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防爆知识2
第一节隔爆原理
所谓隔爆,就是当电气设备外壳内部发生爆炸时,火焰经各接合面喷出,而不使壳外面的爆炸性混合物爆炸。
隔爆外壳的间隙隔爆机理与金属网对火焰的熄灭作用相仿。
法兰间隙能起隔爆作用的机理现仍有两种观点:
一种观点认为隔爆是由于法兰间隙的熄火作用;另一种观点认为隔爆是由于法兰间隙的熄火作用和法兰间隙对爆炸产物的冷却共同作用的结果。
从一些试验来看,后—种观点的理由更充分些。
一、间隙熄火作用
爆炸性气体混合物火焰在狭小间隙中熄灭的理论是建立在管道中火焰传播界限的实验研究基础上的。
对于不同的爆炸性气体混合物,都有一个对应的临界熄火直径值dx。
当管子的直径超过临界值时,这种爆炸性气体混合物的火焰即可沿着这个管道传播,否则火焰熄灭。
如图1—1所示,在管子中心火焰温度最高为Tmax“,沿火焰表面的温度为Tmin,即气体燃烧所需最低温度。
图1-1管壁对火焰的熄灭作用示意图
在火焰外一定距离到管壁之间气体的温度为Tu,Tu<Tmin,所以这个区域的气体不燃烧。
这是因为反应产生的热量被管壁及未燃气体吸收所致。
随着火焰的传播.火焰前方的气体相继开始燃烧,而靠近管壁的区域y。
的气体始终不燃烧,这个区域叫做“死区”。
当管子的直径减小时,死区逐渐向中间靠拢,火焰面进一步弯曲。
若直径再减小一点,火焰的传播就不可能了,这个直径即称作临界直径dk。
(1-1)
式中α——气体混合物热扩散率,3.6x10-4m2/S;
u——火焰波传播速度,3.39m/s;
E——活化能,对于沼气E=14600J/mol;
R——气体常数,4.37J/mol.K
e——自然常数,2.718;
Tmax——最大燃烧温度,对于沼气Tmax=2100K。
在管道熄弧的基础上,苏联学者B.C.克拉夫琴科教授提出了平面间隙结构的临界间隙
表达式:
(1-2)
可见,临界间隙为临界管径的一半。
火焰在间隙中熄灭是因为热量经过气体传给结构间隙的表面的结果。
所以公式1—1和1—2与构成间隙的材料无关,而仅与气体混合物的种类有关。
对于火焰传播速度和燃烧温度都较高的气体温合物,其临界直径和间隙较低,例如氢气,其临界间隙约为沼气的1/l0。
公式1—1和1—2还表明了管子和狭窄间隙对火焰有影响的各个参数之间的定性关系。
根据分层燃烧火馅传播条件导出的公式未考虑实际隔爆外壳中出现的一系列因素(爆炸过程中压力的变化、爆炸生成物喷出的紊流性质、间隙出口处压力的降低等)。
因此从公式中得出的数据和实际是有差别的。
例如,按公式1—2计算沼气—空气混合物的临界间隙为2mm,而按试验效据,宽25mm平面法兰外壳的最大试验安全间隙为1.14mm。
二、间隙的冷却作用
当接合面间隙小于临界间隙时,壳内的爆炸火焰经过间隙即被熄灭,但是如果穿出间隙的爆炸产物的温度达到引燃爆炸性气体混合物所需要的高温时,仍然能够引起外壳周围的爆炸性气体温合物爆炸。
例如一氧化氮的临界熄火直径是15mm,试验容器的间隙为0.8mm,当容器内的一氧化氮爆炸时,其火焰不可能穿过0.8mm的间隙,但它却使容器外的沼气—空气混合物引爆。
这说明,间隙对爆炸产物的冷却作用与外壳的隔爆性能有直接关系。
点燃爆炸性混合物的必要条件是在有限的燃烧生成物中要有足够的能量。
