Дәріс тақырыбы 10: Найзағайдың әсерінен болатын өрт жарылыс қауіпсіздігі.

Найзағай – бұл атмосферадағы бұлттардың әртүрлі зарядталған немесе бұлтпен жердің арасындағы электр разряды. Найзағайдың ұзындығы әдетте км- ге жетеді (орташа5 км), оның мәнді бөлігі нөсер бұлтының ішінде болады.

Найзағайды разрядқа бөлу үдірісі мен бұлттағы электрлік разрядтың жиналуы, сулы булардың қарқынды кондесациясы мен сулы булардың бүркілуімен, олардағы кіруі күшті ауалық ағындардың пайда болуымен байланысты, бүрку кішкентай сулы шаңның теріс зарядталып бүркілуі кезінде, ал ауыр тамшылар оң зарядталып бүркілуі кезінде түзіледі.

Разряд каналы бойынша, аз уақыт аралығында (100 мксек -дейін) 20 000⁰ С температураға дейінгі қызған каналда, өте үлкен тоқ өтеді (230 кА дейін). Демек, канал тез кеңейеді, өзінің фронтында жоғары қысымы бар, қоршаған ауада соққылы толқынның таралуын туғызады.

Келесі кезеңде басты разрядтың каналының жарықтығы бірден артады, бірақ бұл мыңдаған және жүз мыңдаған секунтқа созылады, содан кейін, жарықтанған разряд бітеді.

Сол канал бойынша жиі бірнеше найзағай разряды өтеді 50 %-ке жуық найзағайда көп реттік сипаты бар және орташа 3-4 разрядтан туады.

Разрядтың әсері екі түрлі болуы мүмкін. Найзағай ғимаратты, үйді тікелей (тура соққы) зақымдалуы мүмкін және электрлік немесе электромагниттік индукция құбылысымен түсіндірілетін екінші қайтара әрекет етуі мүмкін.

Сонымен бірге, найзағайдың разрядының жоғары потенциалы ауалық сызықпен (электр беру сызығымен) және жердің астындағы, жердің үстіндегі металлдық коммуникациялар бойынша ғимаратқа жетуі мүмкін. Найзағай разрядтың әсері – ол өз кезінде өрт пен жарылыс туғызуы мүмкін, ұшқынның пайда болу себебі болады.

Ондай құбылыстар, тек материалдардың шығындар ғана әкелмейді, найзағай адамдарды зақымдайды, сонымен бірге өртпен жарақат алуы мүмкін.

Найзағайдың тура соққысымен зақымдау қауіптілігі, бірнеше сыртқы жарылыс қауіпті қондырғыда болады, бұл металлдық беттердің балқып кету мүмкіндігінен, осы беттердің ішкі қабырғаларының қатты қызып кетуімен және газ шығаратын құбырларда, свечада сақтандыру және тыныс алу клапаны арқылы бөлінетін газдар мен булардың жарылыс қауіпті қоспаларының тұтануынан болады. Ондай қондырғыларға, химиялық, мұнай өңдейтін қондырғылардың жеке сыртқы технологиялық аппараттары, қысылған жанғыш газдары бар резервуарлар және газ сақтағыш, мұнай өнімдерін сақтауға арналған резервуарлары жатады.

Металлмен найзағай байланысмен бірге жылулық үдірістер, байланыс аймағында жылу бөліну үдірісі шартында және электрлік доғадағы сияқты есептеуге беріледі. Қондырғының металлдық бетінің найзағай тоғымен балқуы, беттің қалыңдығы 4 мм-ден аз болса ғана балқитыны дәлелденген.

Металлдық беттердің найзағай тоғымен балқуы, егер қондырғының ішінде жанғыш газдар мен булардың жарылыс қауіпті концентрациясы бар болса, қирауға және жарылуға алып келуі мүмкін.

Найзағаймен зақымдалған аппараттарда жанғыш қоспаның тұтану мүмкіндігін түсіндіру кезінде, жанғыш қоспаның индукция кезеңі бар екендігін немесе өздігінен тұтанудың кешігу уақытын ескеру қажет. Қоспа тұтанбайды, егер жанғыш қоспалардың индукция кезеңінде, өздігіненн тұтанудың төменгі температурасының шамасына дейін, аппараттың қабырғасында көлбеу учаскесінің салқындау уақыты көп болса. Егер индукция кезеңінде қабырғалардың көлбеу учаскесінің салқындау уақыты аз болса, онда жанғыш қоспа тұтанады.

