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      充砂型“q”電氣設(shè)備的一般要求

      充砂型電氣設(shè)備是一種專用防爆型式的電氣設(shè)備,在工業(yè)企業(yè)中有一定的特殊用途。這種防爆型式通常用符號“q”表示。

        所謂充砂型防爆型式是指這樣一種防爆型式,將電氣設(shè)備的電氣元器件固定在設(shè)備外殼內(nèi)的適當(dāng)位置,并且用填充材料將這些元器件完全掩埋起來,以防止它們點(diǎn)燃外部的可燃性氣體一空氣混合物。

        充砂型防爆結(jié)構(gòu)并不能防止可燃性氣體進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部而被電路所點(diǎn)燃。但是,由于設(shè)備內(nèi)部填充材料的顆粒很小,顆粒之間的空隙很小,而且電氣元器件埋入填充材料內(nèi)一定的深度,所以,即使外部的可燃性氣體進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部被點(diǎn)燃,燃燒火焰也會在通過填充材料的空隙時被熄滅,因而不能點(diǎn)燃外部的爆炸性氣體環(huán)境。這就是這種防爆型式的防爆原理。

        這種防爆型式不分防爆級別;設(shè)備保護(hù)級別只有一級:b級,實(shí)際應(yīng)用時,可以表示為Gb級或Mb級。

        充砂型防爆結(jié)構(gòu)不適用于大功率的電氣設(shè)備。

        通常情況下,充砂型電氣設(shè)備的額定電壓不應(yīng)該超過1000V,額定功率不應(yīng)該大于100W,額定電流不應(yīng)該大于16A。當(dāng)電氣設(shè)備的功率較大時,放電火花有可能會影響外殼內(nèi)填充材料的性質(zhì),甚至發(fā)生熔融,失去防爆安全性能。

        由于填充材料的顆粒特性,充砂型電氣設(shè)備僅僅適用于特定安裝的場合。

      一、填充材料

      由前述可知,充砂型防爆型式是由填充材料來保證電氣設(shè)備的防爆安全性能的,所以選用合適的材料是至關(guān)重要的。

        就目前而言,常常選用純凈的石英砂粒或石英玻璃顆粒作為這種填充材料;顆粒的粒度大小應(yīng)該在0.5—1mm范圍內(nèi)。

        為保證填充材料具有很好的電氣絕緣性能,填充材料在填充之前應(yīng)該進(jìn)行電氣強(qiáng)度試驗(yàn)。

        在試驗(yàn)時,填充材料應(yīng)該在溫度為(23±2)℃、相對濕度為45%~55%的環(huán)境中存放24h。試驗(yàn)采用如圖1.38所示的電極系統(tǒng)。被試材料將電極掩埋起來,材料覆蓋電極的厚度在各個方向上都不小于10mm。然后,試驗(yàn)人員將1000V(誤差為+5%)的直流電壓施加在電極上。

        假若試驗(yàn)中測得的填充材料的漏電電流不大于10A,就可以認(rèn)為這種材料符合要求。

      二、外殼結(jié)構(gòu)

      充砂型電氣設(shè)備的外殼被稱為“充砂外殼”,應(yīng)該具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。通常情況下,充砂外殼是由金屬薄板或塑料材料制成的,因此,必須承受機(jī)械沖擊試驗(yàn),而且在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時應(yīng)該使用高危險(xiǎn)級別的沖擊能量(參見GB 3836.1《爆炸性環(huán)境 第1部分:設(shè)備通用要求》)。此外,充砂外殼還應(yīng)該承受外殼機(jī)械強(qiáng)度的耐壓試驗(yàn)。

        充砂型電氣設(shè)備的防護(hù)等級至少為GB/T 4208—2017《外殼防護(hù)等級(IP代碼)》中規(guī)定的IP54。當(dāng)設(shè)備使用在清潔、干燥的房間內(nèi)時,防護(hù)等級允許不低于IP43。假若防護(hù)等級為IP55或者更高一級,那么這種設(shè)備還應(yīng)該設(shè)置呼吸裝置。而且,在所配置的呼吸裝置中應(yīng)該放置一些合適的干燥劑,以防止?jié)駳馔ㄟ^呼吸裝置進(jìn)入填充材料中影響絕緣性能。

