СТ ССФЖТ ЦУО 105-2000
СТАНДАРТ
СИСТЕМЫ СЕРТИФИКАЦИИ НА ФЕДЕРАЛЬНОМ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
ТЯГОВЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ И РАСЧЕТ
КОНЦЕНТРАЦИИ
ВОДОРОДА В АККУМУЛЯТОРНЫХ ЯЩИКАХ
ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
ТИПОВАЯ МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ
НА ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОСТЬ.
Москва 2000
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. РАЗРАБОТАН
Всероссийским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта
ВНИИЖТ МПС России
ВНЕСЕН Управлением
военизированной охраны МПС России
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН
В ДЕЙСТВИЕ указанием МПС России от 12 февраля 2001 № М-174у
3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
СОДЕРЖАНИЕ
1. Область применения. 1
2. Нормативные ссылки. 2
3. Объект испытаний. 2
4. Виды и последовательность
испытаний. 2
5. Определяемые показатели. 2
6. Методики, условия испытания. 2
7. Средства испытания. 4
8. Обработка данных и оформление
результатов испытаний. 5
9. Требование безопасности и
охраны окружающей среды.. 6
|
СТАНДАРТ СИСТЕМЫ СЕРТИФИКАЦИИ НА
ФЕДЕРАЛЬНОМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
ТЯГОВЫЙ ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ И РАСЧЕТ
КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДА В АККУМУЛЯТОРНЫХ ЯЩИКАХ
ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
ТИПОВАЯ МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ НА ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОСТЬ
|
Дата введения 2001-03-01
1. Область применения
По данной методике могут проводиться при
необходимости приемочные и периодические испытания.
Целью испытаний является определение
взрывозащищенности аккумуляторных ящиков вследствие
образования водорода при работе аккумуляторных батарей.
2. Нормативные ссылки
В настоящей методике использованы ссылки
на следующие нормативные документы:
1. ГОСТ
12.1.044-89 «ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура
показателей и методы их определения».
2. ГОСТ
Р8. 563-96 «ГСИ. Методики выполнения измерений».
3. ГОСТ
8.027-89 «ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная
поверочная схема для средств измерений электродвижущей силы постоянного
напряжения».
3. Объект испытаний
Аккумуляторные ящики
подвижного железнодорожного состава.
4. Виды и последовательность испытаний
Проводятся:
Расчет возможной концентрации водорода в
объеме аккумуляторного ящика, образующегося при эксплуатации аккумуляторных
батарей.
Экспериментальное определение
концентрации водорода в объеме аккумуляторного ящика при движении электропоезда
с различными скоростями и на стоянке.
5. Определяемые показатели
Измерение концентраций водорода
проводится для оценки требований пожарной безопасности, изложенных в ГОСТ
12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
Основными показателями являются:
1. Объемная доля водорода внутри
аккумуляторного ящика, %;
2. Кратность воздухообмена в объеме аккумуляторного
ящика.
6. Методики, условия испытания
6.1. Испытания проводят как на вновь
построенном подвижном составе, так и на составе, имеющем аккумуляторные ящики
новых типоразмеров. Испытания проводятся в два этапа.
6.2. На первом этапе по технической
документации изучаются условия вентиляции в аккумуляторных ящиках: размер
аккумуляторного ящика, наличие вентиляционных и противовзрывных окон.
Уточняется тип аккумуляторов, величина зарядного тока, периоды и
продолжительность подзарядки аккумуляторов.
Объемная доля водорода внутри
аккумуляторного ящика рассчитывается по формуле:
(1)
где Сн - объемная доля
водорода, %;
Vн -
объем образующегося водорода в аккумуляторном ящике, дм;
Vак -
свободный объем аккумуляторного ящика, дм3.
Объем водорода выделяющегося из
аккумуляторной батареи во время ее заряда рассчитывается по формуле:
(2)
где Vн - объем образующегося водорода, дм3/ч;
bт -
выход водорода по току, bт =
0,95;
J - сила тока, А;
n -
число аккумуляторов в батарее;
Kгр -
коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды и атмосферное давление.
(3)
где t - температура окружающего воздуха, °C;
Tо -
273,15 К;
P - атмосферное давление, Па.
0,418 - объем водорода, образующегося в
результате электролиза воды при прохождении
через аккумулятор 1 А · ч электричества, дм3/А · ч.
(Согласно закону Фарадея объем
образующегося водорода в результате электролиза воды при прохождении через
аккумулятор 1 А · ч электричества составляет:
где qн - электрохимический эквивалент водорода, г/ (А · ч);
ρн - плотность
водорода при температуре 0 °C и давлении 101325 Па, г/дм3).
Выделение водорода при подзарядке.
Ток подзарядки для щелочных
аккумуляторных батарей составляет (0,004 - 0,01)Сн. В расчетах
принимается большее значение (0,01). Количество выделяемого водорода во время
подзарядки равно:
(4)
где Vп - объем водорода, выделяющегося из аккумуляторной
батареи во время подзарядки, дм3/ч;
Qб -
номинальная емкость батареи, А · ч.
Допустимая объемная доля водорода в
воздухе аккумуляторных помещений составляет 0,7 %.
6.3. На втором этапе экспериментально
определяют концентрацию водорода, в объеме аккумуляторного ящика, образующегося
при эксплуатации аккумуляторных батарей. Определение концентрации водорода в
аккумуляторном ящике проводят в период движения электропоезда с различными
скоростями и в период его стоянки.
