劉丹

(沈陽電氣傳動研究所(有限公司),遼寧 沈陽 110141)

淺談隔爆型電氣設(shè)備上的玻璃透明件

劉丹

(沈陽電氣傳動研究所(有限公司),遼寧 沈陽 110141)

簡要介紹了隔爆型電氣設(shè)備上使用的玻璃透明件的安裝及檢驗(yàn)要求。

隔爆型；玻璃透明件；襯墊；粘結(jié)接合面

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，對能源的需求也日益增加。而諸如煤炭、石油及化工等能源行業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場都是爆炸性危險(xiǎn)場所，所使用的電氣設(shè)備必須是具有防爆性能的防爆電器產(chǎn)品。其中隔爆型電氣設(shè)備是眾多型式的防爆電器中使用最為廣泛的一種。為了使用方便，不可避免的要在隔爆外殼上安裝一些透明部件，用以觀察隔爆外殼內(nèi)指示燈及顯示屏。防爆燈具更是把玻璃透明件作為其核心部件。由此可見玻璃透明件在隔爆型電器上的應(yīng)用十分廣泛。本文就玻璃透明件的安裝和使用結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)所提及的考核要求加以闡述。

2 隔爆型電氣設(shè)備的防爆原理

眾所周知，爆炸的三要素有：點(diǎn)燃源、可燃物質(zhì)、助燃物質(zhì)(氧氣)。隔爆型電氣設(shè)備的防爆原理是將點(diǎn)燃源與爆炸性氣體分隔開。將工作中產(chǎn)生火花、電弧或高溫的電氣設(shè)備，用具有足夠強(qiáng)度的外殼與外界環(huán)境隔離。即使外殼內(nèi)部產(chǎn)生爆炸也不會引起殼外環(huán)境氣體爆炸。

隔爆外殼主要起到的作用有以下兩點(diǎn)：

(1)耐壓性

當(dāng)外殼內(nèi)部產(chǎn)生爆炸時，殼體不會產(chǎn)生變形或損壞。這與外殼的材質(zhì)及殼體結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。

(2)不傳爆性

爆炸后所產(chǎn)生的能量及火焰不會通過殼體傳播到周圍環(huán)境中，將爆炸性氣體點(diǎn)燃，乃至爆炸。

根據(jù)以上兩點(diǎn)可見，隔爆型電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)對其隔爆性能起到了至關(guān)重要的作用。如何將玻璃透明件可靠的安裝到隔爆外殼上，使其既能使用方便又能達(dá)到防爆安全的效果就成為了一個擺在防爆電器設(shè)計(jì)者面前的一道難題。

3 玻璃透明件的安裝

目前就隔爆型電氣設(shè)備的玻璃透明件而言，防爆電器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)允許采用的安裝方式有以下兩種。

3.1 金屬或金屬包覆襯墊，如圖1所示

透明部件與殼體之間安裝具有一定強(qiáng)度的金屬或金屬包覆的可壓縮不燃性材料制成的襯墊。這種襯墊起防爆作用。

圖1 金屬襯墊式安裝示意圖

最為常見的是退火紫銅墊圈作彈性密封襯墊。在加工時必須注意，退火處理必須到位，否則會使墊圈變硬，安裝后不但起不到壓緊密封的作用，而且還會對玻璃產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。

3.2 粘結(jié)接合面的方式

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB3836.2-2010對透明件的安裝要求，透明件若采用膠粘方式固定，則有以下兩種方式。

(1)透明件可直接粘結(jié)到殼體上，如圖2所示。

圖2 粘結(jié)接合面式安裝示意圖

(2)透明件可粘結(jié)到一個框架上，框架再緊固到外殼，但框架和外殼之間應(yīng)符合隔爆面要求。這種處理方法更有利于更換，如圖3所示。

圖3 玻璃直接粘結(jié)框架示間圖

特別要注意的是玻璃與碳鋼的線膨脹系數(shù)不同。在電氣設(shè)備運(yùn)行發(fā)熱時，膠粘材料會產(chǎn)生剪切力，這樣就會對粘結(jié)面造成破壞。所以在GB3836.2-2010標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，如果被粘合的接合面沒有粘結(jié)劑就不滿足隔爆面的要求，則膠粘后的接合面應(yīng)承受耐熱和耐寒試驗(yàn)。

3.3 安裝和使用中的誤區(qū)

(1)將玻璃透明件直接用框架和緊固件固定隔爆外殼上。利用玻璃板與殼體的接觸面形成隔爆面。按我國目前玻璃制造技術(shù)，這種做法不宜采用。因?yàn)椴ＡФ际怯操|(zhì)晶體，金屬框架、殼體在緊固件的作用下直接對玻璃產(chǎn)生擠壓。由于金屬框架、殼體變形的不均勻，必然會對玻璃產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致玻璃的損壞。

