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特殊場所空調(diào)潛在的危險性之防爆空調(diào)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計

欄目:企業(yè)新聞 編輯:CEO 來源:網(wǎng)絡(luò) 熱度:0 日期:2023-04-09
信息摘要:
關(guān)鍵詞]防爆空調(diào);結(jié)構(gòu);設(shè)計;防爆體系[摘要]分析了普通空調(diào)在危險場所應(yīng)用的潛在危險性,并對防爆空調(diào)的設(shè)計方法進行了探討。1在石油、化工等部門的企業(yè)中,在許多存在易燃易爆場所的操作室、生產(chǎn)車間、倉庫需要恒溫環(huán)境才能保證正常的生

特殊場所空調(diào)潛在的危險性之防爆空調(diào)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計

特殊場所空調(diào)潛在的危險性之防爆空調(diào)的結(jié)構(gòu)與設(shè)計

  關(guān)鍵詞]防爆空調(diào);結(jié)構(gòu);設(shè)計;防爆體系

  [摘要]分析了普通空調(diào)在危險場所應(yīng)用的潛在危險性,并對防爆空調(diào)的設(shè)計方法進行了探討。

  1

  在石油、化工等部門的企業(yè)中,在許多存在易燃易爆場所的操作室、生產(chǎn)車間、倉庫需要恒溫環(huán)境才能保證正常的生產(chǎn)和工作;另外,爆炸性氣體環(huán)境中的工作人員也希望在一個溫度適宜的環(huán)境下工作,以提高工作效率,保證產(chǎn)品質(zhì)量。但是普通空調(diào)在這些有易燃易爆氣體的危險場所使用,有發(fā)生爆炸的可能性,因此,在這類場所必須選用防爆型空調(diào)。

  2、空調(diào)的結(jié)構(gòu)

  空調(diào)器的組成主要包括三大部分,分別為制冷系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)和空氣循環(huán)系統(tǒng)中包括的電氣部分有:壓縮機、搖擺電機、室內(nèi)外風(fēng)機電機、四通電磁換向閥、高低壓保護開關(guān)等,另外冷暖雙溫式空調(diào)一般還有輔助電加熱。機械部分包括冷凝器、蒸發(fā)器、毛細管、氣液分離器(貯液罐)、干燥過濾器等部件??照{(diào)器控制系統(tǒng)的核心為微處理芯片,通過它的I/O口采集室內(nèi)外機中溫度傳感器檢測到的信號、電源電壓的變化信號和各功能鍵的操作信號,并對這些信息進行處理,再通過I/O口驅(qū)動壓縮機、風(fēng)機電機、四通電磁換向閥、輔助電加熱器及顯示器。系統(tǒng)原理圖如圖一所示:

  3、普通空調(diào)使用在爆炸危險場所的潛在危險性

  由空調(diào)的結(jié)構(gòu)可知,普通空調(diào)在具有爆炸性氣體混合物存在的石油化工等危險場所,一旦發(fā)生易燃易爆氣體泄漏,就有可能發(fā)生爆炸危險。具體可能發(fā)生爆炸的因素有以下幾個方面:(1)元件、設(shè)備所產(chǎn)生的電火花、電弧等,如控制回路中的接觸器、繼電器。(2)設(shè)備運行當(dāng)中產(chǎn)生的機械摩擦火花,如電動機軸承蓋和轉(zhuǎn)軸間、風(fēng)機電機的風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件間。(3)空調(diào)塑料外殼表面可能積聚靜電而產(chǎn)生靜電火花。(4)設(shè)備外殼表面有可能產(chǎn)生危險溫度,如壓縮機、輔助電加熱器等。(5)印刷電路板有發(fā)生短路、開路等故障釋放能量引燃可燃性氣體的可能。(6)普通空調(diào)的布線、電氣安裝不符合GB3836.15—2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第15部分:危險場所電氣安裝(煤礦除外)》標準要求,也存在產(chǎn)生火花、電弧或高溫的可能。因此,進行防爆空調(diào)機組的設(shè)計,主要從以上幾方面入手。

