导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

用于Ⅰ类危险场所隔爆外壳的安全维护

文档作者： A. W.巴拉德　等		点击数：	更新时间： 2021年03月08日
下载地址：点击这里	文件大小： 52.58 KB 共5页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共5页]

本文件共5页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：52.58 KB 共5页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：化工机械设备管理与维护

上一篇：浅议高炉炼铁设备的日常安全使用及其维护…

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

国外防爆技术
用于Ⅰ 类危险场所隔爆外壳的安全维护
A. W.巴拉德　等
摘要
本文给出美国国家电气规程对Ⅰ类危险场
所中产生电弧装置外壳的要求,以及防爆保护
理论和适用于该保护型式外壳结构的标准等总
的看法,概括出影响这种装置现场良好运行的
三个因素: 安装、环境和维护。提出了适用于隔
爆外壳的正确维护措施,并通过实际的实验室
重点测试,对不正确的维护结果给以说明。
引言
在美国和世界许多地区,电气安装是按照
美国国家电气规程进行的。在那些有爆炸或易
燃物质存在的危险场所里,按照规程第五章进
行电气设备的安装。本文所称的Ⅰ类危险场所
是按规程中所作的如下定义:
“Ⅰ类危险场所是指在空气中可燃性气体
或蒸气出现或可能出现的量足以产生爆炸性或
可燃性混合物的场所。”
规程将Ⅰ类场所进一步划分为1区和2
区。简单地说, 1区是指在正常工作条件下,修
理/维护操作期间,危险气体可能存在;或因误
操作,释放的危险气体可能达到可燃浓度且有
可能导致同时发生电气设备故障的场所。在2
区场所中,除了容器故障或电气设备异常操作
外,危险气体或蒸气被限制在容器或封闭系统
中,并且正常情况下没有危险。
除了充油型、通风和正压型、或气密型外壳
外,规程要求在所有Ⅰ类场所中的产生电弧的
电气装置都安装在隔爆外壳里。如果通常情况
下出现点燃源,那么爆炸性气体迟早出现都必
须预防。美国国家电气规程中隔爆设备的定义
是: 设备封装在外壳里,其外壳能够承受内部可
能出现的规定气体或蒸气的爆炸,且能阻止因
电弧、火花或内部可燃性气体或蒸气爆炸引起
外壳周围的规定气体或蒸气点燃,并且设备运
行中表面温度不致点燃周围环境。
隔爆概念和要求
一些人认为, 要隔爆,其外壳必须是密封
的,这种看法是不正确的,使电气布线系统的所
有接合处和电缆管道都密封是不切合实际的。
就隔爆而言,其外壳必须能够:
1. 承受内部爆炸压力;
2. 防止火焰通过任何接合处或缝隙传播
以下(即整个砂轮罩开口区) ,就会形成相对的
“负压区”,使砂轮周边形成不了风膜,而且又会
在开口区近挡风板外的砂轮圆周表面造成瞬时
真空,当空气还来不及填充时,冷却液就很容易
被砂轮吸咐着进入磨削区。这样, 不仅改善了
冷却效果,而且还能有效地防止冷却液飞溅及
喷雾。
( 2)在转子两端轴上套上了3mm厚的胶
皮做成的甩水环,把轴向水及时甩出,用来控制
轴向进水。改制措施见附图。
采用以上两个措施并经过多次试验和改
进,彻底解决了磨削时转子内进水这一难题。
· ·
1997年第2期爆炸性环境电气防爆技术总第128期
DOI : 10. 14023 /j . cnki . dqfb. 1997. 02. 008
22
到外壳外部;
3. 保持表面温度较低,不会点燃周围可燃
性环境。
为了阻止火焰传播,外壳主体与盖之间可
以采用不同型式的接合面设计: 螺纹式、平面
式、止口式和曲路式,这些型式如图1所示。螺
