Испытания материалов на фрикционную искробезопасность
Настоящий стандарт допускает изготовление оболочек электрооборудования групп I и II из легких сплавов, которые при определенных условиях могут представлять опасность с точки зрения фрикционного искрения. В стандарте рекомендуется, чтобы материалы, используемые для изготовления оболочек электрооборудования группы I, не содержали по массе:
a) более 15 % (в сумме) алюминия, магния и титана;
b) более 6 % (в сумме) магния и титана.
Материалы, используемые для изготовления оболочек электрооборудования группы II, не должны содержать по массе более 7,5 % магния.
Наличие указанных рекомендаций облегчает разработчику выбор исходного материала при проектировании оболочек, но не исключает необходимость их испытаний на фрикционную искробезопасность.
В настоящее время в МЭК отсутствует методика испытаний материалов на фрикционную искробезопасность. Поэтому ниже приводится методика испытаний, которая была разработана в Российской Федерации и является обязательной при оценке материалов на фрикционную искробезопасность.
Е.1 Испытания материалов и отдельных сборочных единиц электрооборудования на искробезопасность проводят на установках с падающим грузом, с вращающимся диском или других, позволяющих воспроизводить (моделировать) реальные процессы искрообразования во взрывоопасных смесях заданного состава.
Е.2 Моделирование процесса искрообразования на установке с падающим грузом для заданной пары материалов обеспечивается формой поверхности груза (цилиндр, конус, сфера), энергией и относительной скоростью перемещения деталей в момент соударения. Энергия соударения определяется высотой сбрасывания и массой груза
E = mgh, (E.1)
где т - масса груза, кг;
h - высота сбрасывания, м.
При испытаниях масса груза и высота сбрасывания, определяющие относительную скорость перемещения деталей в момент соударения, должны иметь наибольшие значения, которые имеют место в реальных условиях.
Моделирование процесса искрообразования на установке с вращающимся диском для заданной пары материалов обеспечивается формой трущихся поверхностей деталей, относительной скоростью скольжения и усилием прижатия трущихся деталей для механизмов с амортизаторами. Скорость скольжения определяют по формуле
, (Е.2)
где f - частота вращения элемента, мин-1;
d - диаметр трущейся вращающейся детали, м.
Е.3 При испытаниях на фрикционную искробезопасность интенсивно окисляющихся материалов оболочек или отдельных сборочных единиц электрооборудования применяют следующие газовоздушные смеси:
- для взрывозащищенного электрооборудования групп I и IIА – СН4 (5,5 - 6,5) %;
- для взрывозащищенного электрооборудования групп IIB и IIС – Н2 (10 - 13) %.
Е.4 Поджигающую способность фрикционных искр, образующихся при трении или соударении алюминия и его сплавов без защитных или с защитными покрытиями со ржавой сталью, а также фрикционных искр трудно окисляющихся материалов оболочек определяют в горючих смесях:
- для взрывозащищенного электрооборудования группы I и IIА – СН4 (6,5 - 7,5) %;
- для электрооборудования групп IIВ и IIС – Н2(17 - 20) %.
Е.5 Воспламеняющую способность фрикционных искр определяют статистическим методом. Вероятность воспламенения определяют как отношение числа поджиганий к числу соударений
, (Е.3)
где т - количество поджиганий;
п - количество сбрасываний груза.
Число соударений на установке с вращающимся диском подсчитывают по формуле
. (Е.4)
где f - частота вращения элемента, мин-1;
k - число соударяющихся элементов на вращающемся механизме;
St - общее время работы механизма.
За одно соударение при непрерывном трении принимают путь скольжения, равный 0,5 м.
Е.6 Безопасность фрикционных искр оценивают одним из следующих методов.
Оценка фрикционной искробезопасности деталей электрооборудования, подвергающегося одиночным ударам, способом добавки кислорода
Метод применяют при оценке поджигающей способности активно окисляющихся частиц (например, из сталей) при энергии соударения, скорости скольжения, форме поверхностей деталей, моделирующих процесс искрообразования.
Проводят 10 опытов в горючих средах по Е.3 и 32 опыта в этих же средах, обогащенных кислородом до (25 ± 0,5) %. Фрикционные искры считают безопасными, если:
- в 10 опытах в горючих средах по Е.3 не произошло ни одного поджигания;
- в 32 опытах во взрывоопасных средах по Е.3, обогащенных кислородом до (25 ± 0,5)%, произошло не более восьми поджиганий.
Материалы, выдержавшие эти испытания, безопасны для применения в соответствующих частях оболочек взрывозащищенного оборудования.
Оценка фрикционной искробезопасности деталей электрооборудования, подвергающегося одиночным ударам, способом изменения энергии соударения
Метод применяют при испытании пар материалов, в результате соударения которых не образуются активно окисляющиеся частицы или в случае соударения которых протекают экзотермические реакции между их химическими элементами (например, термитная реакция между алюминием и окислами железа).
Проводят 32 опыта при максимально допустимой скорости перемещения и увеличенной в два раза энергии соударения. Фрикционные искры считают безопасными, если во взрывоопасных смесях по Е.4 не произошло поджиганий.
Материалы, выдержавшие эти испытания, безопасны для применения в соответствующих частях оболочек взрывозащищенного оборудования.
Оценка безопасности фрикционных искр, образующихся в результате трения и быстро чередующихся ударов деталей электрооборудования, способом добавки кислорода
Проводят 16000 соударений при максимально допустимой скорости перемещения, усилии прижатия и форме трущихся поверхностей, моделирующих процесс искрообразования в горючих средах по Е.3 и 16000 соударений в этих смесях, обогащенных кислородом до (25 ± 0,5) %.
Фрикционные искры считают безопасными, если при максимально допустимых скорости перемещения и давлении:
- при 16000 соударениях во взрывоопасных смесях, приведенных в Е.3, не произошло ни одного поджигания;
- при 16000 соударениях во взрывоопасных смесях по Е.3, обогащенных кислородом до (25 ± 0,5) % произошло не более восьми поджиганий. Материалы, выдержавшие эти испытания, безопасны для применения в соответствующих частях оболочек взрывозащищенного электрооборудования.
Е.7 По усмотрению испытательной организации опыты в горючих смесях без обогащения кислородом могут не проводиться.
Если в результате ранее проведенных испытаний материалов (покрытий) и отдельных сборочных единиц электрооборудования на фрикционную искробезопасность установлено, что обеспечивается фрикционная искробезопасность, то повторные испытания могут не проводиться.
ПРИЛОЖЕНИЕ F
(справочное)