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防爆电气设备的结构有哪些?

发布日期:2021年09月08日  浏览18

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一、外壳

各种不同防爆型式的电气设备都有着各自的外壳结构和形式。

这些外壳除了满足设备的基本机械性能外,还应该满足防爆型式的需要。例如,隔爆型电气设备的外壳,它应该防止内部的爆炸传到外部;增安型电气设备的外壳,它应该防止外物(例如固体异物、水)对外壳内部电气元器件的侵蚀;正压型电气设备的外壳,它应该防止内部压力的泄漏,而且还能够承受内部压力的作用,等等。但是,这些不同防爆型式的外壳还应该符合以下一些共同要求。

(1)防护等级

对不同防爆型式的电气设备来说,外壳的防护要求是各不相同的。所谓防护要求或防护等级,是指外壳防止外物落入内部和防止水浸入内部的能力。外壳具有相应的防护等级对保持防爆电气设备的防爆安全性能是十分重要的(详见第六章)。

(2)快开式盖或门

有一些防爆电气设备具有快开式的盖子或门,开启的时间很短。如果设备内部包容有电容器或(和)电热元件,即使在断电的情况下,也可能出现麻烦。因为盖子或门开启的时间很短,这些电容器还具有很高的电压,电热元件还具有很高的温度,一旦接触爆炸性气体混合物,就有可能发生点燃爆炸。

因此,国家标准规定,当防爆电气设备外壳内安装有电容器时,从切断设备的电源开始到开启盖子或门之间的时间不应该小于某个规定时间值。这个时间值可按照剩余能量计算求得。

当防爆电气设备内部安装电容器的充电电压大于200V时,开启盖子或门时电容器的剩余能量不应该超过:

对于Ⅰ类和ⅡA级电气设备:0.2 mJ;

对于ⅡB级电气设备:0.06 mJ;

对于ⅡC级电气设备:0.02 mJ。

如果内装电容器的充电电压小于200V时,开启盖子或门时电容器的剩余能量可以是上述值的两倍。

当防爆电气设备内部安装电热元件时,从切断电源到盖子或门开启的时间间隔一定要

大于电热元件温度降至设备温度组别规定的那个温度以下所需的时间。由于电热元件的散 5热比较慢,这个时间可能很长。

从切断电源到盖子或门开启的时间间隔,应该用警告标志在防爆电气设备的明显部位给以标示,告诫人们必须在这个时间间隔以后开启盖子或门,否则可能会发生点燃事故。

(3)紧固件

在防爆电气设备中,用来紧固外壳盖子的紧固件(在机械制造方面也称作“标准件”)应该使用特殊紧固件。

这些紧固件在正常的使用状态下只能用工具才能解除其功能。这样的要求主要是防止非正常的人为因素使其松开或拆除,从而保证某一防爆型式的防爆安全性能不会因此而失效。

此外,还应该指出的是,当特殊紧固件是用来紧固防爆电气设备的盖子和壳体时,盖子上紧固件通过的孔应该符合国家标准规定的尺寸和公差。

(4)联锁装置

在防爆电气设备中,有很多地方要求使用联锁装置,例如,电气设备的盖子和电路联锁起来,当盖子开启时就切断电路的电源,当盖子没有闭合时就不能对设备供电。这样可以避免当防爆电气设备打开时可能造成的电气点燃或发生人员触电事故。

(5)绝缘套管

绝缘套管是一种使电气导体(例如导电螺栓)通过防爆电气设备金属壳体的绝缘元件。因此,绝缘导管应该具有良好的绝缘性能,而且还应该具有足够的机械强度。在结构上,它应该被牢固地固定在外壳壳体上,而且,在导电螺栓连接导线或拆除导线时不会发生转动。

(6)警告标志

在防爆电气设备上,常常有警告标志告诫作业人员在爆炸性危险场所中如何安全地操作设备,或者,可以做什么,不准做什么。因此,警告标志的警告语句清晰明了、准确无误。例如,“严禁带电打开!”,“必须用湿布擦拭!”等。

为了保证警告标志长期有效,警告牌应该用不容易锈蚀的材料制作,例如铜、不锈钢等,警告语句的字迹应该在它的使用期限内不会消失。


二、旋转部件

在防爆电气设备内,如果有旋转零部件的话,那么,旋转零部件的制造材料不应该产生和积累静电电荷,不应该产生机械火花,而且,旋转零部件与它周围的零部件之间应该保持一定的间隙。这样就可以避免因为静电放电和(或)机械火花点燃周围的爆炸性气体混合物。

国家标准规定,对于旋转零部件,例如,旋转电机的通风系统,在设备的正常工作状态下,外风扇和风扇罩等相关零部件之间的间隙(距离)不应该小于外风扇最大外径的1/100,而且,最小也不得小于1mm。如果旋转电机的外风扇使用塑料材料制作的话,那么,这种材料的使用温度应该比风扇的额定运行温度高出20K,风扇的表面绝缘电阻不应该大于1G(当风扇的旋转线速度小于50 m/s时可以不受此限);如果旋转电机的外风扇使用轻合金(例如铝合金)材料制作的话,那么,这种材料中铝、钛、镁和(或)错的含量应该符合相关的要求。


