隔爆型電纜引入裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

邢云，趙鵬，孟雪

(石油和化學(xué)工業(yè)防爆電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，天津 300131)

1 引言

引入裝置是防爆電器設(shè)備進(jìn)/出電纜的輔助設(shè)備，主要用于石油、化工、電力、冶金、輕工、煤炭、建材、消防、自動(dòng)化控制等行業(yè)爆炸性氣體環(huán)境的各類接線箱、儀表、電氣設(shè)備及動(dòng)力設(shè)備的電纜引入/引出。按GB3836系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，引入裝置可區(qū)分為隔爆型、增安型等類別。本著安全無小事地的原則，本文就隔爆型引入裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提出一些見解。

2 隔爆型引入裝置的構(gòu)成

隔爆型引入裝置可以分為密封圈式和填料式兩大類。

密封圈式引入裝置由金屬出線套、橡膠密封圈、金屬墊圈、封堵件、金屬壓緊件組成，根據(jù)壓緊件的形式不同又可分為壓緊螺母式引入裝置或壓盤式引入裝置，如圖1所示。

填料式引入裝置由金屬材質(zhì)的鎖緊螺帽、金屬墊圈、過渡套、壓鎧套、填料套、出線套、橡膠密封圈、O型橡膠密封圈組成，如圖2所示。

3 根據(jù)密封圈式引入裝置結(jié)構(gòu)分析其設(shè)計(jì)要點(diǎn)

圖1

圖2

密封圈式引入裝置與其他設(shè)備安裝是通過出線套的外螺紋進(jìn)行連接，所以該螺紋應(yīng)根據(jù)GB3836.2－2000標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行隔爆螺紋的設(shè)計(jì)，為保證有效連接后，與其他設(shè)備有效嚙合扣數(shù)大于5扣，嚙合長度大于8mm，該部分螺紋的有效扣數(shù)不得少于8扣，同時(shí)有效長度不得少于10mm，這兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足。比如當(dāng)設(shè)計(jì)的螺紋螺距為1mm時(shí)，有效扣數(shù)為6扣，但有效長度就只能達(dá)到6mm，因此上述兩個(gè)條件應(yīng)同時(shí)滿足。

密封圈式引入裝置是采用壓緊件壓緊密封圈，使橡膠密封圈變形夾緊電纜，使電纜不能隨意被拉動(dòng)或設(shè)備內(nèi)部爆炸從電纜引入口處傳播出來的。那么根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB3836.2－2000附錄D要求，當(dāng)出/入設(shè)備的電纜外徑小于或等于Φ20mm時(shí)(或電纜截面周長小于或等于60mm時(shí))，密封圈的軸向長度不得小于20mm;當(dāng)出、入設(shè)備的電纜外徑大于Φ20mm時(shí)(或電纜截面周長大于60mm時(shí))，密封圈的軸向長度不得小于25mm。在滿足這兩個(gè)條件的同時(shí)，根據(jù)GB3836.2－2000第12.4條的要求，密封圈在被壓緊后的壓縮軸向長度不得小于GB3836.2－2000表1～表4提出的隔爆面的長度。

由于防爆設(shè)備功率的不同，進(jìn)/出防爆設(shè)備的電纜外部直徑也不盡相同，有大有小，根據(jù)幾年的檢驗(yàn)工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，當(dāng)進(jìn)、出電纜的外部直徑不大于Φ16mm時(shí)，密封圈式引入裝置可以選擇僅用壓緊螺母或壓盤壓緊密封圈變形夾緊電纜的夾緊形式，但當(dāng)進(jìn)、出電纜的外部直徑大于Φ16mm時(shí)，由于標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)拉力比較大，僅僅依靠壓緊件壓緊密封圈變形的力量夾緊電纜已經(jīng)不大能符合標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)要求，建議在壓緊件上設(shè)計(jì)出輔助的電纜防拔脫措施。比如壓緊螺母式引入裝置的壓緊件，在壓緊螺母的本體上，從進(jìn)線端延長出一部分依托體，在依托體上配做螺紋孔，再用配裝的金屬夾緊片和夾緊用螺釘安裝到依托體上，就可以把從此穿過的電纜壓緊，這樣就可以轉(zhuǎn)移施加到電纜上的拉力，緩解密封圈的壓力，如圖3所示。

圖3

由于引入裝置的夾緊用密封圈直接接觸電纜，設(shè)備工作時(shí)，電纜上會(huì)產(chǎn)生相對較高的溫度，加速橡膠密封圈的老化進(jìn)程，降低引入裝置使用的安全性，所以密封圈的選材非常重要，制造商應(yīng)選用切實(shí)符合GB3836.1－2000附錄D3.3橡膠老化要求的材料進(jìn)行密封圈的制造。

當(dāng)然，在GB3836.1－2000標(biāo)準(zhǔn)中還對引入裝置的棱角、應(yīng)用工具裝/卸進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定，制造商應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行。

4 密封圈式引入裝置應(yīng)用的注意事項(xiàng)

密封圈式引入裝置是采用橡膠密封圈密封并夾緊電纜，所以當(dāng)在現(xiàn)場使用時(shí)，首先應(yīng)注意根據(jù)設(shè)備所用電纜外徑和引入裝置密封圈內(nèi)徑，選用相應(yīng)的引入裝置;在安裝時(shí)由于電纜表面和密封圈均為橡膠材質(zhì)，所以兩者的裝配摩擦力比較大，裝配比較困難，但為避免事故的發(fā)生，請不要扔掉密封圈，請不要拋棄我們最基本的安全保障;通常選用的防爆電氣設(shè)備總會(huì)有預(yù)留出的備用電纜引入口，在這些位置都會(huì)配裝有引入裝置，現(xiàn)場安裝使用中，當(dāng)這些引入裝置不被選用時(shí)，請注意不要把這些位置引入裝置中的封堵件、密封圈拆卸下來，并保證該位置處于擰緊狀態(tài)，以確保防爆電器設(shè)備的備用引入裝置不會(huì)變成安全隱患。