Қыздырудың максимум температурасы, қыздыру басталғаннан және беттің қалыңдығының пропорционалды биіктігі азайса 1-2 с аралығында пайда болады. Заттардағы секундпен өлшенетін индукция кезеңі қабырғаның зақымдалған учаскесін салқындату мен максимум температурасының пайда болуының арасындағы интервалда аз болуы мүмкін. Мысалы, метанның проценттік құрамы (6-10 %-ке дейін) метан ауалық қоспасында және индукция кезеңінде қоспаның қыздыру температурасы (775-875⁰С) 0,35 1,23 с –дейінгі аралықта болады. Сутегілік аралық қоспада сутегі концентрациясы 27,8- ден 34 %-ке дейін индукция кезеңінде 3 мс ты құрайды, ал ацетилен ауалық қоспада, ацетилен концентрациясы 10-нан 18 ден 34 %-ке дейі, индукция кезеңі - 4-14 мс. Битумонизді көмір шаңында индукция кезеңінде 40мс – қа жуық болады, ал аллюминий шаңында іс- жүзінде жоқ болады. Келтірілген мысалдардан көрініп тұр, сутегі мен ацетилені бар қондырғылар, метаны бар қондырғыларға қарағанда, қауіпті,сонымен бірге алюминий шаңы бар ғимараттар өте қауіпті.

16 –суретте ұсынылған қисық t_макс = f(δ) сыртқы жарылыс қондырғылары үшін, металлдық рұқсат етілген қалыңдығын таңдауға мүмкіндік береді. Ол жерде ішкі қондырғылардың темпеартураларын 800-1200 ⁰С-ға дейін көтеруге рұқсат етілген (жанғыш ортаның барлық жарылыс - өрт қауіпті қасиетін ескере отырып) және жоғары қысым жоқболса, қабырғаның қалыңдығын 4-5 мм-ге қысқартуға болады

Газ немесе қысымдағы сұйығы бар қондырғыларда, қабырғалардың 5,5-6 мм-ден аз болмауы керек, ал кері жағдайда қысым күшімен қыздырылған металл жыртылады немесе шашылады, ал жыртылған жжерден кірген жанғыш сұйық пен газ, өрт жарылысқа алып келуі мүмкін.

Көптеген өндірістік ғимараттар мен сыртқы қондырғыларда, найзағайдың тура соққысы кезіндегі, найзағайдың тоғы ағып кететін, құбыр өткізгіштер мен металлдық конструкциялардың қиын торабын ұсынады (мысалы, найзағай қорғанысының бұзылуы мен жоқ болуы). Металлдық бөліктерге жақындау орныныда, конструкцияның жеке бөліктері арасында байланыс жоқ болса, күшті ұшқын болуы мүмкін, ол жанғыш ортаның көзі болуы мүмкін.

Жарлыс қауіпті ғимаратта, найзағайдың тура соққысынан болатын өрт пен жарылыс, найзағай қорғанысы жоқ болған кезде болуы мүмкін, егер тоқ шығарудың созылымдылығы көп болса және тоқ шығарумен металлдық конструкциялы ғимараттар мен технологиялық жабдықтар арасында тегістеу потенциалы бойынша шараларды қабылдамаса да болады.

16-сурет.Металл қалыңдығын таңдау. Беттің қалыңдығына байланысты максималды температура.

Өрт мысалына, тоқ шығарудың бүтіндігінің бұзылуын келтіруге болады, ол ғимарат қаптамасының жанатын жылытқышы мен жұмсақ қаңылтырда жатады. Бұл жағдайда тоқ шығару бойынша найзағай тоғы жүрген кезде, жарық орнында күшті ұшқын болады.

Металлдық жетектердегі найзағайдың тура соққысы, металлды балқытып қана қоймай, сонымен бірге найзағай тоғы өтетін өткізгішті қыздырады. Осы кезде өткізгіште көп жылу бөлінуі мүмкін, онда металл қимасы жетіспеген кезде, оны балқытып немесе тіпті ерітіп жіберуі мүмкін.

