ГОСТ 31610.0-2019 (IEC 60079-0:2017) Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования (с Поправкой, с Изменением N 1)

Приложение Н
(справочное)

Напряжение на концах вала, вызывающее искрение в подшипнике двигателя или на шейке. Расчет энергии разряда

Н.1 Общие требования

Потенциальным источником воспламенения для мощных машин и двигателей любого размера с питанием через преобразователь может быть искрение подшипника или вала из-за синфазного напряжения (СФН) или циркулирующих токов вала. Напряжение, наведенное или переданное валу машины, может вызвать ток, величина которого ограничена полным сопротивлением смазочной пленки в подшипнике. Напряжение вала обычно считают напряжением заряженного конденсатора, при этом емкость создается ротором, статором и подшипниками. Когда потенциал вала на смазочной пленке достигает значения напряжения диэлектрического пробоя, происходит разряд. Разряд может вызвать образование ямок в подшипнике. Отказ подшипника может привести к нагреву подшипника.

Соединительное устройство вала, которое подключает вал машины к тому же напряжению, что и раму (корпус) машины рядом с подшипником, может быть установлено внутри и снаружи машины, чтобы способствовать продлению срока службы подшипников в основном за счет закорачивания конденсатора и, таким образом, уменьшения до минимума искрения на подшипнике и продления его срока службы.

Соединительные устройства вала или подшипники, установленные внутри машины или оболочки с видом взрывозащиты "d" или "p", не являются источником воспламенения для окружающей взрывоопасной среды. Соединительные устройства вала или подшипники, установленные внутри или с внешней стороны машины с видом взрывозащиты "e" или с внешней стороны машины с видом взрывозащиты "d" или "p", могут представлять риск воспламенения, который должен быть снижен. В настоящем приложении содержится руководство по оценке возможности применения соединительных устройств вала, если не применяются виды взрывозащиты "d" или "p".

Н.2 Оценка риска воспламенения с помощью расчета энергии воспламенения

Пиковые значения энергии воспламенения могут быть измерены или рассчитаны, если известны некоторые параметры. Затем полученная энергия разряда может быть сравнена с минимальной энергией воспламенения конкретного горючего материала или группы оборудования, как показано в таблице Н.1.

Максимальная энергия емкостного разряда в искре , Дж, может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:

,                                                            (H.1)

где - общая емкость ротора и подшипников, в которых возникает напряжение (Ф);

- наивысшее возможное пиковое напряжение вала с учетом влияния переходных процессов (В).

Емкость определяют для распределенной площади поверхностей от вращающегося узла до заземленных частей машины. Эти поверхности обычно находятся между ротором и статором и между опорными несущими поверхностями на каждом конце вала. Все значения емкости складывают для получения общего значения емкости, которое используется для расчета максимальной энергии разряда .

Примечание - Для машин с питанием через преобразователь значение оценивают с запасом, как равное 10% синфазного напряжения преобразователя. Напряжение вала можно также вывести из эффекта взаимосвязи синфазного режима между емкостью обмотка/ротор и емкостью ротор/корпус.

Значение емкости конденсатора (Ф) может быть определено с помощью соответствующей формулы с учетом геометрических параметров конденсатора. Например, для конденсатора, состоящего из концентрических цилиндров, можно применить любую из приведенных ниже формул:

,                                                                 (Н.2)

где - диэлектрическая проницаемость материала, кроме воздуха, между поверхностями (Ф/м);

- длина цилиндра, м;

* - внешний диаметр, м;

_______________

* Внутренний диаметр и внешний диаметр частей двигателя, для которого рассчитывают , например статора, ротора, вала, подшипникового щита, подшипника и т.д. Допускается использовать радиус вместо диаметра, если его будут использовать вместо диаметров для обеих частей.

* - внутренний диаметр, м.

_______________

* Внутренний диаметр и внешний диаметр частей двигателя, для которого рассчитывают , например статора, ротора, вала, подшипникового щита, подшипника и т.д. Допускается использовать радиус вместо диаметра, если его будут использовать вместо диаметров для обеих частей.

Примечание - Для воздуха диэлектрическая проницаемость равна 8,8·10 ф/м. Для масла или консистентной смазки диэлектрическая проницаемость составляет от 18·10 до 25·10 ф/м.

Риск воспламенения эффективно предотвращается, когда определенная максимальная энергия разряда ниже, чем минимальная энергия воспламенения конкретного горючего материала или значений, указанных в таблице Н.1, для соответствующих групп/подгрупп оборудования. Для практической оценки в отдельных случаях следует использовать кривые, приведенные на рисунке Н.4.