隔爆外壳的耐爆性能试验优化方案

隔爆外壳的耐爆性能试验的目的是用试验来考核隔爆外壳的耐爆炸（机械）强度。

隔爆外壳的耐爆性能试验又分为最大爆炸压力测定和外壳过压试验。

1.最大爆炸压力测定

测定最大爆炸压力的目的是测定隔爆型电气设备在设计状态下外壳内发生爆炸时可能出现的最大爆炸压力。

在试验时，试验样品应该符合制造商提供的已被防爆电气产品检验机构审查合格的图样和技术文件，所有用于密封的衬垫都必须按规定安装完好。隔爆外壳内安装的电气元器件允许用代替物予以替代。

试验人员应该根据外壳的形状和结构，在外壳内安装多个高压火花塞和测压元件，以便测到外壳内可能产生的最高爆炸压力（在后续的试验中被称为“参考压力”）。

为了得到平滑的压力曲线，试验人员可以在测量爆炸压力的电路中插入一个低通滤波器[5kHz×（100±10）%，3dB点]，将可能出现的谐波滤除。

（1）对于预期用于环境温度不低于-20℃情况下的设备的爆炸压力测定

当隔爆型电气设备使用在环境温度不低于-20℃、一个大气压力的环境条件下时，最大爆炸压力测定时使用的试验气体混合物（浓度为体积比）和试验次数如下：

●对于Ⅰ类设备，甲烷，（9.8±0.5）%，试验3次。

●对于ⅡA级设备，丙烷，（4.6±0.3）%，试验3次。

●对于ⅡB级设备，乙烯，（8.0±0.5）%，试验3次。

●对于ⅡC级设备，乙炔，（14±1）%，试验3次；氢气，（31±1）%，试验3次。

试验人员在实验室环境条件下将上述试验气体混合物充入试验样品中，分别用外壳内不同位置安装的火花塞点燃引爆。

试验测得的最大爆炸压力值作为后续试验的参考压力。

（2）对于预期用于环境温度低于-20℃情况下的设备的爆炸压力测定

当隔爆型电气设备使用在环境温度低于-20℃、一个大气压力的环境条件下时，最大爆炸压力测定通常应该在相应的低温（-20℃以下）条件下进行。

然而，有时候，低温条件往往难以实现。此时，试验人员可以根据设备的结构采用如下任一种方法进行这种测定。

1）预压法

对于所有设备，人们应该采用上述的试验气体混合物，在实验室环境条件下进行测定。但是，试验时，人们必须对这些混合物进行预压，即预先提高试验气体混合物的初始压力。试验气体混合物的初始压力（预压压力值，压力表表压）应该为

式中 P——初始压力（kPa）；

T_a.min——环境温度（℃）；

101.325——1个大气压力（kPa）。

试验应该进行3次。

试验测得的最大爆炸压力值作为后续试验的参考压力。

2）系数法

对于净容积不大于10L、结构简单的设备（旋转电机除外），试验时，人们仍然采用上述的试验气体混合物在实验室环境条件下进行测定。试验应该进行3次。

但是，测得的最大爆炸压力必须乘以表3.16中所示的温度修正系数后才能作为后续试验的参考压力。

表3.16 适用于低温条件的温度修正系数①

①引自GB 3836.2《爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》。(www.xing528.com)

②通常认为，在常温常压（20℃、101.325kPa）条件下试验时，所得的数据是“标准状态”的数据。对于防爆电气设备，它所适用的标准环境条件是-20～60℃、0.08～0.11MPa，所以，此时所得的试验数据允许不予修正。

（3）旋转电机的爆炸压力测定

对于隔爆型旋转电机，最大爆炸压力应该在旋转状态下和静止状态下交替地进行测定。试验时的环境条件和使用的试验气体混合物依然是上述的环境条件和试验气体混合物。

在试验时，试验人员应该在电机的一端端盖内侧安装一只火花塞和一只压力传感器，在另一端端盖内侧同样也安装一只火花塞和一只压力传感器。人们首先在电机的一端点燃内部的试验气体混合物，同时在两端测量爆炸压力；然后，在电机的另一端点燃，重复进行。

