ISO 15029-2 Xác định đặc tính bắt lửa khi phun của chất lỏng chống cháy - Phần 2: Thử nghiệm phun - Phương pháp giải phóng nhiệt ngọn lửa ổn định

Tiêu chuẩn ISO 15029-2, “Dầu mỏ và các sản phẩm liên quan - Xác định đặc tính bắt lửa của chất lỏng chống cháy trong dạng phun - Phần 2: Thử nghiệm phun - Phương pháp giải phóng nhiệt ngọn lửa ổn định”, do Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) ban hành, mô tả một phương pháp để so sánh nguy cơ cháy của các dạng phun áp suất cao của chất lỏng chống cháy. Một ngọn lửa propan hai chiều được sử dụng để đốt cháy và ổn định quá trình cháy của chất lỏng được phun sương trong không khí. Các phép đo tốc độ giải phóng nhiệt, chiều dài ngọn lửa và mật độ khói cung cấp thông tin định lượng về hành vi cháy của chất lỏng.

Với mục đích của tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

• Ngọn lửa phun ổn định: Đây là điểm mà tốc độ giải phóng năng lượng, chiều dài ngọn lửa và các đặc tính cháy khác duy trì không đổi theo thời gian, cho phép tính toán các giá trị trung bình theo thời gian hợp lý.
• Chiều dài ngọn lửa: Khoảng cách tính bằng milimét từ đường tâm thẳng đứng của đầu đốt khí đến điểm xa nhất mà ngọn lửa có thể nhìn thấy đạt được.
• Chỉ số chiều dài ngọn lửa: Là hàm số của chiều dài ngọn lửa (được làm tròn đến số nguyên gần nhất) và lưu lượng khí propan.
• Hệ số dễ cháy: Là hàm số của lượng nhiệt tỏa ra ở tốc độ dòng chảy propan nhất định, được hiệu chỉnh đến số nguyên gần nhất.
• Mật độ khói: Là hàm số của độ mờ đục của khói trong ống khói, được đo trước và sau khi đưa chất lỏng thử nghiệm vào.

Thuốc thử và vật liệu được sử dụng trong các thử nghiệm là:

• Propane, độ tinh khiết cao (tối thiểu 98 phần trăm)
• Không chứa nitơ, oxy, loại thương mại.
• Khí nén.
• Nước đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 3696, loại 3.
• Monoethylene glycol, loại dùng trong phòng thí nghiệm (độ tinh khiết 98%)
• Dung môi tương thích với chất lỏng cần thử nghiệm, đạt tiêu chuẩn phòng thí nghiệm.

Về nguyên tắc, một dòng chất lỏng thử nghiệm đã được xử lý trước được dẫn qua bộ phun sương hai chất lỏng vào buồng thử nghiệm. Không khí nén, được cung cấp cho vòi phun với tốc độ được kiểm soát, được sử dụng để tạo ra một luồng phun sương tiếp xúc với ngọn lửa cụ thể của một đầu đốt khí có mặt trong suốt quá trình thử nghiệm. Tốc độ truyền nhiệt không đổi từ ngọn lửa khí dẫn đến ngọn lửa phun ổn định, đảm bảo rằng các đặc tính đốt cháy như tốc độ giải phóng năng lượng, chiều dài ngọn lửa và lượng khói sinh ra vẫn đủ ổn định theo thời gian, do đó cho phép đo các giá trị trung bình theo thời gian.

Nhiệt độ được đo cả ở cửa vào và cửa ra của buồng đốt, và đầu đốt được vận hành trước tiên không có chất lỏng thử nghiệm, sau đó có chất lỏng thử nghiệm. Chiều dài ngọn lửa và độ mờ của khói thải có thể được đo. Các phép tính như chỉ số chiều dài ngọn lửa, hệ số bắt lửa và mật độ khói được thực hiện từ các phép đo này. Dựa trên các phép đo này và các chỉ số hiệu suất được tính toán, một hệ thống được đề xuất để xếp hạng hiệu suất của các chất lỏng chống cháy.

