Автоматические системы локализации взрыва

Если по каким-либо причинам подавить взрыв не удалось, то необходимо минимизировать его последствия, не дать выйти за пределы технологического аппарата, производственного помещения.

Принцип действия систем локализации взрывов заключается в обнаружении аварийного состояния прибором контроля (датчиком – параметрическим преобразователем) усилении сигнала усилителем и подачи управляющего импульса исполнительным органам – в устройства разгерметизации и блокирования. Устройства разгерметизации в системе обеспечивают создание в аппарате проходного сечения для сброса избыточного давления, образующегося при взрыве внутри технологического аппарата. Устройства блокирования отсекают распространение пламени по технологическим коммуникациям. Структурная схема автоматической системы локализации взрыва приведена на рис. 20.

По принципу действия автоматические системы локализации взрыва делятся на пассивные (неуправляемые) и активные (управляемые). К пассивным системам относятся предохранительные клапаны и мембраны, предназначенные для разгерметизации технологических емкостей. При этом предохранительные клапаны являются устройствами многократного действия и при срабатывании не разрушаются. Предохранительные мембраны разрушаются при повышении давления в аппарате на заданную по условиям безопасности величину. В случаях, когда взрывной процесс протекает с высокой скоростью, необходимо разгерметизировать оборудование в начальный момент взрыва.

Принцип работы управляемой мембраны приведен на рис. 21.

Разрушение мембраны (4) обеспечивается ножом (3), закрепленным на плунжере (2), который приводится в действие давлением газов, образующихся при срабатывании пиротехнического заряда (1). Блокирование аварийного технологического аппарата или производственного участка производится в целях исключения распространения пожара или взрыва по коммуникациям и вентиляционным каналам.

Предотвратить распространение пламени по технологическим коммуникациям можно с использованием быстродействующих отсекающих устройств – пламеотсекателей. Для взрывозащиты технологического оборудования используются пламеотсекатели с электрическим, пневматическим, гидравлическим и пиротехническим приводами. Данные устройства решают задачу механического преграждения распространения пламени, а в ряде случаев обеспечивают одновременную подачу огнетушащего вещества.

В качестве примера рассмотрим работу пламеотсекателя с пиротехническим приводом (рис. 22). Такая конструкция обеспечивает наиболее высокую скорость срабатывания. Пламеотсекатель состоит из корпуса (1) с поперечной полостью в виде конического седла (2), в котором заклинивается запорный орган (3) в виде усеченного конуса с уплотнительным пояском (4). При подаче сигнала на закрытие срабатывает пирозаряд (5) и под действием давления образующихся газов, срезая уплотнительный поясок (4), запорный орган (3) перемещается в коническом седле и перекрывает канал (6).

В ряде случаев локализовать пламя в трубопроводах можно форсуночными заградительными устройствами, схема которых приведена на рис. 23.

Работают они следующим образом. Внутри трубопровода (1) (рис. 23, а) размещено несколько сопел (2) с радиально направленными отверстиями. Через трубу (3) к соплам подводится огнетушащее вещество. В другом варианте (рис. 23, б) в центре трубопровода (1) расположено сопло (2), направленное вдоль оси трубопровода. Экономичным решением защиты предотвращения распространения взрыва во впускном трубопроводе является обратный клапан B-FLAP I (рис. 24).

B-FLAP I – это механическое оборудование, которое устроено так, чтобы в процессе взрыва предотвратило распространение пламени и давления между технологическими устройствами. На рис. 25 показано место обратного клапана и разрывной мембраны в системе локализации взрыва в технологическом аппарате.

В режиме нормальной эксплуатации заслонка противовзрывного обратного клапана открыта за счет потока воздуха в трубопроводе. Для снижения потерь давления в трубопроводе заслонка клапана может быть зафиксирована в открытом положении при помощи механизма, который обеспечивает открытое положение заслонки независимо от потока воздуха. В случае взрыва заслонка клапана закроется и заблокируется для предотвращения распространение взрыва в другие части оборудования или производства.

Кроме того, при нормальных условиях эксплуатации, аварийный люк закрыт разрывной мембраной, которая при превышении уровня рабочего давления внутри оборудования открывается, тем самым снимая избыточное давление внутри находящегося под угрозой устройства. В этом случае технологическое оборудование подвергается давлению более низкому, чем его устойчивость к давлению, и поэтому исключена вероятность его разрушения. Интересным техническим решением является применение устройства для беспламенного освобождения взрыва FLEX (рис. 26).

Освобождение взрыва и предотвращение распространения взрыва в свободное пространство являются двумя основными функциями системы. За счет быстрого нарастания давления взрыворазрядная панель откроется и выбросит в ловушку устройства FLEX давление взрыва, газы и продукты горения. В отличие от классического способа сброса взрыва, благодаря своей конструкции, устройство FLEX может улавливать эти нежелательные последствия. Защита технологии пламегасителем FLEX применяется в том случае, когда освобождение взрыва невозможно вывести в безопасную зону, или не существует достаточного места для применения классического способа освобождения взрыва. На технологический аппарат устройство устанавливается вместо разрывной мембраны (рис. 27, элемент № 5).

В качестве устройств блокирования могут использоваться также, в зависимости от условий технологического режима, различные типы огнепреградителей, воздушно-водяные и водопенные завесы.