        充砂型電氣設(shè)備的所有連接部位的最大間隙,都應(yīng)該至少比所用的填充材料的最小尺寸小0.1mm。這樣的尺寸可以防止填充材料發(fā)生外漏。

        充砂型電氣設(shè)備的內(nèi)裝元器件可以是電子電路、傳感器、熔斷器、繼電器、本質(zhì)安全型設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備、電氣開關(guān)等,但是,在這些元器件中所有電容的儲能量不應(yīng)該超過20J。干電池和蓄電池在沒有采取合適的防護(hù)措施時不允許使用在充砂型電氣設(shè)備內(nèi),因?yàn)殡娊庖旱男孤绊懱畛洳牧系慕^緣性能。

      三、填充間距

      前面已經(jīng)講過,將帶電零部件埋入填充材料內(nèi)一定深度,是保證不發(fā)生外部點(diǎn)燃的一項(xiàng)重要手段。填充間距就是指的這種“深度”,它是帶電零部件與絕緣部件、帶電零部件與外殼內(nèi)表面之通過填充材料的最短距離。填充材料內(nèi)的小短距離應(yīng)該符合表1中的規(guī)定值。

      表一.png

      在充砂型電氣設(shè)備內(nèi),有時往往安裝一些帶有小孔腔的器件,例如小型繼電器。這種器件常常有一個密封的外殼,用以防止外物進(jìn)入器件內(nèi)削弱它的功能。在這種情況下,這種器件的外殼外表面與充砂型電氣設(shè)備外殼的內(nèi)表面之間通過填充材料的距離《厚度)不應(yīng)該小于:

        ①當(dāng)器件外殼內(nèi)容積小于或等于3cm3時,表2中所承的相應(yīng)數(shù)值。

        ②當(dāng)器件外殼內(nèi)容積大于3cm3而小于或等于30cm3時,表1中所示的相應(yīng)數(shù)值,但是至少為15mm。

        通常情況下,充砂型電氣設(shè)備內(nèi)部可能出現(xiàn)的密封外殼的內(nèi)容積不要大于30cm3。

        這里應(yīng)該特別指出的是,盡管充砂型電氣設(shè)備的適用電壓等不應(yīng)該超過1000V,但是,表1中還是列出了大于1000V的可能出現(xiàn)的電壓。這主要是考慮到,當(dāng)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生故障時可能造成內(nèi)部局部的電壓升高,以及有一些設(shè)備在起動時間要激勵的高壓脈沖電壓(例如熒光燈的起動器或觸發(fā)器)。因此,在選擇電壓等級確定最短距離時,設(shè)計(jì)人員應(yīng)該估計(jì)充砂型電氣設(shè)備內(nèi)可能發(fā)生的故障工況以及一些設(shè)備的特殊情況,并計(jì)算和評估這種情況下可能產(chǎn)生的過電壓。

      四、溫度限制

      在確定充砂型電氣設(shè)備的溫度組別時,不僅要考慮設(shè)備外殼的表面溫度。而且還要考慮外殼壁內(nèi)部填充材料5mm深處的溫度。在考慮這些溫度時,設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分估計(jì)到可能發(fā)生的故障工況對溫度造成的影響。

        在充砂型電氣設(shè)備中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)該設(shè)置限溫保護(hù)裝置,防止設(shè)備內(nèi)部的溫度超過規(guī)定值。限溫保護(hù)裝置可以采用熱電偶等感溫元件作為傳感器,當(dāng)溫度接近規(guī)定值時,限溫裝置發(fā)出聲光報(bào)警,并切斷電源;也可以采用熱熔斷器,此時,熱熔體應(yīng)該密封在玻璃或陶瓷制成的外殼內(nèi)。


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