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            防爆電器的研制特點

            防爆電器通常工作在有爆炸危險的環(huán)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(shù)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(zhì)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(tǒng)的科研中,自行研制過煤礦井下生產(chǎn)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(shè)計特點

            1. 1 外殼的設(shè)計

            便攜式、本質(zhì)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(yīng)經(jīng)過抗沖擊試驗和熱穩(wěn)定試驗。

            正常運行產(chǎn)生火花、電弧或危險溫度的電氣設(shè)備、功率大于250W或電流大于5 A的Ⅰ類電氣設(shè)備,均須采用接線盒與設(shè)備主體進行電氣連接接線盒就是專供電纜或?qū)Ь€與電氣設(shè)備進行連接的部件。目前Ⅰ類隔爆型電氣設(shè)備廣泛使用的是隔爆型接線。盒接線盒內(nèi)壁應(yīng)涂耐弧漆,接線盒及主體腔上的隔爆接合面應(yīng)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。

            1. 2 電路的設(shè)計

            首先,電路的設(shè)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(shù)必須符合GB3836的規(guī)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(shè)計為不小于16 mm,電氣間隙不小于10 mm。隔爆腔內(nèi)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(nèi)設(shè)有內(nèi)接地螺栓。外殼設(shè)有外接地螺栓。

            研制的本質(zhì)安全型鋼弦頻率計在正常工作和故障狀態(tài)下的最大工作電流和電壓均不大于所設(shè)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(shè)計

            本質(zhì)安全型便攜式電氣設(shè)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(shù)。按電池最高電壓查出相應(yīng)最小點燃電流,再除以安全系數(shù)值(為2), 即為該電池的設(shè)計允許最大安全電流。電池最嚴重的放電狀態(tài)是電池直接短路。因此,應(yīng)以電池的最大短路電流作為衡量電源本質(zhì)安全性能的基準。若電池最大短路電流大于設(shè)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(gòu)成本質(zhì)安全型組件。膠封材料有環(huán)氧樹脂、硅橡膠、工業(yè)石臘等。

            例如,我們在設(shè)計鋼弦頻率計時特制的本安電池組,由4節(jié)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(huán)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(yīng)用的本質(zhì)安全型電氣設(shè)備,還有許多采用從動力電網(wǎng)引入經(jīng)整流供電電源。由于輸入電路與動力電網(wǎng)關(guān)聯(lián),所以,要設(shè)計成隔爆兼本質(zhì)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(nèi)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(huán)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。

            2. 1 出廠檢驗

            包括①外觀質(zhì)量及防爆尺寸檢驗;②逐件進行開關(guān)電氣性能檢驗;③對每臺產(chǎn)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(zhuǎn)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(shè)備內(nèi)部規(guī)定的爆炸性氣體混合物爆炸時能否點燃設(shè)備周圍同一爆炸性氣體混合物的試驗。

            產(chǎn)品送審分二次進行。第一次是通過使用說明書、技術(shù)文件和圖紙的送審。在設(shè)計圖紙技術(shù)文件等審查通過后,方可進行產(chǎn)品試制,整個試制過程必須嚴格按設(shè)計圖紙和技術(shù)要求去做。第二次是通過樣機送審。按防爆規(guī)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(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定、符合防爆規(guī)程規(guī)定,才發(fā)給“防爆合格證”。

            3 防爆電器的投入運行

            對于采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)制造的防爆電器經(jīng)檢驗合格后發(fā)給“工業(yè)試驗許可證”。取得“工業(yè)試驗許可證”的產(chǎn)品須經(jīng)工業(yè)試驗(按規(guī)定的時間、地點和臺數(shù)進行工業(yè)試驗)、產(chǎn)品鑒定后再由防爆檢驗單位檢驗后發(fā)給“防爆合格證書”。礦用防爆電氣產(chǎn)品均做過 6 個月的煤礦井下的工業(yè)性試驗,并由負責工業(yè)性試驗單位出具工業(yè)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(chǎn)許可證”、“MA安全標志”和“產(chǎn)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(jié)構(gòu)、工藝、材料有較大改變可能影響產(chǎn)品性能時;當停產(chǎn)2 年以上、恢復(fù)生產(chǎn)時須重新進行檢驗,待重檢合格后方能繼續(xù)投入運行。

            綜上所述,由于煤礦井下工作環(huán)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(shè)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(chǎn)和安全中發(fā)揮積極的作用。

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