Udział GIG KD „BARBARA” w programie badawczym „PTB Ex

Udział GIG KD „BARBARA” w programie badawczym „PTB Ex

Kałuża G., Graboś K., Sodzawiczny D. Udział GIG w programie badawczym „PTB Ex Proficiency Testing Program ....
Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe – wybrane zagadnienia. Praca zbiorowa. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2013, (s. 62 - 74)
Gerard Kałuża
Ksawery Graboś
Dawid Sodzawiczny
Udział GIG KD „BARBARA” w programie badawczym „PTB Ex Proficiency Testing Program” w ramach schematu certyfikacji IECEx
Participation GIG KD "BARBARA" in the research program "Ex PTB Proficiency Testing Program" under the IECEx certification scheme.
Streszczenie:
Artykuł przedstawia podsumowanie uczestnictwa IECEx TL GIG KDBi w badaniach prowadzonych w ramach
„IECEx PTB Ex Proficiency Testing Program”. Badania zostały zorganizowane w ramach schematu IECEx. Program badań składał się z dwóch części: pomiar ciśnienia wybuchu – zabezpieczenie za pomocą osłony ognioszczelnej „d” oraz badania iskrobezpieczeństwa. W programie badawczym wzięły udział 44 laboratoria z 24 krajów. Prezentacja wyników badań w niniejszym artykule została ograniczona z powodów formalnych nałożonych przez organizatora.
Abstract:
This paper presents a summary of participation IECEx TL GIG KDB in the research carried out under the "IECEx
PTB Ex Proficiency Testing Program." The study was organized within the IECEx Scheme. The test program consisted of two parts: the explosion pressure measurement - protection by flameproof enclosure "d" and the study of
intrinsic safety. The research program was attended by 44 laboratories from 24 countries. Presentation of the results
of research in this article has been limited formal reasons imposed by the organizer.
————————————
1. WPROWADZENIE
Praca urządzeń w przestrzeni zagrożonej wybuchem
wymaga stosowania konstrukcji specjalnych, przystosowanych do takiego środowiska. Obecnie na świecie funkcjonują dwa powszechnie przyjęte systemy oceny prawidłowości wykonania tego typu urządzeń. Są to tzw. systemy oceny zgodności. Podejście systemowe do oceny
oznacza ocenę zarówno fazy konstrukcji, jak i fazy produkcji. Oba systemy w obszarze wymagań technicznych
bazują na przyjętych do stosowania normach. W Unii
Europejskiej wymagania dotyczące konstrukcji urządzeń
podzespołów i systemów ochronnych przeznaczonych
do pracy w przestrzeni zagrożonej wybuchem zostały
zawarte w dyrektywie 94/9/WE. Stanowi ona zbiór wymagań ogólnych. Szczegóły techniczne dla danego rodzaju zabezpieczenia przed wybuchem zostały zawarte w
tzw. normach zharmonizowanych z dyrektywą, publikowanych w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej.
Funkcjonujące w obszarze oceny zgodności certyfikujące
Jednostki Notyfikowane, w ramach oceny przeprowadzają badania w specjalistycznych laboratoriach, posiadających wdrożony system zarządzania w oparciu o normę
EN ISO/IEC 17025 [7].
Poza UE w wielu krajach przyjęto system oceny zgodności według tzw. Schematu IECEx. Został on utworzony
przez International Electrotechnical Commission – IEC
(Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną). Jest to
organizacja pozarządowa z siedzibą w Genewie. Do życia
została powołana w roku 1906. Jej zadaniem jest rozwijanie współpracy międzynarodowej w zakresie tworzenia
normatywnych dokumentów międzynarodowych. W obszarze bezpieczeństwa przeciwwybuchowego organizacja
realizuje program „International Electrotechnical Commission Scheme for Certification to Standards Relating to
Equipment for use in Explosive Atmospheres (IECEx
Scheme)”. W jego wyniku powstał schemat certyfikacji
urządzeń i podzespołów, realizowany przez uprawnione
jednostki certyfikujące. Jednostki te, w oparciu o badania
wykonane w specjalistycznych laboratoriach (TL –
Testing Laboratory), posiadających wdrożony system zarządzania w oparciu o normę ISO/IEC 17025, wydają
certyfikaty IECEx. Są to certyfikaty zgodności z normami. Co niezwykle istotne Laboratorium TL nie funkcjonuje samodzielnie bez jednostki certyfikującej.
