Вы здесь

Вибухозахист рудникового електроустаткування з елементами, що нагріваються, (розвиток наукових основ і розробка)

Автор: 
Іохельсон Зіновій Маркович
Тип работы: 
Дис. докт. наук
Год: 
2004
Артикул:
3504U000519
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

раздел 2.1 и [142]). Температуры медных НЭ измерялись оптическим пирометром типа ЭОП-51 через смотровое окно взрывной камеры. Для опытов в качестве НЭ использовались медные проволоки диаметром 2 мм и длиной 90 мм, т.е. таких размеров, которые были не меньше реальных НЭ. С исследуемыми НЭ выполнялось 5 опытов, в которых опытные образцы доводились до температуры 1040°С, близкой к температуре плавления меди (1083°С). При этом воспламенение смеси метана с воздухом не происходило вплоть до полного расплавления исследуемых НЭ, напряжение на которых не превышало 0,59 В, а ток которых достигал 300 А.
Дополнительно были выполнены также опыты со спиралью из медной проволоки диаметром 2 мм. Наружный диаметр спирали составлял 15 мм, длина - 12 мм, шаг навивки - 3 мм. Во всех 5 опытах спираль не воспламенила смесь метана с воздухом вплоть до расплавления.
Приведенные результаты исследований с медными НЭ показывают, что от нагретой поверхности этих элементов, применяемых в различных шахтных устройствах и аппаратах, не может произойти воспламенения метана.
Исследования с никелевыми НЭ проводились с применением проволоки марки НП-2 при концентрации метана в воздухе 5,5-6,0%, с молибденовыми с применением проволоки марки МЧ-2 и вольфрамовыми с применением проволоки марки ВА-1 - при концентрации метана в воздухе 9,6% [132]. Взрывная камера при исследованиях использовалась объемом 5 л. НЭ во взрывной камере располагались горизонтально. В качестве критерия оценки условий воспламенения метана в смеси с воздухом принята величина тока, разогревающего НЭ за определенное время. В цепи исследуемых НЭ заданная величина тока поддерживалась с помощью стабилизатора, а время прохождения тока через проволоку ограничивалось посредством электронного реле времени. Стабилизатор тока и указанное реле, специально разработанные для выполнения описываемых исследований, обеспечивали точность задаваемых параметров в пределах 2%. Схема экспериментальной установки приведена на рис. 3.6, а общий вид - на рис. 3.7.
Для оценки предельных значений токов, характеризующих воспламенение МВС от поверхностей НЭ, были получены зависимости этих токов от времени соприкосновения НЭ с МВС для различных диаметров и длин НЭ.
Необходимость получения таких зависимостей вызвана интенсивным процессом окисления никелевых, молибденовых, вольфрамовых НЭ при нагреве, вызывающем изменение температурного режима НЭ при неизменном значении проходящего тока.
Количество опытов при получении каждой экспериментальной точки зависимости, определяющей воспламеняющую способность НЭ от протекающего тока, определялось следующим образом.

Для каждого интервала времени соприкосновения НЭ с МВС характерно наличие интервала воспламеняющих токов, при которых взрыв может быть и может не быть. При верхнем граничном значении тока вероятность воспламенения МВС равна 1, а при нижнем - 0. При значении тока, соответствующем середине интервала, вероятность воспламенения МВС равна 0,5. Т.к. она оценивается по частоте появления взрывов, можно определить количество опытов из условия отклонения вероятности от частоты не более чем на 50% при доверительной вероятности 0,9, что принято для искробезопасных систем [58], по следующей формуле [149]:

, (3.7)

где - частота воспламенения МВС НЭ;
m - число воспламенений МВС;
n - число всех опытов;
р - вероятность воспламенения МВС;
? - допустимая величина отклонения вероятности от частоты;
q - вероятность невоспламенения МВС.

При р = 0,5; ; q =0,5 и =0,9 =1,64, а n ?3.

При р = 0,5; ; q =0,5 и =0,9 =1,64, а n ?11.

При установлении величины тока для определенного времени соприкосновения НЭ с МВС производилось 10 опытов при минимальном токе, который обеспечивал 100% взрыв и 10 опытов при предельном токе, при котором не происходило взрывов. Расхождение между граничными значениями указанных токов не превышало 5%.
Методика экспериментов заключалась в следующем. Во взрывную камеру одновременно помещалось пять отрезков из проволоки, на которые поочередно подавался от стабилизатора ток заданной величины. Время нахождения нагретой проволоки в камере со взрывчатой смесью устанавливалось с помощью реле времени. В каждом опыте с отрезком проволоки камера проветривалась и вновь наполнялась смесью. Опыты проводились с проволоками длиной от 10,4 до 77 мм и диаметром от 0,04 до 0,5 мм.
Анализ полученных данных показал, что изменение длины никелевых, молибденовых и вольфрамовых НЭ практически не приводит к существенному изменению их воспламеняющих токов, что можно объяснить инициированием воспламенения МВС очень малым по длине участком НЭ, расположенным в наиболее нагретой центральной части НЭ в виде натянутой проволоки.
Ряд исследований окислительных свойств молибдена [53] и вольфрама [55], а также непосредственные наблюдения показывают, что при температурах, превышающих 1000°С, наступает интенсивное окисление молибдена и вольфрама, сопровождающееся возгонкой окислов и образованием пламени.
На рис. 3.8 показаны образцы молибденовой и вольфрамовой проволок, подвергнутых воздействию температуры 1300°С при протекании тока.

На фотографиях видно, что окислы собираются в виде капель, обнажая чистый металл. В этом случае взрывчатая смесь соприкасается с чистым металлом, имеющим более высокую температуру, чем его окислы, или же с пламенем, образующимся при интенсивной возгонке окислов.

Зависимости токов, характеризующих условия воспламенения метана никелевыми, молибденовыми и вольфрамовыми НЭ в виде проволок длиной 77 мм от их диаметров и времени соприкосновения с МВС, представлены на
рис. 3.9-3.11.

Для установления температур никелевых, молибденовых и вольфрамовых Н