Trong khi tiêu chuẩn ISO 15029-1 đánh giá chất lỏng chống cháy bằng phương pháp phun hình nón rỗng mô phỏng các vết rò rỉ nhỏ và sự phân tán hạt, thì tiêu chuẩn ISO 15029-2 đề cập đến một tình huống thực tế khác và thường khó khăn hơn: thử nghiệm ngọn lửa ổn định với các vòi phun dòng chảy rắn đối diện. Tiêu chuẩn này trả lời câu hỏi: nếu một luồng chất lỏng dưới áp suất tác động vào ngọn lửa hiện có, ngọn lửa sẽ tiếp tục lan rộng hay mạnh lên? ISO 15029-2 được coi là một thử nghiệm khả năng chống cháy nghiêm ngặt và thận trọng hơn. Nó thường được các cơ quan khai thác mỏ, nhà máy thép, doanh nghiệp đúc khuôn và các giàn khoan ngoài khơi yêu cầu sử dụng.

Trong các tai nạn công nghiệp thực tế, rò rỉ thủy lực không phải lúc nào cũng tạo ra sương mù mịn. Sự vỡ do áp suất cao thường tạo ra các tia chất lỏng mạnh, vận tốc cao (dòng chảy đặc) có thể tác động trực tiếp lên các bề mặt nóng, ngọn lửa hàn hoặc đám cháy ống dẫn. Chất lỏng vượt qua thử nghiệm phun hình nón rỗng (tiêu chuẩn ISO 15029-1) có thể duy trì sự cháy khi được phun thành tia vào một ngọn lửa lớn, ổn định. Do đó, tiêu chuẩn ISO 15029-2 được phát triển để mô phỏng chính xác kịch bản xấu nhất này. Thử nghiệm này thường được gọi là thử nghiệm ngọn lửa ổn định hoặc thử nghiệm phản lực vì tia chất lỏng được phun theo chiều ngang vào ngọn lửa lớn, hỗn loạn của đầu đốt propan.

Các thiết bị sau đây cần thiết cho các bài kiểm tra:

• Máy bơm cao áp có khả năng cung cấp áp suất 7,0 MPa ± 0,2 MPa (70 bar).
• Vòi phun dòng chảy rắn có lỗ thoát 1,2 mm (tạo ra tia nước mạnh và đều).
• Một đầu đốt propane hình chữ nhật lớn (kích thước khoảng 170 mm x 70 mm) tạo ra ngọn lửa xoáy với công suất nhiệt khoảng 25-30 kW.
• Thiết bị quay video tốc độ cao và đo nhiệt độ.
• Buồng thử nghiệm chống cháy nổ với hệ thống chữa cháy tự động.

Nhìn chung, phương pháp thử nghiệm bao gồm các bước sau:

• Đầu đốt được đốt nóng và duy trì ổn định trong ít nhất 5 phút để đạt được đặc tính ngọn lửa đồng nhất.
• Chất lỏng thử nghiệm được nén ở áp suất chính xác 7,0 MPa và phun ngang từ khoảng cách 1 mét trực tiếp vào tâm ngọn lửa của đầu đốt.
• Việc phun tiếp tục trong 60 giây (hoặc cho đến khi xảy ra sự cháy).
• Sau khi dừng bơm, quá trình quan sát tiếp tục trong 30 giây nữa.

Tóm lại, tiêu chuẩn ISO 15029-2 là một thử nghiệm khả năng chống cháy cho môi trường công nghiệp khắc nghiệt. Khi một thông số kỹ thuật yêu cầu ISO 15029-2 Loại A, điều đó về cơ bản có nghĩa là chất lỏng này sẽ không làm bùng cháy thêm đám cháy, ngay cả khi một tia nước áp suất cao được phun trực tiếp vào ngọn lửa lớn. Đối với các kỹ sư an toàn trong ngành khai thác mỏ, thép và chế biến kim loại nóng, một dòng duy nhất trong bảng dữ liệu có thể tạo nên sự khác biệt giữa một tai nạn được kiểm soát và một thảm họa. Tiêu chuẩn ISO 15029-2 vẫn là một trong những biện pháp bảo vệ được tôn trọng nhất hiện có.

Trong nhiều năm qua, tổ chức của chúng tôi, với đội ngũ nhân viên có năng lực và kinh nghiệm, đã thấu hiểu nhu cầu của khách hàng, cung cấp các dịch vụ kiểm thử tiên tiến mà họ yêu cầu và hỗ trợ họ trong việc thiết lập, triển khai và cải tiến các hệ thống quản lý. Trong khuôn khổ này, chúng tôi cũng cung cấp các dịch vụ kiểm thử tuân thủ tiêu chuẩn ISO 15029-2.