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在具有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所中,電氣設(shè)備的電火花、電弧及高溫部件都是危險(xiǎn)的點(diǎn)燃源,因此必須使用具有防爆性能的電氣設(shè)備,如防爆電機(jī)、防爆電器、防爆燈具、防爆控制電器、防爆電器儀表等。
隔爆型防爆電器設(shè)備
(1)防爆原理
該類設(shè)備的防爆原理就是將點(diǎn)燃源與爆炸性氣體隔離開(kāi)。即將正常工作時(shí)或發(fā)生故障時(shí)能產(chǎn)生火花、電弧或高溫的電氣設(shè)備,用一個(gè)有足夠強(qiáng)度的外殼將其與外界環(huán)境隔離,在外殼內(nèi)部即使產(chǎn)生點(diǎn)燃爆炸,也不會(huì)引起殼外環(huán)境氣體爆炸。使用這種原理的電氣設(shè)備稱為隔爆型。
此類設(shè)備是將電氣設(shè)備置于以一種特制的外殼中,外殼內(nèi)部即使電氣設(shè)備產(chǎn)生火花、電弧點(diǎn)燃可燃?xì)怏w,亦不會(huì)引燃外殼周圍的可燃?xì)怏w,為此,對(duì)該特制的外殼需要從結(jié)構(gòu)上、制造上有特別的要求。由于工作需要,外殼不可能是全封閉的,例如電機(jī)有轉(zhuǎn)軸、控制開(kāi)關(guān)有按鈕軸、電源有電纜引入和引出、為了檢修需要有可打開(kāi)的蓋門等,因此,外殼上有縫隙是必然的。能否使有縫隙的外殼具有隔爆性能,是研究隔爆外殼的主要內(nèi)容。通過(guò)大量的爆炸實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)外殼上的間隙較窄且較長(zhǎng)時(shí),殼內(nèi)爆炸火焰及灼熱能量不能通過(guò)窄縫引燃?xì)ね獗ㄐ曰旌衔?。這是由于當(dāng)火焰通過(guò)即長(zhǎng)又窄的間隙時(shí)受到了阻力,并將熱量散發(fā),傳出的熱量已不足以點(diǎn)燃爆炸性混合物,這就是所謂間隙隔爆原理。
(2)隔爆外殼的結(jié)構(gòu)參數(shù)
火焰通過(guò)外殼間隙不能引起殼外爆炸時(shí),這樣的間隙具有隔爆作用。實(shí)踐證明,外殼的容積、形狀、間隙的長(zhǎng)度和寬度對(duì)隔爆作用都有影響。容積越大的外殼,因?yàn)闅?nèi)含有更多的爆炸性混合物,爆炸后產(chǎn)生的熱能及爆炸壓力較容積小的外殼大,因此越容易傳爆。間隙越長(zhǎng)、越窄時(shí),火焰越不容易通過(guò)間隙,也就不容易傳爆。間隙配合處的構(gòu)件剛度越好,配合方式越牢固可靠,當(dāng)殼內(nèi)爆炸時(shí)產(chǎn)生的壓力越不容易使構(gòu)件產(chǎn)生變形,這樣將能保證間隙值不變,也不容易傳爆。外殼的間隙配合形式可歸納為三種:平面法蘭式接合。
******安全間隙是通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)得出的,通過(guò)對(duì)不同容積、不同結(jié)構(gòu)型式和不同間隙尺寸的外殼采用不同的爆炸性氣體進(jìn)行爆炸試驗(yàn),得出了不同容積、不同結(jié)構(gòu)型式以及不同炸性氣體的******試驗(yàn)安全間隙。該間隙是不傳爆的臨界間隙,比它稍大即傳爆。因此,實(shí)際制造時(shí)的間隙應(yīng)比******試驗(yàn)安全間隙要小,才能保證安全。通常將******試驗(yàn)安全間隙除以1.5~2的安全系數(shù),作為安全裕度。
隔爆外殼制造間隙W(圓筒配合時(shí)直徑差)、間隙長(zhǎng)度L、L1和外殼凈容 積都是在保證安全系數(shù)為1.5?2的基礎(chǔ)上給出的, L是指隔爆接合面緊固螺孔時(shí),螺孔邊緣至隔爆面邊緣的長(zhǎng)度。因這個(gè)部位有緊固螺栓,比其他部位隔爆面配合緊密,所以Ll可以比L長(zhǎng)度小一些。