  4、防爆空調(diào)的系統(tǒng)設(shè)計

  在進行防爆空調(diào)的設(shè)計前,首先根據(jù)防爆空調(diào)適用的爆炸性氣體混合物場所,來確定本產(chǎn)品的防爆型式。由于空調(diào)機組中涉及的電氣元件較多,因此,空調(diào)機組整機采用復(fù)合防爆型式。

  4.1、零部件的防爆設(shè)計

  壓縮機是空調(diào)器制冷系統(tǒng)的心臟。房間空調(diào)器壓縮機采用全封閉旋轉(zhuǎn)式壓縮機。壓縮機外殼由鋼板沖壓焊接制成,且外殼至少能承受1.5MP、歷時15min的壓力不泄漏、電動機定轉(zhuǎn)子和壓縮機活塞共同密封在其中,外部只有一個密封接線柱和高低壓側(cè)連接管(與制冷系統(tǒng)連在一起)。電纜引入裝置采用密封填料式結(jié)構(gòu),澆封劑包覆電纜長度不小于5mm,接線柱和澆封劑自由表面間的澆封劑層厚不小于3mm。澆封劑采用環(huán)氧樹脂,具有足夠的熱穩(wěn)定性能。壓縮機通過連接管路和冷凝器、蒸發(fā)器、毛細管、貯液器、過濾器、電磁換向閥組成密閉的循環(huán)系統(tǒng),滿足GB3836.10—91要求,構(gòu)成氣密型防爆結(jié)構(gòu)。室內(nèi)外風(fēng)扇電機、搖擺風(fēng)機電機、四通電磁換向閥及高低壓保護開關(guān)等可選用市場上已取得防爆合格證的隔爆型或澆封型電氣設(shè)備,這里不再詳細論述。控制系統(tǒng)是空調(diào)機的神經(jīng)中樞??照{(diào)機主回路采用AC380V(或AC220V)供電電源,并經(jīng)變壓器降壓、整流、濾波和限壓、限流保護電路,變?yōu)榈蛪褐绷麟娫垂┨幚硇酒?、溫度信號采集電路和顯示、操作電路使用。由于該部分電路電壓高、電流大,容易產(chǎn)生點燃火花,所以把該部分電路放置在隔爆盒內(nèi),作為本安電路的關(guān)聯(lián)設(shè)備處理,而操作、顯示、信號采集處理部分因電壓低、電流小,故設(shè)計成本安電路,以便于安裝、操作。隔爆盒的設(shè)計應(yīng)符合GB3836.2的要求,電纜引入裝置可采用彈性橡膠密封圈或密封填料來進行密封。電源變壓器副邊繞組向本安電路供電,因此變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合GB3836.4—2000標準中8.3.1條的要求,并能承受絕緣介電強度試驗的考核。變壓器的輸入電路應(yīng)符合GB3836.4—2000第7.3條規(guī)定的熔斷器或適當(dāng)規(guī)定值的斷路器來保護。限壓環(huán)節(jié)采用兩只并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管雙重保護,穩(wěn)壓二極管的額定功率應(yīng)至少為齊納狀態(tài)下齊納耗散功率的1.5倍,額定電流應(yīng)大于正向?qū)顟B(tài)下15倍最大可能的短路電流。限流環(huán)節(jié)采用薄膜型或繞線型電阻或晶體管非線性組件,限流電阻在正常工作時或本安端開路、短路時所承受的電壓、電流、功率不得超過額定值的2/3。壓縮機、風(fēng)機、四通電磁換向閥、輔助電加熱器的弱電控制信號與強電部分應(yīng)采用光電耦合器、固態(tài)繼電器進行安全隔離。隔離元件應(yīng)能承受1500V歷時1min的絕緣介電強度試驗。本安電路中電容、電感應(yīng)符合GB3836.4—2000附錄A的要求。另外,印刷電路板導(dǎo)線的寬度應(yīng)與在此溫度組別下最大允許通過的電流相適應(yīng)。裸露導(dǎo)電元件間的電氣間隙、爬電距離也應(yīng)符合標準要求。在所用電器元件都焊接完畢后,印刷線路板正反兩面應(yīng)均勻涂覆兩遍絕緣清漆,以加強絕緣。空調(diào)機組及各電氣設(shè)備的最高表面溫度應(yīng)不超過130℃,否則可能引燃爆炸性氣體混合物,然而,在冬天氣溫較低時單靠熱泵來制熱滿足不了人們的需要,空調(diào)都配有輔助電加熱裝置,電加熱器表面溫度很高,一般都超過了T4組允許的溫度組別,若通過減少加熱器功率來降低溫度則制熱效果又不理想,為了得到既制熱量大,表面溫度又低的雙重效果,采用了熱管技術(shù),通過控制熱管內(nèi)傳熱介質(zhì)的蒸發(fā)點及增大散熱表面來降低加熱器的最高表面溫度。

