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防爆电气产品设计中几个问题的探讨


  防爆电气产品设计中几个问题的探讨孙本安邢辉(沈阳电气传动研究所,辽宁沈阳025)品。但有一些企业中的设计人员和生产管理人员对防爆电气产品不太熟悉和了解。因此,本文就防爆电气产品设计工作中,企业产品标准编制的方法和内容、总装图和零、部件图中应注意的几个主要问题做一简单介绍。希望能够对设计人员有所帮助。

  1概述随着能源工业的发展,特别是煤炭和石油化工工业的发展,也带动着防爆电气的发展。由于在生产过程中,不可避免的要产生大量的易燃易爆气体、煤尘和危险的化学物质,一旦发生不安全明火,就会发生爆炸事故,造成巨大的人身伤亡事故和财产损失。而防爆电气产品就是能够在这些环境中工作的电气产品,保证着人们的生命和财产的安全。因此,每一名产品设计者都应首先具有高度的责任心和安全意识,一丝不苟的进行产品设计工作。

  防爆电气做为电气工业中的一个特殊分支,其在国民经济发展中,占有十分重要的位置。随着国民经济的发展,对防爆电气产品的需求量也越来越大。因此,必须对防爆电气产品的质量,引起足够的重视。首先,在产品设计中如果不能够正确、完全、准确深刻地理解、掌握、引用标准和使用标准,就很容易使产品设计出现问题,从而造成不必要的麻烦。本文就产品检验过程中,发现的一些具有共性的问题,做一简单介绍。

  2关于企业标准的编制我国现今规定的防爆电气产品共有10种类型,分别为:隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、充油型、充砂型、无火花型、浇封型、气密型、粉尘防爆型。当根据产品的使用环境、条件等因素,确定了防爆电气类型以后,就可以着手编制企业产品标准。也就是我们通常所说的产品技术标准。这些标准是对产品提出的总体性、纲领性、指导性的文件。通常企业标准的编制按以下要求进行。

  2. 1企业产品标准的编制格式应符合GB1. 1 98的要求。

  2. 2企业产品标准的编制内容要符合GB1. 3 98的要求。

  2. 3企业产品标准应备案,否则视为无效标准,其备案应符合下述条件。

  2. 3. 1具备电脑打字的标准文本和编制说明。

  2. 3. 2应召开有主管局、市技术监督局专家参加的标准审查会,并提供会议纪要。

  2. 3. 3将标准文本编制说明、标准备案表各两份送技术监督局备案签章,留一份备查。

  企业产品标准只有经过技术监督局备案后,才成为合法文件。

  2. 4企业标准编制内容在企业产品标准编制中,主要依据是防爆电气产品目前所涉及到的11个国家强制性执行标准,其主要内容应包括以下几方面:2. 4. 1产品适用范围其内容应包括产品名称,产品适用范围和场所,并应指出防爆等级。对于防爆等级,基本上分为Ⅰ类和Ⅱ类两大类。Ⅰ类为煤矿井下使用防爆电气Ⅱ类为工厂用防爆电气。如为Ⅰ类隔爆型产品,应注为dⅠ。而Ⅱ类产品则应首先确定适用于爆炸性气体混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流比所分成的A、B、C三级。然后确定按其最高表面温度确定的级别。这样产品的防爆等级即可确定出来。有的产品采用一种以上的防爆型式(如工厂用照明开关)应首先标出主体防爆型式,然后标出其它防爆型式。有的产品设计者对此认识不足,当确定了防爆级别和组别后,在下边的条款中或在图样中所确定的具体参数往往与防爆等级不相吻合,由此会使送审时不能通过。因此,这是一个很重要的问题。由于涉及到了很多防爆参数,所以一定不能够马虎。

  2. 4. 2引用标准一种防爆电气产品,往往要涉及到很多标准。因此要明确本产品所涉及到的标准,本着先国标,后行业标准(部标)、地方标准的原则,依次按照标准号,从小到大排列。对于一些与产品无关的标准不要引用。但是国家强制性标准和产品专用标准一定要引用。引用标准的目的就是明确所编制的企业标准的来源和依据,且不可擅自无依据的编写。

  2. 4. 3产品的分类和型号意义在本条中,应指出产品按某个方面特征可能分出的类型。由此可以看出该产品的基本特征在型号意义中,不应把两个或者三个字母合在一起解释(标准规定的除外)。对于防爆电气产品的型号命名和编制应按JB/ T9 91标准执行,并由归口部门登记签发。

