防爆电气设备的运行环境条件优化

1.大气环境条件

防爆电气设备，原则上，是运行在大气环境条件下的电气设备。

通常情况下，防爆电气设备所适用的大气环境条件是：

●大气压力在0.08～0.11MPa范围内。

●空气中氧的标准含量为21%，其他的惰性气体（例如氮等）的含量为79%。

●大气温度在-20～60℃范围内。

我们知道，大气环境条件是电气设备安全运行的必要因素。例如，就大气压力而言，如果大气压力比较低，也就是说空气比较稀薄的话，则电气设备的散热条件就会变差。因而，低气压对电气设备的安全运行是不利的。所以，人们在设计电气设备时都要规定它运行地域的大气条件，例如，大气压力不小于0.08MPa或者海拔不大于2000m。

电气设备适应的大气温度对电气设备的安全运行同样是十分重要的。假若电气设备运行的大气温度与它的设计条件不相符合，电气设备的散热条件也会发生变化，直接影响着电气设备的使用效率。

通常情况下，在电气设备的设计环境（大气压力、介质温度）与大气环境不一致时，人们就必须对电气设备，尤其是大功率设备的相关参数进行适当的修正，以保证设备能够安全地运行。

例如，对于电动机来说，通常情况下，设计的运行环境温度为40℃，海拔为1000m（相当于大气压力约为90.7kPa）。假若电动机的实际运行环境条件不符合设计条件，那么运行人员必须对它的输出功率进行适当的修正。电动机的实际允许输出功率（P）为

P=mnP₀ （2.1）

式中 m——温度修正系数，参见表2.1；

n——大气压力（海拔）修正系数，参见表2.2；

P₀——设计的额定功率。

表2.1 电动机实际允许输出功率与环境介质温度的关系

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表2.2 电动机实际允许输出功率与大气压力（海拔）的关系

此外，还应该指出的是，我们所研究的防爆电气设备是运行在氧气的标准含量为21%的空气环境中，而不是其他的，例如，富氧或贫氧的环境中。这一点也很重要。

这样的“大气环境条件”还暗示人们，在设计和运行防爆电气设备时，无论是基本性能还是防爆安全性能都应该留有适当的裕度，因为除大气压力外温度的变化范围太大。

2.运行环境温度

大家已经知道，电气设备的运行环境条件对于安全使用电气设备是十分重要的。运行环境温度是电气设备在使用环境中安全运行的另一个重要因素，但凡电气设备都必须规定它的运行环境温度。

所谓运行环境温度或使用环境温度，是指在设计时设计人员对电气设备规定的允许运行的环境（介质）温度。运行环境温度是电气设备各项性能指标导出的基本依据。对于防爆电气设备来说，国家标准GB 3836.1《爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求》规定，它的运行环境温度为-20～40℃。

在某些特殊情况下，如果防爆电气设备的运行环境温度超出了规定的温度范围，那么设备制造商就应该如实地将这个温度范围标记在产品铭牌上，而且还应该在这种产品的相关使用说明资料，例如使用说明书中，给以明确表述。

大家知道，设计人员在设计某个产品的一些性能指标时要考虑这个产品的实际运行环境条件，其中包括环境温度。当这个产品的实际运行环境与设计使用环境不一致的话，产品就不会充分实现它的性能指标，严重时可能会遭到破坏。就防爆电气设备而言，如果运行环境温度超出规定的温度范围，这就有可能影响某些防爆型式的防爆安全性能。

3.非正常大气环境条件

前面讨论了大气环境和运行环境温度及其对电气设备的安全运行可能带来的某些不利影响，这里再简单地介绍一下非正常大气环境条件的一些情况。

所谓“非正常大气环境条件”是指高温、高压和富氧的环境条件。这样的环境条件对电气设备，尤其是防爆电气设备的安全运行肯定是不利的；不仅仅是它的基本性能，更为严重的是它的防爆安全性能将会受到威胁。第1章已经讨论了高温、高压和富氧对最小点燃电流和最大试验安全间隙的影响。

实验研究指出，随着温度增高、压力加大和混合物中氧气含量增加，可燃性气体的最小点燃电流和最大试验安全间隙会随之减小，因而这里就存在一个问题：按照正常大气环境条件设计的防爆电气设备在这种环境中运行时就可能出现极大的危险。有文献显示，试验气体混合物温度的增加将导致某些可燃性气体从低的危险级别“跳级”到更高一级的危险级别，例如，甲烷，在50～100℃时为ⅡA级，在150℃时“跳级”到ⅡB级；苯，在100～150℃时“跳到”ⅡB级，等等。

事实上，在现代大工业现场，这种高温、高压和富氧环境确确实实是存在的，例如，化工工艺的可燃性物料处理设备内就可能存在高温和（或）高压，以及可能的富氧环境。所以，人们在处理实际问题时应该认真考虑这种“跳级”现象及应该采取相应的对策。