(2)將玻璃透明件粘結(jié)到殼體上，但不用框架壓緊。這種錯誤做法是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最為普遍的。以為單靠膠粘的力量就可以達(dá)到防爆的作用。一旦由于膠的質(zhì)量不過關(guān)、配比錯誤以及膠封工藝不合理等因素影響到膠粘的可靠性，那就對產(chǎn)品的安全性產(chǎn)生了致命隱患。因此外殼強(qiáng)度不能僅僅依靠粘結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度。在玻璃粘結(jié)到外殼上后，另一側(cè)墊一個橡膠緩沖墊，再用壓盤或框架將其壓緊，如圖2所示。這樣既達(dá)到了防爆作用，又對玻璃產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。

4 玻璃透明件的檢驗(yàn)

玻璃透明件自身的性能指標(biāo)對其實(shí)現(xiàn)隔爆性能也起到了尤為重要的作用。因此隔爆型電氣設(shè)備必須通過國家批準(zhǔn)的具有防爆電器產(chǎn)品檢測檢驗(yàn)資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)認(rèn)可，并發(fā)放防爆合格證后方可投入生產(chǎn)、銷售和使用。

隔爆型電氣設(shè)備依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1-2010和GB3836.2-2010進(jìn)行檢驗(yàn)。被檢樣品應(yīng)通過所有相關(guān)檢驗(yàn)項(xiàng)目方視為合格。以下僅指出幾個與玻璃透明件性能要求最為密切的幾項(xiàng)試驗(yàn)。

4.1 抗沖擊試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)要求對三只玻璃透明件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)應(yīng)在一臺裝配完好的電氣設(shè)備上進(jìn)行，但當(dāng)這樣無法進(jìn)行時，將部件安裝到類似的支架上進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)?zāi)康氖强己瞬Ａ该骷谑艿酵饬ψ矒魰r，是否產(chǎn)生變形或損壞，由此破壞整個產(chǎn)品的隔爆性能。

4.2 跌落試驗(yàn)

手提式或攜帶式電氣設(shè)備從1m的高度下落。

試驗(yàn)?zāi)康氖强己瞬Ａ该骷诘涞降孛娴那闆r下是否產(chǎn)生變形或損壞，近而破壞整個產(chǎn)品的隔爆性能。

4.3 熱劇變試驗(yàn)

使玻璃透明件到達(dá)最高工作溫度，此時用規(guī)定溫度、水柱的水對其進(jìn)行噴射。

考核玻璃在熱狀態(tài)下后遇冷是否產(chǎn)生破裂，近而影響隔爆性能。

4.4 外殼耐壓試驗(yàn)

向試品內(nèi)充入可燃性氣體，并將其點(diǎn)燃產(chǎn)生爆炸，殼內(nèi)壓力迅速升高，對外殼及外殼部件施加力的作用。

此試驗(yàn)是考核隔爆型電氣設(shè)備的外殼及外殼部件的承壓能力。是隔爆型電氣設(shè)備防爆性能的重要指標(biāo)之一。

4.5 內(nèi)部點(diǎn)燃的不傳爆試驗(yàn)

將試品固定到一個密閉試驗(yàn)罐內(nèi)，向試品及試驗(yàn)罐內(nèi)同時充入相同的可燃性氣體，并將試品內(nèi)部可燃性氣體點(diǎn)燃，觀察爆炸所產(chǎn)生的能量是否通過隔爆外殼將試驗(yàn)罐內(nèi)的可燃性氣體點(diǎn)燃。此試驗(yàn)是考核隔爆型電氣設(shè)備的外殼的不傳爆性能。也是隔爆型電氣設(shè)備防爆性能的重要指標(biāo)之一。

5 結(jié)束語

介于以上敘述，為了確保隔爆型電氣設(shè)備上的玻璃透明件能有效起到防爆作用，提出以下幾點(diǎn)建議。一是生產(chǎn)企業(yè)必須嚴(yán)把采購質(zhì)量關(guān)，制定玻璃、襯墊、膠等原材料的入廠檢驗(yàn)制度；二是合理、有效的制定裝配、膠封等重點(diǎn)環(huán)節(jié)的工藝流程，并保證其可靠實(shí)施；三是新研發(fā)產(chǎn)品必須送檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)，確保產(chǎn)品的整體防爆性能。

[1] GB3836.1-2010，爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求[S].

[2] GB3836.2-2010，爆炸性環(huán)境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備[S].

[3] 王盡余,潘妙瓊,鐘梅.防爆電器手冊[S].化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[4] 陳捷頻，陳鈞 隔爆外殼上玻璃透明件的無應(yīng)力安裝設(shè)計(jì)[S].

Talking about the Transparent Glass of Flame-proof Apparatus

LIUDan

(Shenyang Electrical Driving Research Institute(Co.Ltd.),Shenyang 110141,China)

The paper presents the installatioll and test requirements of the transparent class of flame-proof apparatus.

fame-proof type;transparent class;gasket;sticking binding surface

1004-289X(2015)03-0103-03

TD68

B

2015-03-27