  2. 4. 4产品的基本参数应指出产品的主要基本技术参数,既产品应该达到的技术指标,这个指标的制订,要有充分的依据和可靠的调查研究,有时订的太高,产品不容易被通过。订低了又影响产品竟争。因此,一定要慎之又慎。此外,如果是系列产品,应按顺序一并给出。在此条款中,还应指出产品所适用的工作制情况。

  2. 4. 5技术要求由于防爆电气产品的特殊性,所以首先要指出:产品要按照规定程序由国家认可的质量监督检验部门审查合格的图样和技术文件制造,并取得检验部门发放的防爆合格证方可生产。这是一个必备的内容,是基于防爆电气产品本身的特殊性而制定的。然后要编写正常工作条件和安装类别,接下来编写结构要求、其内容包括外壳材质、隔爆面参数、紧固件、内外接地、防爆标志及铭牌、电气间隙、爬电距离等方面要求。产品的结构,尤其是防爆电气产品的结构主要体现在外壳上,一定要经过慎重的设计和计算,方可确认,否则一旦产品生产出来,通过不了试验,损失将是很大的。在性能要求中,应编写绝缘性能、温升、冲击、水压、湿热、密封圈老化、夹紧、密封和连接件扭转性能及动作、保护、接通与分断能力、寿命等与产品相适应的条款。在此应特别指出的是,由于我国目前还没有供防爆电气专用的通用电器元件(特别是矿用的) ,大部份都是采用通用产品,安装到外壳内,这样,由于散热条件和产品工作环境的改变,势必影响元器件的一些性能。因此,往往采用降低容量的办法选择元器件,而且,导线、母线、导电杆的选择也应考虑到这一点。至于降容多少,要通过较祥细计算,根据经验,一般按80左右额定容量来考虑,即可保证安全可靠运行。

  防爆电气产品的试验分为两类,一是型式试验,二是出厂试验。出厂试验是每台产品在出厂时必须做的,其内容规定本着即能保证对产品的严格检验考核,又不烦索费时的原则。而型式试验是在新产品鉴定时或检验单位认为有必要时所做的试验。由于做型式试验的时间长,投入资金大,所以试验周期,防爆电气规定为五年。所做的项目应是上述结构和性能要求中规定的全部项目。除此之外,还要规定试验方法和每项内容合格标准及试验中对试验参数的要求等内容。

  2. 4. 7标志、包装、运输与贮存标志就是把产品铭牌中要写的内容做一规定,对于防爆电气产品来说,最主要的是防爆标志Ex和防爆合格证号,防爆等级是不可缺少的。其他内容可按具体产品情况编写。

  顺便指出,在产品使用说明书编制中,一定要指出产品的安装使用要求,如安装高度是否加设防护等,这无论是对制造厂还是对用户都是十分必要的。

  总之,编写产品企业标准是一个十分重要的工作,千万不能马虎从事。有的标准编写过于简单,不符合要求,很难通过审查。当然企业产品标准的编制过程中,还涉及到许多细节和具体问题,有待于在实际工作过程中去掌握。这里只是做一粗略介绍。

  目前标准较多,从标准严格程度上来说,内控标准最为严格,其次是企业标准,然后是地方标准。行业标准(部标)、国家标准、IEC标准和ISO标准,选用时应予以注意。

  3关于图样方面一张准确、完整、规范、清晰的图样是一种工程上的语言,因此,一个好的图样就是一个好的产品的基础。特别是对防爆电气产品,它不仅包含了机械制图和电气知识,还涉及到了热学、力学等方面学科,搞好一个产品其实是很困难的。本文就产品图样设计过程中经常出现的几点问题做以下提示。

  3. 1总装配图总装配图是指导一种产品生产的最重要的装配图样,也是检验设计水平的重要一环。首先,总装配图中的技术要求要按照企业产品标准中的有关规定内容和指导生产的原则逐条编写。一般第一条是企业产品标准号,第二条是防爆合格证号,第三条是产品的防爆技术参数要求,第四条是电气参数(一般为电气间隙和爬电距离)第五条是技术数据标牌打字内容。以上五条是必须标明的,其它内容可视具体情况增加。