纹接合面应有足够的螺纹曲面和螺纹啮合,当
燃烧的气体通过接合面泄出时,能保证任何火
焰冷却到周围环境点燃温度以下。
平面和止口接合面有充分紧密地配合和足
够的面积,以阻止火焰或温度高于周围环境燃
点的可燃性气体泄出。曲路接合面利用一个长
的火焰路径配合和适当紧密地配合来抑制和冷
却危险气体。
图1　防爆结合面结构
平面接合面加工精度高,保证其各个位置
正确配合,这些配合表面的误差过大,可能使得
火焰通过和点燃外部危险环境。伸入隔爆外壳
的旋转轴就是利用这些同样的原理制造的。
特别是经过美国保险商试验所广泛而且具
有充分依据的研究,在他们的5 号及5 号
研究报告里,确定了几种不同危险气体与平面
接合面有关的最大试验安全间隙( MESG′S)。
对于大多数通常遇到的可燃性气体,最大试验
安全间隙已经知道,而在具有平面接合面结构
的外壳里,如果接合面间隙超过该特定气体的
最大试验安全间隙,则该种气体在内部爆炸,将
可能引起火焰传播到外部环境。
为简便起见,根据这些气体的最大试验安
全间隙和其他爆炸特性而归纳为A、B、C和D
四个组别。乙炔A组,氢气B组,乙烯
C组和丙烷D组。美国国家消防协会
出版物NFPA497M《危险场所中电气设备　气
体、蒸气和粉尘的分级》中列举了许多化学物质
的组别和引燃温度。
隔爆外壳
不同类型的防爆设备的几个UL标准已被
美国国家标准采用。最近,美国保险商试验所出
版了UL1203《用于危险场所中的防爆设备》,
该标准是一个包括对隔爆设备外壳基本结构和
特性要求的通用标准。这些标准根据选用隔爆
外壳的气体组别列举了接合面宽度、轴的长度、
间隙和所需螺纹啮合的扣数和型式。
UL1203标准概述了使用所选用组别的可
燃性气体特性进行爆炸试验的要求。在空气可
燃性气体混合物范围内进行试验,确定外壳内
的最大压力和传爆能力,并且在某些情况下,确
定装在内部的产生电弧的装置是否能承受爆
炸。最后,对外壳按四倍于所测得的最大爆炸压
力进行水压试验(就铸铁外壳而言) ,并且不产
生破裂和永久性变形,安全系数要部分地考虑
到在金属铸造过程中发生的偏差。
导管密封装置
在Ⅰ类场所里,导管一端附近内部气体燃
烧蔓延到另一端引起燃烧时,可能导致过压是
由于爆炸通过导管传递时,这种压力积累或者
说压力重叠对可燃性气体产生预压而产生的。
美国国家电气规程要求,内部装有产生电弧装
置的外壳在18 in之内的要安装导管密封装
置,防止爆炸穿过导管系统传播和阻止压力重
叠。即使当导管经过区场所,导管里可燃性气
体的预压结果对在导管另一端的非防爆设备,
· 3·
1997年第2期爆炸性环境电气防爆技术总第128期
8 8A 1
2
也会产生灾难性的影响。
导管密封装置(见图2)必须符合外壳的所
有结构要求。
图2　导管密封装置
当使用指定的密封剂的导管密封装置进行
试验时,他们必须能承受导管内部爆炸的压力
重叠效应,并且同样地满足4倍的水压试验要
求。在这种情况下,压力是由试验用的导管长度
来决定。导管密封装置也是用来限制可燃性气
体从一个区域流到另一个区域,并且满足美国
国家电气规程501- 5条的要求: 在6 in水柱高
的大气压下, 最大可允许的空气溢出量为
0. 007ft3 /h。
如果防爆设备和已密封好的产生电弧装置
都是由制造商供应的,那么,可以不要求外部导
管密封。当小于或等于1 1 /2in的导管引入到带
有厂家密封装置的防爆外壳中时,美国国家电
气规程中不要求对导管密封。在这些情况下,设
备外壳必须能够承受由于从导管进入的压力重
叠造成的爆炸压力。
安全安装的失误
确定在危险场所中电气安装安全与否的因
素,可概括分为三个类型: 安装、环境和维护。
安装
安全的安装取决于系统组件的正确选择。
它们必须按照美国国家电气规程第五章中允许
的原则和布线方法, 以及由设备制造商提供的
说明书进行正确安装。最常见的失误之一是现
