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    隔爆型電氣設備的設計要點

    一、 外殼材質

    所有的隔爆型電氣設備的隔爆外殼,其結構強度都應能承受其內部的爆炸壓力。從這個目的出發,凡是能承受爆炸壓力的外殼,無論它的材質是什么,都應該是允許的。因此,黑色金屬中的鋼、鑄鋼、鑄鐵,有色金屬中的銅、鋁等輕合金,高分子材料中的熱固性塑料和熱塑性塑料、無機材料中的玻璃、陶瓷等,都可能成為隔爆外殼的材質。國標GB3836.1-2000對這些可能作為隔爆外殼的材質根據防爆方面要求對這些材質作了規定。

    (1)塑料外殼

    塑料外殼的應用受一些安全條件的限制。塑料的結構強度,與其成型工藝密切相關。以溫度為例,溫度過高,造成高分子的斷裂;若溫度偏低,粘結劑的粘結不好。這兩種情況都導致外殼結構強度降低。因此,塑料外殼一般適用于低電壓、小容量隔爆外殼。

    塑料外殼除了結構強度問題以外,還有一個防靜電積聚問題,塑料外殼的表面絕緣電阻值應不大于1×109歐。

    塑料外殼不可避免地會接觸火花、電弧或爆炸火焰。因此,作為隔爆外殼材質的塑料應是不燃性或難燃性塑料。

    (2)輕合金外殼或金屬外殼

    這里所說的輕合金主要是指鋁合金。用它制造防爆電氣設備外殼是受限制的。這是因為,鋁合金與銹鐵摩擦會放出大量的熱能。這種能量的釋放容易引起爆炸性氣體混合物的點燃。針對上述情況,在隔爆外殼的材質中,限制了鋁合金的應用和限制了鋁合金中鎂的含量。制造Ⅰ類電氣設備外殼的材料,按質量百分比,鋁、鈦、鎂的總含量不允許大于15%,并且鈦和鎂總含量不允許大于6%;制造Ⅱ類電氣設備外殼的材料,按質量百分比,含鎂量不允許大于6%。對此,設計者應予重視。

    (3)透明件

    隔爆外殼上的透明件是隔爆外殼的一部分。它首先應能承受住外殼內部爆炸壓力作用;其次它能承受住使用環境中外界條件的作用:機械的(碰、砸、撞)、化學的、熱的作用等。透明件應采用玻璃或其他抗機械、熱、化學等作用的材料制。

    防爆攝像儀 .png

    二、隔爆外殼強度

    為了保證隔爆外殼的耐壓性能,在正確選材的條件下,設計足夠結構強度的外殼。

    國內外的試驗表明,外殼容積小,散熱面積較大,爆炸壓力較低;對于大容積外殼,在爆炸過程中,爆炸壓力會異常增加,造成較大的壓力分布不均勻。尤其是當初始壓力大于大氣壓時,壓力的升高會更加明顯。因此在設計隔爆電氣設備外殼時,應考慮外殼的容積確定外殼的強度。外殼的強度可根據其材質和可能承受的壓力通過計算的方法確定。

    對小型隔爆外殼強度的設計,則是根據小撓度理論進行。對于大型隔爆外殼強度的設計,若仍根據小撓度理論,那么,設計出的外殼將顯得笨重。為此,設計大型隔爆外強度殼應用大撓度理論及加筋的方法。

    另外,在隔爆外殼的設計過程中還應考慮外殼內的壓力重疊現象。外殼不宜制成以小孔連通的多空腔。殼內電氣元件的安裝也應避免將整腔分隔成幾個小空腔。另外,外殼縱向尺寸和橫向尺寸不宜過大,否則就可能造成外殼內的壓力重疊現象。存在壓力重疊現象的外殼強度只有通過動態壓力試驗后方能確定。

    一般來說,在隔爆型電氣設備設計階段,外殼強度設計應考慮達到:Ⅰ類、ⅡA和ⅡB類電氣設備外殼應能承受1.0MPa水壓試驗,歷時12s不損壞;ⅡC類電氣設備外殼應能承受1.5MPa水壓試驗,歷時12s不損壞的要求。

    三、 隔爆接合面參數

    由于加工制造、安裝使用、維護等方面的原因,隔爆外殼不可能是“天衣無縫”的一個整體,而是由許多零件組成。零件間的零件縫隙會為殼內的爆炸產物所通過時,這些縫隙即稱作“火焰通路?;鹧嫱范急仨氂幸欢ǖ慕Y構尺寸,叫做“隔爆參數”。有的隔爆參數經許多次試驗,已經知道了保證安全的參數范圍,對此,在防爆國標GB3836.2- 2000中已作出明確規定。否則,則通過防爆試驗方可證明其安全性。

    隔爆結構參數的規定,則是在最大試驗安全間隙的基礎上取一定安全系數后確定的。包括:平面隔爆接合面、止口隔爆接合面、螺紋隔爆接合面、操作桿與孔隔爆接合面、膠粘隔爆接合面、采用襯墊作為隔爆措施的參數、軸承結構結構參數。

    平面隔爆接合面、止口隔爆接合面、操作桿與孔隔爆接合面的隔爆參數應符合GB3836.2-2000表1~表4的要求;

    螺紋隔爆接合面的隔爆參數應符合GB3836.2-2000表5的要求;

