双回路爆炸试验设备硬件设计

刘大平

(沈阳电气传动研究所(有限公司)，辽宁沈阳 110141)

0 引言

隔爆型在防爆电气产品设计、制造和使用中是所有防爆型式中应用最广泛的防爆类型。随着防爆行业的快速发展，为满足市场需求，各生产企业制造的隔爆型防爆电气产品纷繁复杂。外形尺寸差异较大，一个产品由多个隔爆腔体组成日渐成为了防爆市场的主流设计理念。爆炸试验设备是考核隔爆型防爆电气产品质量的主要设备之一，也是展示各检测检验机构试验能力强弱的重要标志。为了提高检测效率，节约试验成本，开发设计双回路爆炸试验设备应运而生。

1 设备用途

爆炸试验设备是按 GB 3836.2—2010 《爆炸性环境 第 2 部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》有关爆炸试验的要求制造的，用于隔爆型电气设备的爆炸参考压力测定、动压试验及内部点燃的不传爆试验。

2 结构与原理

爆炸试验设备的系统原理如图 1 所示。

图1 爆炸试验设备系统原理

爆炸试验设备由试验罐、配气系统、点火系统、爆炸压力测量系统、控制系统等部分组成。

3 各系统的功能与构成

3.1 试验罐

试验罐通常为一个钢板制成的封闭容器，由罐体、罐盖、密封圈、气体管路接头、电缆引入装置、安全泄压装置等部件组成。其主要有两个方面的作用：一是形成相对密封的环境，用于配制试 验要求浓度的爆炸性混合气体；二是起到安全防护的作用，一旦试验样品出现炸坏的情况，可防止碎片飞出伤害人身或设备、设施安全。所以，试验罐应有足够的强度及一定的密封性。

3.2 配气系统

用于配制试验要求的种类、浓度、压力的爆炸性气体混合物，可以采用流量法、压强法、直测法或其它方法的自动配气系统，也可人工配制，需要具备要求精度的浓度测量仪器或控制方法。

3.3 点火系统

通常由调压器、高压互感器、火花塞构成，用电火花产生的能量点燃爆炸性气体混合物。

3.4 爆炸压力测量系统

由压力传感器、滤波器、动态电阻应变仪、数字存储示波器、测量分析软件等构成，用来测量和记录爆炸所产生的压力。

3.5 控制系统

控制设备的运行及试验过程。

4 计量性能要求

4.1 试验罐

4.1.1 密封性能

试验罐密封性能的核查：罐体充满气体0.08MPa时，每分钟泄压不大于0.002MPa。

4.1.2 试验罐经常的工作压力为大气压，在爆炸瞬间承受的可能最大压力为2.5MPa。

4.2 配气系统

4.2.1 试验气体种类及浓度要求见表1。

4.2.2 配气系统的压力测量范围为0～0.05MPa(绝压)，测量误差<±1 %。

4.2.3 商业用气体和蒸气的纯度符合试验要求，但是如果纯度低于99.9%则不宜使用。

4.3 爆炸压力测量系统

爆炸压力测量系统的压力测量范围应具有一定的线性度，测量误差<±5 %。

4.4 控制系统

时序控制步长≤10ms。

4.5 点火系统的绝缘性

用兆欧表对点火系统的电路绝缘性进行核查，兆欧表指针应指在“∞”处为合格。

5 通用技术要求

5.1 试验罐

5.1.1 外观应整洁，无锈蚀现象，焊缝均匀、饱满无裂缝。

5.1.2 橡胶密封圈应无损伤漏气及老化现象。

5.1.3 罐盖开闭轻便、自如，锁紧装置工作可靠。

5.1.4 气体管路接头、电缆引入装置等部件与罐体的连接坚固、可靠。

5.1.5 罐内的气体管路、电缆应使用金属波纹管以防止烧损或机械损伤。

5.1.6 试验罐应坚固，能够耐受瞬时爆炸压力的冲击及爆炸碎片的撞击而不发生任何损坏。

5.2 配气系统

5.2.1 气体管路、阀及其它装置密封良好，无泄漏。

5.2.2 气体管路、阀及其它装置密应有相应的承压能力，安全可靠。

5.2.3 管路中的阀及其它装置应开闭、调节正常，工作可靠。

5.2.4 管路中各个阀门开启应保证一定的通气流畅性，配气时若发现气体流速异常，应及时清理阀门。

5.3 点火系统

5.3.1 火花塞电极清洁、无积碳。

5.3.2 火花塞电极无严重烧蚀，间隙适中。

5.3.3 火花塞及相关电路接线良好，导线无损伤漏电，绝缘良好。

5.3.4 火花塞所产生的能量应能保证可燃气体可靠点燃。

5.4 爆炸压力测量系统

5.4.1 采集系统工作应稳定，触发可靠。

5.4.2 压力传感器、滤波器、应变仪、电子示波器等应配置合理以保证系统有较强的抗干扰能力，确保数据的有效性。

5.4.3 系统应功能齐全、使用方便，具备数据、图形、检索、存储、输出等各种功能。

5.5 控制系统

5.5.1 操作方便、可靠。

5.5.2 显示正常、清晰。

5.6 标志

配置的仪器设备应有铭牌，标明产品名称、规格型号、制造厂、出厂日期及编号，有合格证和使用说明书。

5.7 安装

气体管路密封良好，气阀应工作正常、完好，罐体应可靠接地。

6 结语

此设计方案已经进行了实际应用，在应用过程中得到了有效验证。结论为：使用双回路爆炸试验设备确实能够减少试验罐反复开启次数，节约试品与设备装夹时间。如试品其中一个隔爆腔体未发生传爆，还可以节省二次抽真空时间以及配气时间，避免了可燃性气体的非必要使用，对时间成本和经济成本都大大降低。