Sympozjum naukowo-techniczne
„Bezpieczeństwo techniczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.” EpsilonX 2013
Główny Instytut Górnictwa, Katowice
Kałuża G., Graboś K., Sodzawiczny D. Udział GIG w programie badawczym „PTB Ex Proficiency Testing Program ....
Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe – wybrane zagadnienia. Praca zbiorowa. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2013, (s. 62 - 74)
Rys. 1. Kraje reprezentowane w programie badawczym PTP
Można zauważyć, że oba systemy oceny zgodności korzystają z usług laboratoriów posiadających wdrożony
system zarządzania w oparciu o normę EN ISO/IEC
17025. Wynika z tego, jak istotnym i niezbędnym ogniwem w procesie oceny zgodności jest laboratorium.
Norma EN ISO/IEC 17025 zawiera ogólne wymagania
dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących. Jej wdrożenie powinno być gwarantem odpowiedniego poziomu technicznego organizacyjnego oraz
wiedzy merytorycznej personelu laboratorium.
Stosowanie normy wymaga prowadzenia działań w sposób skodyfikowany i systematyczny obejmujących m.in.:
• określenie struktury i obszaru działalności badawczej,
• wykluczenie możliwości wpływania na wynik
badań czynników zewnętrznych, tzn. zachowanie
bezstronności,
• określenie struktury finansowania,
• prowadzenie precyzyjnych zapisów badań umożliwiających określenie warunków odtwarzalności,
• zapewnienie nadzoru metrologicznego nad posiadanym wyposażeniem pomiarowym i badawczym,
•
zapewnienie jakości wyników przez uczestnictwo
w badaniach porównawczych,
•
szkolenie i ocenę personelu realizującego badania,
•
zapewnienie poufności badań i wyników.
Jednym z elementów zapewnienia właściwych kompetencji technicznych laboratorium jest udział w tzw. badaniach porównawczych. Są to badania takich samych
obiektów prowadzone w warunkach odtwarzalności, co
pozwala na ocenę przez porównanie, jakości badań laboratorium. Jak łatwo zauważyć, im większa liczba uczestników biorących udział w badaniach tym bardziej skuteczna (wiarygodna) może być ocena każdego uczestnika.
Jednocześnie należy podkreślić, jak niezwykle istotnym w
procesie oceny jest sposób wyznaczania wartości poprawnej, do której odnoszone będą wyniki badań.
W roku 2010, w ramach Schematu IEC, rozpoczęto cykl
badań porównawczych dotyczących wyznaczania ciśnienia odniesienia w osłonach ognioszczelnych oraz badania
iskrobezpieczeństwa obwodów. Były to pierwsze w świecie badania realizowane na tak dużą skalę. Wzięły w nich
udział 44 laboratoria z 24 krajów, m.in. również
TL GIG KDB. W tabeli 1 przedstawiono liczbę laboratoriów TL z poszczególnych krajów biorących udział w
programie badań PTP1. Organizatorem programu był
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) w Niemczech.
2. Pomiar ciśnienia wybuchu
Jedną z części badań porównawczych wykonanych w ramach programu PTP był pomiar ciśnienia wybuchu mieszanin gazowych (Test round „d”). Jest to jedno z najważniejszych, a zarazem najbardziej skomplikowanych
pomiarów wykonywanych w ramach badań typu urządzeń ognioszczelnych. Z uwagi na charakter zjawiska
wybuchu mieszanin gazowych w zamkniętej przestrzeni,
dobór oraz konfiguracja próbek będących przedmiotem
porównania są niezwykle istotne. Odpowiedni dobór
geometrii, konfiguracji czynników oraz rozmieszczenia
źródeł zapłonu, dla których przeprowadzono badania
pozwala na uwidocznienie błędów oraz niedociągnięć za-
1
PTP - Proficiency Testing Program
Sympozjum naukowo-techniczne
„Bezpieczeństwo techniczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.” EpsilonX 2013
Główny Instytut Górnictwa, Katowice
Kałuża G., Graboś K., Sodzawiczny D. Udział GIG w programie badawczym „PTB Ex Proficiency Testing Program ....
Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe – wybrane zagadnienia. Praca zbiorowa. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2013, (s. 62 - 74)
równo na poziomie wyposażenia pomiarowego, jak i metodyki wykonywania pomiaru ciśnienia wybuchu.
Tabela 1. Liczba laboratoriów TL z poszczególnych krajów biorących
udział w programu międzynarodowych badań porównawczych
Kraj
Liczba TL
Niemcy
Polska
Włochy
Chiny
Kanada
Norwegia
Brazylia
Indie
Chorwacja
USA
Francja
Australia
Wielka Brytania
Belgia
Holandia
Korea
Czechy
Słowenia
Węgry
Rosja
Austria
Ukraina
Dania
Finlandia
7
1
2
4
2
1
2
1
1
3
1
4
2
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2.1. Próbki badawcze
Podczas badań wykorzystano cztery konfiguracje geometryczne. Podstawowym elementem konstrukcji geometrii
poddawanych badaniom były dwie objętości walcowe –
4,4 dm3 i 8,8 dm3. Dodatkowym elementem konstrukcji
dla przypadków „C” oraz „D” była przegroda z centralnie umieszczonym otworem (rys. 2).
Przypadek (A) – komora w kształcie cylindrycznym
o objętości 4,4 dm3. Zapłon mieszaniny – „Side 1”.
Przypadek (B) – komora w kształcie cylindrycznym
o objętości 13,2 dm3. Zapłon mieszaniny – „Side 1”.
Przypadek (C) – komora w kształcie cylindrycznym
o objętości 13,2 dm3 z zamontowaną przegrodą. Zapłon
mieszaniny – „Side 1”.
Przypadek (D) – komora w kształcie cylindrycznym
o objętości 13,2 dm3 z zamontowaną przegrodą. Zapłon
mieszaniny – „Side 2”.
Rys. 2. Konfiguracje geometryczne próbek badawczych
2.2. Mieszaniny gazowe
Badania przeprowadzono z wykorzystaniem mieszanin
gazowych charakteryzujących się stosunkowo dużą wartością maksymalną prędkości narastania ciśnienia wybuchu (dp/dt)max:
• 8 % C2H4 + powietrze atmosferyczne,
• 31 % H2 + powietrze atmosferyczne.
W efekcie tak dobranych mieszanin gazowych uzyskano
interesujące przebiegi ciśnień wybuchu, szczególnie dla
konfiguracji geometrycznych typu „C” oraz „D”.
Pomimo zastosowania dokładnego systemu dozowania
składników gazowych, podczas serii prób prowadzono
również pomiary składu mieszanin wybuchowych oraz
ciśnienia statycznego (p0) mieszaniny wybuchowej.
2.3. Pomiar ciśnienia wybuchu
Podczas badań PTP w TL GIG KDB wykonano łącznie
40 prób wybuchowych, po pięć prób wybuchowych dla
każdej konfiguracji geometrycznej oraz każdej mieszaniny
gazowej.
Podczas prób rejestrowano przebieg ciśnienia wybuchu,
na podstawie którego określano maksymalne ciśnienie
wybuchu pmax oraz maksymalną prędkość narastania ciśnienia (dp/dt)max. Każdy pomiar został wykonany za
pomocą dwóch czujników ciśnienia zamontowanych w
płaskich ścianach komór („Side 1” oraz „Side 2”).
Sympozjum naukowo-techniczne
„Bezpieczeństwo techniczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.” EpsilonX 2013
Główny Instytut Górnictwa, Katowice
Kałuża G., Graboś K., Sodzawiczny D. Udział GIG w programie badawczym „PTB Ex Proficiency Testing Program ....
Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe – wybrane zagadnienia. Praca zbiorowa. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2013, (s. 62 - 74)
Z uwagi na prowadzenie badań z wykorzystaniem objętości o skomplikowanym kształcie (przypadek „C” oraz
„D”) oraz mieszanin C2H4 oraz H2 zastosowano szybki
system rejestracji próbek, pozwalający na próbkowanie z
częstotliwością do 10 MS/s. Zastosowanie odpowiedniego sytemu akwizycji danych pozwala na skuteczne przechwytywanie oraz analizę fluktuacji ciśnienia wybuchu w
przypadku wystąpienia spiętrzenia ciśnienia. Przykład występowania zjawiska spiętrzenia ciśnienia wybuchu przedstawiono na rysunku 3, przyczyny zjawiska omówiono w
publikacji Kałuży [4]. W prezentowanym przykładzie
wykorzystano układ geometryczny „D” z przegrodą, zapłon mieszaniny wybuchowej zainicjowano od strony
„Side 2”.