    膠粘隔爆接合面的隔爆參數應符合GB3836.2-2000條款5.5.2的要求;

    采用襯墊作為隔爆措施,其結構和參數應符合GB3836.2-2000附錄D3的要求;

    軸承結構參數應符合GB3836.2-2000表1~表4及條款7的要求。

    國標GB3836.2-2000中沒有明確呼吸裝置和排水裝置的防爆參數,但對這些裝置的材質作出了規定。因此,呼吸裝置和排水裝置的防爆參數須通過防爆試驗后方可確認。

    四、緊固件

    通常,外殼零件加緊固措施后,才構成一個完整的隔爆外殼,起到防爆作用。緊固件是保證防爆電氣設備性能的重要零件。國標GB3836.1-2000和GB3836.2-2000對緊固件作出了明確規定:

    (1)隔爆型電氣設備的緊固件,只允許用工具才能松開或拆除;

    (2)含輕金屬的外殼用的緊螺釘允許用輕金屬或塑料制成,只要緊固件材料適用于外殼材料即可;

    (3)當采用可拆卸螺釘或螺栓緊固隔爆外殼的任何部件時,這些螺釘或螺栓孔不應穿透殼壁??字車暮穸炔恍∮诳讖降娜种?,且至少為3mm;

    (4)當螺釘或螺栓沒有墊圈而完全擰入孔內時,螺釘或螺栓尾部與螺孔的底部之間應留用螺紋裕量;

    (5)若為了制造方便而鉆孔穿透完全壁時,該孔應用棍棒接合面符合GB3836.2-2000表5要求的螺塞將其堵住。螺塞應按(6)所述的方法固定;

    (6)永久固定在外殼上的螺釘或螺栓應可靠地焊接或鉚焊,或是采用某些等效方法固定;

    (7)一般情況下,應采取防止緊固件因振動而松脫的措施;

    (8)結構上有特殊要求時,須采用殊緊固件。如將螺栓頭或螺母放在護圈或沉孔中。以防無關人員隨意打開這些外殼,造成外殼隔爆失效。

    五、引入裝置

    通常,隔爆型電氣設備都存在電源引入、負載輸出、電信號輸入輸出等。為此,就必須為輸入或輸出提供引入裝置。國標GB3836.2-2000條款12對電纜和導線的引入及連接作出了明確的規定;GB3836.2-2000也對引入裝置的結構作出了規定。

    目前,隔爆型電氣設備大多采用帶橡膠密封圈的引入裝置。密封圈是引入裝置中實現防爆功能的主要部件。在設計時,密封圈應考慮以下方面:

    (1)材料:應是我國廣泛應用的橡膠。如所周知,橡膠易老化,從而失去彈性、龜裂。目前,建議用硅橡膠、丁腈橡膠及其他類似耐老化材料;

    (2)硬度:密封圈應采用國際硬度65°~70°的橡膠制成。很多廠家和用戶,選用密封圈不檢查,有時硬度過高,起不到密封和防松的作用,從而使設備失去防爆性能;

    (3)長度:密封圈壓緊密封后,密封的最小軸向尺寸應符合表1~表4中火焰通路的最小長度要求。

    六、接地

    接地的目的在于防止電氣設備外殼帶電。當電氣設備絕緣破壞時,正常不帶電的金屬外殼等會帶電,它會造成人身觸電或對地放電引起爆炸。良好接地,則可使外殼總是處在“地”電位,避免上述災害。

    電氣設備的金屬外殼應設外接地端子;接線盒內應設內接地端子。接地端子處應標接地符號“〨”。接地零件應做防銹處理或用不銹材料制成。

    關于外接地:

    電氣設備的金屬外殼和鎧裝電纜接線盒均應設置輔助的外接地連接件。移動式電氣設備可不設外接地連接件,但應使用具有接地芯線或等效接地芯線的電纜。

    電氣設備外接地連接件應能至少與截面積為4mm2的接地線有效連接。

    關于內接地:

    電氣設備應在接線空腔內的電路連接件旁設置接地連接件。

    接地連接件應至少保證與一根導線可靠連接,導線截面積應符合GB3836.1-2000表3要求。

    七、溫度組別

    隔爆外殼熱表面溫度也是一種危險的點燃源,爆炸性危險氣體與高于其自燃溫度的熱表面接觸就可能引起爆炸。因此,在設計隔爆型電氣設備時應根據要求的溫度組別合理設計外殼結構及選擇、配置內部元器件,以限制最高表面溫度的產生,滿足電氣設備使用場所可能出現的危險氣體的最低引燃溫度高于該設備的溫度組別對應溫度,即T1<450℃;T2<300℃;T3<200℃;T4<135℃;T5<100℃;T6<85℃。

    八、標志

    隔爆型電氣設備應在主體部分的明顯部分設置銘牌,并可靠固定。銘牌(含警告牌)必須考慮到可能存在的化學腐蝕下,仍然清晰和耐久。通常,銘牌采用青銅、黃銅或不銹鋼制成。

    通常情況下,銘牌內容應包括下列內容:

    a.制造廠名稱或注冊商標

    b.產品名稱及型號

    c.防爆標志

    d.防爆合格證編號

    e.出廠日期或編號

    f.檢驗單位名稱或標記

    g.產品其他信息(如額定電壓、電流等)

    警告牌“斷電后開蓋”或相類似警告語。

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