Взрывоопасные среды (стр. 6 )

b) Шлифованный металлический электрод диаметром (25 ± 5) мм, подключенный к заземленному конденсатору емкостью (100 ± 10) нФ с параллельно подключенным резистором (15 ± 2) кОм, при этом оба они подключены к входу вольтметра, автоматически включающегося и удерживающего самое высокое значение (см. [12]) , или

c) Шлифованный металлический электрод диаметром (3 ± 1) мм в отверстии с гладкими краями диаметром (5 ± 1) мм в заземленной полой сфере диаметром (25 ± 5) мм, подключенной к заземленному конденсатору (100 ± 10) нФ на входе в кулонметр (см. [13]).

5. Плоский круглый диск из ПТФЭ толщиной менее 3 мм с площадью поверхности более 20 000 мм² как эталон материала с большим зарядом (см. [11]).

4.11.4 Испытуемый образец

Испытание проводят на полностью собранном образце изделия или материале с такими же технологическими свойствами. Образец не должен предварительно подвергаться другим испытаниям и может состоять из любого сочетания изолирующих, проводящих или рассеивающих материалов.

Предпочтительно проводить испытание на полностью собранном изделии, поскольку эффекты связывания заряда, например, вследствие наличия внутренних проводящих элементов, могут предотвращать опасные разряды.

Образец должен быть выдержан в климатической камере не менее 24 ч при температуре (23 ± 2) °C и относительной влажности (25 ± 5) %.

Поверхность образца должна быть чистая и неповрежденная. Так как от любого растворителя на поверхности могут остаться проводящие остатки, лучше очищать поверхность только щеткой. Это особенно важно в тех случаях, когда поверхность обработана специальными антистатическими реагентами.

Однако, если на поверхности видны отпечатки пальцев или загрязнение и специальные антистатические реагенты не применялись, то испытуемый образец очищают в соответствии с 4.2.4.

4.11.5 Порядок проведения испытаний

Должны быть испытаны все изолированные части образца. Во время испытаний проводящие части должны быть заземлены, если заземление будет обеспечено при применении.

Испытание проводят следующим образом:

1. Проверяют правильность работы измерительной системы, например, с помощью испытательных импульсов 50 нК от сферического электрода на входе в откалиброванный электростатический вольтметр известной входной емкости (например, 10 пФ) при известном напряжении (например, 5 кВ). В качестве альтернативы используют кратковременное подсоединение батареи 1,5 В (как правило 1,65 В) к входу кулонметра (как правило с входной емкостью 100 пФ), что дает показание переносимого заряда на индикаторе (как правило 165 нК).

2. Проверяют этапы испытания с 3 по 12, сверяясь с эталонным диском из ПТФЭ, и что получено значение не менее 100 нК.

3. Испытуемый образец натирают положительно заряженным материалом со скоростью не менее одного движения в секунду, прилагая среднее усилие (примерно 40 Н) в направлении от испытателя. Испытуемая поверхность не должна контактировать с голой рукой. Натирание осуществляют в течение (10 ± 1) с и заканчивают сильным натирающим движением.

Примечание − Среднее усилие 40 Н можно контролировать динамометром.

4. Образец берут изолированным зажимом, чтобы свести к минимуму случайный разряд.

5. Осторожно поднимают образец на расстояние не менее 20 см от стола таким образом, чтобы потери заряда были как можно меньше.

6. Разряжают образец как можно более быстро, медленно перемещая сферический электрод измерительного оборудования по направлению к испытуемому образцу, пока не произойдет разряд. Особое внимание следует обратить на следующее:

а) Необходимо разряжать самые опасные части образца, например, поверхности большой площади и небольшие проводящие элементы.

b) Разряды при зазорах менее 2 мм для подгруппы IIA, 1 мм для подгруппы IIB и 0.5 мм для подгруппы IIC имеют меньшую воспламеняющую способность, чем можно прогнозировать по их переносимому заряду вследствие охлаждения на электродах.