Rys. 3. Przykład przebiegu ciśnienia wybuchy, konfiguracja D, mieszanina: 31 % H2+powietrze atmosferyczne
2.4. Wyniki pomiarów
Wyniki pomiarów maksymalnego ciśnienia wybuchu pmax,
nadesłane przez laboratoria uczestniczące w programie
badawczym, zostały poddane analizie statystycznej na
podstawie wymagań normy ISO/IEC 17043 [8].
Tabela 2. Wybrane referencyjne wartości ciśnienia wybuchu
Konfiguracja
A
A
A
A
B
B
B
B
C
C
C
C
D
Gaz
Etylen
Etylen
Wodór
Wodór
Etylen
Etylen
Wodór
Wodór
Etylen
Etylen
Wodór
Wodór
Etylen
Pozycja
czujnika ciśnienia
Side 1
Side 2
Side 1
Wartość
referencyjna
Odchylenie
standardowe σ
7,24
7,39
6,47
0,67
0,59
0,30
Side 2
6,53
0,31
Side 1
Side 2
Side 1
6,88
7,16
6,21
0,77
0,54
0,40
Side 2
6,32
0,38
Side 1
Side 2
Side 1
6,36
11,88
6,31
0,84
1,18
0,47
Side 2
12,93
1,82
Side 1
15,75
1,27
D
D
D
Etylen
Wodór
Wodór
Side 2
Side 1
5,92
13,79
0,57
1,86
Side 2
5,94
0,36
Analizie poddano 16 zestawów wartości otrzymanych dla
poszczególnych przypadków badawczych. Podstawą do
określenia wartości bazowej ciśnienia wybuchu była wartość średniej arytmetycznej z nadesłanych wyników badań. Tabela 2 przedstawia wartości ciśnienia wybuchu
wyznaczone jako referencyjne dla poszczególnych przypadków. Określono dodatkowo wartości odchylenia
standardowego (σ) oraz zakresy (2σ, 3σ).
Wartości przedstawione w tabeli 1 potwierdzają wcześniej sformułowane założenie, że konfiguracje „C” oraz
„D” przysparzają znacznie większych trudności przy
pomiarze ciśnienia wybuchu. Dla przypadków konfiguracyjnych „A” oraz „B” większość uzyskanych wyników
znajduje się w granicach odchylenia standardowego (σ)
od wartości referencyjnej. Nieliczne przypadki osiągają
wartości w granicach 2σ lub 3σ. Świadczy to o stosunkowo dużej zgodności otrzymanych wyników oraz
zwiększa prawdopodobieństwo prawidłowego wyznaczenia referencyjnej wartości ciśnienia wybuchu. Wyznaczone wartości σ dla konfiguracji „A” oraz „B” zarówno
dla pomiarów wykonywanych po stronie zapłonu („Side
1”), jak i po stronie przeciwnej („Side 2”) mają zbliżone
wartości i mieszczą się w zakresie od 0,30 do 0,77. Potwierdza to nieskomplikowany kształt geometrii próbki
poddanej badaniu.
W przypadku prób wykonywanych dla konfiguracji „C”
oraz „D” można zaobserwować znaczną rozbieżność
wartości σ w odniesieniu do wyników zarejestrowanych
przez czujniki „Side 1” oraz „Side 2” (tab. 1). Jest to
spowodowane występowaniem zjawiska spiętrzenia ciśnienia wybuchu i powstającymi oscylacjami ciśnienia w
obszarze wartości maksymalnej.
Podczas badań wykorzystywano, wymagany przez normę
IEC 60079-1 [5] układ filtrowania sygnału. Zagadnienie
interpretacji oraz eliminacji zakłóceń przebiegu ciśnienia
nie stanowiło przedmiotu analizy podczas badań PTP. W
Laboratorium KD-4.2 przeprowadzono dodatkowo analizę powstających oscylacji [1].
