Классификация взрывоопасных и пожароопасных зон помещений и наружных установок по ПУЭ. -  Травматизм, освещение, взрыво- и пожароопасные зоны.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок отдельно классифицируются пожароопасные и взрывоопасные зоны.

      Пожароопасная зона - пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие вещества.

      Зоны класса П-I - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки паров выше 61° С.

      Зоны класса П-2 - зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяется горючая пыль или волокна с нижним концентрационным пределом взрываемости (НКПВ) более 65 г/м2 к объему воздуха (деревообрабатывающие, чесальные, трепальные, малозапыленные помещения элеваторов).

      Зоны класса П-2а - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества.

      Зоны класса П-3 - зоны, расположенные вне помещений, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки паров более 61° С или твердые горючие вещества.

      Пожароопасной зоной с признаками классов П-I, П-2, П-2а, П-3 считается зона на расстоянии 5 м по горизонтали и вертикали от установок, аппаратов.

      Взрывоопасная зона - помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в которых могут образоваться взрывоопасные смеси.

      Зоны класса В-1 - зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы.

      Зоны класса В-1а - зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

      Зоны класса В-16 - зоны, расположенные в помещениях, в которых взрывоопасные смеси с воздухом возможны только в результате аварий или неисправностей и которые отличаются одной из следующих особенностей:

      1) горючие газы в этих зонах обладают высоким (15%) и более нижним концентрационным пределом взрываемости (НКПВ) и резким запахом;

      2) помещения производств связанных с обращением газообразного водорода, в которых по условиям технологического процесса исключается образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5% свободного объема помещения;

      3) зоны лабораторных и других помещений, в которых горючие газы с ЛВЖ имеются в небольших количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси в зоне, превышающей 5% свободного объема помещения.

      Зоны класса В-1г - пространства у наружных установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ, газгольдеров, эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек.

      Для наружных взрывоопасных установок взрывоопасная зона класса В-lr считается:

–   20 м по горизонтали и вертикали от эстакад с открытым сливом и наливом ЛВЖ;

   – 8 м по горизонтали и вертикали от резервуаров с ЛВЖ и газгольдеров с горючими газами;

   –  5 м по вертикали и горизонтали от предохранительных и дыхательных клапанов;

   –  3 м по горизонтали и вертикали от вытяжных вентиляторов, обслуживающих взрывоопасные зоны любого класса;

    – 0,5 м по горизонтали и вертикали от проемов за наружными ограждающими конструкциями помещении с взрывоопасными зонами В-1, В-la, В-11.

      Зоны класса В-2 -- зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючая пыль или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы.

      Зоны класса В-2а -- зоны, расположенные в помещениях, где взрывоопасные смеси пыли с воздухом возможны только в результате аварии.

Определение тока, проходящего через тело человека в случае прикосновения его к фазному проводу сети с изолированной нейтралью и в сети с заземленной нейтралью.

Сопротивление тела человека – Rч, изоляции проводов –Rиз, участка пола, на котором стоит человек,– Rп, обуви – Rоб. Сопротивлением заземления нейтрали и емкостным сопротивлением изоляции пренебречь.

Rч-1000 Ом, Rиз- 300 кОМ, Rп – 75 кОМ,  Rоб -60 кОм.

По международным стандартам фазный провод с изолированной нейтралью имеет линейное напряжение  Uл=380 В. Таким образом, При однофазном прикосновении человека в сети, имеющей изолированную нейтральную точку, ток проходит от места контакта через тело человека, затем через обувь, пол, землю и несовершенную изоляцию проводов к двум другим фазам и далее к источнику электроэнергии. Величина тока, проходящего через тело человека, в этом случае равна

Однофазное прикосновение в сети сзаземленной нейтралью.При таком прикосновении ток, протекающий через тело человека, определяется фазовым напряжением сети сопротивлением тела Rч, сопротивлением Rп пола и почвы на участке от ступней ног до заземляющего устройства, сопротивлением обуви Roби сопротивлением заземления нейтрали источника тока R0:

Схема прикосновения человека с изолированнойнейтралью

При прикосновении к одной из фаз сети с изолированной нейтралью (рис.) последовательно с сопротивлением человека оказываются включенными сопротивления изоляции и емкости относительно земли двух других неповрежденных фаз.

Рис. Однополюсное прикосновение к сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы

Схема прикосновения человека к одной фазе сети с заземленной нейтралью

С увеличением сопротивления изоляции опасность поражения электрическим током уменьшается.