当法兰间隙中的火焰通道足够长时,由于间隙的冷却作用,穿过问陈的火焰得到充分的冷却,其温度降低到点燃外壳外部的爆炸性混合物所需的最低温度以下,所以不会传燎。
试验表明,从外壳中喷出的爆炸产物温度高于1020℃以上时才能点燃沼气—空气混合物。
如图1—2a所示,在接合面长度L=25mm的钢制平面法兰的球形外壳内,点燃沼气浓度为8.5%的爆炸性混合物进行试验。
在正对着点燃点的间隙内外测得的温度与时间的关系如图1—2b所示。
从图中可以看出:
外壳内部的最高温度为1630℃,平均温度为1440℃,壳外的最高温度950℃,而平均温度为700℃,均低于1020℃。
这证明隔爆间隙还有一个重要作用就是对爆炸产物进行冷却。
图1-2沼气-空气混合物爆炸产物穿过法兰间隙前后的温度变化
第二节隔爆型电气设备的隔爆结构参数
国标GB3836.2—83对目前煤矿电气设备常用的三种典型的隔爆结构参数进行了规定,这三种隔爆结构是:
(1)平面、圆筒隔爆结构;
(2)螺纹隔爆结构;(3)叠片式隔爆结构。
对于其它隔爆结构,如微孔结构(分析仪器的探头)、泄压结构(干式变压器外壳的泄压装置)等因技术尚不成熟所以暂未在规程中规定。
一、平面、圆筒隔爆结构
这种隔爆结构在隔爆型电气设备中使用最普遍。
按隔爆接合面的形状又可分为平面隔爆接合面、圆筒隔爆接合面和止口隔爆接合面,如图2—3至图2—5所示。
平面隔爆接合面的相对表面为平面,圆筒隔爆接合面的相对表面为圆筒形;止口隔爆接合面的相对表面包括平面和圆筒接合面。
平面、圆筒隔爆结构的参数包括接合面的长度、接合面的间隙和接合面的粗造度。
图2-3平面式隔爆结合面
1、接合面的长度L
从隔爆外壳内部通过隔爆接合面到隔爆外壳外部的最短通路的长度,即为隔爆接合面的长度L。
接合面的长度由隔爆外壳的容积决定,一般有6.0、12.5、25、40mm等几种尺寸。
应该注意的是止口式隔爆接合面的长度计算应按图2—4中的说明进行。
当接合面上有螺栓通孔时,爆炸火焰可以从螺拴孔中逸出。
所以,隔爆参数中对于从螺栓通孔边缘至隔爆接合面边缘的长度也作了要求,其长度的测量如图2—3所示,也应遵循“最短通路”的计算原则。
图2-4止口式隔爆结合面
图2-5圆筒式隔爆结合面
2、接合面的间隙W
隔爆接合面的相对表面间距离,即为接合面的间隙。
对于圆筒隔爆接合面,则为径向间隙(直径差)。
间隙W和接合面的长度L有关系。
静止部分隔爆接合面(图2—3、图2—4)、操纵杆与孔隔爆接合面(图2—5)以及隔爆绝缘套管隔爆接合面的最大间隙或直径差W和隔爆接合面的最小有效长度L、螺丝通孔边缘至隔爆接合面边缘的最小有效长度L1、转铀与轴孔隔爆接合面最大直径差W和最小有效长度L(图2—5b)须符合表2—1的规定。
但快动式门或盖的隔爆接合面的最小有效长度L须不小于25.0mm。
表2-1
操纵杆直径d和隔爆接合面长度L要符合表2—2的规定。
表2-2
带有滚动轴承的圆筒结构,最大单边间隙须不大于表2—1规定的W的三分之二。
由于使用滚动轴承,尽管表2—1中的W值较L相同的静止接合面大,但全部间隙W值分配为两部分,任意一部分的值均不会超过基础间隙值,故它的安全系数并末降低。
考虑到轴承游隙,零件公差及运转中轴承的磨损等因素可能造成的轴与轴孔的偏心,因此留有三分之一的平均单边间隙的偏心量,这条规定还可以防止单边间隙过小造成袖与孔的磨损。