2.5. Problemy pomiarowe
W wyniku przeprowadzonych badań oraz na podstawie
przesłanych wyników organizator (PTB) sformułował
możliwe źródła błędów. Wyszczególnione, potencjalne
przyczyny rozbieżności wyników pomiaru ciśnienia wybuchu nie zostały odniesione do poszczególnych pomiarów. Nie zostały również sformułowane zalecenia oraz
komentarz w odniesieniu do poszczególnych uczestników programu badawczego.
Sympozjum naukowo-techniczne
„Bezpieczeństwo techniczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.” EpsilonX 2013
Główny Instytut Górnictwa, Katowice
K
Kałuża G., Grab
boś K., Sodzawiczny D. Udziałł GIG w programiie badawczym „PT
TB Ex Proficiency Testing Program ....
.
Bezpieczzeństwo przeciwwybbuchowe – wybrane zagadnienia. Praaca zbiorowa. Główny
G
Instytut Górnictwa, Kattowice 2013, (s. 62 - 74)
Ryys. 4. Przykłady rejestracji
r
przebiegu ciśnienia w
wybuchu przy nieewłaściwej konffiguracji stanowiiska badawczego
o [3]
Jakko podstawow
we źródła błłędów lub ro
ozbieżności w
wyników
w wymienionno:
• wpływ
w temperaturyy,
• niepraawidłowy montaż czujnikó
ów,
• niepraawidłowo do
obrane paraametry akwiizycji
danychh,
• różnicce w termiczznych parameetrach począątkowych mieszanin gaazowych (ciśn
nienie p0, tem
mperatura t0),
• różnicce w składzie miesszanki gazoowej
(w przzewidzianych normą graniicach).
Po
owyższe czynniki nie pozo
ostają bez wp
pływu na uzyyskiwaane wyniki poomiaru makssymalnego ciiśnienia wybuuchu
oraaz prędkości jego narastan
nia.
Naa rysunku 4 pprzedstawiono
o przebiegi ciiśnienia wybuuchu
obrazujące niew
właściwe ko
onfiguracje aparatury
a
baddawczeej.
matycznych i przypadkow
wych
okreeślenie możliiwych system
źród
deł błędów procedury
p
baadawczej opiisanej w norm
mie
IEC
C 60079-11 [6
6].
Program badań Test roundd „i” obejmo
ował wykonaanie
bad
dania na iskierniku i rejesttrację otrzym
manych wynikków
bad
dań zapłonu inicjowaneggo iskrami, wykonanych
w
na
obw
wodach o różżnych param
metrach wyjściowych zaw
wartych
h w urządzen
niu Test Boxx „i” przygotowanym na potrzeeby programu
u przez instytu
tut PTB (rys. 6).
Iskiiernik służącyy do badań zaapłonu inicjo
owanego iskrami
złożżony jest z układu elektrod umieszczon
nych
w zamkniętej komorze o objęętości co najm
mniej 250 cm
m3.
uczowym jeddnak zalecenieem jest:
Klu
Krytycznyy przegląd uzyskiwanych
h wyników!
Przzykład przebbiegu ciśnien
nia wybuchu nasuwający powyyższą konkluzzję przedstaw
wiono na rysu
unku 5, gdziee minim
malna wartość ciśnienia wynosi
w
–9,0 bar
b (względem
m ciśniienia atmosfeerycznego). Jest to skrajn
ny przykład pprzebieegu ciśnienia wybuchu, który
k
może zostać
z
zarejesstrowaany w wynikuu nieprawidłowej konfigu
uracji stanow
wiska
bad
dawczego.
3. Badania isskrobezpieczzeństwa „i”
onu inicjowan
nego iskramii jest
Praawdopodobieeństwo zapło
deccydującym krryterium przyy badaniu i ocenie
o
obwoodów
iskkrobezpiecznyych. Celem badań
b
Test round „i” byłoo wyznaaczenie i porównanie prrawdopodobiieństwa zapłłonu
iniccjowanego isskrami otrzym
manego w faazie testów pprzez
uczzestników pprogramu. Celem
C
testów
w było ponnadto
Rys. 5. Przykład nieprawidłowo wyykonanego pomiiaru ciśnienia wyybuchu [3]
Ukłład elektrod stanowią obrrotowa tarcza stykowa (kkadmow
wa) z dwoma równoległyymi rowkamii oraz elektro
oda,
Sympozjum
m naukowo--techniczne
„Beezpieczeństw
wo techniczzne w przesttrzeniach zagrożonych wybuchem.”
w
” EpsilonX 2013
2
Główny
G
Instyytut Górnicttwa, Katowic
ce
Kałuża G., Graboś K., Sodzawiczny D. Udział GIG w programie badawczym „PTB Ex Proficiency Testing Program ....
Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe – wybrane zagadnienia. Praca zbiorowa. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2013, (s. 62 - 74)
którą tworzą cztery druciki wolframowe o określonych w
normie IEC 60079-11 średnicy i długości.
Rys. 6. Test Box „i”
W celu zminimalizowania błędów wynikających z jakości
materiału oraz sposobu przygotowania elektrod wolframowych wszyscy uczestnicy programu badawczego PTP
otrzymali zestaw gotowych do użytku, jednakowych elektrod.
Urządzenie badawcze Test Box „i” zawierało obwód
kontrolny oraz 12 obwodów testowych, których charakter i parametry zestawiono w tabeli 3.
Tabela 3. Obwody zawarte w Test Box „i”
Nr
obwodu
Charakter
obwodu
Wartość
napięcia, V
Wartość
prądu
mA
1
Rezystancyjny
24 ±0,5
355 ±5%
2
Rezystancyjny
48 ±0,5
72 ±5%
3
Indukcyjny
24 ±0,5
31 ±5%
4
Pojemnościowy
24 ±0,5
24 ±5%
5
Mieszany
24 ±0,5
58 ±5%
6
Mieszany
24 ±0,5
13 ±5%
24 ±0,5
80 ±5%
24 ±0,5
180 ±5%
24 ±0,5
210 ±5%
24 ±0,5
170 ±5%
24 ±0,5
80±5%
13,5 ±0,5
24 ±5%
7
8
9
10
11
12
Rys. 7. Stanowisko badań do prób zapłonu inicjowanego iskrami
TL KDB GIG
W trakcie badań PTP zostały wyznaczone parametry
wewnętrzne iskiernika (pojemność własna na zaciskach
iskiernika przy niezwartych elektrodach, indukcyjność
własna przy zwartych elektrodach oraz rezystancja wewnętrzna. Zgodnie z procedurą programu przed oraz po
każdej serii prób sprawdzano czułość iskiernika (kalibracja wykonywana na obwodzie kontrolnym urządzenia
Test Box „i”). Wartość prądu kalibracji zmieniana była za
pomocą potencjometru od wartości 35 do 30 mA (z krokiem co 1 mA). Czułość uznano za wystarczającą, gdy
zapalenie wystąpiło po 1600 obrotach.
Elektroniczny
ogranicznik prądu
Elektroniczny
ogranicznik prądu
Elektroniczny
ogranicznik prądu
Elektroniczny
ogranicznik prądu
Elektroniczny
ogranicznik prądu
Pojemnościowy
Dla każdego obwodu testowego przeprowadzono dwadzieścia prób zapłonu inicjowanego iskrami zgodnie z
ustalonym przez organizatora, programem badań. Wyniki
prób wprowadzono do formularza przygotowanego na
potrzeby programu, którego zadaniem było wyznaczenie
prawdopodobieństwa zapalenia mieszaniny probierczej.
Mieszaniną probierczą podczas testów była mieszanina
właściwa dla grupy IIC:
• 21% ±2% wodoru z powietrzem atmosferycznym
(mieszanina probiercza zgodna z tabelą 7 normy
IEC 60079-11 [6]).
Otrzymane
przez
Laboratorium
Systemów
i Zabezpieczeń oraz Eksplozymetrii wartości prawdopodobieństwa zapłonu poszczególnych obwodów zostały
dostarczone do instytutu PTB, gdzie zestawiono je
z wynikami pozostałych uczestników.
Zestawienie wyników prawdopodobieństwa zapłonu
otrzymanych przez wszystkich uczestników charakteryzował szeroki zakres wartości. Na szczególną uwagę zasługują obwody o charakterze pojemnościowym oraz
obwody z elektronicznym ograniczeniem prądowym,
gdzie odnotowane maksymalne różnice przekraczają
100% wartości referencyjnej.
Wyniki obwodu 2 (charakter rezystancyjny) zostały anulowane ze względu na niezgodne z założeniami programu
rezultaty otrzymane przez uczestników programu (17/30
uczestników zanotowało brak zapłonu po upływie 8000
obrotów).
