雙回路爆炸試驗設備硬件設計

劉大平

(沈陽電氣傳動研究所(有限公司)，遼寧沈陽 110141)

0 引言

隔爆型在防爆電氣產品設計、制造和使用中是所有防爆型式中應用最廣泛的防爆類型。隨著防爆行業的快速發展，為滿足市場需求，各生產企業制造的隔爆型防爆電氣產品紛繁復雜。外形尺寸差異較大，一個產品由多個隔爆腔體組成日漸成為了防爆市場的主流設計理念。爆炸試驗設備是考核隔爆型防爆電氣產品質量的主要設備之一，也是展示各檢測檢驗機構試驗能力強弱的重要標志。為了提高檢測效率，節約試驗成本，開發設計雙回路爆炸試驗設備應運而生。

1 設備用途

爆炸試驗設備是按 GB 3836.2—2010 《爆炸性環境 第 2 部分：由隔爆外殼“d”保護的設備》有關爆炸試驗的要求制造的，用于隔爆型電氣設備的爆炸參考壓力測定、動壓試驗及內部點燃的不傳爆試驗。

2 結構與原理

爆炸試驗設備的系統原理如圖 1 所示。

圖1 爆炸試驗設備系統原理

爆炸試驗設備由試驗罐、配氣系統、點火系統、爆炸壓力測量系統、控制系統等部分組成。

3 各系統的功能與構成

3.1 試驗罐

試驗罐通常為一個鋼板制成的封閉容器，由罐體、罐蓋、密封圈、氣體管路接頭、電纜引入裝置、安全泄壓裝置等部件組成。其主要有兩個方面的作用：一是形成相對密封的環境，用于配制試 驗要求濃度的爆炸性混合氣體；二是起到安全防護的作用，一旦試驗樣品出現炸壞的情況，可防止碎片飛出傷害人身或設備、設施安全。所以，試驗罐應有足夠的強度及一定的密封性。

3.2 配氣系統

用于配制試驗要求的種類、濃度、壓力的爆炸性氣體混合物，可以采用流量法、壓強法、直測法或其它方法的自動配氣系統，也可人工配制，需要具備要求精度的濃度測量儀器或控制方法。

3.3 點火系統

通常由調壓器、高壓互感器、火花塞構成，用電火花產生的能量點燃爆炸性氣體混合物。

3.4 爆炸壓力測量系統

由壓力傳感器、濾波器、動態電阻應變儀、數字存儲示波器、測量分析軟件等構成，用來測量和記錄爆炸所產生的壓力。

3.5 控制系統

控制設備的運行及試驗過程。

4 計量性能要求

4.1 試驗罐

4.1.1 密封性能

試驗罐密封性能的核查：罐體充滿氣體0.08MPa時，每分鐘泄壓不大于0.002MPa。

4.1.2 試驗罐經常的工作壓力為大氣壓，在爆炸瞬間承受的可能最大壓力為2.5MPa。

4.2 配氣系統

4.2.1 試驗氣體種類及濃度要求見表1。

4.2.2 配氣系統的壓力測量范圍為0～0.05MPa(絕壓)，測量誤差<±1 %。

4.2.3 商業用氣體和蒸氣的純度符合試驗要求，但是如果純度低于99.9%則不宜使用。

4.3 爆炸壓力測量系統

爆炸壓力測量系統的壓力測量范圍應具有一定的線性度，測量誤差<±5 %。

4.4 控制系統

時序控制步長≤10ms。

4.5 點火系統的絕緣性

用兆歐表對點火系統的電路絕緣性進行核查，兆歐表指針應指在“∞”處為合格。

5 通用技術要求

5.1 試驗罐

5.1.1 外觀應整潔，無銹蝕現象，焊縫均勻、飽滿無裂縫。

5.1.2 橡膠密封圈應無損傷漏氣及老化現象。

5.1.3 罐蓋開閉輕便、自如，鎖緊裝置工作可靠。

5.1.4 氣體管路接頭、電纜引入裝置等部件與罐體的連接堅固、可靠。

5.1.5 罐內的氣體管路、電纜應使用金屬波紋管以防止燒損或機械損傷。

5.1.6 試驗罐應堅固，能夠耐受瞬時爆炸壓力的沖擊及爆炸碎片的撞擊而不發生任何損壞。

5.2 配氣系統

5.2.1 氣體管路、閥及其它裝置密封良好，無泄漏。

5.2.2 氣體管路、閥及其它裝置密應有相應的承壓能力，安全可靠。

5.2.3 管路中的閥及其它裝置應開閉、調節正常，工作可靠。

5.2.4 管路中各個閥門開啟應保證一定的通氣流暢性，配氣時若發現氣體流速異常，應及時清理閥門。

5.3 點火系統

5.3.1 火花塞電極清潔、無積碳。

5.3.2 火花塞電極無嚴重燒蝕，間隙適中。

5.3.3 火花塞及相關電路接線良好，導線無損傷漏電，絕緣良好。

5.3.4 火花塞所產生的能量應能保證可燃氣體可靠點燃。

5.4 爆炸壓力測量系統

5.4.1 采集系統工作應穩定，觸發可靠。

5.4.2 壓力傳感器、濾波器、應變儀、電子示波器等應配置合理以保證系統有較強的抗干擾能力，確保數據的有效性。

5.4.3 系統應功能齊全、使用方便，具備數據、圖形、檢索、存儲、輸出等各種功能。

5.5 控制系統

5.5.1 操作方便、可靠。

5.5.2 顯示正常、清晰。

5.6 標志

配置的儀器設備應有銘牌，標明產品名稱、規格型號、制造廠、出廠日期及編號，有合格證和使用說明書。

5.7 安裝

氣體管路密封良好，氣閥應工作正常、完好，罐體應可靠接地。

6 結語

此設計方案已經進行了實際應用，在應用過程中得到了有效驗證。結論為：使用雙回路爆炸試驗設備確實能夠減少試驗罐反復開啟次數，節約試品與設備裝夾時間。如試品其中一個隔爆腔體未發生傳爆，還可以節省二次抽真空時間以及配氣時間，避免了可燃性氣體的非必要使用，對時間成本和經濟成本都大大降低。