Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема 2.5. Опасные факторы комплексного характера
К опасным факторам комплексного характера относятся такие факторы, при возникновении которых имеют место различные ОВПФ: механические, химические, физические и др.
Например, при возникновении пожара при горении выделяются вредные вещества, человек подвергается воздействию теплового из лучения большого уровня, возможно обрушение конструкций и ме ханическое травмирование и т. д. Пожар — это чрезвычайная ситуа ция, и совокупность возникающих при нем ОВПФ определяется ха рактером пожара и объекта возгорания.
Герметичные системы, находящиеся под давлением, при разру шении приводят к поражению человека осколками и обломками разлетающихся конструкций, ударной волной. В зависимости от степени опасности среды, находящейся в герметичных системах, возможно отравление людей, а при наличии горючих сред — воз никновение пожара и взрыва.Статическое электричество может создавать электростатические поля большой напряженности, а возникшая при разряде электро статических зарядов искра может с гать причиной пожара и взрыва.
Тема 2.5.1. Пожаровзрывоопасность
Основные сведения о пожаре и взрыве
Пожар — неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб и создающее опасность для жизни и здоровья людей.
Горение — окислительный процесс, возникающий при контакте горючего вещества, окислителя и источника зажигания.
По скорости распространения пламени горение подразделяется на нормальное (дефлагращонное), при котором пламя распространя ется со скоростью до нескольких десятков метров в секунду; взрыв ное — при скорости распространения пламени до нескольких сотен метров в секунду и детонационное — при распространении пламени со скоростью до нескольких тысяч метров в секунду.
В процессе реакции горения сгорание веществ может быть пол ным и неполным.
Концентрацию горючего вещества и окислителя, при которой происходит полное сгорание вещества, называют стехиометриче-ской.
Расчет стехиометрического содержания горючего вещества для углеводородов осуществляется по формуле:
где р = пс + %/4 - но/2, a nc, /jHi % соответственно число атомов уг лерода (С), водорода (Н) и кислорода (О) в молекуле горючего. На пример, для реакции сгорания (взрыва) метана СН4 в воздухе
Ст* 9,36% об.
В условиях пожара полного сгорания веществ в воздухе чаще всего не происходит, о чем свидетельствует наличие дыма — дис персной системы из продуктов горения и воздуха, содержащей твер дые и жидкие частицы.
Все реакции горения веществ относятся к экзотермическим, т. е. сопровождающимся выделением теплоты. Из-за выделения теплоты реакции горение, возникнув в одной зоне вещества, рас пространяется на всю массу реагирующих веществ.
В зависимости от агрегатного состояния реагируемых веществ горение бывает гомогенным (однородным), при котором исходные ве щества (горючее и окислитель) находятся в газо- или парообразном состоянии, и гетерогенным (неоднородным), при котором одно из ве ществ (обычно горючее) находится в твердом или жидком состоя нии, а другое (обычно окислитель) — в газообразном.
Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, само воспламенение, взрыв и детонация. Кроме того, существуют и осо бые виды горения: тление и холоднопламенное горение.
Вспышка — процесс мгновенного сгорания паров легковоспла меняющихся и горючих жидкостей, вызванный непосредственным воздействием источника воспламенения.
Возгорание — яачение возникновения горения под действием источника зажигания.
Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени. При этом вся остальная масса горючего вещества остается относительно холодной.
Самовозгорание — явление резкого увеличения скорости экзо термических реакций в веществе, приводящее к возникновению го рения при отсутствии источника зажигания.
Самовоспламенение — это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.
В производственных условиях могут самовозгораться древесные опилки, промасленная ветошь. Самовоспламеняться может бензин, керосин.
Взрыв — быстрое химическое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.
При детонации передача энергии от слоя к слою смеси осуществляется не за счет теплопроводности, а распространением ударной волны. Давление в детонационной волне значительно выше давле ния при взрыве, что приводит к сильным разрушениям.