Sympozjum naukowo-techniczne
„Bezpieczeństwo techniczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.” EpsilonX 2013
Główny Instytut Górnictwa, Katowice
K
Kałuża G., Grab
boś K., Sodzawiczny D. Udziałł GIG w programiie badawczym „PT
TB Ex Proficiency Testing Program ....
.
Bezpieczzeństwo przeciwwybbuchowe – wybrane zagadnienia. Praaca zbiorowa. Główny
G
Instytut Górnictwa, Kattowice 2013, (s. 62 - 74)
Ryss. 8 Wpływ pręddkości obrotow
wej na wyniki bad
dania zapłonu in
nicjowanego iskr
krami
W trakcie częścci iskrobezpiiecznej badań
ń zebrano okkoło
10 000 danych,, pozwalającyych na częścciowe zdiagnoozob
procedury badaw
wczej
waanie możliwyych źródeł błędów
IEC 60079-11 ooraz wyznaczzenie pewnycch zależnościi wystęępujących poodczas badania zapłon
nu inicjowannego
iskkrami.
Rezultaty testów
w pozwoliły na określen
nie wpływu pprędw
na wyniki bbadakości obrotoweej elektrody wolframowej
niaa zapłonu iniccjowanego iskrami. Rysun
nek 8 przedsttawia
wp
pływ prędkości obrotowej na wynik baadania w zależżności od charakteru obwodu. Badania wykkonywane z pprędkością obrotoową elektrrody wolfraamowej róówną
80 obr./min wyykazują niższzą czułość w przypadku obwo
odów o charaakterze rezysttancyjnym, in
ndukcyjnym oraz
pojemnościowyym. Badania obwodów z elektroniczznym
n
niiższą
ogrraniczeniem prądowym wykazały natomiast
czu
ułość przy bbadaniu przy prędkości obrotowej
o
wy
wynosząącej 98 obr./m
min.
W ramach badaań PTP spraw
wdzono ponaadto wpływ s tanu
wierzchni eleektrody kadm
mowej na osiiągane wyniki
ki zapow
pło
onu inicjowaanego iskram
mi. Przeprow
wadzone baddania
wyykazały znaczzny wpływ ko
ondycji dysku
u na rezultatyy testó
ów. Próby zaapłonu inicjowanego iskraami wykonyw
wane
z wykorzystanie
w
em elektrodyy kadmowej pokrytej
p
warrstwą
tlen
nkową wykazzywały wyższą czułość w przypadku obwo
odów o charaakterze pojem
mnościowym, natomiast prróby
z dyskiem
d
kadm
mowym pozb
bawionym warstwy tlenkoowej
wyykazywały w
wyższą czuło
ość w przyp
padku obwoodów
o charakterze
c
reezystancyjnym
m, indukcyjn
nym oraz mieeszanym
m.
4. Podsumow
wanie
Ucczestnictwo w międzylab
boratoryjnych
h badaniach biegło
ości (PTP) poozwoliło na porównanie
p
zdolności
z
baddawczyych laboratorrium KD-4.22 na arenie międzynarodo
m
owej.
waLiczzna grupa uczzestników prrogramu badaawczego pozw
la na
n możliwie skuteczne poorównanie wyników.
w
Nalleży
zwrrócić szczegó
ólną uwagę nna fakt, że w przypadku pomiaaru ciśnienia wybuchu
w
warrtość referencyjna wyznacczana jest jako śreednia wartośćć arytmetyczzna nadesłan
nych
ników. Dlateggo szczególnnie istotna jesst liczba labo
orawyn
toriów biorącycch udział w badaniach. Na szczegó
ólną
uwaagę zasługująą wyniki otrzzymane podcczas pomiaruu ciśnieenia dla konfiiguracji „C” ooraz „D”. Występujące
W
sp
piętrzeenie ciśnienia wybuchu poowoduje dużży rozrzut otrrzyman
nych wartoścci ciśnienia, cco jest wyraźźnie widocznee w
zesttawieniu warttości ciśnień i wartościach
h σ dla poszcczególn
nych przypad
dków (tab. 1)..
Anaaliza statystycczna otrzymaanych wynikó
ów zapłonu inicjow
wanego iskraami wykazujee znaczny ro
ozrzut otrzym
manych
h wyników.
