熱門關(guān)鍵詞: 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 防爆培訓(xùn) 防爆AGV定制
防爆型電氣設(shè)備是指外殼具有隔爆能力的電氣設(shè)備,這類設(shè)備不僅具有較高的使用價(jià)值,其安全性能也非?煽,是最具實(shí)用價(jià)值的一種電氣設(shè)備。當(dāng)前,許多煤礦或石油化工企業(yè)都在爆炸性環(huán)境中作業(yè),工作人員的生命安全在這種危險(xiǎn)環(huán)境中難以得到保障,需要借助電氣設(shè)備來作業(yè),而在這種環(huán)境中作業(yè)的電氣設(shè)備至少有80%為隔爆型電氣設(shè)備。對(duì)于這類設(shè)備來說,隔爆外殼設(shè)計(jì)合理與否直接關(guān)系到設(shè)備的實(shí)用性、可靠性與安全性,本文試對(duì)隔爆外殼的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行如下分析。
隔爆型電氣設(shè)備主要用于石油化工或煤礦等危險(xiǎn)環(huán)境中作業(yè),這類設(shè)備借助其隔爆外殼來確保其作業(yè)安全,其隔爆外殼具有不傳爆性與耐爆性,在隔爆結(jié)構(gòu)上具有特殊的參數(shù)要求。例如,隔爆外殼雖然存在接縫,但是為了確保具有足夠的隔爆性能,隔爆外殼在接縫間隙上應(yīng)小于可燃性氣體在實(shí)驗(yàn)中的最大安全間隙,若可燃性氣體在進(jìn)入隔爆設(shè)備外殼之后遭遇電火花,被點(diǎn)燃后產(chǎn)生的爆炸火焰將會(huì)被嚴(yán)密限制在隔爆外殼之中,而不會(huì)與外殼外部環(huán)境中的可燃物混合,使外部環(huán)境發(fā)生爆炸。可以說,隔爆外殼既能保證外部環(huán)境的安全,也能保證設(shè)備本身的安全,因此隔爆外殼的設(shè)計(jì)十分重要。
一、分析爆炸壓力
所謂爆炸壓力,是指氣體生成物在產(chǎn)生的那一瞬間所產(chǎn)生的壓力,為了獲得理論值,實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在正常溫度與正常壓力下進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)環(huán)境應(yīng)該密閉的,并且具有一定容積,還需要處于絕熱狀態(tài)下。假設(shè)隔爆電氣設(shè)備在充滿9.5%濃度甲烷氣體的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其爆炸瞬間的溫度t將會(huì)達(dá)到2100~2200℃,而爆炸前的溫度一般在15~17℃左右。根據(jù)玻意耳-馬略特定律,求得爆炸后的瞬間爆炸壓力為:在這個(gè)公式中,和分別指爆炸前的壓力與絕對(duì)溫度,一般為1*105Pa,為(273+)℃;T則是爆炸后的絕對(duì)溫度(273+t)℃。
在隔爆外殼設(shè)計(jì)中分析爆炸壓力,主要目的在于發(fā)生內(nèi)部爆炸時(shí)可以避免殼體發(fā)生較大的變形或出現(xiàn)嚴(yán)重的損害;趯(shí)驗(yàn)結(jié)果可以對(duì)殼體設(shè)計(jì)進(jìn)行一系列的優(yōu)化,如:加強(qiáng)材質(zhì)強(qiáng)度、提高殼體耐爆性、增加殼體容積與散熱面積,等等。
二、對(duì)殼體材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)
按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)GB3836.2-2010中對(duì)爆炸性環(huán)境下隔爆外殼的材質(zhì)設(shè)計(jì)要求,裝載在采煤機(jī)、輸送機(jī)、掘進(jìn)機(jī)等機(jī)械設(shè)備上的電氣設(shè)備均應(yīng)使用鑄鋼或鋼板來制作外殼,其余零件裝配的位置務(wù)必保證外力無法對(duì)其造成沖擊。若外殼容積不足2000cm3,則其制作材料應(yīng)為灰鑄鐵材質(zhì),且牌號(hào)必須高于HT250,或是使用非金屬材料,但是不可以在除出線口之外的非金屬外殼其他部分使用螺紋釘進(jìn)行固定。部分隔爆設(shè)備的外殼需要加入適量的鋅,為確保其具有足夠的抗拉強(qiáng)度,不會(huì)在溫暖潮濕的環(huán)境中失去活性,應(yīng)盡量少用鋅與鋅合金,若一定要使用鋅合金,合金中鋅的含量必須低于80%,以免其在特殊環(huán)境中迅速降低品質(zhì)。
