Виды источников зажигания

Виды  источников зажигания

 

1. Тепловое проявление  механической энергии

В условиях производства опасное в пожарном отношении  изменение температуры тела, в  результате совершения механической работы, наблюдается при ударах твёрдых  тел (иногда сопровождающихся образованием искр), поверхностном трении тел, во время взаимного перемещения их относительно друг друга, механической обработке твёрдых горючих веществ режущими инструментами и т.д. Во всех указанных случаях имеет место превращения механической энергии в тепловую.

В общем виде температура тел, нагревающихся  от теплоты трения, будет зависеть от коэффициента трения, массы соприкасающихся  тел, удельной теплоёмкости материала, коэффициентов теплопроводности и  т.д.

 

1.1. Пожароопасные характеристики искр, образующихся при ударах твёрдых тел

Воспламеняющая  способность искры, образующаяся при  ударах, как и любого другого источника  воспламенения, характеризуется величиной  её температуры, количеством тепловой энергии, которую искра может  отдать горючей среде, а также длительностью действия, как источника воспламенения.

Величина искры  зависит от хрупкости материала, силы удара и взаимного расположения тел при ударе. Размеры искр удара и трения не превышают 0,1 - 0,5 мм.

Температура искр нелегированных малоуглеродистых сталей находится в пределах температуры плавления металла, т.е. около 1500°С.

Температура искры  повышается с увеличением содержания углерода и уменьшается с возрастанием большинства легирующих добавок, Примерную  величину температуры искры можно  определить по её цвету.

При соударении или трении со сталью металлов, имеющих  более низкую температуру плавления, искрообразование затруднено. Так, при  соударении латуни с чистой сталью искры не образуются. Углеродистые стали, образующие при ударе или  трении мелкодисперсные частицы, более склонны к искрообразованию.

Стальные частицы, вырванные из твёрдого тела при соударении или трении, могут распадаться  на большее количество мелких частиц. Частицы алюминия, образующиеся при  соударении алюминия с чистой (без  ржавчины) сталью, окисляются незначительно, так как начальная температура этих частиц ограничена сравнительно низкой температурой плавления металла. Взаимодействие алюминия с ржавой сталью способствует разогреву, окислению и воспламенению возникших алюминиевых частиц. Искры возникают не только при соударении металлов, но и при ударе их о горные породы или породы о породу.

Несмотря на высокую температуру, искра удара  и трения, охлаждаясь, отдаёт среде  незначительное количество тепла, так  как масса её мала. Искра представляет опасность лишь до тех пор, пока охлаждается от начальной температуры до температуры самовоспламенения горючей среды, в которую она попала.

То есть воспламенение  горючей смеси будет зависеть от соотношения периода индукции смеси и времени охлаждения искры. Если период индукции больше времени охлаждения искры (до температуры, которая ниже температуры самовоспламенения), воспламенения смеси не происходит. Таким образом, небольшой мощности искра может воспламенить смесь с коротким периодом индукции и не воспламенит смесь с большим периодом индукции.

Для одних и  тех же веществ период индукции неодинаков и зависит от состава смеси, температуры, давления.

Температура искры  во время полёта постоянно изменяется. Существование искры, как источника  зажигания, определяется временем, в течение которого она охлаждается от начальной температуры до температуры самовоспламенения горючей среды. Если промежуток времени будет меньше периода индукции горючей среды, воспламенения не произойдёт.

Таким образом, искры удара и трения способны воспламенить только такие смеси, которые характерны для небольших значений минимальной энергии зажигания и небольших периодов индукции.

Наиболее чувствительными  к воздействию искры при ударе  и трении, являются ацетилен, этилен, водород, окись углерода, сероуглерод и др.

Воспламеняющая  способность искр удара и трения резко падает с уменьшением содержания кислорода в смеси.

Весьма опасные  искры образуются при ударах алюминиевых  тел о стальную окисленную поверхность.

В этом случае между  разогретой алюминиевой частицей и окислами железа происходит образование так называемого термита и химическое взаимодействие с выделением значительного количества тепла. За счёт дополнительного тепла окислительно-восстановнтельной реакции увеличивается теплосодержание и температура искр.

