.RU

4.4 Чувствительность ВВ к разрядам статического электричества - «Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий»



^ 4.4 Чувствительность ВВ к разрядам статического
электричества


Многие производственные процессы, особенно с применением диэлектрических материалов, сопровождаются образованием и накоплением электростатических зарядов. Статическая электризация чаще всего наблюдается при трении или скольжении поверхностей диэлектриков друг относительно друга или по поверхности металлов, при механическом разрушении диэлектриков, отрыве поверхностей одна от другой, распылении твердых и жидких аэрозолей, движении частиц в газовом потоке и пр. [29, 30, 31].

Пневматическое транспортирование промышленных ВВ и заряжание ими взрывных полостей сопровождаются электризацией. Уровень электризации в основном определяется состоянием контактирующих поверхностей и зависит от многочисленных факторов, в том числе от состава, дисперсности и влажности ВВ, скорости пневмотранспортирования, материала и электрического сопротивления трубопровода, влажности воздуха и т.п. Возникающие электростатические разряды при этом могут стать источниками воспламенения пылевоздушных смесей (ПВС), особенно при пневмозаряжании, когда образование пылевоздушных смесей возможно и вне трубопроводов. Наибольшей чувствительностью к искровым разрядам отличаются пылевоздушные смеси ВВ, они же отличаются и высокой электризуемостью, особенно пыли диэлектриков. Поэтому критерий чувствительности ВВ к электрической искре является основополагающим критерием с точки зрения электростатической безопасности, по которому можно оценить степень опасности воспламенения и разработать соответствующие меры.

Определение минимальной энергии зажигания пылевоздушных смесей проводится в основном по методу подачи заданной энергии искрового разряда в известный объём концентрации порошка. Один из вариантов установки определения чувствительности к искровому разряду представлен на рисунке 4.8.




Рисунок 4.8  Схема установки для определения минимальной энергии зажигания ПВС

Установка состоит из камеры 1, в которой распыляется и поджигается пылевоздушная смесь; киловольтметра 2; блока зарядки рабочего конденсатора 3; блока управления 4, с помощью которого автоматически синхронизируется работа распылителя 5 и искрообразующего устройства; счетного механизма 6, предназначенного для регистрации числа искровых разрядов. Дозатор (распылитель) 5 предназначен для создания и поддержания заданной концентрации ПВС исследуемого вещества до образования в ней искрового разряда. Искровой разряд образуется в момент выхода заслонки 7 из межэлектродного пространства под действием электромагнита 8. Искровой разряд формируется в межэлектродном промежутке (высоковольтный электрод 9  заземленный электрод 10) с конденсатора С через индуктивность L от блока заданного напряжения 3.

Минимальная энергия воспламенения Wмин (Дж) рассчитывается из уравнения

, (4.14)

где С – ёмкость разрядной цепи, Ф;

U1 и U2 – напряжение на разрядной емкости соответственно до и после пробоя искрового промежутка, В.

Минимальная энергия зажигания пылевоздушных смесей может быть также рассчитана аналитически по формуле, полученной на основе обработки экспериментальных данных:

, (4.15)

где U (м/с)– скорость распространения пламени, определяемая как

, (4.16)

где Sуд – удельная поверхность дисперсной фазы, мм2/г;

К – параметр, определяемый теплофизическими свойствами горючей ПВС.

Зависимость (4.16) качественно подтверждается экспериментально.

Поскольку чувствительность ВВ к искровому разряду зависит от их физического состояния и может колебаться в широких пределах при изменении влажности, плотности, дисперсности порошков, то ее принято определять для наиболее опасной аэровзвеси. Значения минимальных энергий воспламенения аэровзвесей некоторых взрывчатых веществ в зависимости от дисперсности приведены в таблице 4.8 [32].


Таблица 4.8 – Значения минимальных энергий воспламенения
аэровзвесей ВВ в зависимости от дисперсности

Вещество

Дисперсность, мкм

Минимальная энергия воспламенения, мДж

Гексоген

150

3

Тротил

100-300

2,8-3

Алюминиевая пудра

50-100

9,6-60

Аммонит 6ЖВ

125

1500

Гранулит АС-8

200-300

1600

Игданит

200-300

1900

Аммиачная селитра

100-300

2000


Из компонентов промышленных ВВ наибольшей чувствительностью характеризуется гексоген, тротил и алюминиевая пудра.

