín

 

Pre odvádzacie (výfukové) potrubie je stnovená hranica dĺžky potrubia 3 m. Praktické výbuchové skúšky potvrdili, že l £ 2 m výfukového potrubia neovplyvňuje podstatne pred.max.

Při použití poistných klapiek (poistných ventilov), ktoré uzatvoria po výbuchu odľahčovaciu plochu, môže v nádobe vzniknúť podtlak, ktorý môže spôsobiť deformáciu nádoby. Aby k tomu nedošlo, musí mať nádoba určitú „nasávaciu plochu“ stanovenú v závislosti na objeme a tlakovej odolnosti nádoby zaistenú podtlakovým ventilom alebo membránou. Pri použití membrán pre odľahčenie výbuchu problém podtlaku nenastáva, lebo otvor po „otvorení“ poistnej membrány zostáva otvorený.

Rozdiel účinnosti odľahčenia medzi membránou a poistnou klapkou je daná tým, že membrány majú malú hmotnosť a budú reagovať takmer bez oneskorenia při prekročení nastaveného poistného tlaku. Môže byť inštatlované na akomkoľvek mieste a zaručujú tesnosť pri prevádzke. Do úvahy musia byť brané účinky korózie, erózie, usadzovania snehu, zmrazené alebo môžu zmeniť nepriaznivý statický tlak membrán. Membrány môžu byť použité len so svojim konštrukčným kotviacim zariadením zabraňujúcim úniku akýchkoľvek častí pri výbuchu. Kotviace zariadenie je skúšané pri výbuchových skúškach membrán. Při výbuchových odľahčovacích klapkách budú mať na ich odľahčovaciu činnosť vplyv zotrvačnosť otváracie vlastnosti pohyblivého krytu klapky a ich usporiadanie (horizontálne, vertikálne). Odľahčovacia schopnosť klapky je menšia jako schopnosť strižnej membrány o rovnakej ploche. Preto tieto zariadenia vyžadujú skúšky pred skutočným použitím. Je preukázané, že odľahčovacia schopnosť sa všeobecne zvyšuje so zvyšujúcim sa maximálnym redukovaným výbuchovým tlakom a znižuje sa s vzrastúcou schopnosťou tlaku. Celková hmotnosť celej sústavypohyblivého krytu poistnej klapky vrátane všetkých izolačných a trvale namontovaného príslušenstva musí byť čo najnižšia avšak v žiadnom prípade by nemala prekročiť 12 kg.m-2.

Účelom tohoto obmedzenia je udržať čo možno najnižšiu zotrvačnú zostavu. Prirodzene mechanická pevnosť klapky musí byť v súlade s konštrukčnou pevnosťou nádoby. Korózia, neodborné použitie náterov, farieb, na pohyblivé časti klapky rovnako ako  zamrazenie alebo zanesenie snehom môže viesť ku zvýšeniu poistnému tlaku. Pohyblivosť týchto častí poistných klapiek a statický poistnýá tlak musí byť kontrolovaný predom určených intervaloch. Požiadavky na vytvorenie bezpečnej zóny před poistnými klapkami alebo strižnými membránami tj. priestorom v ktorom budú pôsobiť negatívne účinky explózie (plameň, tlaková vlna, teplé plyny) sú pre všetky odľahčovacie prvky rovnaké rádovo v desiatkach metrov. Požiadavka na túto zónu sa minimalizuje při použití poistného ventilu s tlmičom plameňa. Výbuchové skúšky preukázali, že plameň výbuchu je tlmičom pohltený a teplé plyny sú podstatne ochladené. Pritom tlakové účinky sú deflektorom usmernené. Nevýhodou použitia tohoto ventilu je vznik podtlaku v chránenom objeme, ktorý musí byť eliminovaný ,a ďalej o niečo nižšou účinnosťou odľahčí v porovnaní so strižnou membránou (asi o 20 %). Účinnosť odľahčenia sa zvyšuje so zvyšujúcim sa regulovaným výbuchovým tlakom. Pretože v praxi prevažujú kombinácie nádoba – potrubie, je nutné sa zaoberať jako v projekte technológie vnútorným prostredím s nebezpečnstvom výbuchu zmesi a prachu so vzduchom odľačeným tlaku v nádobách spojených potrubím.  Pri spojených nádobách spomenuté rovnice a nomogramy dávajú príliš malé odľahčovacie plochy, pokiaľ sa explózia šíri z jednej nádoby do druhého prostredia.

Pri zariadení pracujúcom s horľavým prachom iba bez odľahčovacieho zariadenia zobrazujúceho prenos výbuchu v potrubí medzi dvoma nádobami použiť použiť potrubie do priemeru DN 300 potrubie kratšie než 6 m, ak sú pre výbušné zmesi prachu so vzduchom splnené tieto podmienky

  • odľahčovacie zariadenie má malý pstat£ 10 kPa
  • nádoby sú približne veľké a odľahčené podľa rovnice alebo nomogramu
  • nádoby s rozdielnymi veľkosťami odľahčené podľa rovnice alebo nomogramu sú dimenzované na pmax ³ 200 kPa

 

Pokiaľ nie je možné odľahčiť menšiu nádobu je nutné ju navrhnúť na maximálny výbuchový tlak.

Pri nesplnení týchto kritérií alebo ak je potrubie dlhšie jako 6 m je nutné v potrubí inštalovať prvok zabraňujúci prenosu explózie potrubím.

 

Pre zabránenie prenosu výbuchu je najspoľahlivejší, zárove´však technicky najzložitejší a teda aj najnáročnejší na údržbu a kontrolu, automatický uzatvárací ventil. Jedná sa o priemyselnú armatúru špeciálnej konštrukcie, ktorá pri uzavretí odolá tlakovému účinku výbuchu a zabráni prenosu výbuchu za armatúru. Ventil je uzaváraný pneumaticky na podnet detektora výbuchu (tlakového, optického) cez ústredňu, ktorá impulz detektora vyhodnocuje. Spätný ventil sa zatvára tlakom výbuchu (bez vlastného pohonu) kde je využívané to, že tlaková vlna postupuje rýchlejšie ako čelo plameňa a zadrží teda oba nebezpečné účinky explózie. V potrubí však nesmie byť vysoká koncentrácia prachu, nehodí sa napr. v pneumatickej doprave.

Ďalším prvkom zabraňujúcim  prenosu v potrubí a to aj s vysokou koncentráciou prachu je rotačný podávač. Okrem svojej zákadnej funkcii tj. z plynulého podávania materiálu z jedného objemu do druhého musia tieto objemy taktiež protivýbuchovo rozdeliť.