Разработка методов и средств измерений, испытаний и контроля взрывобезопасности газового оборудования

Введение
Для каждой технологической системы должны предусматриваться меры по максимальному снижению взрывоопасности технологических блоков, входящих в нее. Газовое оборудование является потенциально взрывоопасным, следовательно, освещение методов и способов контроля взрывоопасности является актуальной тематикой для выполнения курсовой работы. Целью работы является представление информации о методах и средствах измерений и контроля взрывоопасности газового оборудования. Объектом исследования является газовое оборудование, предметом – методы контроля взрывоопасности газового оборудования. Снижение взрывоопасности предусматривает соблюдение следующих мер:
 предотвращение взрывов и пожаров внутри технологического оборудования;
 защиту технологического оборудования от разрушения и максимальное ограничение выбросов из него горючих веществ в атмосферу при аварийной разгерметизации;
 исключение возможности взрывов и пожаров в объеме производственных зданий, сооружений и наружных установок;
 снижение тяжести последствий взрывов и пожаров в объеме производственных зданий, сооружений и наружных установок.
Технологические процессы организуются так, чтобы исключить возможность взрыва в системе при регламентированных значениях их параметров. Регламентированные значения параметров, определяющих взрывоопасность процесса, допустимый диапазон их изменений, организация проведения процесса устанавливаются разработчиком процесса на основании данных о критических значениях параметров или их совокупности для участвующих в процессе веществ.
Для каждого технологического процесса определяется совокупность критических значений параметров. Допустимый диапазон изменения параметров устанавливается с учетом характеристик технологического процесса. Технические характеристики системы управления должны соответствовать скорости изменения значений параметров процесса в требуемом диапазоне (класс точности приборов, инерционность систем измерения, диапазон измерения и т.п.).
Способы и средства, исключающие выход параметров за установленные пределы, приводятся в исходных данных на проектирование, а также в проектной документации и технологическом регламенте на производство.
Условия взрывопожаробезопасного проведения отдельного технологического процесса или его стадий обеспечиваются:
рациональным подбором взаимодействующих компонентов исходя из условия максимального снижения или исключения образования взрывопожароопасных смесей или продуктов;
выбором рациональных режимов дозирования компонентов, предотвращением возможности отклонения их соотношений от регламентированных значений и образования взрывоопасных концентраций в системе;
введением в технологическую среду исходя из физико-химических условий процесса дополнительных веществ: инертных разбавителей-флегматизаторов, веществ, приводящих к образованию инертных разбавителей или препятствующих образованию взрывопожароопасных смесей;
рациональным выбором гидродинамических характеристик процесса и теплообменных характеристик, а также геометрических параметров аппаратов;
применением компонентов в фазовом состоянии, затрудняющем или исключающем образование взрывоопасной смеси;
выбором значений параметров состояния технологической среды (состава, давления, температуры), снижающих ее взрывопожароопасность;
надежным энергообеспечением.
Согласно ГОСТу 31610.0 взрывоопасной средой называется среда, состоящая из смеси с воздухом при атмосферных условиях, горючих веществ в виде газа, пара или пыли, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени. Взрывоопасная газовая среда состоит из смеси с воздухом при атмосферных условиях, горючих веществ в виде газа, пара или аэрозоля, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени.
При эксплуатации газового оборудования, в условиях отсутствия необходимых мер защиты, возникают взрывоопасные зоны. В них присутствует или может образоваться взрывоопасная газовая среда в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, установке (монтаже) и эксплуатации оборудования.
Зона, в которой отсутствует взрывоопасная среда в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении, установке (монтаже) и эксплуатации оборудования называется взрывобезопасной [1].



1. Виды горючих веществ
Горючее вещество способно самовозгораться или образовывать горючий газ, пар или аэрозоль. Ниже приведена классификация горючих веществ.
Горючая жидкость - это жидкость, способная образовывать горючие пары в прогнозируемых условиях использования. Примером прогнозируемых условий использования может служить ситуация, в которой горючая жидкость применяется при температурах, близких к точке воспламенения или превышающих ее.
Сжиженный горючий газ – это горючее вещество, которое хранится или перерабатывается как жидкость и которое при температуре окружающей среды и атмосферном давлении является горючим газом.
Горючий газ или пар - газ или пар, который в смеси с воздухом в определенной пропорции образует взрывоопасную газовую среду.
Горючий аэрозоль - мелкие капли горючей жидкости, рассеянные в воздухе и образующие взрывоопасную смесь. Под аэрозолью также подразумевается туман.
Комбинированная смесь -это смесь с воздухом горючего газа или пара с горючей пылью и (или) с горючими летучими частицами.