7. Немедленно удаляют образец от электрода.

8. Считывают значение на индикаторе или определяют среднее зарегистрированное значение тока (как правило, горизонтальная настройка 40 нс/деление) и умножают его на известный калибровочный коэффициент. Если регистрируют несколько разрядов, то может потребоваться совет эксперта.

9. Повторяют испытание девять раз.

10. Повторяют этапы 3-9 с отрицательно заряженным материалом.

11. Повторяют этапы 3-9 с другим положительно заряженным материалом.

12. Повторяют этапы 3-9 с третьим материалом или ударяют по образцу пять раз гладкой частью кожаной перчатки, повторяя это десять раз.

13. Проверяют, не содержит ли испытуемый образец изолирующие части на проводнике, рассеивающий он или проводящий. Если да, то продолжают испытание, выполняя этап 16, если нет, то переходят к этапу 14.

Примечание − Это необходимо для того, чтобы гарантировать невозможность возникновения кистевых разрядов, повреждающих измерительное оборудование.

14. Заряжают образец, установив коронирующий электрод немного выше испытуемого образца и делая круговые движения. Круговые движения не требуются, если используется многоигольчатый электрод. Через 5 с электрод убирают подальше от образца, продолжая прилагать высокое напряжение во избежание слива зарядов с заряженного образца обратно на электрод.

15. Испытание продолжают, выполняя этапы 4 - 9.

4.11.6 Критерии оценки

В процедуре оценки используют самое высокое значение, полученное всеми методами заряжания.

Максимально допустимое значение зависит от типа взрывоопасной зоны и приведено в IEC TS .

Заряжание коронным электродом и удары кожаной перчаткой создают активные процессы, способствующие скоплению зарядов, сравнимые с натиранием машиной, заряжанием электронами вблизи ионизаторов и оборудованием для нанесения покрытий напылением в электростатическом поле или заряжанием потоками жидкости или порошка.

4.11.7 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать по меньшей мере следующую информацию:

─ наименование лаборатории, где были выполнены измерения;

─ дату проведения измерений;

─ значения температуры и относительной влажности;

─ описание и информацию для идентификации образцов;

─ тип использованных тканей;

─ среднее значение проводимости;

─ напряжение короны;

─ максимальные полученные значения;

─ число выполненных измерений;

─ максимальное значение, полученное для эталонного образца;

─ информацию об использованных измерительных приборах;

─ номер настоящего стандарта.

Если результаты зарядки коронным разрядом и ударами кожаной перчатки были отвергнуты, то необходимо указать, что испытуемый образец не должен использоваться в присутствии более активных процессов, способствующих скоплению зарядов, чем ручное натирание.

4.12.1 Общие положения

Другой способ оценить возможность зажигания от вызванных разрядов в наихудших условиях – эксперименты с зондом зажигания с созданием определенной взрывоопасной среды в зоне вызванных разрядов. Соответствующий разрядный зонд описан в IEC  (рисунки 4 и 5).

Допускается применение оборудования, отличного от указанного, если оно воспроизводит принципы испытания и может дать сравнимые результаты.

4.12.2 Установка для испытаний

Зонд зажигания в соответствии с IEC – это цилиндр, изготовленный из жесткого непроводящего материала, например, поликарбоната или акрила с внутренним диаметром (70 ± 5) мм и внутренней длиной (100 ± 5) мм (рисунок 4). Материал для изготовления зонда должен быть достаточной толщины и прочности, чтобы выдерживать повторяющееся зажигание без растрескивания, деформации или других дефектов.

Один конец цилиндра закрыт, кроме центрального отверстия для подачи горючего газа. Размер впускного отверстия не имеет большого значения, но оно должно быть достаточно большим для обеспечения необходимого расхода без чрезмерного повышения давления. Соответствующий пламегаситель должен быть установлен на трубопроводе подачи газа как можно ближе к зонду зажигания.