  这对产品的生产和检验是很方便的。在绘制总装配图时,一定要按比例把另部件图绘制到总装图上,这样就可以检验另部件图样的尺寸和相互配合关系正确与否,也可以检验出产品在实际装配时才能发现的问题,千万不可图方便,随意绘制,而把问题留到生产上去。此外,在总装配图中,一定要对各防爆部位准确指出来,并标注要求。例如,对隔爆型结构,应标注为:隔爆面 隔爆接合面长度≥a,螺栓通孔边缘至隔爆接合面边缘的最小有效长度L1≥b,间隙W≤光洁度如果有圆筒型式的隔爆接合面,还应标注轴与孔隔爆接合面长度最大直径差≤c,并标注轴光洁度和孔光洁度,如果有螺纹隔爆,还应标注螺纹隔爆 最少啮合扣数≥b和螺纹精度( a, b, c, L, L1均为具体数据,根据设计规定)这是正规标注方式,而不应采取简单符合要求的,容易造成误解,其次各视图要表达准确能够正确反应装配关系。

  3. 2零件图零件图是一个产品的重要组成部份,特别是涉及到防爆性能的零、部件,一定要符合规程之规定。应特别指出的是,当有不透孔时,其周围和底部的剩余厚度不应小于螺栓直径的三分之一,但至少为3. 0毫米,而且在图样上一定要在其不透孔部位标注≥3字样。有很多产品在这一点上往往忽略。在盖与壳体配合时,还应注意壳体的外边缘尺寸一定要大于盖的外边缘尺寸,这是为了避免外力对紧固螺钉的剪切。当采用螺栓做为紧固隔爆面时,两螺栓之间距离为多少合适,规程上没有规定。根据经验一般不应超过100毫米,螺栓直径最小为M 6,距离太小浪费大,加工量大,距离太大,保证不了防爆性能。因此,笔者建议采用距离80毫米左右为宜(视产品大小)。对于防爆参数,尤其轴孔配合的防爆间隙,一定要认真计算和选择,否则就会出现间隙超过要求的问题。在零、部件图中的技术要求中,要提出对防爆面的保护要求,如:不得磕碰、划伤字样和水压试验要求(需要时)等等。

  对于防爆电器的外壳,当采用铸造铝合金材料时,必须为ZL102牌号。这是基于机械性能而规定的,否则不能保证其防爆外壳的机械强度,而且用螺栓紧固壳盖与壳体时,其螺栓直径为时,最好采用螺母,而不采用在壳体上攻丝的办法。当采用钢板材料时,必须使用Q235(旧牌号为A3)牌号的钢材。而Q235F(旧牌号为A3F)是不准使用的。

  作为隔爆型产品,法兰盘是其关键部位,也是问题出现较多的部位。首先,其厚度一定要能够承受隔爆强度试验所产生的爆炸压力,至于厚度为多少合适,规程上也没有规定,只能依靠经验和计算来确定。这其中涉及到材料的材质,法兰的焊接位置、宽度、大小,箱体的容积等因素。因此,计算起来比较复杂、困难。一般其厚度应在8 25毫米范围之内选择。其次,隔爆面上严禁出现砂眼,无论是钢板焊接还是铸造形式,因为在爆炸过程中,产生的高温、高压作用下,会使砂眼逐渐增大,从而导致传爆,同时,隔爆面一定要保持平整,否则会产生有的地方接触上,有的地方没接触上的现象,而造成隔爆间隙超差和隔爆面有效长度不够,所以应在图样上标注出平面度要求,以保证隔爆间隙合格。

  其次在隔爆面采用衬垫结构时,其衬垫材料必须采用耐高温的材料,以防止在高温高热作用下而损坏,造成隔爆性能不合格。

  总之,以上对产品设计中的几个重要问题进行了简单的探讨,还有很多方面如结构、联锁、紧固、透明件、电气性能等都不再赘述。

  4标准对照为了方便广大设计人员在工作中对标准的了解和需要,特收集了国内外主要国家的防爆电器标准对照(见26附表)。

  5关于防爆电器产品的发展随着现代科学技术的飞速发展及大量的高科技元、器件的涌现,必将给防爆电气事业带来巨大的技术进步。如:软起动控制器的广泛应用、具有五遥功能的智能化装置的大量问世以及完善的、可靠的电子电动机保护器等,都需要我们在进行防爆电气产品设计时,进行新的创造,逐步淘汰老的、落后的产品,尽可能多的采用高新技术产品,从而推动防爆电气事业的发展。

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