表2—1规定的结构参数值都是上限,正常出厂产品的结构间隙都小于上述值(以平面接合面为例,其间隙一般小于0.lmm)。
从隔爆的角度出发,问映越小越安全。
在确定最大试验安全间隙的标准试验方法中隔爆间隙是平面对平面。
表2—1中的圆筒间隙结构尺寸是引用平面间隙试验结果得出的,而且经试验这种引用是合适的。
隔爆结合面的粗造度应不高于6.3,操纵杆须不高于3.2。
二、螺纹隔爆结构
在维修中不经常拆卸的部分可以使用螺纹隔爆结构。
从氢气、乙炔—空气混合物的爆炸试验结果看,螺纹隔爆结构是最好的静止隔爆结构。
螺纹隔爆结构如图2—6所示。
例如在矿用隔爆型移动变电站的高、低压接线盒中,套管与接线座、接线座与出线盒法兰之间均为螺纹隔爆结构。
又如德国起重用隔爆型锥形转子电动机的后端盖与定子外壳的配合亦为螺纹隔爆结构。
采用螺纹隔爆结构时,必须保证同种零件间的互换性,须符合下列规定。
(1)螺纹精度须不低于3级,螺距须不小于0.7mm;
(2)螺纹的最少啮合扣数、最小拧入深度,须符合表1—3的规定,
(3)螺纹结构须有防止自行松脱的措施。
表1-3螺纹啮合扣数与拧入深度的关系
三、叠片隔爆结构
叠片应用耐腐蚀材料制成的通气部件组成并须有防止偶然机械损伤的措施。
叠片结构如图2—7所示。
叠片部件的片间间隙宽度G须不大0.5mm,叠片排气方向的长度L须不小于50mm,另一边的长度h须不大于70mm,如图2-8所示。
图2-6螺纹隔爆结构示意图图2-7叠片部件简图
图2-8叠片小箱结构示意图
由于叠片隔爆结构有较大的开口比(S/V,即开口断面积与外壳净容积之比),因此可以大大降低内部爆炸产生的压力,即大大降低了外壳所需的强度并使壳体重量减轻。
叠片小箱阻止火焰传播的作用和法兰隔爆作用大体上是一样的,可以使火焰在狭窄的缝隙处熄灭并得到冷却,从而消除点燃周围可燃性混合物的危险。
这种隔爆结构多用在隔爆畜电池箱上。
它不仅能对沼气—空气混合物的爆炸起隔爆作用,对于箱内的氢气爆炸也能起到预防作用。
这是因为氢气的爆炸下限是4.0%。
在叠片箱中,苗电池正常运行中产生的氢气可以通过叠片间间隙逸出,氢气要积聚到这个浓度是困难的。
另一方面氢气的最大试验安全间隙与氢气浓度的关系为u型曲线,4.0%氢气—空气混合物的最大试验安全间隙大丁0.5mm。
所以,在氧气下限浓度发生爆炸时仍能保证实现隔爆。
第三节隔爆型电气设备防爆性能的保证
隔爆型电气设备的防爆性能是由外壳的耐爆性和隔爆性共同保证的。
一、耐爆性能的保证
在电气设备内部发生可燃性气体混合物爆炸的情况下,隔爆型电气设备的外壳和隔爆接台面会受到危险压力的冲击作用,当外壳的结构不合理时还会发生压力重叠,使外壳受到高于正常爆炸压力几倍到几十倍的异常高压。
因此,隔爆型电气设备外壳应有足够的机械强度和合理的结构,使之能够承受内部爆炸的压力,并且能保持原有的隔爆性能。
1、外壳的村质
(1)煤矿采掘工作面用电气设备外壳须采用钢板或铸钢制成。
非采掘工作面用的电气设备外壳可用牌号不低于HT25—47灰铸铁制成。
这是因为采掘工作面用电气设备工作环境条件较差,设备移动频繁,隔爆外壳容易在搬运时或工作中受到碰撞或岩石的砸碰,故要求材料强度好,坚韧而不脆,一般灰口铸铁是不合乎要求的。
(2)手持式或支架式电钻、携带式仪器的外壳可用轻合金制成,容积不大于2L的外壳可用塑料制成;净容积不大于0.01L的外壳可采用陶瓷材料制成。