Тление — беспламенное горение твердого вещества, поверхность которого раскалена и излучает свет и тепло. Тление сопровождается термическим разложением горючего вещества и обильным выделе нием горючих газов и парообразных продуктов, которые свободно рассеиваются в атмосфере. Тление твердого вещества возможно при недостатке кислорода в зоне горения, при недостатке выделяющей ся е зоне теплоты, при очень быстром отводе выделяющейся тепло ты из зоны возникшей реакции горения.
Холоднопламенное горение — основная форма нетеплового само ускоряюшегося режима реакции, которая при этом остается неза вершенной, т. к. не вся химическая энергия реагирующей смеси расходуется на разогрев продуктов реакции.
Для оценки пожаро- и взрывоопасное производств необходи мо знать показатели пожаро- и взрывоопасное™ веществ, использу емых в производственных процессах.
Горючие вещества, применяемые в производстве, подразде ляются на:
газообразные — вещества, абсолютное давление паров кото рых при температуре 50 °С равно или выше 300 кПа;
жидкие — вещества с температурой плавления не более 50 'С;
твердые — вещества с температурой плавления, превышаю щей 50 "С;
пыли — размельченные твердые вещества с размером частиц менее 850 мкм.
Горючесть — это способность вещества или материала к горе нию под воздействием источника зажигания.
По горючести (возгораемости) материалы подразделяются на три группы:
негорючие (несгораемые),
трудногорючие (трудносгораемые);
горючие (сгораемые).
Принято считать негорючими такие материалы, которые не го рят, не тлеют и не обугливаются под воздействием открытого пла мени или высокой температуры.
Трудногорючие материалы — материалы, которые загораются и горят только при воздействии на них открытого огня.
Горючие материалы — материалы, горение которых продолжает ся после удаления источника огня, которым они были подожжены.
Горючие материалы и вещества подразделяются на:
• легковоспламеняющиеся вещества и материалы, которые спо собны воспламеняться от кратковременного (до 30 с) воздей ствия источника зажигания с низкой энергией (пламя спич ки, искра, тлеющая сигарета и т. п.);
вещества средней воспламеняемости, которые воспламеняются от длительного воздействия источника зажигания с низкой температурой;
трудновоспламеияющиеся вещества, которые способны вос пламеняться только под действием мощного источника зажи гания.
К легковоспламеняемым веществам относятся, прежде всего, го рючие жидкости (ЛВЖ — легковоспламеняемые жидкости). ЛВЖ — горючие жидкости с температурой вспышки в закрытом тигле не выше 61 °С или в открытом тигле не выше 66 °С.
К горючим жидкостям (ГЖ) относятся такие, которые способны самостоятельно горечь после удаления источника зажигания, но имеют температуру вспышки выше 61 °С в закрытом тигле.
Температура вспышки — наименьшая температура горючего ве щества, при которой образовавшиеся над его поверхностью пары и газы способны вспыхивать в воздухе от источника зажигания, одна ко скорость образования паров или газов еще недостаточна для под держания устойчивого горения.
Температура вспышки является одним из критериев, по которо му устанавливают безопасные способы хранения, транспортирова ния и применения веществ.
Ацетон имеет температуру вспышки -18 °С, разные сорта бензи на от -39 до -17 "С, керосин +40 °С. масло трансформаторное +147 'С.
Основными показателями взрыво- и пожароопасности твердых и жидких веществ являются температура воспламенения и самовос пламенения.
Температура воспламенения — наименьшая температура веще ства, при которой вещество выделяет горючие пары и газы с та кой скоростью, что после их зажигания начинается устойчивое го рение.
Температуру воспламенения применяют для установления груп пы горючести веществ, оценки пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ.
Для ЛВЖ температура воспламенения отличается от температу ры вспышки на 1...5 °С, для других веществ — на 20 °С и более.
Температура самовоспламенения — самая низкая температура ве щества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзо термической реакции, заканчивающейся пламенным горением.