Қатты жанбайтын материалдардан (тас, кірпіш, бетон) жасалған ғғимараттарда найзағай зақымдауы кезінде, жергілікті бұзылу бақыланады. Егер объектімен жердің найзағаймен зақымдалған учаскесінің арасында, тоқ өткізетін жол болса, онда осы учаскенің жерге қатнасы бойынша потенциалы жоғары мәнге жетеді және сенімділігі аз электрлік жолы бойынша, нәтижесінде разряд пайда болады. Найзағай тоғы тесіктің тар жолына өте отырып, ол жердегі материалдық буланудың (жарылуы) мен температурасының лезде көтерілуіне алып келеді. Осыдан тар каналдардың қысымы жоғары мәнге ие болады, ол ережеге сай, айырылуға және найзағай тоғының әсерінен зақымдалған объектінің тоқ өткізбейтін бөліктерінің қирауына соқтырады. Осы себептер бойынша, мысалы ағаш ғимараттарымен ағаштарды, қорғалмаған кірпіш түтіндік құбырларды, мұнараларды (мұнда бірнеше метрге дейінгі ұзындықта жаңқаны жұлып алады) қиратып, жұлып алып тастайды.

Сол сияқты белгілі жиі кездеседі, темір бетонды ғимараттарды да қиратады. Бұны, былай түсіндіруге болады, болат арматураларын біріктіру орындарында байланыс дұрыс болмауы мүмкін. Темір бетонды ғимараттарында арматура бөліктері арасында сенімді байланыс бар болған кезде, найзағайдың өте жоғарғы тоғында, температураның қауіпті көтерілуін жоятын, жалпы үлкен қима бар болса, мұнда найзағай үшін жақсы тоқ шығару қызмет етуі мүмкін.

Найзағай өте қауіпті, найзағайдан қорғалмаған және қорғанысы дұрыс емес ғимараттарда, оның соққысы ғимараттың ішіндегі немесе оған жақын адамдарды зақымдауы мүмкін. Бұл зақымдаулар жабдықтар мен ғимаратттардың жеке учаскелерінде, адымның кернеуі мен жанасу кернеуі арқылы жоғары потенциалдар әсері нәтижесінде болуы мүмкін. Найзағайдың қайтадан болған әсері тура сол құбылыстармен, найзағай разряды уақытындағы пайда болған потенциалдардың әр түрлілігімен жүретін тура соққыға тікелей қатысы жоқ, конструкцияларда, құбыр өткізгіштерде және ғимарат пен үйдің ішіндегі өткізгіштерде түсіндіріледі.

Найзағайдың қайта әсері, электорстатикалық және электор магниттік индукция нәтижесінде болады. Найзағайдың қайтадан әсеріне жер асты және жер үсті металлдық коммуникациялары (құбыр өткізгіштер, кабельдер, ауалық сызықтар) жоғары потенциалдарды түсіру салдарынан, ғимараттың ішінде әртүрлі потенциалдардың пайда болуын жатқызуға болады.

Ғимараттар мен үйлер найзағайдың зақымдау қауіптілігі бойынша 3- категорияға бөлінеді.

1-ші категорияға жататындары, ұзақ уақыт сақталатын және систематикалық жарылыс қауіпті ауамен басқа тотықтырғыштармен, газ, бу және шаң қоспаларын түзетін ғимараттар мен үйлерді жатқызуға болады; металл емес жәшіктермен ашық жерлерде аттырғыш заттар сақталынады немесе жасалынады. Осындай үйлер мен ғимараттардағы жарылыста қираумен қатар адамдарда қаза болуы мүмкін.

2-ші категорияға жататындары, ауамен немесе басқа тотықтырғыштардан болатын, шаң және бу, газдардың жарылыс қауіпті қоспалары өндірістік авария мен бұзылу кезінде ерекше болады немесе аттырғаш заттар мықты металл жәшіктерде сақталатын ғимараттар мен үйлер.

3-ші категорияға жататындары, найзағайдың тура соққысынан өрт болуы мүмкін және адамдар зақымдалуы және ғимараттардың механикалық қирауын жатқызуға болады.

Ғимараттар мен үйлерді найзағайдың тура соққысынан қорғау, әртүрлі жүйедегі найзағайды бұру көмегімен жүзеге асырылады. Кез- келген найзағайды бұру үшін үш негізгі бөлікке бөлуге болады: найзағай қабылдағыш, найзағай толқынын тікелей қабылдағыш, найзағай қабылдағыш жерлестіргішпен байланысқан және жерлестіргіште найзағай тоғы жерге өтетін тоқ шығарудан тұрады. Найзағай қабылдағыш пен тоқ шығарғышты бекітуге арналған ғимараттың бөлігі немесе тік конструкция (столбы, мосп) найзағай шығарудың тіреуі деп аталады.