2. Принципы безопасности при работе с газовым оборудованием
Технологическое оборудование, связанное с переработкой или хранением горючих материалов, следует проектировать, эксплуатировать и обслуживать таким образом, чтобы утечки горючих веществ, и, следовательно, размеры взрывоопасной зоны в нормальном режиме работы и при авариях были минимальными по частоте, длительности и количеству высвобождаемого горючего вещества.
На ранних этапах разработки проекта газового оборудования необходимо провести обследование тех частей технологического оборудования и систем, которые могут стать источниками утечки горючего вещества, и рассмотреть возможность изменения их конструкции, чтобы снизить до минимума вероятность и частоту таких утечек, а также количество и интенсивность выделения горючего вещества.
В ситуациях, когда может образоваться взрывоопасная газовая среда, необходимо принять следующие меры обеспечения безопасности: устранить возможность возникновения взрывоопасной газовой среды вокруг источника воспламенения или устранить источник воспламенения.
В случаях когда невозможно обеспечить указанные меры безопасности, средства защиты, технологическое оборудование, системы и способ проведения технологического процесса должны быть такими, чтобы вероятность одновременного наличия взрывоопасной газовой среды и источника воспламенения была ниже практически целесообразного уровня. Необходимый уровень безопасности может быть обеспечен применением как одной из перечисленных мер, так и их сочетанием.

2.1. Цели классификации взрывоопасных зон
Классификация взрывоопасных зон — это метод анализа окружающей среды, в которой может присутствовать взрывоопасная газовая среда, проводимого для выбора и установки оборудования, эксплуатация которого в присутствии данной смеси должна быть безопасной. Классификацию проводят с учетом характеристик воспламенения газа или пара, таких как энергия воспламенения и температура воспламенения. Классификация зон имеет две главные цели: определение типа (взрывоопасная или взрывобезопасная) или класса зоны и нахождение ее протяженности (размеров).
На практике очень трудно гарантировать эксплуатацию промышленных объектов, связанных с использованием горючих материалов, таким образом, чтобы в воздухе отсутствовали горючие газы и в оборудовании не возникали источники воспламенения. Поэтому при наличии взрывоопасной газовой среды следует использовать оборудование, конструкция которого снижает до минимума вероятность возникновения источника воспламенения. И напротив, если вероятность возникновения взрывоопасной газовой среды мала, то требования к уровню взрывозащиты конструкции оборудования могут быть менее жесткими.
Следует стремиться к тому, чтобы число и размеры зон классов 0 или 1 были минимальными. Это может быть обеспечено выбором конструкции технологического оборудования и условиями его эксплуатации. Необходимо обеспечить, чтобы агрегаты и установки в основном относились к зоне класса 2 и не были взрывоопасными. Если утечка горючего вещества неизбежна, необходимо использовать такое технологическое оборудование, которое является источником утечек второй степени, а если и это невозможно, т.е. когда неизбежны утечки первой степени или они постоянные (непрерывные), то их число и интенсивность должны быть минимальными. При классификации зон перечисленные принципы имеют главное значение. Для снижения уровня взрывоопасности зоны конструкция, условия эксплуатации и размещение технологического оборудования должны быть такими, чтобы даже при авариях утечка горючего вещества в атмосферу была минимальной.
После классификации установки по зонам и оформления соответствующих документов замена входящего в эту установку оборудования или изменение реализуемого на ней технологического процесса без получения письменного согласия уполномоченного лица (организации), отвечающего за классификацию зон, не допускается. Классификация взрывоопасных зон должна поддерживаться в актуальном состоянии для любого агрегата или изменения режимов эксплуатации. Необходимо проводить анализ на протяжении всего срока службы агрегата.

2.2. Внутренний объем оборудования, содержащий горючие вещества
Внутренний объем многих частей оборудования, содержащего горючие вещества, например резервуары, может рассматриваться как взрывоопасная зона, даже если взрывоопасная газовая среда внутри них не присутствует в обычных условиях, для определения возможности проникновения воздуха в оборудование.
При применении специальных средств контроля, например инертирования, внутренний объем оборудования, содержащего горючие вещества, не следует классифицировать как взрывоопасную зону или ему может быть присвоена зона с менее жесткими условиями. В данных случаях надежность средств контроля должна быть соразмерна сокращению взрывоопасной зоны, которая определена для внутреннего объема оборудования; например, средства контроля могут быть оценены с применением оценки уровня полноты безопасности согласно [2].