但使用这些材料时应符合GB3836.1(通用要求)的规定。
2、隔爆接合面的强度
隔爆接合面的强度也直接关系到外壳的隔爆性。
因为外壳内部沼气爆炸的高温.高压火焰要通过接合间隙喷向壳外,如果强度不符合要求,则在高温、高压下接合面将会产生严重变形从而改变了按合间隙,影响外完的隔爆性。
为了防止间隙可能增大的现象,必须保证隔爆接合面有一定的强度。
另外,考虑到煤矿井下电气设备工作条件恶劣,隔爆接合面很容易发生锈蚀和损伤,有时需要采用机械加工才能修复,因此隔爆接合面的厚度应留有加工裕量。
在设计隔爆部件时,对于平面式的隔爆接合面,其厚度应增加15%,最小应为lmm。
3.压力重叠的预防
为了让外壳能够承受内部爆炸产生的压力,除了要选择合适的外壳材料之外,外壳的结构也应合理,尤其应注意防止压力重叠现象的出现。
根据试验,压力重叠的大小与两空腔的净容积之比和联通孔的断面积大小有关。
为预防压力重叠现象,可采取以下措施。
(1)避免将外壳制成以小孔连通的多空腔。
在无法避免时应尽量增大连通孔的横截面积,并增大外壳的强度。
(2)壳闪电气元件的安装应避免将整个空腔分隔成几个小空腔。
(3)外壳的纵向尺寸和横向尺寸不宜相差太大。
(4)对于容积较大的外壳可使用防爆的泄压装置,使外壳内过高的压力得到消除。
二、隔爆性能的保证
1.隔爆结构参数应符合要求
隔爆接合面的长度和间隙直接关系着隔爆外壳的隔爆性能,无论使用还是修理都应该严格理守相应规定。
在平面对平面的接合中,当接合面长度确定后只要接合面的厚度设计得适当,在爆炸压力作用下,接合面的瞬间和残余变形都不致影响隔爆间隙W。
为了精确地保证W值,主要应严格控制隔爆接合面的不平度。
这样既可避免单边间隙过大,又可防止单边间隙过小,避免发生互磨(圆筒型活动接合面中)。
此外,隔爆接合面的粗糙度也应符合要求。
2.隔爆接合面须有防锈措施
隔爆接合面的锈蚀是影响隔爆性能的主要因素之一。
因此隔爆接合面须有防锈措施,如电镀、磷化、涂防锈油等,但不准涂漆。
因为漆膜在高温作用下易分解,使得接合面问隙变
大,并且漆膜分解产生物是容易传爆的气体,这些都会影响隔爆外壳的隔爆性能。
3.隔爆接合面之间的紧固
一个完整的隔爆外壳总是由两个以上零件组成的,零件间的相对面即为隔爆接合面,为了保证隔爆参数符合要求,隔爆结合面之间的可靠连接是十分重要的。
为了保证隔爆接合面之间连接紧固良好,其连接零部件应符合下列要求。
(1)螺栓和螺母不允许用塑料和轻合金材料制造。
(2)螺栓和不透螺孔紧固后,还须留有大于2倍防松垫圈厚度的螺纹余量,以保证在防松垫圈丢失的情况下,’螺栓仍能拧紧。
但是,若防松垫圈丢失,必须尽快补上,以保安全。
(3)隔爆外壳上的不透螺孔周围及底部的厚度须不小于螺栓直径的1/3,最少为3mm。
(4)螺钉紧固中,若以弹簧垫圈防松,在拧紧螺钉时,只须将弹簧垫圈压乎即可,不宜拧得太紧。
否则,螺钉预应力太大,若受到爆炸压力作用就易发生断裂。
(5)外盖和壳体在接合处的外形尺寸应一样大,或壳体外边缘尺寸略大于盖子的外边缘尺寸,以避免对紧固螺栓的剪切力。
(6)工艺透孔或结构上必须穿透外壳的螺孔,其配合应采用圆筒隔爆结构或螺纹隔爆结构。
外露的端头须永久性固定,也可将其埋入护圈内。
(7)塑料外壳上不允许直接巩螺孔
4.联锁和警告标志的设置