Температура самовоспламенения газов и паров горючих жидко стей находится в пределах 250...700 °С; для твердых веществ (цинка, магния, алюминия) — 450...800 °С; дерева, каменного угля, торфа — 250...450 'С.
В зависимости от температуры самовоспламенения различают:
• горючие вещества, имеющие температуру самовоспламенения выше температуры окружающей среды;
*горючие вещества, имеющие температуру самовоспламенения равную температуре окружающей среды;
горючие вещества, имеющие температуру самовоспламенения ниже температуры окружающей среды.
Последние вещества называют самовозгорающимися, т. к. они могут загораться без внесения тепла извне и представляют собой бо льшую опасность.
Самовозгорающиеся вещества подразделяют на три группы:
вещества, способные самовозгораться от воздействия воздуха (например, растительные масла и животные жиры, бурый и каменный уголь, торф, обтирочные концы, древесные опилки и т. п.);
вещества, подверженные самовозгоранию при действии на них воды (например, карбид кальция, карбиды щелочных ме таллов, металлические калий и натрий и др.);
вещества, самовозгорающиеся в результате смещения друг с другом; в эту группу входят различные газообразные, жидкие и твердые окислители (галлоиды — хлор, бром; ацетилен, во дород, метан и этилен в смеси с хлором самовозгораются).
Основными показателями пожаро- и взрывоопасное™ горючих газов и паров являются нижний и верхний концентрационные пре делы воспламенения (взрываемости), выраженные в объемной доле компонента в смеси (%) или в массовых концентрациях (мг/м3).
Минимальная концентрация горючих газов, паров, пыли в воз духе, при которой они способны загораться и распространять пла мя, называется нижним концентрационным пределом воспламенения (НИВ).
Максимальная концентрация горючих газов, паров и пыли, при которой еще возможно распространение пламени, называется верх ним концентрационным пределом воспламенения (ВПВ).
Область смесей горючих газов и паров с воздухом, лежащих между нижним и верхним концентрационными пределами воспла менения, называется областью воспламенения.
Нижнему и верхнему концентрационным пределам соответству ют нижний и верхний температурные пределы.
Температурные пределы воспламенения паров — это такие темпе ратуры вещества, при которых его насыщенные пары образуют в окислительной среде концентрации, равные соответственно НПВ и ВПВ, и называются соответственно нижним (НТПВ) и верхним (ВТПВ) температурными пределами воспламенения.
При определении степени опасности пыли, находящейся во взвешенном состоянии в производственном помещении, необходимо учитывать в первую очередь ее способность образовывать с воз духом (кислородом) взрывоопасные смеси, а также чувствитель ность таких смесей к различным источникам воспламенения. Пыль, осевшая на поверхностях различных предметов, может взрываться только после ее перехода во взвешенное состояние (аэрозоль). Для начала ее горения или взрыва необходим источник зажигания. В осевшем состоянии степень пожаровзрывопасности пыли опреде ляется возможностью ее самовозгорания.
Основные причины и источники пожаров и взрывов. Основные причины пожаров на предприятиях: нарушение технологического режима — 33 %; неисправность электроустановок —16 %; самовоз горание промасленной ветоши и других материалов, склонных к са мовозгоранию, — 10 %.
Открытое пламя и искры наиболее часто являются источником зажигания различной горячей среды (открытое пламя и искры возни кают при сварке, резке металлов, заточке инструмента, зачистке швов и целом ряде других технологических процессов). Наиболее ча стой причиной пожара из-за неисправности электроустановок явля ются: короткие замыкания, особенно с образованием электрической дуги; перегрузка электрической сети в результате подключения по требителей (машин, оборудования и т. д.) повышенной мощности, на которую не рассчитана электрическая сеть. Причиной пожара могут быть разряды статического электричества, а также разряды молнии.
Опасные факторы пожара. Независимо от причин пожар харак теризуется рядом опасных факторов, воздействующих на людей и материальные ценности в условиях производства.