5 根據(jù)填料式引入裝置結(jié)構(gòu)分析其設(shè)計(jì)要點(diǎn)

填料式引入裝置也是通過出線套上的預(yù)留螺紋與電器設(shè)備連接，所以此處的隔爆螺紋也應(yīng)參考密封圈式引入裝置的連接螺紋設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

為防止防爆電器設(shè)備內(nèi)部的爆炸從引入裝置處傳播到外部環(huán)境，填料式引入裝置的出線套與填料套之間的配合面應(yīng)進(jìn)行隔爆處理，通常根據(jù)此處的配合，引入裝置被區(qū)分為ⅡB級或ⅡC級兩種。當(dāng)設(shè)計(jì)為ⅡB級時(shí)，上述兩零件只要做圓筒配合即可，參數(shù)按照GB3836.2－2000第5條款要求選擇;當(dāng)設(shè)計(jì)為ⅡC級時(shí)，上述兩零件所做配合應(yīng)選用止口結(jié)構(gòu)，參數(shù)按照GB3836.2－2000第5條款要求選擇，但目前由于國內(nèi)大部分ⅡC級填料式引入裝置都是仿制國外產(chǎn)品生產(chǎn)，結(jié)果這兩者的配合普遍做成了圓通配合加錐度配合，而由于對標(biāo)準(zhǔn)的閱讀不完整，錐度配合又都沒能完全做到符合標(biāo)準(zhǔn)要求，所以這里說明一下，當(dāng)選用圓通配合加錐度配合方式時(shí)，請注意錐度配合的錐度角度值在GB3836.2－2000第5條中明確規(guī)定為不大于5度。

填料式引入裝置是把電纜穿入填料套，再把填料填入套內(nèi)夾緊電纜，同時(shí)在引入裝置內(nèi)部配有鎧裝電纜的夾緊機(jī)構(gòu)。因此，這種電纜引入裝置的電纜夾緊性能很大程度上取決于填料的性能。所以制造商選用的填料必須是符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的材料，并應(yīng)能證明這種粘接材料在運(yùn)行條件下有足夠的熱穩(wěn)定性，以適應(yīng)電氣設(shè)備的最高溫度，其熱穩(wěn)定性用耐熱試驗(yàn)和耐寒試驗(yàn)考核合格。而在填料套內(nèi)部應(yīng)增加設(shè)計(jì)內(nèi)凹槽或內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，以增加填料與填料套之間的粘接強(qiáng)度。

根據(jù)GB3836.2－2000附錄D的規(guī)定，填料引入時(shí)，填料最短長度不得小于20mm，因此填料套的長度應(yīng)據(jù)此，不得小于20mm，當(dāng)電纜直徑大于20mm時(shí)，建議填料長度等于或大于電纜直徑，此時(shí)填料套長度應(yīng)根據(jù)填料長度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

6 填料式引入裝置應(yīng)用的注意事項(xiàng)

使用填料式引入裝置時(shí)，很多情況需要現(xiàn)場進(jìn)行填料，如果處理不正確或要求不明確，往往達(dá)不到預(yù)期效果，甚至影響防爆安全性能。

首先，用戶應(yīng)根據(jù)所選用的電纜及填料套的內(nèi)徑選用合適的引入裝置，選用原則可參照GB3836.2－2000附錄D規(guī)定，沿著填料長度上，填料橫截面內(nèi)，各點(diǎn)上至少有20%的橫截面積有填料填充，以確保填料粘結(jié)有效性。用戶可通過計(jì)算判斷引入裝置是否符合現(xiàn)場使用。其次，導(dǎo)線或電纜芯線以及引人裝置填料部位必須清潔，無油污，無水液等，以免影響填料附著力。第三，安裝時(shí)填料密封部分最小軸向長度為20，同時(shí)，引人裝置允許使用的電纜芯線最大外接圓直徑和通過填料最多的芯線數(shù)應(yīng)符合制造廠規(guī)定。第四，必須明確填料凝固時(shí)間，并且要求在達(dá)到最大應(yīng)力之前不能通電開機(jī).否則設(shè)備內(nèi)部的爆炸壓力可能將尚處凝固期的填料彈出，導(dǎo)致引爆危險(xiǎn)環(huán)境爆炸性混合物.另一方面，引人裝置應(yīng)能裝配到電氣設(shè)備上，并可從電氣設(shè)備上拆掉，在規(guī)定的填料凝固期之后不應(yīng)出現(xiàn)破壞填料密封生現(xiàn)象。

當(dāng)然，在現(xiàn)場使用時(shí)，由于引入裝置完全用填料夾緊電纜，為提高夾緊能力，建議在填料長度范圍內(nèi)，把電纜外部保護(hù)套剝開一段，填料后會(huì)增加填料與電纜之間的膠粘強(qiáng)度。但注意不要把電纜的帶電導(dǎo)線剝出來，以避免發(fā)生漏電現(xiàn)象。

7 小結(jié)

隔爆型引入裝置在爆炸性氣體環(huán)境中被廣泛應(yīng)用，雖然這僅是一個(gè)微小的部件，但當(dāng)這個(gè)部件出現(xiàn)問題時(shí)，同樣也能給周邊的爆炸性環(huán)境帶來毀滅性的損害，安全無小事，請大家從點(diǎn)滴做起。

［1］GB3836.1－2000，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備:第1部分:通用要求［S］.

［2］GB3836.2－2000，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備:第2部分:隔爆型“d”［S］.