Для поиска минимальных пределов воспламенения от электростатических разрядов при разбавлении ПВС инертными газами или при разрежении среды используют установку, позволяющую проводить исследование зависимости чувствительности к искре в замкнутом пространстве (рисунок 4.9).

В этой установке, в отличие от установки, представленной на рисунке 4.8, где концентрация пылевоздушной смеси (ПВС) создается при свободном падении частиц, заданная концентрация достигается за счет взвешивания.





Рисунок 4.9  Принципиальная схема установки определения
чувствительности к электрическому разряду в зависимости
от различных факторов




ПВС создается в известном объёме (4 см3) в диэлектрической сборке 1, которая установлена на якоре электромагнита 2, управляемого источником питания G2. Электростатическая энергия от конденсатора Ск поступает в межэлектродное пространство с помощью вакуумного выключателя ВВ-20 от высоковольтного источника G1 через ограничительное сопротивление R. Полное смешивание газовой смеси с частицами достигается при помощи вентилятора 3 через крышку сборки из мелкоячеистого капронового сита. Сборка 1, электромагнит 2 и вентилятор 3 размещены в герметичной стальной испытательной камере 4, из которой воздух откачивается вакуумным насосом 5.

Результаты испытаний на данной установке порошкообразного циркония, используемого как один из компонентов для инициирующих составов, приведены на рисунках 4.10 и 4.11.

Нижним пределом содержания кислорода в среде азота является 10 % при оптимальной для воспламенения концентрации порошка в смеси 50 кг/м3, при других концентрациях порошка такая смесь не воспламеняется (см. рисунок 4.10). При снижении остаточного давления в камере от значения атмосферного до 400 мм. рт. ст. (при содержании кислорода 21 %) минимальная энергия зажигания циркония увеличивается на несколько порядков, что снижает чувствительность циркония при использовании. Результаты испытаний порошкообразного циркония на данной установке позволили разработать рекомендации по безопасной технологии переработки порошка в производстве (см. рисунок 4.11).




Рисунок 4.10  Чувствительность к искре ПВС циркония
в зависимости от концентрации ^ К (кг/м3) и остаточного давления Р (мм. рт. ст.)







Рисунок 4.11 – Возможность воспламенения циркония
в зависимости от содержания кислорода в среде азота
и массовой концентрации порошка в смеси газов


Для пастообразных взрывчатых веществ, например, гексопласта, или литых твердых образцов сборка для испытаний представляет несколько иную конструкцию, изображенную на рисунке 4.12. Устройство позволяет определить чувствительность к сканирующему разряду за счет вращения подложки 1 с образцом 2 относительно подвижного высоковольтного электрода 3. Кроме того, за счет смещения осевого центра заземленного электрода 4 относительно центра вращающейся подложки, одновременно можно выявить оптимальную величину разрядного промежутка l (мм) при воспламенении образцов.





1 – подложка; 2 – ВВ; 3 – высоковольтный электрод; 4 – заземленный электрод; 5 – генератор высоковольтного напряжения; 6 – блок
синхронизации


Рисунок 4.12  Устройство определения чувствительности
к сканирующему разряду

Для оценки электризуемости ВВ наиболее важными характеристиками являются их удельное объёмное (V, Омм) и поверхностное (S, Ом) электрические сопротивления, которые определяются в соответствии с ГОСТ 6433.2-81 по схеме измерения (рисунок 4.13). В качестве измерительного прибора используется тераомметр типа ЕК6-7.


Удельные сопротивления веществ определяются по следующим формулам:

, , (4.17)

где RV и RS – соответственно измеренное объёмное и поверхностное сопротивление материала, Ом;

^ D0 – диаметр измерительного электрода, м;

h – толщина исследуемого образца, м;

  зазор между измерительным и охранным электродами, м.





1 – охранный электрод; 2  исследуемый материал;
3, 4 – измерительные электроды


Рисунок 4.13  Схема измерения удельных электрических
сопротивлений ВВ


Установлено, что материалы и продукты способны электризоваться в том случае, если удельное объёмное сопротивление их превышает 106 Омм. При оценке сравнительной электризации различных ВВ обычно используют установки [7], основанные на принципе образования электростатических зарядов при ударе частиц пылегазовоздушной струи о наклонную преграду, выполненную из различных конструкционных материалов.

Электризуемость выражают потенциалом (В) или удельным зарядом вещества (Кл/кг), находящегося в металлической емкости, после ссыпания в него контактируемых частиц порошка. Электрические характеристики и сравнительная способность к электризации некоторых ВВ приведены в таблице 4.9 [7].


