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高原环境条件对防爆电气设备防爆性能的影响

2018年7月19日 来源:防爆云平台--防爆产业链服务平台 防爆电气 防爆通讯 浏览 1719 次 评论 0 次

我国地形走向总的状态是西高东低。西部北有青藏高原,南有云贵高原。随着我国西部经济技术开发的展开,煤矿、石油化工企业的建设,对防爆电气设备的需求也随之而来。高原环境般是高海拔、高寒、空气稀薄、缺氧。本文讨论这些环境特点会给防爆电气设备的防爆性能所带来的影响。

1 防爆电气设备电气设备是发电、输电、配电、蓄电、电子测量、调节、变流、用电设备和电讯工程设备的总称。

对电气设备采取一定的安全措施即防爆措施,保证其在爆炸性环境中正常工作或在规定的故障条件下,不会引起爆炸性环境的点燃,关注熊大讲坛学习防爆知识。这样的电气设备就称为防爆电气设备。

防爆措施有多种,不同的防爆措施构成了防爆电气设备的不同防爆类型。

爆炸性环境爆炸的基本条件是“处于爆炸极限内的爆炸性环境加足够的点燃能量”。那么,防爆措施的基本出发点,就是使“爆炸极限内的爆炸性环境”与具有“足够点燃能量”的点火源不会同时出现在同一个场合中。关注熊大讲坛学习防爆知识。针对处于爆炸性环境中的点火源实施防爆措施,如防止能量的释放,即使万一释放,也使其能量不具有足够的点燃能力,或者将具有足够点燃能量的点火源“包奄”起来。

2 防爆电气设备基本防爆类型

2.1概述防爆电气设备是各种防爆类型电气设备的总称。电气设备采用不同的防爆措施,则构成了不同防爆类型的防爆电气设备。

例如,本质安全型采取限能防爆措施,隔爆型采取把存在的点火源隔离的防爆措施,而正压型、油浸型、充砂型和浇封型则是采取把危险物质与点火源隔离的措施。

2.2防爆电气设备的主要防爆类型它是对电气设备采取些附加措施,以提高其安全程度,防止在正常运行或规定的异常条件下产生危险温度、电弧和火花的可能性,从而实现电气设备的防爆。

增安型电气设备有多种基本防爆措施来提高安全程度,诸如电气连接、电气间隙、爬电距离、温度限制等。

具有隔爆外壳的电气设备。隔爆外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的爆炸性混合物在内部爆炸而不损坏,并且不会引起外部由种、多种气体或蒸气形成的爆炸性气体环境的点燃。

隔爆外壳具有一定的机械强度,能承受外壳内的爆炸而不会损坏,将爆炸性环境的爆炸限制在隔爆外壳这个小范围内。另外,隔爆外壳的隔爆间隙将外壳内的爆炸产物向环境中的释放流限制成一个小的“线度”,使其不具有点燃能力。

将设备内部和暴露于潜在爆炸性环境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能产生点燃的水平。

本质安全型电气设备的全部电路为本质安全电路。本质安全电路是在标准规定的正常工作和规定的故障条件下,产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境。在规定的条件下,本质安全型电气设备内允许有电火花和热效应。但是,电火花和热效应的能量水平被限制在低于爆炸性环境的小点燃能量,从而实现电气设备的防爆。

用保持外壳内部保护气体的压力高于外部大气压力,以阻止外部爆炸性气体进入外壳内部的方法实现电气设备的防爆。

这种防爆型式就是用空气或惰性气体(如氮气)将电气设备可能成为点火源的部分包奄起来,防止爆炸性环境“入侵”,达到点火源与爆炸性环境相隔离的目的,从而实现电气设备的防爆。

将电气设备或电气设备的部件整个浸在保护液中,关注修心养身密码公众号,学习防爆知识。使设备不能点燃液面上或外壳外面的爆炸性气体。

这种防爆型式就是用不燃性保护液体将电气设备可能成为点火源的部分包奄起来,防止爆炸性环境“入侵”,达到点火源与爆炸性环境相隔离的目的,从而实现电气设备的防爆。

将能点燃爆炸性气体的导电部件固定在适当的位置上,且完全埋入填充材料中,以防止点燃外部爆炸性气体环境。

英砂或玻璃颗粒。这种防爆型式就是用颗粒状固体材料以定的厚度将电气设备完整地包奄起来,达到点火源与爆炸性环境相隔离的目的,从而实现电气设备的防爆。

将可能产生点燃爆炸性混合物的火花或过热的部分封入复合物中,使它们在运行或安装条件下不能点燃爆炸性气体环境。

这里的复合物是热固性、热塑性环氧树脂或其它弹性物质的固化状态。这种防爆型式就是用不透气的可塑固体将电气设备完整地包奄起来,达到点火源与爆炸性环境相隔离的目的,从而实现电气设备的防爆。