Найзағай шығарудың қорғаныстық әсері найзағайдың қасиеті бойынша өте жоғары және жақсы жерлестірілген металлдық ғимараттарға негізделген. Осыған орай қорғалатын ғимарат, егер ол өзінің бөліктерімен найзағай шығару қорғаныс аймағына кіретін болса биіктігі бойынша өте төмен, іс – жүзінде найзағаймен зақымдалмайды. Найзағай шығарудың қорғаныстық аймағы деп, тура найзағай соққысынан, сенімділік дәрежесі жеткілікті, (99 %) ғимаратты қорғауды қамтамасыз ететін, найзағай шығарғышқа жанасатын кеңістік бөлігін айтамыз.

Найзағай шығарғыштар түрі бойынша стержендік және тростық деп бөлінеді, саны бойынша бірге әсер ететін найзағай шығарғыштар – біреу, екі қабатты немесе көп қабатты деп бөлінеді. Сонымен бірге найзағай шығарғыштар қорғалатын ғимараттарын жеке тұрған, оқшауланған және оқшауланған деп бөлінеді. Стержендік найзағай шығарғыштар қорғалатын ғимараттың үстінде асқақтаған, стержен түрінде дайындалады, ал тростың тоқ шығарғышының әрқайсысына төселетін тіреулерге бекітілген (өткізгіштерде) горизонтальды тростар түрінде дайындалады.

Ғимараттар мен үйлерді қорғау үшін, стержендік найзағай шығарғыш көбінде қолданылады, ал тростық найзағай шығарғыштар негізінде ұзын және тор ғимараттарды қолдану үшін қолданылады, сонымен бірге жер асты конструкцияларының қою торабында, стержендік найзағай шығарғыштардың көп санын орнатуға болмайтын кезде қолданылады. Ескерек кету керек, стержендік және тростың найзағай шығағыштар бірдей сенімді қорғанысты қамтамасыз етеді.

Қорғалатын ғимаратқа орналастырылған тор түріндегі найзағай шығарғыштың қорғаныстық әсері, қарапайым найзағай шығарғыш әсерге ұқсас. Бірақта қондырғының күрделілігімен және осындай найзағай шығарғышты пайдаланумен металлдық көп шығынға байланысты стержендік және тростық найзағай шығарғышты қолдануға болмайтын жағдайда ғана қолданылады..

Сондай және бұрынғы найзағай шығарғышты таңдау, ғимаратты жеткілікті қорғауды қамтамасыз ету мен құрылысқа, жөндеуде және найзағай қорғанысты пайдалануға кететін, шығынды азайтуға, ал сонымен бірге қорғалатын ғимараттың конструктивті және архитектуралы ерекшеліктері шартымен анықталынады.

Найзағай қорғанысты қондырғылардың конструкциясын жасау кезінде, ең алдымен найзағай шығаруда, қорғалатын ғимараттың өзінің ерекшелігін қолдану керек. Найзағай қабылдағыштар мен тоқ шығарғыштар ретінде, ғимараттың шығатын металлдық конструктивті элементі (металлдың құбыр, парабет, баспалдақ) ал сонымен бірге қорғалатын ғимараттың өзінің биіктігін қолдануға болады, ол жерге мүмкін болса найзағай шығару тікелей шатырда, түтіндік және желдеткіш құбырларда, қабырға ғимаратында орналастырылуы керек.

Найзағай қорғанысы жүйесін жасау кезінде, сонымен бірге найзағай қорғанысы бар, жақын орналасқан жоғары ғимараттарда түзілеген қорғаныс аймағын (түтіндік құбырлар, су арындық мұнаралары) немесе жоғары сыртқы технологиялық қондырғылармен түзілген (бағаналар, этажеркалар) қорғаныс аймағын қолдануға болады.

Жеке стержендік найзағай шығарғыштың қорғаныс аймағының биіктігі h≤60 м, сынған сызықтар(17, а-сурет) түрінде түзілген конус түрінде болады. Конустың негізгі r = 1,5 h. Радиусты шеңбер. Қорғаныс аймағының h_Х биіктігінде жер деңгейінен горизонталды қимасы r_Х, радиусты шеңбер, мұнда r_Х – қорғаныс радиусы.

17-сурет. Жеке стержендік найзағай шығарудың қорғаныстық аймағы а –биіктігі 60 м; б –60 м-ден көп, бірақ 100 м –ге жетпеуі керек.