隔爆外殼需要同時(shí)滿足強(qiáng)度、彎曲性能以及力學(xué)性能三重要求,在使用鋼材進(jìn)行殼體組成件的制造時(shí),務(wù)必做到焊接性能良好。由鋼材制成的殼體需要做到表面平整,若殼體表面存在裂縫、夾渣、疤痕、分層、氣泡等缺陷,那么這種殼體便是不合格的,若是防爆結(jié)合面出現(xiàn)上述問題,則有可能是局部加熱不均勻造成的,在設(shè)計(jì)和加工時(shí)必須要避免這類事件的發(fā)生。
此外,通過對(duì)殼體金屬表面進(jìn)行磷化處理來提高其強(qiáng)度。具體操作是將經(jīng)過初步加工的隔爆殼體放入磷酸鹽溶液中進(jìn)行冷磷化處理,殼體表面將會(huì)形成一層薄薄的磷化膜,這層保護(hù)膜既可以使涂料附著力、減摩潤(rùn)滑力與殼體防腐能力增加,又不會(huì)降低殼體的強(qiáng)度與硬度,可謂是有百利而無一害。
三、對(duì)外形尺寸、結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)
目前隔爆設(shè)備外形通常選擇長(zhǎng)方體,如此可以在相同體積下具有最小的爆炸壓力。外觀和布局中應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行外觀設(shè)計(jì),確定好尺寸大小之后再行結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化,以免內(nèi)部格局影響外部尺寸,不得不花費(fèi)多余的時(shí)間精力進(jìn)行再次修改。
按照功能需求,應(yīng)該對(duì)隔爆設(shè)備的內(nèi)部器件進(jìn)行結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化,其優(yōu)化順序應(yīng)為:①接線腔、主控腔、隔離腔和隔爆腔;②腔體與腔體的相對(duì)位置、聯(lián)通方式以及隔板位置與隔板形式;诟舯O(shè)備對(duì)于爬電距離、電磁電容性、散熱距離以及電氣間隙的相關(guān)設(shè)計(jì)要求,將相關(guān)器件按照規(guī)定進(jìn)行固定。安裝時(shí)需要保證器件容易更換與安裝,工具與維修者的手可以進(jìn)入足夠的深度。
此外,還應(yīng)考慮到外殼的壁厚,按照一般標(biāo)準(zhǔn),15mm壁厚即可滿足設(shè)計(jì)要求,但是對(duì)于個(gè)別特殊情況,可以將壁厚增加至20mm。
四、關(guān)于隔離閉鎖結(jié)構(gòu)與電纜引入的優(yōu)化設(shè)計(jì)
按照GB3836.1-2010中關(guān)于各設(shè)備的通用要求,若設(shè)備設(shè)置有隔離開關(guān),則必須為隔離開關(guān)與門安裝閉鎖裝置,以確保門只有在隔離開關(guān)斷開后才能開啟。在設(shè)計(jì)時(shí),隔離閉鎖結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足如下幾條原則:靈活、可靠、簡(jiǎn)便、功能實(shí)用。
電纜可直接引入,也可間接引入,前者直接將電纜引入外殼內(nèi)部,后者使用接線器將電纜引入接線腔。由于電壓不同,在為不足1140V的電纜接線時(shí)應(yīng)遵照國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4002-2013進(jìn)行操作,若額定電壓超過3300V,則要按照GB/T4109-2008與GB/T22079-2019等國(guó)標(biāo)進(jìn)行操作。
隔爆型電氣設(shè)備對(duì)于外殼性能有著較高的要求,本文從爆炸壓力分析、材質(zhì)選擇、隔離閉鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外觀與布局等多個(gè)角度進(jìn)行了分析,旨在點(diǎn)明隔爆型電氣設(shè)備的正確設(shè)計(jì)方向,確保設(shè)備性能在現(xiàn)實(shí)作業(yè)中的正常發(fā)揮。
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