При аварийном режиме работы этой же сети, когда возникает глухое замыкание фазы на землю, напряжение в нейтральной точке может достигать фазного напряжения, напряжение неповрежденных фаз относительно земли становится равным линейному напряжению. В этом случае, если человек прикоснется к одной фазе, он окажется под линейным напряжением, через него пойдет ток по пути «рука - нога». В данной ситуации на исход поражения сопротивление изоляции проводов не играет никакой роли. Такое поражение током чаще всего приводит к летальному исходу.

На предприятиях, где сети разветвленные и имеют значительную протяженность, а следовательно, большую емкость, система с изолированной нейтралью теряет свое преимущество, так как увеличивается ток утечки, снижается сопротивление участка фаза-земля. С точки зрения электробезопасности в таких случаях предпочтение отдается сети с заземленной нейтралью (рис. ).

Рис. Однополюсное прикосновение к сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме работы

Схема прикосновения человека к одной фазе сети с заземленной нейтралью

Сопротивлением земли, как и в случае электрической сети с изолированной нейтралью, можно пренебречь.

Примеры свидетельствуют о том, что при прочих равных условиях однофазное подключение человека в сеть с изолированнойнейтралью менее опасно, чем в сеть с заземленной нейтралью.

Ответ: Iч= 0,0009 А; Iч= 0,0016 А.

В производственном помещении в электрическую сеть напряжением 220 В включено n1 ламп накаливания мощностью по 200 Вт, n2 – по 150 Вт и n3 электронагревательных приборов мощностью по 800 Вт. В зависимости от характеристики помещения П выберите тип проводки, марку провода и способ его прокладки, а также необходимое сечение по условиям нагрева. Дано: помещение пожароопасное – П- IIА, n1=30, n2=16, n3=5.

Решение

Класс П- IIа – это складские помещения, в которых хранятся твердые и волокнистые горючие вещества, например, древесина или ткани. В таких помещениях выполняют открытая проводка на поверхности стен (потолка) и проводка на изолирующих опорах, если это целесообразно. Рекомендуется использовать алюминиевый провод марки АТПРФ (напряжение 500 В).Провода марки АТПРФ сечением от 2,5 до 4 мм2 могут иметь две или три жилы. Также допускается использование проводов АПР(напряжение 380;500 В) на изоляторах , АПРТО(напряжение 500;2000 В) в стальных трубах, АВРГ (напряжение500 В). Кроме того в помещениях всех классов возможно применение медного  одножильного с резиновой  изоляцией провода ПР(напряжение 220;500 В), открыто — на роликах, в тонкостенных стальных трубах.

Сечения проводов измеряется в квадратных милиметрах или "квадратах". Каждый "квадрат" алюминиевого провода способен пропустить через себя в течение длительного времени нагреваясь до допустимых пределов максимум  - только 4 ампера, а медный провода  10 ампер тока. Соответственно, в нашем случае, при напряжении 220 вольт сила тока будет равна

I= =56,36 А

И для его питания достаточно подвести к нему электричество медным проводом сечением 56,36/10=5,636квадрата. Алюминиевый провод будет соответственно 56,36/4=14,09 квадрата. Однако в этом случае провод будет работать на пределе своих возможностей, поэтому подберем ближайший провод стандартного сечения по имеющимся данным

 Исходя из вышеперечисленной характеристики для нашего помещения целесообразным будет открытая прокладка на роликах провода марки ПР (т.к. только у него допустимое напряжение сети 220В) сечением 10 мм2.

В производственном помещении объемом V=1000 м3 выделяется Q=8620 кДж/ч избыточного тепла. Расчетная температура приточного воздуха t1=12 °С, а удаляемого соответствует допустимой температуре по СанПин 11-13-94 для холодного периода года. Средние энергозатраты одним работающим q=300 Дж/с, давление воздуха p=96425 Па. Определить необходимую кратность воздуха для удаления теплоизбытков.

Решение

СанПиН 11-13-94 заменен на санитарные правила и нормы № 9-80-98 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений», утвержденные постановлением Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь от 25 марта 1999 г. № 12. Согласно этого документа, установлены допустимые параметры микроклимата в холодный период года: 13,0-19° С для работников III категории тяжести (т.к. энергозатраты составляют 300 Вт), в среднем 16° С.

При выделении избыточной теплоты в помещении воздухообмен для поддержания нормальной температуры определяется из выражения

где Qизб– избыточное тепло (при переводе в ватт Qизб=0,28×Св), кДж/ч; Св– удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг×К); tух и tпр –температура соответственно уходящего и приточного воздуха, К; – плотность воздуха, кг/м3.