Szczzególną uw
wagę należyy zwrócić na obwo
ody
o ch
harakterze pojemnościow
p
wym oraz z elektroniczn
nym
ograaniczeniem prądowym, gdzie niektó
óre konstrukkcje
iskieerników wyk
kazywały znnaczne warto
ości odchyleenia
stan
ndardowego dla
d otrzymany
nych wyników
w.
Na dzień przygo
otowywania aartykułu z po
owodów form
malh nie jest możliwe opubllikowanie zestawienia szcczenych
góło
owych wynik
ków zarówno dla części „d
d” oraz „i.
Liteeratura
[1] Kempka
K
A. Graboś
G
K.: E
Eliminacja zaakłóceń wyso
okoczęstotliwośc
c
ciowych tow
warzyszących zjawisku sp
piętrzania
t
się ciśnienia wybuuchu. „Bezpieeczeństwo prrzeciwwybuchow
c
we. Zagadniienia wybrane”. Katow
wice,
GIG
G 2013.
[2] Final
F
Report for Test Rouund “d” / “i”” of the PTB Ex
Proficiency
P
Testing
T
Progrram, Physikallisch-Technische
Bundesanstal
B
lt, Braunschw
weig.
Sympozjum
m naukowo--techniczne
„Beezpieczeństw
wo techniczzne w przesttrzeniach zagrożonych wybuchem.”
w
” EpsilonX 2013
2
Główny
G
Instyytut Górnicttwa, Katowic
ce
Kałuża G., Graboś K., Sodzawiczny D. Udział GIG w programie badawczym „PTB Ex Proficiency Testing Program ....
Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe – wybrane zagadnienia. Praca zbiorowa. Główny Instytut Górnictwa, Katowice 2013, (s. 62 - 74)
[3] Workshop meeting: PTB Ex Proficiency Testing Program, PTB, 2012.
[4] Kałuża G.: Przyczyny wzrostu ciśnienia wybuchu
mieszaniny gazowej we wnętrzu osłony ognioszczelnej. „Bezpieczeństwo przeciwwybuchowe. Zagadnienia wybrane”. Katowice, GIG 2013.
[5] PN-EN 60079-1:2010
Atmosfery
wybuchowe
Część 1: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą osłon
ognioszczelnych „d”.
[6] PN-EN 60079-11:2010
Atmosfery
wybuchowe
Część 11: Zabezpieczenie urządzeń za pomocą iskrobezpieczeństwa „i”.
[7] PN-EN ISO/IEC 17025 Wymagania dotyczące laboratoriów badawczych i wzorcujących
[8] PN-EN ISO/IEC 17043 Ocena zgodności -- Ogólne
wymagania dotyczące badania biegłości
Informacje dodatkowe o autorach.
Autorzy są pracownikami Zakład Bezpieczeństwa Przeciwwybuchowego Kopalni Doświadczalnej „BARBARA”
Głównego Instytutu Górnictwa.
Gerard Kałuża – [email protected]
Kierownik Laboratorium Systemów i Zabezpieczeń Przeciwwybuchowych oraz Eksplozymetrii Kopalni Doświadczalnej
„BARBARA” Głównego Instytutu Górnictwa
Ksawery Graboś – [email protected]
Specjalista ds. technicznych Laboratorium Systemów i Zabezpieczeń Przeciwwybuchowych oraz Eksplozymetrii Kopalni
Doświadczalnej „BARBARA” Głównego Instytutu Górnictwa
Dawid Sodzawiczny – [email protected]
Pracownik Laboratorium Systemów i Zabezpieczeń Przeciwwybuchowych oraz Eksplozymetrii Kopalni Doświadczalnej
„BARBARA” Głównego Instytutu Górnictwa
Specjalista w zakresie urządzeń Ex i.
* K O N I E C *
i
IECEx TL GIG KDB – IECEx Testing Laboratory: Główny Instytut Górnictwa - Kopalnia Doświadczalna „BARBARA”
(Laboratorium Systemów i Zabezpieczeń Przeciwwybuchowych oraz Eksplozymetrii Kopalni Doświadczalnej „BARBARA”
Głównego Instytutu Górnictwa)
Sympozjum naukowo-techniczne
„Bezpieczeństwo techniczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.” EpsilonX 2013
Główny Instytut Górnictwa, Katowice