Опасный фактор пожара (ОФП) — фактор пожара, воздействие которого приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному ущербу. К ОФП относятся следующие:
открытое пламя и искры;
повышенная температура окружающей среды;
токсичные продукты горения;
дым;
пониженная концентрация кислорода;
последствия разрушения и повреждения объекта;
опасные факторы, проявляющиеся в результате взрыва (удар ная волна, пламя, обрушение конструкций и разлет осколков, образование вредных веществ с концентрацией в воздухе существенно выше ПДК).
Пламя чаше всего поражает открытые части тела. Очень опасны ожоги, получаемые от горящей одежды, которую трудно потушить и сбросить. Особенно легко воспламеняется одежда из синтетических тканей. Температурный порог жизнеспособности тканей человека составляет около 45 "С.
Повышенная температура окружающей среды., поверхностей предметов нарушает тепловой режим тела человека, вызывает пере грев, ухудшение самочувствия из-за интенсивного выведения необ ходимых организму солей, нарушения ритма дыхания, деятельности сердца и сосудов. Необходимо избегать длительного облучения ин фракрасными лучами интенсивностью около 540 Вт/м2 и кратковре менного облучения с интенсивностью 1050 Вт/м2. Температура тела человека в зоне облучения при пожаре не должна превышать 39...40 °С, т. к. при этом возникает опасность теплового удара, а при 60...70 °С в организме человека происходят необратимые измене ния, которые могут привести к смерти. Токсичные продукты горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества и условий, при которых происходит его горение. При горении прежде всего выделяется большое количе ство оксида углерода (СО), углекислого газа (СОг), оксидов азота (NOJ, которые заполняют объем помещения, в котором происходит горение, и создают опасные для жизни человека концентрации. Концентрация СО может достигать 10 % от объема помещения, в то время как при 1 % объемной концентрации человек теряет сознание, а затем может наступить смерть. Концентрация углекислого газа СОг более 3...4 % становится опасной при вдыхании воздуха с такой кон центрацией более получаса. Концентрация углекислого газа в 8...10 % вызывает быструю потерю сознания и смертельный исход.
Однако в продуктах сгорания могут быть и значительно более токсичные вещества, например цианистый водород (HCN) и др. Наиболее опасны продукты сгорания различных синтетических ве ществ, пластмасс.
Дым, выделяющийся при пожаре, очень разнообразен по своему составу и свойствам. По цвету он может быть белым, серым, чер ным и представляет собой аэрозоль, состоящий из мельчайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в продуктах сгорания. В дыме содержатся раздражающие и токсичные вещества, дым снижает видимость, в результате чего теряется ориентация че ловека в помещении и усложняются условия эвакуации.
Недостаток кислорода. Нормальное содержание кислорода в ат мосферном воздухе примерно 21 % по объему. При пожаре атмо сферный кислород расходуется как окислитель в окислительной ре акции горения, и его концентрация в помещении резко снижается. Человек теряет сознание при концентрации кислорода примерно 18 % ио объему, возникает удушье. Практика показывает, что наибольшее количество людей погибает при пожарах не от прямого воздействия огня, а от удушья, связанного с недостатком кислорода, и от отравления токсичными продуктами сгорания.
Обрушение и разрушение несущих конструкций здания. При воз действии высоких температур, возникающих в очаге пожара, несу щие конструкции здания теряют свою механическую прочность, и происходит их обрушение. Это приводит к гибели людей и большим материальным потерям.
Взрыв приводит к быстрому обрушению конструкции. Человек может быть также поражен ударной волной, разлетающимися осколками и элементами конструкций.
Таким образом, пожары наносят большой материальный и мо ральный ущерб, ведут к разрушению промышленных зданий, гибе ли людей.
Категорирование помещений и зданий по степени взрывопожарнои опасности. Согласно НПБ 105—95, предусматривается категориро вание промышленных и складских помещений, зданий и сооруже ний по взрывопожарнои и пожарной опасности.