Опасные проявления искр удара и трения наблюдаются  при использовании:

• стальных инструментов во взрывоопасных цехах,
• попадании посторонних металлических тел или предметов в машины с вращающимися механизмами или механизмами ударного действия,
• ударах вращающихся механизмов о неподвижные части машин, а также во время аварий, связанных с поломкой быстродействующих механизмов,
• разрывом корпуса аппаратов или предохранительных устройств (например, мембраны).

К машинам и  аппаратам, представляющим пожарную опасность при попадании твердых тел, относятся:

• аппараты с мешалками для растворения или химической обработки твёрдых веществ в легковоспламеняющихся растворителях (целлулоидной массы в спирте, нитроклетчатки в спирто-эфирной смеси, ацетилцеллюлозы в ацетоне, каучука в бензине, алкили-целлюлозы в сероуглероде);
• машины ударно-центробежного действия для измельчения, разрыхления и смешения твёрдых горючих материалов (молотковые мельницы, ударно-дисковые мельницы, дробилки кормов, хлопкоочистительные и трепальные машины и т.п.);
• аппараты - смесители для перемешивания и составления порошковых композиций;
• аппараты центробежного действия для перемещения газов, паров и измельчённых твёрдых веществ (вентиляторы, газодувки, центробежные компрессоры).

Посторонние твёрдые  примеси в виде камней и металлических  предметов часто находятся в  сырьевых материалах, собираемые с  полей, в материалах, подвергающихся транспортировке разными видами транспорта и хранению на неприспособленных  площадках.

При обработке сырья и полуфабрикатов металлические примеси могут попадать в них в результате поломки отдельных частей машин, ослабления крепёжных деталей (гаек, болтов, шплинтов) и при износе механизмов.

Эти явления  могут сопровождаться высечением искр.

 

1.2. Разогрев тел при трении

Количество  тепла, выделяющегося при трении, зависит от вида трения, природы  трущихся поверхностей, их физического  состояния (загрязнённости, шероховатости), давления, размера поверхности и  её начальной температуры.

Тепло, выделяемое при трении, может нагреть один из трущихся элементов до температуры плавления, а смазочное масло или другие горючие вещества - до температуры самовоспламенения.

По этой причине  происходят загорания сальников, перегревы  и воспламенение транспортёрных лент и приводных ремней, загорания волокнистых материалов при наматывании их на вращающиеся валы, перегревы при механической обработке твёрдых горючих материалов и т.д.

Наиболее опасными по возможности нагрева являются подшипники скольжения сильно нагруженных  и высокооборотных валов.

К увеличению сил  трения, а, следовательно, и количества выделяющегося тепла, могут привести нарушение качества смазки рабочих  поверхностей, загрязнение, перекосы, перегрузка машины и чрезмерная затяжка  подшипников.

Ухудшению условий  теплоотдачи от поверхности подшипника в окружающую среду могут способствовать загрязнение поверхности слоем малотеплопроводных веществ, неисправность системы дополнительного охлаждения подшипника, дополнительная изоляция подшипника или всей машины невентилируемыми кожухами и т.п.

Часто наружная поверхность подшипников загрязняется отложениями горючей пыли (древесной, мучной, хлопковой), покраской (нитро - и масляной), которые создают условия  для его перегрева и в то же время, подвергаясь длительному  воздействию тепла, сами начинают окисляться. Наиболее опасен такой момент в эксплуатации машины, когда увеличение теплоты трения в подшипниках совпадает с уменьшением интенсивности теплоотдачи.

При наличии  перекосов при установке подшипников  на валы происходит трение поверхностей подшипников и вала, которое сопровождается повышением температуры, вследствие чего может произойти воспламенение осевших горючих веществ.

Повышение пожарной опасности от трения подшипников  и быстро движущихся частей механизмов является следствием недостаточного контроля над эксплуатацией механизмов, за обеспечением надлежащими сортами смазочных масел и т.д.

При буксовании вся энергия расходуется  на трение ремня о шкив, в результате чего выделяется значительное количество тепла.

Наиболее  часто буксование транспортёрных лент, лент норий и ремённых передач возникает из-за перегрузки или слабого натяжения ремня. К перегрузке и буксованию могут привести также защемления ленты и перекосы.

