ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оценка вероятности невоспламенения материалов в оборудовании, работающем с жидким кислородом из "Безопасность работы с жидким кислородом" Разработанный принцип оценки опасности применения материалов, контактирующих с жидким кислородом, и проведенные исследования параметров зажигания, горения и детонации этих материалов позволяют дать рекомендации по условиям безопасного применения уплотнительных, конструкционных и изоляционных материалов, а также смазочных веществ и лакокрасочных покрытий в оборудовании, работающем с жидким кислородом. [c.163] Изучение горения и детонации смазочных веществ и неметаллических материалов показало, что для каждого из них можно подобрать безопасные условия работы с жидким кислородом. Даже вещества или материалы, которые могут детонировать в жидком кислороде, можно безопасно применять при толщине меньше критической. Если материалы не детонируют в жидком кислороде, но могут гореть при низких давлениях, то, меняя условия применения (изменив толщину детали, создав контакт с металлом, ограничив доступ кислорода и т. д.), можно значительно повысить их Рпр. Предельные давления горения металлов можно повышать, увеличивая толщину деталей или экранируя поверхности, соприкасающиеся с жидким кислородом, негорючими материалами. Использование веществ и материалов при давлении ниже предельного является пожаробезопасным. [c.163] Таким образом, применяя материалы при толщинах меньше критических и давлениях ниже предельных, можно гарантировать максимально возможную надежность изделия в отношении загорания. [c.163] Если загорание одной или нескольких деталей в оборудовании не может привести к травматизму обслуживающего персонала или взрывному разрушению оборудования, то эти детали можно использовать при давлениях кислорода выше предельных, т. е. в условиях, когда существует потенциальная возможность самоподдерживающегося горения. Для определения требований пожарной безопасности в этом случае необходимо оценить вероятность загорания детали и сформулировать ряд требований к изделию, ограничивающих последствия загорания. [c.164] Вероятность загорания материалов в изделии можно определить на основе опыта эксплуатации и статистической обработки данных о загораниях или по результатам специальных испытаний изделия на надежность в отношении загорания. При таком подходе для получения достоверных данных необходимо, чтобы общая наработка изделия при эксплуатации или испытаниях многократно превышала наработку на загорание. Поскольку загорания обычно являются редкими событиями, такие испытания будут длительными и дорогостоящими, а кроме того, к моменту получения результатов испытаний изделие может оказаться морально устаревшим. [c.164] Анализ случаев загорания системы материал — кислород, а также других потенциально горючих систем при эксплуатации различного оборудования показал, что загорание носит внезапный характер и происходит, как правило, только при выполнении характерных операций, в течение которых рассматриваемый элемент работает активно, т. е. подвергается динамической нагрузке. Периоды простоев и ремонта изделия, а также период работы исследуемых элементов в статическом режиме могут быть из рассмотрения исключены. [c.165] Экспериментально установлено, что энергия зажигания материала Ео, определяемая в лабораторных испытаниях, зависит от вида источника (к. п. д. различных источников существенно различны). [c.166] Очень низкий к.п.д. при зажигании монолитных материалов имеет искровой разряд. Наибольший к.п.д. из всех используемых источников наблюдался при воздействии на материал открытого пламени. В табл. 20 приведены энергии зажигания некоторых неметаллических материалов от открытого пламени и искрового разряда. [c.166] Из таблицы видно, что энергия зажигания неметаллических материалов в газообразном кислороде при воздействии открытого пламени в среднем на два порядка меньше, чем при инициировании искровым разрядом. В жидком кислороде к.п.д. искрового разряда еще ниже. Например, энергия зажигания оргстекла и поликарбоната при давлении 1 МПа от открытого пламени составляли соответственно 0,01 Дж и 0,016 Дж, а при воздействии искрового разряда эти материалы не удалось поджечь при энергии - 45 Дж. [c.166] Оценим, например, вероятность невоспламенения уплотнительных элементов, изготовленных из поликарбоната, материала ДАК-12, фторопласта-3, запрессованных в седло клапана и работающих в жидком кислороде при давлениях 1,0 и 4,0 МПа. [c.167] Проведем расчет вероятности невоспламенения для периода времени, равного ресурсу работы уплотнительного элемента, определяемому сроками его замены новым вследствие износа. [c.168] При использовании различных материалов назначаемые ресурсы работы могут, конечно, быть разными. Для иллюстрации метода оценки примем, что назначенный ресурс для всех материалов составляет 100 ч активной работы уплотнительного элемента. В этих условиях вероятность невоспламенения П, определяемая по формуле (93), равна 0,998 для поликарбоната и 0,999 для ДАК-12. [c.168] При давлении 4 МПа значения энергии зажигания Е, а также параметров Я и то для поликарбоната, материала ДАК-12 и фторопласта-3 приведены в табл. 21. [c.168] Рассмотрим пример использования 1000 уплотнительных элементов седел клапанов, изготовленных из поликарбоната, материала ДАК-12 и фторопласта-3 при давлении 4,0 МПа в течение 3000 ч при коэффициенте технического использования 0,01. По формуле (97) получается не бо.тее восьми загораний для поликарбоната, не более пяти для материала ДАК-12 и не более 0,1 загорания для фторопласта-3. [c.168] Зная сумму расходов по ликвидации последствий одного загорания, можно провести экономический анализ и окончательно выбрать материал уплотнения. [c.169] Следует отметить, что применение материалов, имеющих низкие энергии зажигания, может быть допущено в ряде случаев при высоких давлениях, например в изделиях одноразового действия, когда требуется достаточно высокая вероятность невоспламенения в течение короткого промежутка времени. В этом случае целесообразно оценивать такую предельную наработку узла изделия, в пределах которой вероятность невоспламенения не ниже заданной (для изделий, в которых отказы недопустимы, эту наработку можно назвать пожаробезопасным ресурсом). Так, для обеспечения П = 0,99 длительность непрерывной активной работы уплотнительного элемента из фторопласта-3 при давлении 4,0 МПа ( о = = 0,075 Дж, То = 4-10 Ео ч) не должно превышать 3000 ч. [c.169] В большинстве случаев вероятность невоспламе-нения следует оценивать в пределах, равных сроку между капитальными ремонтами. Правильный выбор таких сроков сам по себе необходим, поскольку во время ремонта устраняются отдельные неблагоприятные факторы и неисправности, способствующие появлению не только обычных износовых отказов, но и отказов — загораний. Строго говоря, вероятность невоспламенения необходимо оценивать для всего срока между капитальными ремонтами, после которых изделие выступает в новом качестве и его надо рассматривать как новую единицу из однотипных изделий. [c.169] Опыт эксплуатации показывает, что вероятность безотказной работы современного оборудования в течение всего срока службы, обусловленная всевозможными сочетаниями неблагоприятных факторов ( фоном неблагоприятных событий), находится в пределах 0,99—0,999. Как видно из приведенного выше примера, вероятности невоспламенения уплотнительных элементов из поликарбоната, материала ДАК-12 и фторопласта-3 при относительно небольших давлениях (1,0—4,0 МПа) и сравнительно малом ресурсе работы (3000 ч) либо равны, либо несколько меньше данных величин. Это будет относиться и к другим деталям из материалов, работающих при давлении выше предельного и имеющих низкую энергию зажигания. [c.169] Вернуться к основной статье