Қорғаныс аймағын түзететін графикалық тұрғызу үшін, жер деңгейіндегі тұрған және r/2= 0,75А, -дағы найзағайдан қорғайтын негізде тұрған нүктемен найзағай қорғағыштың шыңына бекіту керек, 0,8 h биіктігінде тұрған найзағай қорғағышта орналасқан, ал нүктесін найзағай шығарғыш негізінен г =1,5А қашықтығындағы тұрған жер деңгейіндегі нүктесімен байланыстыру керек.

Қорғанысзонасы аймағы келесі қатнаспен анықталады:

r_x = 1,25K_З(h – 1,25h_x) при 0≤h_x≤2/3h; (17)

r_x = 0,625K_З(h – h_x) при 2/3h≤h_x≤h; (18)

Стержендік найзағай шығару коэффициенті үшін К₃ =1,2. (18 және 19) формулалар бойынша, қорғалған деңгейдегі h_Х қорғаныс аймағы радиусы анықталады, егер найзағай шығарғыштың типтік конструкциясының биіктігі берілген жағдайда немесе технологиялық сыртқы қондырғылардың биіктігі бойынша металлдық бағаналары, түтіндік құбырларын найзағай шығарғыш ретінде қолданса.

(18)- ші формуланы басқа биіктік өлшемдерімен (ұзындығы, ені) салыстыру бойынша аз ғимараттар мен үйлердегі жағдайлар үшін қолданылады, ал ( қатнасында, басқа өлшемдерден биіктігі көп, қондырғылар немесе ғимараттар үшін (19) формуласын қолданады.

Егер, оның берілген нүктесінде орналасқан найзағай шығарғыштың биіктігін қандай да бір белгілі шамасында h_Х, қорғалатын деңгейінің қатнасы бойынша теңдеулермен анықтау керек болса, онда соңғысы сол (18) және (19) формуламен табылады.

60 м-ден көп (бірақ 100 м-ден жоғары емес) биіктікті жеке стерженді найзағай шығарғыштың қорғаныс аймағы, биіктігі 60 м –ге дейінгі жеке найзағай шығарғыштың қорғаныс аймағының пішініне ұқсас, бірақ оның негізгі, шеңбер радиусы r = 90 м(17, б-сурет) конус болады. Қорғаныс аймағы радиусы келесі қатнаспен анықталынады:

r_x = 90(1– 1,25h_x /h) при 60≤h_x≤2/3h;

r_x = 45(1– h_x /h) при 2/3h≤h_x≤100.

60 м-ден аз немесе тең екі қабатты стержендік найзағай шығарғыштың қорғаныс аймағы, а –ға тең найзағай шығарғыштың арасындағы қашықтығы 18-суретте кескінделген. Қорғаныс аймағының бүйір жағы жеке найзағай шығарғыштағыдай анықталады. Найзағай шығарғыштың арасындағы қорғаныс аймағы шекарасы найзағай шығарғыш арасының ортасында h₀ қорғаныс аймағының графикалық төменгі биіктігін анықтайтын және найзағай шығарғыштың шыңы арқылы өтетін, басқа шеңбердің үстінен сипатталынады. 0 – 0 бойынша жазықтық қимасында қорғаныс аймағы келбеті (18-сурет) жеке стержендік найзағай шығарғыштар үшін қабылданған, формула мен ереже бойынша анықталынады, демек h мәнінің орнына, rжәне r_Х h₀, r₀ және r_0Х. Сәйкес енгізіледі. а ≤ 5 h (h₀ >0) кезінде найзағай шығару екі қабатты деп саналады, а>5 h болғанда жеке деп қарастыру керек.

Найзағай шығару арасындағы орташа бөлігінде, қорғаныс аймағының ең төменгі биіктігі hмен а да келесі формула бойынша анықталуы мүмкін

h₀ = 4h - .

18-сурет. Екі қабат стержендік найзағай шығарудың қорғаныстық аймағы

Найзағай шығарудың биіктігін h₀және а -да келесі формула бойынша анықтауға болады

h = 0,57h₀ + .

Әдебиеттер: нег. 1(17-42).

Бақылау сұрақтары:

1.Найзағай дегеніміз не?

2. Найзағайдың әсерінің қандай түрлері бар?

3. Ғимараттар мен үйлердің найзағайдан зақымдалудың қауіптілік дәрежесі бойынша қандай категорияға бөлінеді?

4.Найзағай шығарғышта қандай түрлерге бөлінеді?

5.Жеке стержендік найзағай шығарғыштың қорғаныстық аймағы немен анықталынады?

6. Екі қабат стержендік найзағай шығарғыштың қорғаныстық аймағы қалай анықталады?

Дата добавления: 2015-07-08