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设备发热试验探究

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:防爆电气设备的发热试验,主要是指测量电气设备在规定试验条件下各部分的发热温度,以及对一些玻璃透明件进行玻璃的热剧变试验,小元件因自身发热可能引起点燃的点燃试验。 人们预期在净容积为2L的试验外壳内获得浓度为24%的气态二乙醚-空气混合物。

设备发热试验探究

防爆电气设备的发热试验,主要是指测量电气设备在规定试验条件下各部分的发热温度,以及对一些玻璃透明件进行玻璃的热剧变试验,小元件因自身发热可能引起点燃的点燃试验。

1.表面温度测量

表面温度测量分为最高表面温度测量和工作温度测量两种。

(1)最高表面温度测量

在测量最高表面温度时,施加于设备上的试验电压应该为额定电压的90%~110%。

在测量时设备的状态应该处于它正常工作时的状态。

如果设备有多种工作状态,那么,考虑到不同工作状态会形成不同的散热条件,应该对每一个工作状态都进行测试。

(2)工作温度测量

这里所说的工作温度是指防爆电气设备在额定工作状态下所能达到的温度。因而,在测量时,设备应该处于额定运行状态。

工作温度分为最高工作温度和最低工作温度。测量时,人们应该在最高环境温度下测量设备各个部位的温度,以测得的最大值为最高工作温度;在最低环境温度下测量设备各个部位的温度,以测得的最小值为最低工作温度。

值得注意的是,不管是测量最高表面温度还是测量工作温度,试验人员都应该考虑试验样品预期使用环境中可能存在的热源或冷源对设备温度的不利影响。

(3)数据的获取和处理

测量用的测温计可以是点温计,也可以是红外测温计,或者是其他等效的测量器具,例如,热电偶

不管是测量最高表面温度还是测量工作温度,试验人员都应该在试验样品上选择多处测量点进行测量。当测温计显示温度变化不超过2K/h时,便认为试验样品达到了温度稳定状态。此时测得的数据为有效数据。

此外,为了获得某一环境温度条件下的温度值,测量时所测得的有效数据还应该进行修正。人们可以根据试验内容的不同,选取这些测量值中的最大者或最小者,按照下式修正后,作为最高表面温度或工作温度:

T=t-T0+T1 (2.8)

式中 T——修正后的温度值(℃);

t——实际测量的温度值(℃);

T0——测量时的环境温度(℃);

T1——设备预期运行(使用)的环境温度(℃)(当采用标准环境温度时,最高环境温度为40℃)。

值得注意的是,式(2.8)没有考虑环境温度引起的散热作用。

按式(2.8)修正后的最高表面温度值,假若设备批量生产时进行例行(出厂)试验,则不应该超过设备温度组别规定的温度值或标志的温度值;假若设备仅进行型式试验,则不应该超过设备温度组别规定的温度值或标志的温度值减去一个温度裕量的值(这个裕量,对于T1组、T2组,为10K,对于T3组、T4组、T5组和T6组,为5K)。

【例2.2】 有一台隔爆型三相异步电动机,防爆标志为ExdⅡBT4 Gb;额定电压为380V。电动机的温度试验,仅进行型式试验,不进行批量生产时例行(出厂)试验。在型式试验时,试验室的环境温度为25℃。电动机预期运行的环境温度不做特殊规定。试确定电动机的最高表面温度。

在测定最高表面温度时,试验人员在额定负载下对电动机施加110%额定电压的试验电压:

UE=380V×1.1=418V

在温度稳定后实际测得的最高表面温度为112℃。

按式(2.8)进行修正后,这个温度为

T=112℃-25℃+40℃=127℃

由于批量生产时不进行例行(出厂)试验,所以电动机的最高表面温度确定为

T=127℃+5℃=132℃

经过修正后的电动机的最高表面温度(132℃)小于T4组的温度值(135℃),试验合格。(www.xing528.com)

除此之外,这里还应该指出的是,对于设备的额定电压是在某一个范围内的任意数值的情况,在测量最高表面温度时,人们应该以最低电压的90%值和最高电压的110%值为试验条件;在测量最高工作温度和最低工作温度时,人们应该分别以最低电压值和最高电压值为试验条件。

