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防爆電器的研制特點
發表時間:2020-05-29     閱讀次數:     字體:【

防爆電器通常工作在有爆炸危險的環境中,因此,它們除了要完成普通電器的電氣功能外。還要在采取一定安全技術措施后,保證其在一定的爆炸危險場所安全供電、用電、通訊、檢測和控制。常見的防爆電器類型有:隔爆型、本質安全型、增安型等。防爆電器的類別分為兩類,即煤礦用防爆電器(Ⅰ類)和工廠用防爆電器(Ⅱ類)我們在煤炭系統的科研中,自行研制過煤礦井下生產或科研急需的防爆電器,從中感到防爆電器與普通電器相比它們的研制別具一些特點。

1 防爆電器的設計特點

1. 1 外殼的設計

便攜式、本質安全型儀器儀表的外殼有時采用塑料外殼,有時采用金屬外殼。當選用塑料外殼時,為保證塑料外殼正常工作時不積聚危險靜電,其表面電阻不得超過 1×109Ω。 塑料外殼應經過抗沖擊試驗和熱穩定試驗。

正常運行產生火花、電弧或危險溫度的電氣設備、功率大于250W或電流大于5 A的Ⅰ類電氣設備,均須采用接線盒與設備主體進行電氣連接接線盒就是專供電纜或導線與電氣設備進行連接的部件。目前Ⅰ類隔爆型電氣設備廣泛使用的是隔爆型接線。盒接線盒內壁應涂耐弧漆,接線盒及主體腔上的隔爆接合面應做防銹處理,如涂防銹油等。

另外,對于防爆電器,要在其外殼的明顯處有永久性的 Ex 防爆總標志及 MA 安全標志。

針對某些地方煤礦井下存在的電機違章操作現象,我們研制了QF40 型小型防爆起動器,其額定電壓380V,額定電流40A。外殼設計分為主體腔與接線腔。外殼為 3 mm 厚鋼板。隔爆接合面的尺寸及加工精度符合GB3836.2 規定。外殼外形尺寸為 437 mm×308 mm,外殼防護等級為 IP54。在外殼的正前方設有銘牌,銘牌右上角設有 Ex 標志,防爆標志 dⅠ(150℃), 此外,銘牌上還標有名稱、型號、額定電壓、額定電流、防爆合格證編號、安全標志、出廠編號、制造日期等。

1. 2 電路的設計

首先,電路的設計要完成電器的電氣功能,保證電氣原理的正確性。其次,防爆電器的電氣間隙、爬電距離、絕緣參數必須符合GB3836的規定要求。例如,研制 QF40 型防爆起動器時,將接線柱的爬電距離設計為不小于16 mm,電氣間隙不小于10 mm。隔爆腔內電器元件及裝配布置爬電距離不小于16 mm,電氣間隙不小于10 mm。隔爆接線腔內設有內接地螺栓。外殼設有外接地螺栓。

研制的本質安全型鋼弦頻率計在正常工作和故障狀態下的最大工作電流和電壓均不大于所設計的最大允許電流:它的爬電距離為3 mm,絕緣涂層下的爬電距離為1mm,電氣間隙為3 mm。

1. 3 電源的設計

本質安全型便攜式電氣設備最常用的獨立電源是干電池和蓄電池。干電池和蓄電池電源都屬于電阻性電路,可按電阻性電路最小點燃電流曲線確定電源安全參數。按電池最高電壓查出相應最小點燃電流,再除以安全系數值(為2), 即為該電池的設計允許最大安全電流。電池最嚴重的放電狀態是電池直接短路。因此,應以電池的最大短路電流作為衡量電源本質安全性能的基準。若電池最大短路電流大于設計允許值,必須串加限流電阻。并且,電池或蓄電池與限流電阻膠封為一體,構成本質安全型組件。膠封材料有環氧樹脂、硅橡膠、工業石臘等。

例如,我們在設計鋼弦頻率計時特制的本安電池組,由4節5#充電電池串接而成,并串入一個用康銅絲自制的限流電阻,其功率為5.2 W 。并用環氧樹脂膠液充滿電池盒整個空間,灌封牢固。

煤礦井下實際應用的本質安全型電氣設備,還有許多采用從動力電網引入經整流供電電源。由于輸入電路與動力電網關聯,所以,要設計成隔爆兼本質安全型。

對于隔爆型電器的電源,是在上級斷電時,在隔爆接線盒內接線,完成電器電源的連通工作。

2 防爆電器的檢驗

防爆電器的檢驗除了普通電器的電氣性能檢驗、環境試驗和強度檢驗外,還要增加必要的型式試驗項目和防爆檢驗項目。

例如,我們研制的QF40型防爆起動器進行了如下檢驗:

2. 1 出廠檢驗

包括①外觀質量及防爆尺寸檢驗;②逐件進行開關電氣性能檢驗;③對每臺產品的外殼或部件逐件進行水壓試驗;④逐臺進行耐壓試驗和絕緣電阻測試;⑤溫升試驗。

2. 2 型式試驗

包括①全部出廠檢驗項目;②連接線扭轉試驗;③密封圈橡膠材料老化試驗;④引入裝置的夾緊試驗;⑤密封試驗;⑥濕熱試驗;⑦外殼防護性能試驗;⑧低溫試驗。

2. 3 隔爆檢驗

檢驗隔爆型電氣設備內部規定的爆炸性氣體混合物爆炸時能否點燃設備周圍同一爆炸性氣體混合物的試驗。

產品送審分二次進行。第一次是通過使用說明書、技術文件和圖紙的送審。在設計圖紙技術文件等審查通過后,方可進行產品試制,整個試制過程必須嚴格按設計圖紙和技術要求去做。第二次是通過樣機送審。按防爆規程對送檢的樣品進行檢查和進行各項試驗,確認資料完整,各項試驗齊全符合現行有關標準的規定、符合防爆規程規定,才發給“防爆合格證”。

3 防爆電器的投入運行

對于采用新結構、新材料、新技術制造的防爆電器經檢驗合格后發給“工業試驗許可證”。取得“工業試驗許可證”的產品須經工業試驗(按規定的時間、地點和臺數進行工業試驗)、產品鑒定后再由防爆檢驗單位檢驗后發給“防爆合格證書”。我們研制的礦用防爆電氣產品均做過 6 個月的煤礦井下的工業性試驗,并由負責工業性試驗單位出具工業性試驗報告,證明電器工作正常,可靠無異常情況。

待獲得“防爆合格證”、“生產許可證”、“MA安全標志”和“產品合格證”后,防爆電器才能正式投入運行。并且限定其使用期限(通常為5年),當使用期限期滿;當結構、工藝、材料有較大改變可能影響產品性能時;當停產2 年以上、恢復生產時須重新進行檢驗,待重檢合格后方能繼續投入運行。

綜上所述,由于煤礦井下工作環境較為惡劣,溫差大,潮濕,有受力沖擊、移動、跌落的可能,有含煤塵、瓦斯的可能。所以,礦用防爆電器的研制從設計、試制、檢驗到投入運行都具有它的特殊要求。因此,我們研制的防爆電器必須滿足這些特殊要求,才能使其在煤礦的生產和安全中發揮積極的作用。

 
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