把合格的外壳零件按要求连接起来之后才能构成一个完整的隔爆外壳,若紧固措施被解除(例如把磁力起动器的外盖打开)则外壳就起不到隔爆作用。
因此,对于正常运行时产生火花或电弧的电气设备必须备有联锁装置,即当电源接通时壳盖不能打开,壳盖打开后电源不能接通。
也可设置警告牌,警告牌上须标有“断电源后开盖”的字样。
设备输出端断电后,如果壳内仍有带电部件须加设防护性绝缘盖板,并标注“带电”字样的警告标志。
第四节本质安全型电气设备的防爆
一、本质安全型电气设备的类型
根据使用场所的需要,本质安全型电气设备分为单一式(全本质安全型)和复合式(部分本质安全型)两种型式。
复合式又分一般兼本质安全型和隔爆兼本质安全型两种基本型式。
1、单一式
单一式是指从电源到负载全部电路都是本质安全电路的电气设备,其主要特点是体积小、重量轻、携带方便。
井下携带式仪表多属单一式本质安全型,如瓦斯检定器、一氧化碳测定器、测尘器等。
2、一般兼本质安全型
如果设备主机置于安全场所(如地面绞车房、调度室等)可设计成一般型,而进入井下的电路部分为本质安全型,这就构成了一般兼本质安全型。
例如矿井调度电话系统,调度总机设在地面为一般型,井下各电话分机为本质安全型。
3.隔爆兼本质安全型
隔爆兼本质安全型电气设备在煤矿井下应用最为普遍,这种类型的没备把非本质安全的部分放在隔爆外壳内。
如瓦斯断电仪、扩音电话、采区电气控制、信号、通讯系统等。
二、本质安全型电气设备的等级
本质安全型电气设备除按使用范围可划分为不同的类别、级别和温度组别之外,根据其安全程度不同又分ia和ib两个等级。
1、ia等级
电路正常工作中及出现一个故障和两个故障时爆炸性气体混合物的电气设备。
正常工作时,安全系数为2.0;
一个故障时,安全系数力1.5,
两个故障时,安全系数为1.0。
设备中,正常工作产生火花的触点须加隔爆外壳、气密外壳或加倍提高安全系数。
“气密外壳”是指通过金属与金属、玻璃与金属等材料的熔接,能防止外部的爆炸性气体混合物进入外壳内的完全密封的外壳。
2、ib等级
在正常工作和一个故障时,不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。
正常工作时,安全系数为2.0;
一个故障时,安全系数为1.5。
如设备正常工作时有火花的触点,加隔爆外壳或气密外壳保护,并且有自显示措施,则一个故障时安全系数为1.0。
安全系数是电路安全程度的标志,对于电阻电路和电感电路,规定的安全系数K=最小点燃电流/设计最大允许电流。
对电容电路,K=最小点燃电压/设计最大允许电压。
从以上规定可以看出:
ia等级的本质安全型电气设备的安全程度高于ib等级。
三、本质安全型电气设备的防爆
电流所产生的电火花、电弧和电热是导致爆炸性气体混合物爆炸的主要点火源。
本质安全电路的防爆原理是通过限制电路的电气参数或采取保护措施,削弱电流所产生的热效应及火花、电弧的放电能量,使电路系统无论在正常操作或故障状态下,产生的火花和热效应都不能点燃爆炸性气体混合物。
电路本身的电能引爆表现为火花引用或热引爆。
热引爆也就是被电流加热的导体的灼热表面所引起的爆炸。
与电火花引爆相比,热引爆很少发生。
对沼气一空气混合物,热点燃温度至少在600℃以上,除白炽灯丝和热传感元件外,很少会造成这样的高温,所以我们主要考虑电火花引爆问题。