Плотность воздуха в зависимости от температуры и давления находим по таблице.(ПРИЛОЖЕНИЕ А), ρ=1,165 кг/м3

Кратность воздуха найдем по формуле

где Vп– объем помещения, м3.

 6,6 1/ч.  

Ответ: К= 6,6 1/ч.

Рассчитать искусственное освещение цеха (принять систему общего равномерного освещения люминесцентными лампами). Определить общую мощность осветительной установки по имеющимся данным.  Размеры цеха: длина, А=55м, ширина, В=18 м, высота, Н=7 м; разряд зрительной работы – IVв; в помещение содержатся пары щелочи.

Решение

Расчет искусственного освещения заключается в определении числа и мощности источников света, обеспечивающих нормированную (с учетом коэф-фициентов запаса) освещенность.

1. Выбор системы освещения.

Согласно условию можно отнести категорию выполняемых работ к работам средней точности с присвоением разряда IV, подразрядав (малый контраст на светлом фоне).

В соответствии с выбранным разрядом зрительных работ наименьшая освещенность рабочей поверхности Еmin принимается равной 200 лк.

По условию задачи рекомендовано использование люминесцентных ламп. По техническим характеристикам ламп наиболее подходящая для нашего помещения люминесцентная лампа ЛБ 80-4 (лампа белого света с лиловатым оттенком, удовлетворительной цветопередачей и высокой светоотдачей 5220лм, применяется в помещениях, где нужен яркий свет и не требуется цветопередача: в производственных и административных помещениях, в метрополитене ).

Выполнение проекта сводится к тому, чтобы узнать сколько необходимо ламп для обеспечения хотя бы минимальной освещенности помещения.

Основная формула расчета

Ф=E×S×Z×k/N×η,

где Е - заданная минимальная освещенность, лк(люкс);

 S - площадь помещения, м²;

 N - число светильников;

η - коэффициент использования;
Z - характеризует неравномерность освещения

 Ф - световой поток, лм (люмен),

  k - коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы вследствие ее старения, запыленности и т.д.

Коэффициент запаса k учитывает запыленность помещения, снижение светового потока ламп в процессе эксплуатации. Значения коэффициента k приведены в таблице.

Таблица Значения коэффициента k

Так как люминесце́нтная лампа — газоразрядный источник света, то коэффициент запаса k=1,8 (имеется содержание паров щелочи в помещении).

Коэффициент минимальной освещенности Z характеризует неравномерность освещения. Он является функцией многих переменных, точное его определение затруднительно, но в наибольшей степени он зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L / h).

При расположении светильников в линию (ряд), если выдержано наивыгоднейшее отношение L / h, рекомендуется принимать Z = 1,1 для люминесцентных ламп

Для определения коэффициента использования светового потока η находят индекс помещения i и предполагаемые коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка rп, стен rс, пола rр.

Обычно для светлых административно- конторских помещений:  rп = 70%, rс = 50%, rр = 30%.

Для производственных помещений с незначительными пылевыделениями: rп = 50%, rс = 30%,  rр = 10%.

Для пыльных производственных помещений: rп = 30%, rс = 10%,  rр = 10%

Индекс помещения определяется по формуле:

i = А×В/,

где А и В - длина и ширина помещения, м;

 h - расчетная высота, м.(высота подвеса светильника над рабочей поверхностью) помещения, м

h=H–hсв–hр

где H - геометрическая высота помещения;

hсв - свес светильника. Обычно hсв = 0,2 ...0,8 м

hp - высота рабочей поверхности,hp = 0,8 ...1,0 м.

h=7-0,6-0,9= 5,5 м

i =55×18/(5,5×(55+18))= 2,5

Таблица .Коэффициенты использования светового потока светильников для люминесцентных светильников типа ЛБ,

η=0,46

При заданном Ф , т.е. известно какие лампы будут использоваться, находим N, т.е. сколько светильников надо применить.

N = E×S×Z×k/Ф×η.

N=(200×(55×18)×1,1×1,8)/5220×0,46= 163 светильника.

Общая мощность осветительной установки при  применении светильников типа ЛБ 80-4 соответственно будет равна:

Р=N×Pл= 163×80= 13040 Вт= 13 кВт

Таким образом, для производственного помещения  общей площадью 990 м2 понадобиться 163 люминесцентных светильника марки ЛБ 80-4. Общая мощность осветительной установки составит 16 кВт.