4.6.1 Предотвращение опасности возникновения пожара и взрыва в энергоустановках на топливных элементах, снабженных кожухами
a) Интегрированные системы энергоустановки на топливных элементах должны быть скомпонованы таким образом, чтобы предотвратить опасности, связанные с накоплением огнеопасной газовой среды внутри энергоустановки на топливных элементах.
b) Граница разбавления нормальных внутренних выбросов до концентраций менее 25% от нижнего предела воспламеняемости может быть определена с помощью анализа методами вычислительной гидродинамики, использования тарировочного газа или аналогичных методов, указанных в МЭК 60079-10. Все устройства, установленные в пределах границ разбавления, должны соответствовать требованиям, указанным в 4.6.1 е). Объем в пределах границ разбавления должен классифицироваться в соответствии с МЭК 60079-10. Нижние пределы воспламеняемости типичных газов представлены в МЭК 60079-20.
c) Отсеки кожуха с внутренними источниками выделения горючего газа/пара определяются как топливные отсеки. Топливные отсеки должны быть спроектированы таким образом, чтобы:
- поддерживать концентрацию газовых смесей на уровне менее 25% от нижнего предела воспламеняемости, за исключением пространства в границах разбавления;
- ограничивать распространение границ разбавления пределами топливного отсека.
d) Методы поддержания нормального внутреннего газовыделения на уровне менее 25% от нижнего предела воспламеняемости, за исключением зон в границах разбавления, включают:
1) управляемое окисление нормального внутреннего газовыделения.
Может быть реализовано путем обеспечения постоянных и надежных источников воспламенения и окислителя, что обеспечивает сгорание выделяемых газов, или за счет использования устройств каталитического окисления.
Изготовитель должен гарантировать, что давления и температуры, возникающие при реагировании максимально возможного газовыделения, могут удерживаться внутри топливного отсека, а детали, подвергаемые таким воздействиям, выдерживать такие давления и температуры;
2) разбавление нормального внутреннего газовыделения воздухом.
Разбавление нормального газовыделения воздухом до концентраций менее 25% от нижнего предела воспламеняемости, за исключением зон в границах разбавления, может достигаться путем механической вентиляции. Во всех случаях минимальная кратность воздухообмена должна быть согласована с допустимой скоростью утечки, определенной в ходе испытаний по 5.4.
Вентилируемые топливные отсеки должны быть спроектированы для работы при отрицательном, относительно других отсеков энергоустановки на топливных элементах и ее окружения, давлении. Это отрицательное давление в топливном отсеке устанавливается при помощи искусственной или вытяжной вентиляции. Корректная работа системы вентиляции должна подтверждаться путем измерения, либо расхода, либо давления. Выход из строя системы вентиляции должен приводить к включению функции останова технологического оборудования. Функции управления, обеспечивающие работу вентиляции, должны соответствовать положениям настоящего стандарта о функциональной безопасности, приведенным в 4.1. Вентиляция топливных отсеков энергоустановок на топливных элементах при отрицательных давлениях может не требоваться в том случае, если предусмотрены соответствующие средства по ограничению концентрации горючего газа до уровня менее 25% от нижнего предела воспламеняемости во всех условиях применения, за исключением зоны в пределах границ разбавления или в соответствии с 4.6.1 g).
В топливных отсеках, где использована вентиляция для защиты от накапливания воспламеняющихся сред, продувку должны проводить таким образом, чтобы снизить концентрацию сред до уровня менее 25% от нижнего предела воспламеняемости.
Примечание - Одним из способов продувки является использование, по меньшей мере, четырехкратного воздухообмена в течение интервала времени, необходимого для получения этого результата.
Продувку проводят перед подачей электропитания на любое из устройств, которые не подпадают под классификацию в соответствии с 4.6.1 b). Продувка не требуется в том случае, если конструктивно может быть продемонстрировано, что среда внутри отсека и соответствующих каналов не является опасной. Все устройства, питание на которые должно подаваться перед проведением продувки или для ее осуществления, должны соответствовать требованиям, изложенным в 4.6.1 е).
e) В пределах зон, которые классифицируют как опасные в 4.6.1. b), за исключением устройств, использующих методы защиты, описанные в 1) 4.6.1 d), изготовитель должен исключить присутствие источников воспламенения, обеспечив выполнение следующих положений:
- установленное электрооборудование соответствует классификации зон в соответствии с МЭК 60079-0 и другим применимым частям серии МЭК 60079;
- установленный резистивный распределенный электронагреватель, если таковой имеется, соответствует МЭК 60079-30-1;
- температуры поверхностей не превышают 80% от температуры самовоспламенения горючего газа или пара, °С. Данные по температурам самовоспламенения различных горючих текучих сред содержатся в МЭК 60079-20;
- оборудование, содержащее материалы, которые могут выступить катализаторами в реакции горючих текучих сред с воздухом, должно иметь возможность подавлять распространение реакции от оборудования к окружающей горючей среде;
- потенциал для статического разряда устранен путем соответствующего электрического соединения и заземления и за счет правильного выбора материалов.
f) В отсеках, содержащих электрическое или механическое оборудование, должно поддерживаться положительное давление относительно смежных отсеков с источниками горючего газа или пара в соответствии с МЭК 60079-2, если данное оборудование не соответствует требованиям, указанным в 4.6.1 е).
g) Энергоустановка на топливных элементах должна быть обеспечена пассивными и активными средствами или комбинацией пассивных и активных средств для поддержания интенсивности аномальных внутренних выделений на уровне менее 25% от нижнего предела воспламеняемости, за исключением зон в границах разбавления. В рамках данного анализа не должен рассматриваться сценарий газовыделения при возникновении внезапных и катастрофических отказов, если в конструкции оборудования и трубопроводов, работающих под давлением, уже предусмотрены меры защиты против таких отказов (см. также 4.5). Пассивные средства включают, но не ограничиваются им, механическое ограничение выбросов горючих газов или паров в пределах максимальных значений путем использования установленных в трубах диафрагм и аналогичных методов ограничения расхода, или муфт, неразъемно закрепленных и сконструированных таким образом, чтобы ограничивать интенсивность выброса в пределах прогнозируемой максимальной величины. Активные средства могут включать в себя устройства для измерения и регулирования расхода или устройства защиты, такие как датчики горючих газов. Эти средства должны соответствовать требованиям, указанным в 4.9, и вызывать включение функции останова энергоустановки на топливных элементах при возникновении условий, при которых концентрация любого горючего газа в выпускной трубе вентиляции превышает 25% от нижнего предела воспламеняемости для этого газа.
h) Энергоустановка на топливных элементах должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечивать безопасное рассеивание потоков вентиляционных и технологических выхлопных газов. В частности, в оборудовании, устанавливаемом внутри помещений, выход вентиляционных и технологических газов должен быть спроектирован с возможностью подключения к выпускной или вентиляционной системам.
i) Потенциал, вызывающий статический разряд, устранен путем соответствующего соединения и заземления металлических частей, а также выбора материалов, не образующих заряд, который может привести к возникновению искры, способной воспламенить горючую газовоздушную смесь. Также должны учитывать влияние расходов в трубах, способных образовать заряд.
j) Функция управления, которая предназначена для недопущения превышения уровня 25% от нижнего уровня воспламеняемости, например путем разбавления воздухом и/или измерения концентрации и останова при превышении предельных значений, должна быть спроектирована в соответствии с требованиями 4.1.