2.3电气设备的其它防爆类型对电气设备采取的防爆措施能使“爆炸极限内的爆炸性环境”与具有“足够点燃能量”的点火源不会同时出现在同个场合中,关注修心养身密码公众号,学习防爆知识。通过防爆试验证明确实具有防爆性能,这种防爆型式不在电气设备的基本防爆类型之内,常归为防爆特殊型“s”。

3 高原环境条件对防爆电气设备防爆性能的影响

3.1防爆标准规定的标准大气环境条件电气设备防爆标准中规定防爆电气设备运行的标准环境条件是:空气中标准氧含量(体积比):21%.防爆电气设备运行在高原环境时,其环境条件与上述环境条件不致,这将可能对防爆电气设备的防爆性能产生影响。

3.2高原环境条件高原环境条件的基本特点是高海拔、低气压、空气稀薄、缺氧、高寒(低温)。表1标明了高原环境条件参数。

表1高原环境条件参数序号环境参数海拔/m气压年平均空气温度日平均年平均3.3高原环境条件对电气设备防爆性能的影响高原低气压对防爆性能的影响①空气绝缘强度下降对电气设备防爆性能的影响随着海拔升高、气压下降、空气稀薄,空气的电气击穿强度下降。这直接导致本质安全型电气设备和增安型电气设备安全性能的下降。因为,在本质安全型电气设备和增安型电气设备中,裸露导体间的安全性能是依赖一定的安全性能电气间隙和爬电距离来实现的。在低气压,空气的电气击穿强度下降的情况下,裸露导体间的电气间隙和爬电距离的电隔离能力下降,关注修心养身密码公众号,学习防爆知识。造成防爆性能下降。为克服这一不利影响,裸露导体间的电气间隙和爬电距离应适当增加,电气间隙的修正系数如表2.对于爬电距离也应做相应修正。

表2电气间隙的海拔修正系数海拔H/m正常气压/kPa电气间隙修正系数②高原低气压对本质安全型电气设备点燃能力的影响低气压使得爆炸性气体空气混合物分子间的距离拉大,爆炸性气体分子与空气中氧分子进行反应的能量(即点火能量)增大。其增大的量如下式所示:Wmin――在爆炸性气体空气混合物压力为P时的小点燃能量物压力为P=1x105Pa时的小点燃能量P――爆炸性气体空气混合物压力,Pa高100m,电气设备温升增加约2K.对这类设备,海拔升高对防爆电气设备的温度组别,即防爆性能的影响应加以注意。

高海拔空气低温对防爆性能的影响高海拔空气低温对隔爆外壳防爆性能的影响爆炸性气体空气混合物的爆炸压力,可借用下式分析:P―爆炸性气体空气混合物的爆炸压力,P―爆炸性气体空气混合物的初始压力,Te―爆炸性气体空气混合物的爆炸温度,K T―爆炸性气体空气混合物的初始温度,m――爆炸性气体空气混合物爆炸产物的摩尔数n―爆炸性气体空气混合物爆炸前的摩尔数从式⑶可以分析出,空气低温,如-40C时的爆炸压力,就会比+20C(:Wmin―在爆炸性气体空气混合物的温度为T时的小点燃能量温度为0时的小点燃能量T――爆炸性气体空气混合物的温度,K273――绝对零度,K从式(4)可以看出,高原低温,爆炸性气体空气混合物的小点燃能量上升,对本质安全型电气设备的防爆性能没有不利影响。

高海拔缺氧对本质安全型电气设备点燃能力的影响800~4767m,空气中的氧气含量仅为平原地区的60%.高原氧气含量的的降低,使爆炸性气体混合物的小点燃能量上升:Wmin―当空气中氧含量为屮时,关注修心养身密码公众号,学习防爆知识。爆炸性气体空气混合物的小点燃能量(Wmin)=1―当空气中氧含量为屮=1时,爆炸性气体空气混合物的小点燃能量n―试验常数,约为0.8从式(5)可以看出,高原空气稀薄,随着空气中氧气含量的下降,爆炸性气体空气混合物的小点燃能量上升,对本质安全型电气设备的防爆性能没有不利影响。

4 结束语

高原环境条件对防爆电气设备防爆性能的影响有正面的,也有负面的。具体地说:

4.1高原空气稀薄,空气电击穿强度下降,对增安型和本质安全型设备,裸露带电体间的电气间隙和爬电距离的防爆作用受到削弱。

4.2高原空气温度低,爆炸性气体空气混合物的小点燃能量上升,使本质安全型电气设备的安全性提高;同时会对隔爆外壳中爆炸性气体空气混合物的爆炸压力上升产生影响。

高原空气中缺氧,爆炸性气体空气混合物的小点燃能量上升,同样对限能防爆的本质安全型没有不利影响。

4.3高原的低气压,爆炸性气体空气混合物的小点燃能量和试验安全间隙上升,对限能防爆的隔爆型和本质安全型没有不利影响。

4.4高原空气稀薄,对电气设备散热条件造成的负面影响被高原海拔上升空气温度下降所完全补偿。所以,高原环境条件对防爆电气设备的温度组别影响不大。


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