Таблица 4.9 – Электростатические характеристики некоторых ВВ

Вещество

Влажность,

, %

Электрические
характеристики

Электризуемость при ударе о пластину, В

V, Омм

S, Ом

латунь

алюминий

Гексоген

0,01

1015

1016

5000-7000

-

Тротил

0,01

21013

1011

4000

-

Аммонит 6ЖВ

0,04

5,71010

7,51010

650

1000




0,03

9,6105

2,1107

900

1500

Аммонал

0,16

1,2106

108

900

1100




0,47

1,5105

2107

500

800

Аммонит скальный №1

0,05

1,7107

1,5107

2000

1900

Гранулит АС-8

0,33

3,5108

2,7108

50

50




0,77

2,8107

1,6107

0

0

Гранулит М

0,08

2,1107

1,5107

90

-




0,50

1,1105

1,3106

0

-


Наиболее высокую электризуемость имеют гексоген и тротил. Существенно меньше электризуется аммиачная селитра, особенно в гранулированном виде. Диэлектрические свойства и соответственно электризуемость промышленных ВВ, основным компонентом которых является гигроскопичная аммиачная селитра, как правило, снижаются при повышении их влажности и увеличении размеров частиц. На электризуемость ВВ влияют следующие факторы: относительная влажность воздуха, концентрация ВВ и скорость его перемещения в пневмопотоке, профиль пневмотранспортной линии (число поворотов и крутизна) и материал ее внутренней поверхности.

Интенсивность электризации в пневмотранспортных магистралях пропорциональна скорости потока в степени 1,8 и определяется как [29]:

J = æDL1,8,


где J – ток электризации, мкА;

æ – коэффициент электризации, мкКлс0,8/м3,8;

  массовая концентрация транспортируемого материала в потоке, кг/кг;

  средняя по сечению скорость транспортируемого воздуха, м/с;

D и L – диаметр проходного сечения и длина трубы, м.

Большие электростатические заряды могут образовываться в потоке ВВ, поступающего из пневмопровода в приемный бункер или зарядную полость, а также в облаке пыли, выходящем с отработанным воздухом из устья шпура или скважины. Поэтому при оценке электростатической безопасности процессов транспортирования ВВ необходимо иметь данные по параметрам электризации, полученные на производственных установках или приближенных к ним.

^ 4.5 Чувствительность ВВ к совместному воздействию

Кроме достаточно изученных и описанных выше воздействий на ВВ в процессе подготовки, переработки и эксплуатации, могут возникать сопутствующие воздействия, например, возникновение электростатического разряда с одновременным механическим воздействием при защемлении, ударе или других механических нагрузках на ВВ. Хотя такие факторы имеют малую вероятность появления, тем не менее, исключать их из оценки комплексной безопасности нельзя, поскольку в современных условиях разработка новых более эффективных и мощных ВВ (угленитов, граммонитов и др.) с использованием более чувствительных компонентов требует всестороннего подхода к условиям их безопасной переработки. На рисунке 4.14 представлена схема модельной установки определения чувствительности ВВ совместного воздействия факторов (электростатический разряд и скользящее трение).




Рисунок 4.14  Схема установки определения чувствительности ВВ
к совместному воздействию


Конструктивно устройство представляет элемент фрезерного станка, на станине которого закреплена диэлектрическая подложка 1 с исследуемым веществом 2. На вещество воздействует стальной заземленный имитатор скольжения 3 с определенной скоростью движения и заданным давлением прижатия Р (кг/см2). В подложку введен высоковольтный электрод 4, на который электростатический разряд синхронно поступает с генератора импульсов 5 при замыкании контактной группы SA, механически связанной с имитатором. В качестве исследуемого вещества был испытан состав ВВ на основе граммонита с различными флегматизирующими и горючими добавками. Чувствительность совместного воздействия (механическое трение и электрический разряд) оценивалась частостью ,%.

В таблице 4.10 приведены результаты экспериментов, из которых следует, что при определенных факторах механической нагрузки и электрического разряда (V= 1,8 м/с, W =162 мДж) при раздельном их воздействии, образец не воспламеняется (=0). При совместном же воздействии данных факторов (Р, V, W) существует пропорциональная зависимость вероятности воспламенения от энергии электрического разряда при варьировании электрической емкости и напряжения на конденсаторе С генератора 5.