试验应该在被试电机的两端各点燃3次测压3次。人们应该以所测得的最大爆炸压力作为后续试验的参考压力。

大量的试验数据显示，在旋转状态下和静止状态下测得的爆炸压力是不同的。旋转状态下的爆炸压力大于静止状态下的。这是因为在电机旋转时内风扇引起的高速气流提高了内部的初始压力，所以爆炸压力就会增高。

试验数据还显示，试验时不管电机是处于旋转状态下还是处于静止状态下，在非点燃端测得的爆炸压力，有时候，要大于点燃端的。这就是爆炸压力重叠现象。

2.外壳过压试验

进行隔爆外壳过压试验的目的是以1.5倍的参考压力（最大爆炸压力）的压力值来考核外壳的耐爆性能。

过压试验可以用下列两种方法中的任一种进行，即静态过压试验或动态过压试验。这两种试验方法是等效的。

（1）静态过压试验

隔爆外壳的静态过压试验通常采用水压试验方法进行。

在试验时，被试设备的整备状态和测定最大爆炸压力时的一样。试验压力应该为所测得的参考压力（最大爆炸压力）的1.5倍值，但是，至少为0.35MPa。

假若静态过压试验时不采用最大爆炸压力值来进行试验，人们也可以用下列压力进行静态过压试验：

●当外壳容积V≤10cm³时，对于Ⅰ类、ⅡA级、ⅡB级和ⅡC级设备，1MPa。

●当外壳容积V＞10cm³时，对于Ⅰ类设备，1MPa；对于ⅡA级和ⅡB级设备，1.5MPa；对于ⅡC级设备，2MPa。

此时，施加压力的时间至少为10s，但是，也不必超过60s。

静态过压试验只进行一次。

在进行出厂试验时，人们依然可以使用上述压力值对设备进行逐台试验。如果制造商不愿意在设备出厂时逐台进行过压试验的话，那么，这个试验压力应该为所测得的最大爆炸压力（参考压力）的4倍值。

（2）动态过压试验

隔爆外壳的动态过压试验通常采用爆炸试验方法进行。

在试验时，被试设备的整备状态和测定最大爆炸压力时的基本一样，只是不再测定压力。

在试验时，试验气体混合物和测定最大爆炸压力时的一样。但是，试验人员应该对试验气体混合物进行预压（参见第3.2.1节），以便在发生爆炸时产生一个压力为参考压力（最大爆炸压力）1.5倍值的爆炸压力。

为此，试验人员应该按照式（3.2）（即预压压力计算公式）进行计算，得出对试验气体混合物进行预压的预压压力值（p₁）。

这里仍然以氢气为例来计算对试验气体混合物施加的预压压力值。

【例3.12】 假定对某一隔爆型电气设备进行最大爆炸压力测量时得到最大爆炸压力（P_max）为0.55MPa（即参考压力），那么，式（3.2）中的P即为1.5倍的参考压力，P=P_max×1.5=0.825MPa。令p₀=0.73MPa，K=6。将这些相关数据代入式（3.2）中计算，于是便得到对试验气体混合物应该施加的预压压力值为

p₁=（P-p₀）/K=（0.825-0.73）/6MPa≈0.016MPa

同样，对于其他可燃性气体-空气混合物，人们依然可以使用式（3.2）来计算预压压力值，只是式中的p₀、K值不同而已。

动态过压试验，对于Ⅰ类、ⅡA级和ⅡB级设备仅进行1次，而对于ⅡC级设备，分别使用每一种试验气体（氢气和乙炔）各进行3次。

综上所述，在隔爆型电气设备（隔爆外壳）的耐爆性能试验过程中，如果外壳没有出现永久性变形，也没有发生影响隔爆性能的破坏和接合面间隙的永久性增大的话，则试验人员应该认为试验样品符合设计要求，通过试验。