Собирается система отбора
водородо-воздушной смеси из объема аккумуляторного ящика (рис. 1) с
использованием вспомогательных устройств. Отбор газовой смеси должен
производиться из верхней части газового пространства аккумуляторного ящика.
Рис. 1. Принципиальная схема отбора водорода из объема
аккумуляторного ящика на анализ.
1 -
аккумуляторный ящик; 2 - аккумуляторы; 3 - свободный объем в аккумуляторном
ящике; 4 - металлическая или полимерная трубка диаметром 4 мм для отбора
водородо-воздушной смеси на анализ; 5 - окно вагона электропоезда.
Если анализ отбираемой газовой смеси
предусматривается проводить в лабораторных условиях, то забор газовой смеси
необходимо проводить в вакуумированные колбы или в колбы, заполненные раствором
поваренной соли.
Отбор газовой смеси из объема
аккумуляторного ящика проводится:
а) при движении подвижного состава со
скоростями, км/ч, - 40 ± 5; 60 ± 5; 80 ± 5
б) при стоянке подвижного состава через
5; 10; 20 и 30 минут.
При проведении анализа на месте испытания
анализируемая смесь из объема аккумуляторного ящика поступает непосредственно в
анализируемый прибор. Проводятся 4 анализа для каждого из условий испытания.
При проведении испытаний
фиксируется температура окружающей среды и атмосферное давление.
7. Средства испытания
7.1. Для измерения объемной доли водорода
внутри аккумуляторного ящика используются хроматографы и переносные
газоанализаторы. Перечень приборов и измеряемые показатели приведены в табл. 1.
Таблица 1.
№ п/п
|
Наименование
прибора
|
Измеряемые
показатели и их значения
|
Диапазон
измерения объемной доли водорода, %
|
Продолжительность
анализа, мин.
|
Чувствительность
прибора по водороду, % об.
|
Газ-носитель
|
1.
|
Хроматограф газоспасательный
«Поиск-2»
|
0
- 10
|
3,0
|
0,01
|
Аргон
|
2.
|
Хроматограф ХЛ
8 МД
|
0
- 100
|
4,0
|
0,01
|
Аргон
|
Давление
газа-носителя 2 атм.
|
Могут использоваться другие
газоанализаторы, обладающие характеристиками, не хуже указанных в таблице 1.
7.2. Все измерительные приборы,
применяемые при испытаниях, должны быть поверены в соответствии с ГОСТ
Р 8.563-96 «Государственная система обеспечения единства
измерений. Методика выполнения измерений», а также иметь поверочное клеймо и
свидетельство о поверке.
8. Обработка данных и оформление результатов
испытаний
8.1. Регистрируемые хроматографом или
переносным газоанализатором концентрации водорода в объеме аккумуляторного
ящика переносятся в таблицу (табл. 2).
Таблица 2
Условия определения концентрации водорода
|
Объемная доля водорода, %
|
Номера анализов
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1. При
движении со скоростью, км/ч
|
|
40
|
|
|
|
|
60
|
|
|
|
|
80
|
|
|
|
|
2. На стоянке
|
|
Через 5 мин.
|
|
|
|
|
10
мин.
|
|
|
|
|
20
мин.
|
|
|
|
|
30
мин.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.2. Численные значения
полученных концентраций обрабатываются по правилам математической статистики с
определением среднего значения, среднеквадратичного отклонения, максимального
вероятного значения, с доверительной вероятностью 0,95.
За результат анализа согласно данным
таблицы 1
принимается среднеарифметическое значение из 4-х анализов.
По результатам анализа оценивается
взрывоопасность газовой среды в объеме аккумуляторного ящика. При этом
результаты всех анализов сравниваются с концентрационными пределами
распространения пламени водорода в воздухе: нижний концентрационный
предел распространения пламени (НКПРП) - 4,12 %; верхний концентрационный
предел распространения пламени (ВКПРП) - 75 %.
Среднее квадратичное отклонение S(A)
результатов измерений оценивается согласно ГОСТ
8.207-76 «прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки
результатов наблюдений» по формуле:
где хi - результат j-го измерения (наблюдения);
А - результат измерения (среднее арифметическое результатов измерений);
n - число результатов измерений;
S(A) - оценка среднего квадратичного отклонения
результата измерения.
Принимая величину
доверительной вероятности 0,95, распределение результатов единичных измерений и
средних значений нормальным, определяется погрешность измерения:
где K -
коэффициент Стьюдента. При степенях свободы (n - 1) равным 4,
К = 2,776;
n -
число единичных измерений;
S(A) - среднее квадратичное отклонение результата
измерения;
DX
- погрешность измерения.
Погрешность измерения не
должна превышать:
где -
среднее арифметическое значение измерений результатов.
8.3. По результатам испытаний оформляется
протокол, содержащий оценку по взрывозащищенности аккумуляторного ящика в
соответствии с ГОСТ 26964-86.
9. Требование безопасности и охраны окружающей
среды
Испытания должны проводиться в светлое
время суток в «окна» или графику, представленному работниками службы
организации движения.
В процессе испытаний анализ
водородо-воздушной смеси необходимо проводить только после отключения
газоанализатора от системы отбора газовой смеси.
Все участники
испытаний должны быть проинструктированы об опасности водородо-воздушных
смесей.
Ключевые слова: рабочая методика испытаний, объект испытаний, определяемые
показатели, средства испытаний
|
ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ
Изменение
|
Номер
листов (страниц)
|
Номер
документа
|
Подпись
|
Дата
|
Срок
введения изменений
|
измененных
|
Замененных
|
новых
|
аннулированных
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|