Таблица 4.10 – Экспериментальные данные по чувствительности
состава ВВ к совместному воздействию

Вид воздействия

V, м/с

C, пФ

U, кВ

W, мДж

, %

Механическое

0,8

-

-

-

0

Электрический разряд

-

20103

7,5

112

0

Совместное

0,8

20103

7,5

112

100

Механическое

1,8

-

-

-

0

Электрический разряд

-

20103

9,0

162

0

Совместное

1,8

20103

6,5

92

100

Совместное

1,8

10103

5,0

47

14

Совместное

1,8

10103

5,5

57

25

Совместное

1,8

10103

6,5

68

40

Совместное

1,8

10103

7,0

93

50

Совместное

1,8

4,7103

5,0

33

9

Совместное

1,8

2,8103

6,0

31

16

Совместное

1,8

7,8102

9,0

27

50

Совместное

1,8

7,8102

9,5

20

100

Учитывая, что значения Wмин определялись в окрестности пробивного напряжения, для качественного объяснения полученных результатов может быть применена модель электромеханического пробоя [33], согласно которой электрическая прочность материала пропорциональна механической прочности. В рамках этой модели и объясняется влияние сопутствующего механического воздействия имитатора на воспламеняемость от искровых разрядов. Сопутствующие механические воздействия совершают часть работы, необходимой для пробоя, понижают значение пробойного напряжения Uпр, а следовательно, и минимальную энергию зажигания Wмин.

5 обеспечение безопасности при эксплуатации ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ


Эксплуатационная безопасность заключается в совокупности всех мероприятий по обеспечению безопасности работ с ВВ на всех этапах, начиная со стадии изготовления опытных образцов в лабораторных условиях на ручных операциях и заканчивая уничтожением неиспользованных ВВ и их остатков после проведения взрывных работ. Перечень работ при обращении с ВВ, когда требуется обеспечение безопасности, можно охарактеризовать следующими образом:

При транспортировке, хранении, эксплуатации ВВ, человек непосредственно контактирует как с малыми навесками, так и с крупногабаритными изделиями, измеряемыми десятками тонн. На всех перечисленных этапах разработаны и действуют различные инструкции, правила, нормы, стандарты, наставления [34-37], которые регламентируют условия безопасного обращения с взрывчатыми материалами (ВМ). Практически все регламентирующие материалы разработаны на основе критериев безопасности, характеризующих чувствительность ВМ к тем или иным видам воздействий. Но, несмотря на обеспечение каждого рабочего места, участка, цеха инструкциями и наставлениями, проведение инструктажей и дополнительного обучения, аварии на объектах с использованием ВВ, приносящие разрушения и гибель людей, продолжают происходить.

Иногда человек нарушает требования безопасности, не понимая особенностей технологического процесса и результатов последствий таких нарушений. Анализ аварийных ситуаций показывает значимость человеческого фактора. Коэффициент травматизма и аварийности значительно снижается, когда человек, работая на опасных и особо опасных операциях, понимает сущность производственных операций и результаты последствий нарушений технологического процесса. Исходя из этого, ниже рассмотрены некоторые вопросы эксплуатационной безопасности, позволяющие более глубоко освоить существующие рекомендации по технике безопасности при обращении с ВВ.