三、电缆引入装置

防爆电气设备的电源引入或电气输出,应该通过电缆引入装置在设备的接线空腔(或主空腔)内进行连接。在传统意义上,防爆电气设备的接线空腔被称作接线盒,在防爆安全方面,是设备制造商与设备使用人员的安全“分界线”。显然,防爆电气设备这一部分的结构是相当重要的。

在这种引入装置中,密封圈是一个很重要的零件,由硫化橡胶制成。橡胶材料是一种压缩变形材料,在外力作用下,它的形状会改变,但体积不变。因此、密封圈在压紧螺母的作用下发生变形而密封了密封圈与连通节、电缆之间的缝隙,从而可以防止可燃性气体进入电气设备的接线空腔内或设备外壳内。

还有一种压紧螺母式电缆引入装置稍有不同的电缆引入装置,被称作压盘式电缆引入装置(图3-3)。这种电缆引入装置与压紧螺母式电缆引入装置的不同,仅在于作用于密封圈的压紧方式,即依靠紧固螺钉将压盘压下来施力于密封圈,从而达到密封效果。

上述的这两种电缆引入装置,统称为密封圈式电缆引入装置。对于这类电缆引入装置,在安装使用上,应该注意两点,一是密封圈的材料,二是密封圈的尺寸。

用于制造密封圈的材料,目前大都采用硫化橡胶。橡胶试样的硬度一般在那氏硬度45~55度之间,而且,还应该进行老化试验。在规定的试验条件下,试验结束时硬度变化不得超过试验前的20%。密封圈的尺寸分为轴向尺寸和径向尺寸。轴向尺寸由于防爆型式不同有不同要求,有些防爆型式仅要求压紧密封即可,而有些防爆型式则有严格的规定。对于径向尺寸,我们很注意密封圈的内径和引入电缆的外径的配合。电缆外径是一个公差变化很大的尺寸,同一种电缆同一个标称外径,市售产品的外径公差存在着较大的差异。因而,人们很难将密封圈的内径设计在一个合适的公差范围内。于是,这里的密封就可能出现问题。


电缆引人装置,除上述的密封圈式以外,还有一类是浇封式电缆引入装置。这一类型的电缆引入装置,通常情况下使用于隔爆型电气设备中。

除比之外,电缆引人装置的压紧部分(压紧螺母或乐盘)钢管布线时,应该能够与所连接的钢管相连接。


四、电气间隙和爬电距离

当外部电缆通过电缆引入装置进入电气设备后,通常情况下,在电气设备的接线盒内进行接线,当然,也可以在设备的主空腔内同相应的接线端子进行连接。

不管什么情况,电缆连接后必须保证不同电位的接线端子之间有足够的电气间隙和爬电距离。电气间隙是指不同电位的带电导体之间在空气中的最短距离;爬电距离是指不同电位的带电导体之间沿绝缘材料表面上的最短路程。它们都与不同电位的带电导体之间的电压有关,而且后者还与绝缘材料的相比漏电起痕指数(或材料级别)有关。

在防爆电气设备中,电气连接后电气间隙和爬电距离应该符合第七章表7-1中规定的要求值。


五、接地和(或)等电位连接

正像普通电气设备那样,防爆电气设备的金属外壳必须接地,而且,必要时还应该进行等电位连接。电气设备的接地和(或)等电位连接是为了防止电气设备的绝缘性能一旦失效可能造成的漏电事故及后续危险。

对于防爆电气设备来说,接地和(或)等电位连接,除了可以防止人身触电事故外,更重要的是为了防止漏电和(或)“杂散电流”可能产生的电气火花点燃爆炸性气体混合物。

防爆电气设备的接地和(或)等电位连接,同普通电气设备的接地和(或)等电位连接有所不同。这种接地必须是二重式的,即同一台电气设备必须同时设置内接地系统和外接地系统,而且二者之间必须保持电气连接。这样就保证了接地和(或)等电位连接的可靠性。

电气设备的接地和(或)等电位连接,应该保证电气设备的主要金属结构件(例如机座)同大地处于同一电位,因而,外接地应该设置在设备的主要外壳上,内接地应该设置在接线主腔(或主空腔)内。

接地和(或)等电位连接的导体必须有一个最小的截面积S。当电路中主电路(单相)导体的截面积S。不大于16 mm时,这个截面积S应该不小于Sp;当16mm²<S,35mm²时,S=16 mm';当S,>35mm²时,S20.5Smm²。对于主电路(单相)导体的截面积S。很小的情况下,这个最小截面积也不应该小于4mm²。

每一个接地和(或)等电位连接装置都应该保证接地和(或)等电位连接导线与接地端子连接可靠,因而,应该有防止导线松动的措施,而且还应该防止锈蚀造成不利影响。

这里还应该指出的是,对于移动式电气设备,如果是由电网供电的,则可以不进行外接地,但是应该使用有接地芯线的电缆进行内接地;如果是由蓄电池组供电的,则可不进行接地。还有,如果电气设备采取了双重绝缘措施的,也可以不进行接地。