Категории помещений и зданий определяются по табл. 2.16.
Таблица 2.16. Категории помещений по взрывопожарной опасности
Категорирование помещений и зданий применяется для уста новления нормативных требований по обеспечению взрывопожар ной и пожарной безопасности.
Категории помещений определяются путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д).
Категория самого здания определяется согласно следующим ре комендациям:
здание относится к категории А, если в нем суммарная пло щадь помещений категории А превышает 5 % всех помеще ний или 200 м . В случае оборудования помещений установ ками автоматического пожаротушения допускается не отно сить к категории А здания и сооружения, в которых доля помещений категории А менее 25 % (но не более 1000 м2);
к категории Б относятся здания и сооружения, если они не относятся к категории А и суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % суммарной площади всех по мещений или 200 м2. Допускается не относить здание к кате гории Б, если суммарная площадь помещений категории А и Б в здании не превышает 25 % суммарной площади всех раз мешенных в нем помещений (но не более 1000 м2) и эти по мещения оборудуются установками автоматического пожаро тушения;
здание относится к категории В, если оно не относится к ка тегории А или Б и суммарная площадь помещений категории А, Б и В превышает 5 % (10 %, если в здании отсутствуют по мещения категорий А и Б) суммарной площади всех помеще ний. В случае оборудования помещений категории А, Б и В установками автоматического пожаротушения допускается не относить здание к категории В, если суммарная площадь по мещений категорий А, Б и В не превышает 25 % (но не более 3500 м2) суммарной площади всех размешенных в нем поме щений;
если здание не относится к категориям А, Б и В и суммарная площадь помещений А, Б, В и Г превышает 5 % суммарной площади всех помещений, то здание относится к категории Г. Допускается не относить здание к категории Г, если суммар ная площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м2), а помещения катего рий А, Б, В и Г оборудуются установками автоматического пожаротушения;
здания, не отнесенные к категориям А, Б, В и Г. относят к категории Д.
На объектах категорий В, Г и Д возникновение отдельных по жаров будет зависеть от степени огнестойкости зданий, а образова ние сплошных пожаров — от плотности застройки.
Тема 2.5.2. Герметичные системы, находящиеся под давлением
Герметизированные системы, в которых под давлением находят ся сжатые газы и жидкости (нередко токсичные, пожаровзрывоопасные или имеющие высокую температуру), широко применяют ся в современном производстве. Такие системы являются источни ком повышенной опасности, и поэтому при их проектировании, изготовлении, эксплуатации и ремонте должны строго соблюдаться установленные правила и нормы. К рассматриваемым установкам, сосудам и системам относят паровые и водогрейные котлы, эконо майзеры и пароперегреватели; трубопроводы пара, горячей воды и сжатого воздуха; сосуды, цистерны, бочки; баллоны; компрессор ные установки; установки газоснабжения.
Одним из основных требований, предъявляемых к системам, находящимся под давлением, является их герметичность.
Герметичность — это непроницаемость жидкостями и газами стенок и соединений, ограничивающих внутренние объемы устройств и установок.
Принцип герметичности, т. е. непроницаемость, используется во всех устройствах и установках, в которых в качестве рабочего тела применяется жидкость или газ. Этот принцип является также обязательным для вакуумных установок.
Любые системы повышенного давления всегда представляют со бой потенциальную опасность.
Классификация герметичных систем. Принцип герметичности, используемый при организации рабочего процесса ряда устройств и установок, является важным с точки зрения безопасности их эксп луатации. Из множества герметичных устройств и установок можно выделить те, которые наиболее широко применяются в промышлен ности. К ним следует отнести:
I. Трубопроводы. Жидкости и газы, транспортируемые по трубо проводам, разбиты на следующие десять укрупненных групп, в со ответствии с которыми установлена опознавательная окраска трубо проводов (табл.2.17)
Чтобы выделить вид опасности, на трубопроводы наносят пре дупреждающие (сигнальные) цветные кольца (табл. 2.18).