场改装,例如,未经特别审定,在附加导管引入
装置上钻孔和攻丝。在好的情况下,这样安装
会使UL标准失去效力,而最坏的情况是可能
造成外壳不安全。
正确地安装密封: 另一个常见的问题是导
管密封装置安装不正确。某些情况是忽略了密
封剂,而另一些情况是用其他材料代替被推荐
使用的材料。为了便于说明,使用一个12× 12
× 8 in的平面接合面结构的铸铝接线盒做爆炸
试验,外盖用螺栓紧固,符合Ⅰ类1区场所使用
要求。一段10 ft长的1 1 /2in的导管连接在与
接线盒邻接的导管密封装置上,导管的末端安
装一个配制好的火花塞。装置如图3所示。
选用代表C组可燃性气体的乙烯空气混
合气体来做试验测定用和不用导管密封装置的
外壳里的压力效应。把一个开口导管引入到外
壳内,提供一个进行几次不使用密封剂的爆炸
试验,用导管末端的火花塞点燃气体混合物,试
验结果表明, 6. 75%乙烯与空气的混合气体产
生196 1b /in2 的最大压力(见曲线图1)。
图3　爆炸试验装置
曲线图1　爆炸压力记录
导管正确地浇注密封,使用6. 75%乙烯与
空气的混合气体进行几次爆炸试验,用在侧壁
内的花火塞点燃壳体内的混合气体,得出该设
计结构的外壳内最大压力是3 。
· ·
1997年第2期爆炸性环境电气防爆技术总第128期
9 1b /in2
24
观察到的在用与不用密封装置的外壳里,
在压力方面差异不是不正常的。与导管的体积、
导管的长度和外壳容积有关系,已经观察到3
倍和4倍于此值的爆炸压力值。因为直到整个
安装完成时才特意浇注密封,所以很容易发现
密封被疏漏的情况。进行密封另外的好处是这
种外壳类型具有4倍的安全系数。
偶而发现将“导管密封”用作认可的密封
剂。爆炸试验用与图3中相同的装置,而在密封
装置中填充“导管密封”。使用6. 75% 乙烯与空
气的混合气体,用导管末端的火花塞来点燃。应
预料到“导管密封”可能被吹入外壳里并且引起
点燃。令人难以置信,首次试验中并未发生这种
情况,但最终还是发生了。虽然在这个试验中
“导管密封”开始时阻挡爆炸性混合气体穿过导
管密封装置传播,如果压力稍高时,立即就会失
败。所以应该严格按照制造商说明书的要求,使
用已认可的密封剂进行密封。
异物: 在平面接合面式外壳的安装过程中,
另一个可能出现的问题是在接合处有异物,异
物可能是一个金属垫片,或许是压紧的密封片。
尤其是在水平安装中,或者更可能是一段导线
或一块绝缘材料。使用与前面同样的铝外壳模
拟这种条件进行试验。
这个外壳的最大接合间隙为0. 0015 in,外
壳内壁至螺栓孔的接合宽度为1 in。按图4所
示,两个螺栓之间放置两个1 /2in宽的垫片。使
用6. 5%乙烯空气(C组)与24% 氢气空气( B
组)的可燃性气体混合物进行火焰传播爆炸试
验。
用设置在与垫片成90°的外壳侧壁上的火
花塞点燃可燃性混合气体。先把不同厚度的垫
片插入接合面的接合处,再把外盖螺栓拧紧到
合适的值。用一个0. 010 in的垫片插入盒盖与
接线盒主体之间来模拟一段30号AWG裸露
铜导线进行试验,没有发生火焰传播。逐渐增加
垫片厚度,直到厚度增加到0. 021 in时,这两
种可燃性气体混合物中发生了火焰传播。这说
明在闭合平面接合面式外壳前保证没有异物是
很重要的,维护期间以及初始安装时也是如此。
图4　接线盒试验
外壳螺栓: 外壳螺栓合适的力矩是维护和
安装期间时常被忽视的另一个问题。制造商提
供的说明书里包括有推荐的力矩值,并且一般
都是与螺栓尺寸和型号有关的标准值。外壳螺
栓力矩合适,可保证接合间隙的紧密,增加外壳
的刚性和承受内部爆炸的能力,这指出了不可
靠的外盖螺栓的危险性。
必须注意到,在前面讨论的所有试验中,其
结果都是针对该特定的外壳、导管尺寸和进行
试验的可燃性气体而言的。使用不同容积的外
壳和可燃性气体,将得出不同的结果,并且这些
结果不应该推广到其他试验条件中。
环境