Металлическая пластина установлена на другом конце цилиндра, образуя фиксирующее основание для разрядного электрода (рисунок 5). В металлической пластине просверлены отверстия диаметром (5 ± 1) мм для обеспечения пропускания однородного потока газа через нее и вокруг разрядного электрода.

Сферический металлический электрод диаметром (20 ± 5) мм установлен по центру металлической пластины. Электрод, металлическая пластина и любой другой металлический или проводящий материал в зонде зажигания подключены к общей точке заземления через соединение с низким полным сопротивлением (<10 Ом). Точка заземления должна быть общей для локальных структур и оборудования. Допускается подключать общую точку заземления к заземлению источника питания. Соединение между электродом, металлической пластиной и заземляющим зажимом должно быть достаточно надежным, чтобы выдерживать механические и тепловые воздействия. Целостность электрической цепи между разрядным электродом и заземляющим зажимом необходимо проверять перед использованием.

Зонд зажигания заполнен стеклянными или фарфоровыми шариками диаметром 1-2 мм, которые удерживаются тонкой металлической сеткой с одного из концов основного цилиндра. Шарики способствуют смешиванию газов и предотвращению распространения пламени в обратном направлении через зонд.

На цилиндре установлена регулируемая насадка из изолирующего материала, чтобы направлять газ поверх разрядного электрода и в зону перед разрядным электродом, где происходят электростатические разряды. Диаметр отверстия в насадке - (40 ± 5) мм.

Взрывоопасную испытательную смесь получают, смешивая испытательный газ (минимальная чистота 99,5 % ) с воздухом. Используют воздух, содержащий (21,0 ± 0,5) % кислорода и (79,0 ± 0,5) % азота. Для подачи смеси газов в соответствующих пропорциях к зонду зажигания используется устройство контроля и смешивания газов. Применяемые испытательные газы и их объемные концентрации приведены в IEC 60079-7 [14] и в таблице 1 ниже.

Таблица 1 – Объемные доли газов во взрывоопасных испытательных смесях

Испытательный газ	Содержание испытательного газа в воздухе, объемных долей, %	Минимальная энергия воспламенения*	Группа электрооборудования
Водород	(21 ± 2) %	0,016 мДж	IIC
Этилен	(7,8 ± 0,5) %	0,082 мДж	IIB
Пропан	(5,25 ± 0,25) %	0,25 мДж	IIA
*См. IEC TS Примечание − Значения в таблице 1 соответствуют оптимальной воспламеняющей концентрации испытательных газов. В IEC 60079-1 [15] используются другие значения концентрации, соответствующие оптимальному давлению воспламенения и оптимальной огнестойкости.

Контроль того, что концентрация газовой смеси находится в указанных пределах допусков, осуществляют, например, анализом проб газовой смеси в газопроводе с помощью инфракрасного газоанализатора При использовании газовой смесь, отличной от указанных в таблице 1, минимальную энергию воспламенения газовой смеси необходимо проверять с помощью метода, приведенного в ASTM E582.

Для подачи газа удобно использовать баллоны сжатого газа, однако допускается использовать другие источники газа. При необходимости используют фильтры с молекулярным ситом для обеспечения низкого содержания влаги в газе. Это особенно важно, например, когда используется воздух непосредственно из компрессора.

Подачу газа регулируют и контролируют с помощью расходомеров и клапанов. Общий расход всех газов через зонд зажигания должен быть (0,21 ± 0,04) л/с.

Быстродействующий отсечной клапан используется для прекращения подачи испытательного газа при возникновении воспламенения. Отсечной клапан должен остановить подачу испытательного газа и при этом свободно пропускать поток воздуха для охлаждения и сушки зонда зажигания после того, как произошло воспламенение. Тип и местонахождение отсечного клапана выбирают в зависимости от конкретной конструкции всего оборудования.

Рисунок 4 – Зонд зажигания

Обозначения

1 − разрядный электрод; 2 −регулируемая насадка из изолирующего материала (поликарбонатного или акрилового) ; 3 −цилиндр из изолирующего материала (поликарбонатного или акрилового);