Таблица 2.18. Сигнальные цветные кольца, наносимые на трубопроводы
При нанесении колец желтого цвета на трубопроводы с опозна вательной окраской газов и кислот, а также при нанесении колец зеленого цвета на трубопроводы с опознавательной окраской воды кольца имеют соответственно черные или белые каемки шириной не менее 10 мм. Число предупреждающих колец какого-либо цвета должно соответствовать степени опасности транспортируемого ве щества.
Кроме цветных сигнальных колец применяют также предупреж дающие знаки, маркировочные щитки и надписи на трубопроводах (цифровое обозначение вещества, слово «вакуум» для вакуумпровддов, стрелки, указывающие направление движения жидкости, и др.), которые располагаются на наиболее ответственных местах ком муникаций.
2. Баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и рас творенных газов при температурах 223..333 "К (-50...+60 °С). Балло ны изготовляют малой вместимости 0,4—12 л, средней — 20—50 л и большой вместимости 80—500 л. Баллоны малой и средней вместимости изготовляют на рабочие давления 30, 15 и 20 МПа из углеро дистой стали и на рабочие давления 15 и 20 МПа из легированной стали.
Для того чтобы легко и быстро распознать баллоны, предназна ченные для определенных газов, предупреждать их ошибочное на полнение и предохранять наружную поверхность от коррозии, на заводах-изготовителях баллоны окрашивают в установленные стан дартом цвета, наносят соответствующие надписи и отличительные полосы (табл. 2.19).
Кроме того, на баллоне указывают наименование газа, а у гор ловины каждого баллона на сферической части отчетливо должны быть выбиты следующие данные: товарный знак предприятия-изго товителя, дата (месяц, год) изготовления (испытания) и год следую щего испытания в соответствии с правилами Госгортехнадзора (на пример, при изготовлении баллонов в марте 1999 г. и последующем их испытании в марте 2004 г. ставят клеймо 3—99—04); вид термо обработки, рабочее и пробное гидравлическое давление (МПа); ем кость баллона (л); массу баллона (кг); клеймо ОТК; обозначение действующего стандарта.
Баллоны для сжатых газов, принимаемые заводам и наполните лями от потребителей, должны иметь остаточное давление не менее 0,05 МПа, а баллоны для растворенного ацетилена — не менее 0,05 и не более 0,1 МПа. Остаточное давление позволяет определить, ка кой газ находится в баллонах, проверить герметичность баллона и его арматуры и гарантировать непроникновение в баллон другого газа или жидкости. Кроме того, остаточное давление в баллонах для ацетилена препятствует уносу ацетона-растворителя ацетилена (при меньшем давлении унос ацетона увеличивается, а уменьшение ко личества ацетона в баллоне повышает взрывоопасность ацетилена).
3. Сосуды для сжиженных газов. Сжиженные газы хранят и пере возят ч стационарных и транспортных сосудах (цистернах), снаб женных высокоэффективной тепловой изоляцией.
Для хранения и транспортирования криогенных продуктов (азо та, аргона, кислорода и воздуха) изготовляют специальные криоген ные сосуды.
Транспортные сосуды (цистерны) обычно имеют объем до 35 тыс. л. Наружную поверхность резервуаров окрашивают эмалью, масляной или алюминиевой красками в светло-серый цвет. На транспортных сосудах наносят надписи и отличительные полосы (табл. 2.20).
Таблица 2.20. Маркировка транспортных сосудов (резервуаров)
4. Газгольдеры. Они могут быть низкого (постоянного) и высокого (переменного) давления. Газгольдеры высокого давления служат для создания запаса газа высокого давления. Расходуемый из него газ проходит через редуктор, который понижает давление и поддержива ет его постоянным в течение всего процесса подачи газа потребите лю. Обычно такие газгольдеры собирают из баллонов большого объе ма, изготовляемых на рабочее давление меньше 25, 32 и 40 МПа.