fotografiya-english.html
fotohimicheskie-processi-v-verhnih-sloyah-atmosferi.html
fotometriya.html
fotozhurnalistika-2.html
fragmenti-iz-muhabbat-nam-horezmij-regioni-i-etapi-formirovaniya-tyurkskih-pismennih-yazikov.html
fraktali-v-neftegazovoj-geologii-i-geofizike.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/konfliktologicheskaya-kompetentnost-budushego-specialista-kak-predmet-nauchnogo-issledovaniya.html
  • uchit.bystrickaya.ru/text-5-1-read-the-text-bcemirnij-bank-predosteregaet-ob-opasnostyah-grozyashih-razvivayushimsya-stranam.html
  • shpora.bystrickaya.ru/zaklyuchenie-geroicheskoe-v-poezii-v-svisockogo.html
  • institut.bystrickaya.ru/tema-1-hozyajstvennij-uchet-v-sisteme-upravleniya-programmi-vstupitelnih-ispitanij-po-obsheobrazovatelnim-predmetam.html
  • student.bystrickaya.ru/3-filosofiya-i-mifologiya-predislovie2-viderzhki-iz-uchebnogo-plana-kursa6.html
  • lecture.bystrickaya.ru/85-trebovaniya-bezopasnosti-pri-rabote-avtotransporta-a-sh-shamuzafarov-zaregistrirovano-v-minyuste-rf-9-avgusta-2001-g.html
  • apprentice.bystrickaya.ru/velikaya-teorema-ferma-2.html
  • gramota.bystrickaya.ru/vpervie-napechatano-otdelnoj-knigoj-pod-zaglaviem-na-dne-zhizni-izdatelstvom-marhlevskogo-v-myunhene-bez-ukazaniya-goda-i-pod-zaglaviem-na-dne-stranica-2.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/tema-49-sovetskie-gosudarstvo-i-pravo-poyasnitelnaya-zapiska-k-programme-uchebnogo-kursa.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/antihristovo-novoe-imya-ieromonah-kornilij-tajna-imeni-razmishleniya-ob-imenah-bozhiih-i-imenah-chelovecheskih.html
  • notebook.bystrickaya.ru/harakteristika-i-poryadok-rascheta-pokazatelej-doklad-o-rezultatah-i-osnovnih-napravleniyah-deyatelnosti-respublikanskogo-agentstva.html
  • holiday.bystrickaya.ru/o-provedenii-oblastnogo-konkursa.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/tradicionnie-metodi-ekonomicheskoj-statistiki.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/prilozhenie-16-perechen-tem-metodicheskie-rekomendacii-vadim-grigorevich-kogan-master-sporta-sssr-sudya-po.html
  • tasks.bystrickaya.ru/1217-informacionnie-tablici-opasnogo-gruza-i-znaki-opasnosti-kotorie-ne-otnosyatsya-k-gruzam-kotorie-perevozyatsya-ili-ih-ostatkov-dolzhni-bit-snyati-ili-zasloneni.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/pro-dyatla-o-skazkah-ahadova-3.html
  • teacher.bystrickaya.ru/garantii-zakonnosti-i-pravoporyadka-uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-teoriya-gosudarstva-i-prava-rassmotreno.html
  • assessments.bystrickaya.ru/diplom-po-tehnologii-mashin-chast-11.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-uchebnogo-predmeta-kursa-disciplini-modulya-mou-kamskopolyanskaya-srednyaya-obsheobrazovatelnaya-shkola-1-stranica-7.html
  • holiday.bystrickaya.ru/modelirovanie-perenosa-radionuklidov-vibrosa-aes-v-atmosfere-problemi-geologii-i-osvoeniya-nedr.html
  • apprentice.bystrickaya.ru/vasilij-ivanovich-surikov-pevec-zemli-sibirskoj.html
  • spur.bystrickaya.ru/krisa-tozhe-drug-cheloveka-na-istoricheskoj-scene-bolshogo-teatra-v-mezhdunarodnij-den-zashiti-detej-sobrali-vospitannikov.html
  • tasks.bystrickaya.ru/24-itogi-yazik-programmirovaniya-paskal.html
  • occupation.bystrickaya.ru/oborudovanie-dolzhno-otvechat-trebovaniyam-po-ohrane-truda-ohrane-okruzhayushej-sredi-pozharnoj-promishlennoj-bezopasnosti-otrazhennih-v-dejstvuyushih-normativnih-dokumentah-.html
  • institute.bystrickaya.ru/gerakl-i-ego-podvigi.html
  • shpora.bystrickaya.ru/zakonnij.html
  • university.bystrickaya.ru/f-m-dostoevskij-russkaya-filosofiya-stranica-11.html
  • bukva.bystrickaya.ru/razrabotka-bazi-dannih-magazin-kompyuternoj-tehniki-i-oborudovaniya-sredstvami-microsoft-acces.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/termodinamika-himicheskoj-i-elektrohimicheskoj-ustojchivosti-medno-nikelevih-splavov.html
  • esse.bystrickaya.ru/programma-vistavki-transtek-2012.html
  • holiday.bystrickaya.ru/novie-metodi-i-pribori-dlya-ekspressnoj-ocenki-energeticheskih-parametrov-ustalostnoj-povrezhdaemosti-i-razrusheniya-poverhnostnih-sloev-01-04-01-pribori-i-metodi-eksperimentalnoj-fiziki.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-i-zadaniya-na-kursovuyu-rabotu-s-metodicheskimi-ukazaniyami-dlya-studentov-4-kursa.html
  • textbook.bystrickaya.ru/izderzhki-proizvodstva.html
  • urok.bystrickaya.ru/portalnij-kran-kondor.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-disciplini-obsuzhdena-na-zasedanii-kafedri-farmacii-26.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.