現(xiàn)舉例說(shuō)明制造間隙與******試驗(yàn)安全間隙的關(guān)系。以氫氣為例,它屬于IIC級(jí),用V=0.02dm、法蘭長(zhǎng)25mm的標(biāo)準(zhǔn)球形外殼得出******試驗(yàn)安全間隙為 0.29mm,表1-24中平面止口或圓筒結(jié)構(gòu)L為25mm, V≤0.1dm3,W為0.15mm,其安全系數(shù)為0.29/0.15 = 1.933。又如用V=8dm3、法蘭長(zhǎng)25mm的球形外殼,試驗(yàn)出******安全間隙為0.2mm,V> 2.0dm3的W為0.lmm,這時(shí)安全系數(shù)為0.2/0.1=2
(3)隔爆型電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造要點(diǎn)
隔爆型電氣設(shè)備能夠防爆的關(guān)鍵在于隔爆外殼,因此外殼的設(shè)計(jì)、制造必須按規(guī)定的要求進(jìn)行。除此以外對(duì)設(shè)備的正確使用、電纜引人處的可靠密封及可靠的接線與接地等都非常重要。下面幾點(diǎn)是要特別注意。
①外殼應(yīng)有一定的機(jī)械強(qiáng)度,能承受可燃?xì)怏w產(chǎn)生的爆炸壓力,應(yīng)不損壞和變形。
②外殼與隔爆接合面部位的材質(zhì)應(yīng)有良好的耐燃性和耐老化性。
③隔爆接合面的結(jié)構(gòu)型式、緊固方式、隔爆參數(shù)及加工表面精度須按規(guī)定加工制造。
④電氣接線部位的特殊要求,如接線盒中接線端子的電氣間隙、爬電距離要求、電纜引入裝置的密封要求、接地要求。
⑤外殼的其他要求,如外殼所適應(yīng)的環(huán)境條件(溫度、濕度、砂塵、腐蝕、 雨水等)及外殼材質(zhì)防靜電要求。
(4)隔爆型電氣設(shè)備的檢驗(yàn)
隔爆型電氣設(shè)備在充分滿足了前述各項(xiàng)要求后制造出的隔爆外殼,還要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn),要按產(chǎn)品的技術(shù)條件進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)。試驗(yàn)前要將產(chǎn)品圖紙、技術(shù)條件、使用說(shuō)明書(shū)及產(chǎn)品的樣機(jī)送到國(guó)家指定的防爆檢驗(yàn)單位進(jìn)行資料審查和樣機(jī)試驗(yàn)。所有試驗(yàn)合格后,發(fā)給防爆合格證,生產(chǎn)廠只有取得防爆合格證后才能投入生產(chǎn)。
①隔爆外殼的強(qiáng)度考核在成品樣機(jī)的外殼上安裝爆炸性氣體的進(jìn)出氣口、 壓力測(cè)定裝置、 濃度檢測(cè)裝置、打火塞,再根據(jù)樣機(jī)防爆的類、級(jí)別,向殼內(nèi)充爆炸性混合物,進(jìn)行引燃爆炸試驗(yàn),并記錄產(chǎn)生的爆炸壓力。 測(cè)得的爆炸壓力為參考?jí)毫Α?br />
強(qiáng)度考核時(shí),是將測(cè)得的壓力增大I.5倍(安全系數(shù))用此壓力來(lái)考核爆外殼的強(qiáng)度,外殼不許破損和產(chǎn)生影響隔爆性能的永久變形。輕度考核可用水壓或爆炸性氣體。檢驗(yàn)單位使用爆炸壓力法,即向考核的外殼充以1.5倍參考?jí)毫Φ谋ㄐ詺怏w(可用氣體預(yù)壓方法)。制造廠也須進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn),不但參考?jí)毫Φ谋ㄐ詺怏w(可用氣體預(yù)壓方法)。同時(shí)考核外殼制造的質(zhì)量情況,如鑄造外殼是否存在砂