电路的放电火花,是电气设备在实际运行中由于开关的触点开闭和电路绝缘损坏造成短路而引起的。
在研究放电火花的规律性时,由于电路绝缘损坏造成短路而产生的电火花相当于触点闭合而产生的电火花,因此只需研究触点开闭时的放电火花。
电路切换时产生的电火花是电流能量和电路中储能元件向通断电极间隙的放电现象[释放能量)。
电火花实际上是电路的电子流和电极间气体电离的离子流形成的导电带。
它夹杂着熔融金凤粒子和蒸气(又称液态金属桥),在极高的电流密度作用下产生高温。
当其能量超过爆炸性混合物的最小点燃能量时就会引起爆炸。
一般认为电路放电有下面三种基本形式:
火花放电——一般是低电压大电流放电,如本安电路中的电容放电、化学电源放电等;
弧光放电——高压击穿产生的放电,可产生持续电弧,电流密度大,能量集中,有很强的点燃能力。
如电感电路一般都能产生弧光放电;
辉光放电——发生在高电压、小电流的条件下。
一般认为电压在200~300V以上才产生辉光放电。
辉光放电能量不集中,散失大,不易造成点燃。
电火花的形成过程和特征与电路的性质(电阻性、电感性、电容性)和开关特性(接通、断开)有密切关系。
下面分别加以讨论。
1、电阻电路的火花放电(R性电路)
电阻性电路无储能元件,电路通断时,火花的能量仅来于电源,放电过程较为简单。
当电路断开时,电极接触面迅速减小,接触部位的电流密度急剧增加,电流密度高达103一104A/mm2。
在大电流的作用下,电极熔化形成液态金属桥,随后产生金属蒸气使熔桥破坏,电极间的电阻增大,电极间的电压也随着增加,当电压高于起弧电压时就产生电弧放电。
只要电阻电路的电感大于0.2uH,就能达到起孤电压。
与其它性质的电路相比,电阻性电路的放电火花的能量是较小的。
电阻电路闭合时火花放电与断开时火花放电在效果上是完全相同的,不再重复叙述。
图4—1表示电阻电路火花放电电路。
图4-1电阻电路火花放电电路
2、电感电路的火花放电(L性电路)
电感电路实际上是由电感和电阻组成的电路。
电感元件是储能元件,它可以把电路的能量以磁能形式储存起来(其储能为1/2LI2),当电路变化时,可以把储存的能量放出来。
因此电感电路的放电过程较为复杂,既有电源向电极间隙放电,又有电感储能放电。
电源向电极间隙的放电如前所述。
电感储能放电的过程是:
当电路断开时,电极迅速离开,电阻突然增大,电流急剧降低,电流的变化率很大,则电极间隙处产生根高的感应电势,把电感的储能释放到放电间隙。
加上电源的能量,不仅增加了放电强度,也加长了放电时间,因此电感电路的断路火花有更大的危险性。
电感电路闭合时,一般不会产生火花或者只产生很小的火花,这是因为电路闭合瞬间电流强度从零开始上升时,不易产生强烈的放电现象。
图4-2为感性电路的火花放电电路。
图4-2感性电路的火花放电
3、电容电路的火花放电(C性电路)
容性电路是由电阻和电容组成的电路。
电容电路的火花放电不同于感性电路。
感性电路是在触点断开时产生火花放电,而容性电路却是在触点闭合时产生火花放电。
电容电路断开瞬间,电极间不存在电位差,对直流电路无切断电流,一股不会产生放电现象。
但是,电容也是储能元件,可以把电源的能量以电场能的形式储存起来(其储能为1/2CU2)。
当电路闭合时,既有电源向电极间隙放电,又存在电容储能放电。