2.热剧变试验

在防爆电气设备中使用的石英玻璃透明部件,例如,灯具的透明罩,构成防爆电气设备外壳的观察窗,应该承受热剧变试验。

在试验时,这些设备应该处于额定工作状态。试验人员应该在设备的发热温度稳定后测量它的最高工作温度,然后,用温度为(10±5)℃、直径为1mm的水流来喷射这些被试透明件。

喷射时透明件不应该发生破裂或损坏。

3.小元件点燃试验

在某些防爆型式的电气设备中,小元件的表面温度可能会超过相应温度组别的温度值,但是,经过点燃试验未出现点燃的话,也是允许的。

(1)试验气体混合物及其浓度

小元件点燃试验应该在设备安装状态下或者在能够模拟实际安装状态的条件下,在下述的可燃性气体-空气混合物中进行。

对于Ⅰ类设备,试验气体混合物为6.2%~6.8%(体积比)的甲烷-空气混合物。

对于Ⅱ类T4组设备,试验气体混合物可以使用下列两种方法中的任一种获取:

●直接使用浓度为22.5%~23.5%(体积比)的气态二乙醚-空气混合物。

●使用小剂量的液态二乙醚蒸发获得。

当使用液态的二乙醚(闪点为-45℃)蒸发获得气态的二乙醚时,试验人员可以使用下式求得液态二乙醚的剂量:

式中 V——当试验外壳的净容积为V0时预期获得浓度为a的气态二乙醚所需的液态二乙醚的剂量(L);

1/232——常数,在温度为20℃、大气压力为101.325kPa的条件下一定的量(1mol)的液态二乙醚体积与同样的量(1mol)的气态二乙醚体积之比;

a——预期的气态二乙醚的浓度(体积比)(%);

V0——试验外壳的净容积(L)。

【例2.3】 人们预期在净容积为2L的试验外壳内获得浓度为24%的气态二乙醚-空气混合物。试计算此时所需液态二乙醚的剂量。

按照式(2.9)计算即可得到

V=1/232×0.24×2L=0.0021L

计算结果表示,在试验室环境条件下只要在试验外壳(V0)内注入约2.1mL的液态二乙醚就可以获得浓度为24%的气态二乙醚-空气混合物。

这里需要指出的是,试验人员在使用式(2.9)时不应该选择气态二乙醚爆炸极限下限或接近下限的浓度值作为计算值。这是因为,在人们实际操作时可能存在一些因素,例如量具器壁表面的吸附作用,影响着液态二乙醚的实际使用体积值。

对于除T4组外其他温度组别的设备,采用什么样的混合物,由防爆电气产品检验机构确定。通常情况下,试验人员应该采用相应温度组别中点燃温度较低、点燃能量较小的具有代表性的气体作为这一温度组别的试验气体;试验气体混合物的浓度应该是最易点燃的浓度。

(2)试验和合格判定

在试验时,小元件应该处于额定的正常工作条件下或者防爆型式专用标准中规定的异常条件下。试验应该持续进行直到被试元件和它周围的部件达到热平衡为止,或者被试元件温度稳定为止。

在试验时,试验人员应该保证被试元件同试验气体混合物充分接触;当采用模拟实际安装状态进行试验时,应该注意被试元件周围的气流和散热效应对试验结果可能造成的不利影响。

当被试元件在试验过程中损坏而引起温度下降时,试验人员应该重新用另外5个同样的元件再各进行一次试验。

在试验时,试验人员可以采用提高试验环境温度的方法来施加安全系数。环境温度的变化将导致散热效果也发生变化。提高试验环境的温度使散热条件变差,所测热体的温度自然就增加,相当于对试验施加了一定的安全系数。通常情况下,对于防爆电气设备,安全系数采用1.5。

在试验期间,如果出现“冷”焰,便可以认为是发生了点燃。如果没有点燃,试验人员可以采用其他方法进行点燃,以证明试验气体混合物的存在。

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