眼、焊縫質(zhì)量等。
②隔爆性能試驗(yàn)強(qiáng)度考核后用同一臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行隔爆性能試驗(yàn)。將樣機(jī)放入防爆罐中,樣機(jī)外殼及防爆試驗(yàn)罐中均通入氣體,然后進(jìn)行爆炸試驗(yàn),檢驗(yàn)殼外是否傳爆。每一個(gè)隔爆空間都須分別進(jìn)行傳爆試驗(yàn),試驗(yàn)進(jìn)行10次,沒(méi)有一次傳爆為合格。試驗(yàn)合格樣機(jī),在隔爆性能方面已有1.5?2的安全裕度,使用中安全性能是可靠的。例如I類為煤礦用設(shè)備,使用在甲烷場(chǎng)所,用U%的氫氣試驗(yàn),而I4%的氫氣******試驗(yàn)安全間隙為0.5mm,甲烷的******安全間隙是1.l4mm (隔爆接合面25mm時(shí))。如果試驗(yàn)不傳爆,就意味著樣機(jī)外殼隔爆接合面的間隙沒(méi)有超過(guò)0.5mm,這時(shí)的安全裕度為l.14/0.5 = 2.28,這是足夠安全的。IIa及jib的情況同樣,如na的******試驗(yàn)安全間隙s0.9mm,試驗(yàn)時(shí)采用55%氫氣,它的******試驗(yàn)安全間隙為0.45mm,因此安全系0.9/0.45=2。
IIC級(jí)電氣設(shè)備使用在氫氣、乙炔環(huán)境中,找不出比這兩種氣體的******試驗(yàn)安全間隙更小的氣體用上述方法試驗(yàn),因此試驗(yàn)IIC設(shè)備時(shí),采用擴(kuò)大間隙法,
法是樣機(jī)不擴(kuò)大間隙,試驗(yàn)時(shí)按表1-28規(guī)定的氫氣、乙炔將其預(yù)壓,預(yù)壓后氣體的******試驗(yàn)安全間隙比預(yù)壓前要小,以此來(lái)考核隔爆性能的安全裕度。
③電纜引入裝置的密封性能及機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)考核電纜引入到接線盒的密封情況,以及引人裝置各部件是否堅(jiān)固可靠。
④引人裝置密封圈的老化試驗(yàn)考核密封圈耐髙、低溫的老化情況。
⑤塑料隔爆外殼及膠封材質(zhì)的熱穩(wěn)定性試驗(yàn)考核用塑料制作的隔爆外殼 以及采用膠封隔爆結(jié)構(gòu)時(shí),材質(zhì)的耐高、低溫及濕熱情況。
⑥塑料隔爆外殼耐燃燒性試驗(yàn)。
⑦鋁合金外殼的含鎂量分析及抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)鋁合金中因含鎂量過(guò)大容易產(chǎn)生危險(xiǎn)的機(jī)械碰撞和摩擦火花,因此其含鎂量不許超過(guò)一定數(shù)值(我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為不超過(guò)0.5%)??估瓘?qiáng)度是考核鋁合金具備的機(jī)械強(qiáng)度,不能低于120N/mm2。
⑧塑料外殼表面電阻測(cè)試要求塑料外殼表面絕緣電阻值不超過(guò)1×10(9平方),以保證正常工作時(shí)不積聚危險(xiǎn)靜電。
⑨隔爆外殼及其部件的沖擊試驗(yàn)考核外殼承受外部沖擊的能力。
⑩攜帶式設(shè)備的跌落試驗(yàn)考核設(shè)備摔落地面而不至于破損影響隔爆性能 的能力。
此外,還有礦用隔爆型電氣設(shè)備引入裝置電纜防拔脫試驗(yàn),照明燈具透明件 熱劇變?cè)囼?yàn)等。