在闭合电容电路的放电瞬间,放电电流极大,而且电容放电非常迅速(放电时间常数τ=R.C,很小),能量高度集中,因此电容电路放电火花点燃能力强,危险性很大。
同样的放电能量,电容火花比电感火花、电阻火花更危险。
为了提高容性电路的本质安全性能,一般在电路中串联一定的电阻。
如图4-3所示,串联电阻r(一般只要串联5~15Ω电阻)可大大地限制容性电路电容放电的作用。
图4-3电容经串联电阻火花放电电路
四、影响放电火花点燃能力的因素
影响电路放电火花点燃能力的因素很多,如:
爆炸性气体混合物的成分、浓度、温度、湿度、流速,电路的电气参数(电压、电流、电感、电容等)都对电火花点燃放力产生影响。
1、爆炸性气体混合物成分和浓度对电火花点燃能力的影响
爆炸性气体混合物的成分和浓度对火花点燃能力有十分明显的影响。
例如:
沼气—空气混合物的最小点燃能量与氢气—空气混合物相差10倍以上。
对同一种爆炸性介质,不同浓度最小点燃能量相差也很大。
当浓度超过一定限度,即使能量再大也不发生引爆。
各种爆炸性介质都存在一个最易点燃的浓度,例如电火花最易点燃的沼气浓度是8.5%,热表面最易点燃的沼气浓度是7.5%
2.爆炸性气体混合物的温度、湿度、流速对点燃能量的彩响
爆炸性气体混合物的初始温度越高所需点燃能量越小;湿度越大,越不易点燃,流速越高越不易点燃,静止的沼气比流动的沼气更容易点燃。
另外,电极触头的材质、形状、分断和闭合的速度等亦对电火花的最小点燃能量有影响。
五、本质安全型电路采取的安全措施
设计本质安全电路就是要合理选择电路的参数,使电路在正常和故障情况下流过的电流不超过相应条件下的设计最大允许电流。
由于设计最大允许电流正比于最小点燃电流,所以电路的电压越高,电感越大,其设计最大允许电流越小。
为了提高本质安全电路的工作电流,增加电路工作的可靠性就需要采取措施来降
低电路的工作电压和电感。
为此,常采取以下措施:
(1)在合理选择电气元件的基础上,尽量降低供电电压,并采取措施防止危险电压的出现;
(2)增大电路中的电阻或利用导线的电阻来限制电路中的电流;
(3)并联电阻或二极管等保护性元件消耗掉断开电路时电感元件所释放的储存能量;
(4)对于能影响本质安全电路安全性能的非本质安全电路采取可靠的隔离措施。
六、安全栅
安全栅又称安全保护器,也是一种保护性组件。
它是设置在非本安电路与本安电路之间的限流、限压装置,其作用是防止非本安电路的危险能量窜入本安电路,起保护作用。
安全栅在电气系统中是一个特殊组件,能将安全场所中的非本安型电气设备与危险场所小的本安型电气设备连接起来使用。
安全栅一般设置在安全场所或隔爆外壳中。
安全栅属于关联电气设备,其输出端以下为本安电路。
安全栅的种类很多,常用的有两种:
(1)稳压管式(齐纳式)安全栅;
(2)三极管式安全栅。
安全栅有两个作用:
(1)不妨碍信号传递,
(2)有效地控制能量。
1、稳压管式(齐纳式)安全栅
稳压管式安全栅一般由限制本安端输出电流的限流电阻、限制本安端输出电压的限压稳压二极管及防止稳压管烧断的保护元件(快速熔断器、限流电阻等)组成。
按保护元件不同可分为熔断器保护式安全栅和电阻保护式安全栅。
2、三极管式安全栅
三极管式安全栅是以三极管为主的晶体管电路组成的过压限流保护装置,一般采用完全相同的两套保护电路组
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