Газгольдеры низкого давления имеют большой объем 10'—3 -Юли применяются для хранения запаса газа, сглаживания пульсаций, выдачи газов, отделения механических примесей и дру гих целей.
Кроме герметичных устройств и установок, рассмотренных выше, в промышленности широко применяют сосуды, предназна ченные для ведения химических и тепловых процессов, компрессо ры, котлы.
Причины возникновения опасности герметичных систем. Анализ показывает, что разгерметизация устройств и установок происходит в результате действия целого ряда факторов, которые можно условно разделить на две группы — эксплуатационные и технологические.
Первые обусловлены физико-химическими свойствами рабочего тела, параметрами его состояния, условиями эксплуатации и т. д. К ним, например, относят: протекание побочных процессов в устройствах и установках, приводящих к ослаблению прочности конструкции; образование взрывчатых смесей; неправильную эксп луатацию и др.
Вторые связаны с дефектами при изготовлении, монтаже, транспортировании и хранении устройств.
Основными причинами разрушения или разгерметизации сис тем повышенного давления являются:
внешние механические воздействия;
* снижение механической прочности;
нарушения технологического режима;
конструкторские ошибки;
изменение состояния герметизируемой среды;
неисправности в контрольно-измерительных и предохрани тельных устройствах;
ошибки обслуживающего персонала.
Опасности, возникающие при нарушении герметичности. В ряде случаев нарушение герметичности, т. е. разгерметизация устройств и установок, не только нежелательна с технической точки зрения, но и опасна для обслуживающего персонала и производства в целом.
Во-первых, нарушение герметичности может быть связано с взрывом. Здесь следует различать две причины. С одной стороны, взрыв может являться следствием нарушения герметичности, напри мер, воспламенение взрывчатой смеси внутри установки. С другой, нарушение герметичности может стать причиной взрыва, например, при нарушении герметичности ацетиленового трубопровода вблизи участков нарушения образуется ацетиленовозлушная смесь, которая может воспламениться самыми слабыми тепловыми импульсами. Незамеченное длительное горение приводит к такому сильному ра зогреву трубопровода, что ацетилен в нем самовоспламеняется.
Во-вторых, при разгерметизации создаются опасные и вредные производственные факторы, зависящие от физико-химических свойств рабочей среды, т. е. возникает опасность:
получения ожогов под воздействием высоких или, наоборот, низких температур (термические ожоги) и из-за агрессивно сти среды (химические ожоги);
травматизма, связанного с высоким давлением газа в системе, например, нарушение герметичности баллона с газом при давлении 20 МПа с образованием отверстия диаметром 15 мм приведет к появлению начальной реактивной тяги около 3,5 кН; при массе баллона 70 кг он может приобрести ускоре ние и переместиться на некоторое расстояние;
радиационная, возникающая, например, при использовании в
установках в качестве теплоносителя жидких радиоактивных
металлов, обладающих высоким уровнем ионизирующего из
лучения;
отравления, связанные с применением инертных и токсичных
газов и др.
Тема 2.5.3. Статическое электричество
Электростатические заряды возникают на поверхностях некото рых материалов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной электризации. Электризация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материала, если последний изолирован. При разделении двух ди электрических материалов происходит разделение электрических за рядов, причем материал, имеющий большую диэлектрическую про ницаемость заряжается положительно, а меньшую — отрицательно. Чем больше различаются диэлектрические свойства материалов, тем интенсивнее происходит разделение и накопление зарядов. На со прикасающихся материалах с одинаковыми диэлектрическими свой ствами (диэлектрической проницаемостью) зарядов не образуется.
Интенсивность образования электрических зарядов определяет ся различием в электрических свойствах материалов, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения и больше различие в электрических свойствах, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов.