  4.2、整體防爆性能設(shè)計

  由于電氣線路在運行中受到自身和外界諸多條件的影響,容易發(fā)生過負荷、接地或斷路等故障而產(chǎn)生電火花、弧光或危險溫度,誘發(fā)易燃易爆物質(zhì)的燃燒與爆炸事故,因此防爆空調(diào)機的布線、安裝應(yīng)符合GB.5—2000要求。在爆炸危險環(huán)境中所用的電纜、電線的芯線截面應(yīng)較非危險場所所用電纜、電線的截面積留有較大的裕量,一般情況下應(yīng)稍大一點,最多不大于導(dǎo)線截面的一個級別??照{(diào)機組和外部電源以及室內(nèi)外機之間的連接電纜選用銅芯電纜,電纜芯線截面積應(yīng)至少大于1.5mm2。在爆炸危險場所進出隔爆盒的電纜應(yīng)選用致密填充物的護套電纜、橡套電纜,電纜直徑應(yīng)和密封圈相適應(yīng),確保電纜引入裝置能夾緊電纜。電氣設(shè)備的引入裝置多余的通孔,應(yīng)用堵棒封堵上。本安電路是通過限制能量使之即使發(fā)生斷路、短路或接地故障時其能量也不會引起危險環(huán)境的點燃,所以為了保護本質(zhì)安全電路的整體性能,免受其他電源的干擾,本安電路和其他電路應(yīng)隔離。本安端子與非本安端子之間間距不小于50mm,本安導(dǎo)線與非本安導(dǎo)線分開扎捆走線。連接本質(zhì)安全電路的插接件和連接非本質(zhì)安全電路的插接件應(yīng)不能互換??照{(diào)機組包含的所有電氣設(shè)備及機組整體都應(yīng)有可靠的內(nèi)外接地,接地導(dǎo)線采用不小于4mm2銅芯導(dǎo)線。為防止靜電放電引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故,機體外殼選用表面絕緣電阻值不超過1Ω的材料。

  5、防爆空調(diào)設(shè)計存在的問題

  空調(diào)機輔助電加熱裝置是發(fā)熱元件,特別是空間加熱器元件,一般的情況下很難滿足GB3836.3防爆標準的要求,即使在一定風(fēng)量要求的條件下,加熱器的最高表面溫度還是相當(dāng)?shù)母摺H魷p少加熱器功率來降低表面溫度,制熱效果差,增加加熱器加熱管的數(shù)量,對于小機型空調(diào)機來說,受其內(nèi)部空間的限制,的確是一個現(xiàn)實的問題。采用熱管技術(shù),體積大,壽命短,成本高,給空調(diào)機的安裝帶來了諸多的不便。我們在空調(diào)機用輔助電加熱裝置方面進行了大量的試驗研究,積累了一定的試驗數(shù)據(jù),希望生產(chǎn)電加熱管的供應(yīng)商有興趣共同開發(fā)防爆空調(diào)配用的電加熱器,使防爆空調(diào)的設(shè)計更加完善。

  6、結(jié)束語

  防爆空調(diào)機組是一個整體防爆系統(tǒng),其設(shè)計上除了要考慮所有電氣元件的防爆性能外,還要考慮機組的整體防爆性能符合標準要求。防爆空調(diào)為爆炸危險場所的人們提供了舒適、安全的生產(chǎn)環(huán)境,然而安全的保障除了產(chǎn)品本身的性能外,還有賴于合理的選型、正確的使用和維護。愿大家都能遠離危險,擁有安全。

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