确定安装是否将继续安全和有效方面,环
境因素起着重要作用。尤其是潮气积聚或滞留
水会导致设备腐蚀加快和不正常工作。希望在
选择外壳、导管和关联设备时考虑任何外部腐
蚀条件。此外,尽管如此,还应该安装导管作为
系统内部不可避免积聚的潮气的安全排水装
· 5·
1997年第2期爆炸性环境电气防爆技术总第128期
2
置,并且适当地配置排水孔。通常加热器对阻止
外壳内部的潮气凝聚非常有效。在同设备制造
商协商后,可以对其进行可能地改型。
批准用于危险场所中的通气孔和排水孔能
最大限度地减少水分的积聚,并且在初始安装
之后,也可能在外壳上增加通气孔和排水孔。对
排水孔应该定期检查,保持畅通,防止碎屑阻塞
排水管道。
最后,在安装完成之后不正确的维护操作
会使危险场所中的所有保护变得无效。除了前
面的实例对在安装期间和安装之后两种情况下
正常操作的必要性进行了说明外,下面是适用
和不适用的尔后维护操作的示例。
维护建议
正如NFPA70B电气设备维护中所描述的
那样,正式的预防性维护方案已证实费用上是
可行的。涉及到只有危险场所中使用的电气设
备在该出版物中没有现行维护依据时,可应用
一般预防性维护原则,而将来版本会包括针对
危险场所的专门内容。
当检修危险场所电气设备的任何部件时,
在打开外壳前,电源应该一直断开,并且应该在
外壳重新装配紧密之后再恢复接通电源。
维修期间,装卸外盖注意避免其损伤,这是
非常重要的。使用锤子或橇动工具拆卸外盖是
非常危险的,并且会导致平面接合面表面损伤,
应该避免粗暴地装卸外盖或者放置在可能划伤
或刮坏其精密接合面的坚硬面上,因为防爆接
合面损伤使其变得不再安全。
在重新装配平面接合面式外壳之前,所有
废旧油脂、污垢、油漆或其他异物都应该用鬃刷
(绝不可用金属刷)和溶剂把它们从接合面上去
掉。在外壳主体和外盖这两个接合面上应涂上
轻质油或制造商推荐型号的润滑油而形成薄油
膜,这有助于保护接合面,这应该在零部件重新
装配之前进行。涂过润滑油的裸露接合面会粘
上灰尘或污物,加润滑油后,外壳应立刻重新装
上,这是很重要的。每次拆卸外盖都应该进行这
种清洁和润滑处理。
必须装上所有的外盖螺栓或螺钉。遗漏螺
栓可能使外壳不再安全。如果遗漏螺栓的外壳
里出现爆炸,接合面可能会局部损坏,接合间隙
增大,并且可能出现火焰传播。应该尽量均匀的
拧固螺栓,使用以前提到的推荐的力矩。只使用
制造商提供的螺栓和其他零部件。
对于螺纹接合面,必须保持螺纹清洁和良
好的润滑,外壳或外盖上螺纹崩落会缩短火焰
路径长度而应该更换。
旋转轴应该转动自如,但轴与轴承间的间
隙绝不应该增加,否则会给内部爆炸的火焰或
火花提供一条通道。制造商提供的说明书附有
对轴承面润滑和维修的内容,通常螺纹或轴颈
操纵轴在出厂时已润滑过,但如果需要重新润
滑,应该将他们拆卸并且在使用推荐的轴用润
滑剂之前,先用合适的溶剂清洗。在重新装配之
前,清洗外壳上的轴孔或者用非金属刷和溶剂
刷洗并重新润滑也是很重要的。这些介绍也适
用于推动轴或往复轴。
结论
这组试验简要地说明了按北美标准设计的
防爆设备内的安全因素,对此必须说明的是,这
些结果仅是说明性的,而不要认为是建议减少
现场维护。这些试验是在实验室条件下新设备
上进行的,并且没有考虑到实际的现场条件下
许多可变因素。这些因素诸如潮气和腐蚀,以及
其他可变因素,如可燃性气体类型、可燃性气体
/空气比率、外壳体积、导体尺寸和数量、点燃源
及其位置和环境条件等都会影响这些结果。
依据北美标准设计和制造的防爆外壳,在
最不利环境中多年使用证实是安全的,它们保
证了在不同危险场所中电气设备的安全运行而
不需要过分地维护。
刘安邦　摘译自IEEE— 1990
· 6·
1997年第2期爆炸性环境电气防爆技术总第128期
2

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-11