СТ ССФЖТ ЦУО 105-2000

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

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 С_н - объемная доля водорода, %;

V_н - объем образующегося водорода в аккумуляторном ящике, дм;

V_ак - свободный объем аккумуляторного ящика, дм³.

Объем водорода выделяющегося из аккумуляторной батареи во время ее заряда рассчитывается по формуле:

                                               (2)

где V_н - объем образующегося водорода, дм³/ч;

b_т - выход водорода по току, b_т = 0,95;

J - сила тока, А;

n - число аккумуляторов в батарее;

K_гр - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды и атмосферное давление.

                                                    (3)

где t - температура окружающего воздуха, °C;

T_о - 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 q_н - электрохимический эквивалент водорода, г/ (А · ч);

ρ_н - 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)С_н. В расчетах принимается большее значение (0,01). Количество выделяемого водорода во время подзарядки равно:

                                                   (4)

где V_п - объем водорода, выделяющегося из аккумуляторной батареи во время подзарядки, дм³/ч;

Q_б - 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.

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

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 х_i - 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.

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