Нередко причинами  пожаров является намотка волокнистых  материалов на валы. Наматывание сопровождается постеленным уплотнением массы, а затем сильным нагреванием её при трении о стенки машины, обугливанием и, наконец, воспламенением.

Пожары  от этих причин возникают на льнозаводах, прядильных фабриках, сушилках волокна, в комбайнах при уборке зерновых культур.

Иногда загорание происходит в  результате наматывания волокнистых  материалов на валы транспортёров, перемещающих отходы и готовую продукцию.

Наматыванию волокнистых материалов на вращающиеся  валы машин способствует: наличие увеличенного зазора между валом и подшипником (впадая в этот зазор, волокно заклинивается, зацепляется, начинается процесс наматывания с всё более сильным уплотнением слоев).

2. Пожарная опасность теплового  проявления электрической энергии

Источники зажигания от годового проявления электрической энергии возникают при несоответствии электрооборудования характеру среды; в случае несоблюдения правил устройства и эксплуатации электрооборудования; при неисправностях и повреждениях, вызываемых механическими причинами, а также действием химически активных веществ, влаги. Тепловое действие электрического тока является в виде электрических искр и дуг (при коротких замыканиях, пробоях изоляции т.п.), чрезмерного перегрева двигателей машин, контактов, участков электрических сетей и электорооборудования, а также аппаратов при перегрузках и больших переходных сопротивлениях, неправильной эксплуатации электронагревательных приборов, устройств и др.

 

2.1. Короткие замыкания

Коротким замыканием К.З - называется всякое, не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземлённой нейтралью (или четырёхпроводных) - также замыкание одной или нескольких фаз на землю (или нулевой провод).

Короткие замыкания могут  возникнуть при длительной, а также неправильной эксплуатации электрооборудования, при перегрузках в электросетях и нарушении изоляции электропроводов. Короткие замыкания, как правило, сопровождаются образованием дуг, вызывающих расплавление и разбрызгивание металла.

Определённую пожарную опасность представляет собой тепловое воздействие непосредственно электродугового разряда и разбрызгиваемые при этом расплавленные частицы металла. К.З. вызывает также быстрый и интенсивный нагрев токоведущих жил, что также может привести к пожару.

В зоне короткого замыкания, вследствие высокой плотности тока, доходящей до 10 А/м², происходит электрический разрыв жидкой перемычки металла между двумя замкнувшимися проводниками. Вследствие электрического взрыва образуется большое количество металлических частиц размером 50х2500 мкм. Капли металла, разлетаясь на значительные расстояния, являются носителями большой тепловой энергии и представляют собой потенциальные источники пожаров, особенно при попадании на легкогорючие материалы.

Основной причиной, обуславливающей возникновение К.З., является повреждение фазовой или линейной изоляции токоведущих частей. Это повреждение может быть вызвано её старением или посторонними причинами (обрывом провода, ударом молнии, попаданием в электрические устройства посторонних предметов, покрытием изоляционных материалов слоем пыли, влаги, вибрацией и тряской аппаратов, нарушением диэлектрической прочности воздушного промежутка между контактами и т.п.), а также ошибками при ремонтных работах.

Нарушения изоляции, вызванные прямыми ударами молнии, перекрытия изоляции при неправильных операциях с разъединителями под нагрузкой, перекрытие или уменьшение изолирующих промежутков животными и птицами, набросы на токоведущие части и т.п. устраняются после отключения повреждённого участка. И в тоже время пробой изоляции вследствие её старения (износа), механические повреждения кабелей при земляных работах, набросы проводников большого сечения на токоведущие части и т.п. приводят к повреждениям, которые не исчезают и после отключения аварийного участка.

В сетях  напряжением до 1000 вольт промышленных предприятий величины токов К.З. значительны. Например, ток при трёхфазном К.З. на шинах подстанции (380/220 В) составляет 25 - 40 кА, на шинах главных цеховых силовых шкафов -10-20 кА, на шинах вторичных силовых шкафов - 3,5 - 10 кА, на зажимах мелких электродвигателей (4-8 кВт) - 2 кА /8/.