Например, электростатические заряды образуются на кузове дви гающегося в сухую погоду автомобиля, если резина колес обладает хорошими изолирующими свойствами. В результате между кузовом и землей возникает электрическое напряжение, которое может достиг нуть 10 кВ (киловольт) и привести к возникновению искры при вы ходе человека из автомобиля — разряд через человека на землю.
На производстве в различных технологических процессах также образуются большие электрические заряды, электрические потенци алы которых могут достигать десятков киловольт. Например, заряды могут возникнуть при измельчении, пересыпании и пневмотранс-портироеке твердых материалов, при переливании, перекачивании по трубопроводам, перевозке в цистернах диэлектрических жидкостей (бензина, керосина и др.), при обработке на токарных станках диэлектрических материалов (эбонита, оргстекла и т. д.), при сматы вании тканей, бумаги, пленки (например, полиэтиленовой). К при меру, при пробуксовывании резиновой ленты транспортера относи тельно роликов или ремня ременной передачи относительно шкива могут возникнуть электрические заряды с потенциалом до 45 кБ.
Кроме трения, причиной образования статических зарядов яв ляется электрическая индукция, в результате которой изолирован ные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд. Особенно велика индукционная электронизация электропроводящих объектов. Например, на металлических предметах (автомобиль и т. п.), изолированных от земли, в сухую погоду пол действием электрического поля высоковольтных линий электропередач или грозовых облаков могут образовываться значи тельные электрические заряды.
На экранах мониторов и телевизоров положительные заряды накапливаются под действием электронного пучка, создаваемого электронно-лучевой трубкой.
Опасные и вредные факторы статического электричества. При прикосновении человека к предмету, несущему электрический за ряд, происходит разряд последнего через тело человека. Величины возникающих при разрядке токов не велики, и они очень кратко-временны. Поэтому электротравм не возникает. Однако, разряд, как правило, вызывает рефлекторное движение человека, что в ряде случаев может привести к резкому движению руки, падению чело века с высоты или его попаданию в опасную производственную зону.
Кроме того при образовании заряда с большим электрическим потенциалом вокруг них создается электрическое поле повышенной напряженности. Установлено, что электрическое поле повышенной напряженности вредно для человека. При длительном пребывании человека в таком поле наблюдаются функциональные изменения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой и других систе мах. Для человека, находящегося в электростатическом поле, харак терна повышенная утомляемость, сонливость, снижение внимания, скорости двигательных и зрительных реакций.
Наибольшая опасность электростатических зарядов заключается в том, что искровой разряд может обладать энергией, достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Искра, воз никающая при разрядке электростатических зарядов, является час той причиной пожаров и взрывов. При напряжении 3 кВ искровой разряд может вызвать воспламенение почти всех паро- и газовоздушных смесей; при 5 кВ — воспламенение большей части горючих пылей.
Так, удаление из рабочей зоны пыли из диэлектрического мате риала с помощью вытяжной вентиляции может привести к накопле нию в газоходах электростатических зарядов и отложений пыли. Появление искрового разряда в этом случае может вызвать воспла менение или взрыв пыли. Известны случаи очень серьезных аварий на предприятиях в результате взрывов в системах вентиляции.
При перевозке легковоспламеняющихся жидкостей, при их пе рекачке по трубопроводам, сливе из цистерны или за счет плеска ния жидкости в ней накапливаются электростатические заряды, и может возникнуть искра, которая воспламенит жидкость.
Наибольшую опасность статическое электричество представляет на производстве и на транспорте, особенно при наличии пожаро-взрывоопасных смесей, пыли и паров легковоспламеняющихся жидкостей.
В бытовых условиях (например, при хождении по ковру) накап ливаются небольшие заряды, и энергии возникших искровых разря дов недостаточно для инициирования пожара в обычных условиях быта.
Вопросы для самоконтроля
10. Каковы причины образования электростатических зарядов и в каких процессах на производстве они возникают?
11. Чем вредны электростатические поля высокой напряженности?
12. Чем опасно статическое электричество и к каким чрезвычайным ситу ациям оно может привести?