Способ испытаний электрических цепей на искробезопасность во взрывных камерах Советский патент 1987 года по МПК E21F9/00 

113

Изобретение относится к угольной, химической, нефтяной, газовой и другим отраслям промышленности, где имеет место использование электрической энергии во взрывоопасной атмосфере, и предназначено для испытания электрических цепей на искробезопасность.

Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени испытаний.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Оцениваемую на искробезопасность электрическую цепь разбивают на испытательные электрические цепи.

Испытательную электрическую цепь подключают к коммутирующему искрооб- раэующему устройству взрьшной камеры, позволяющему осуществлять движение контактов с установленной скоростью в диапазоне ее изменения. Нижняя граница скорости движения контактов должна составлять не более 0,05 м/с, что обеспечивает реализацию наимень- щего значения воспламеняющего тока цепи. Верхняя граница скорости движения контактов соответствует максимально возможной ее величине, имеющей место при аварийной коммутации. Последняя величина зависит от материала контактов и вида аварии и обычно изменяется от 7 до 25 м/с.

Для испытательной цепи устанавливают скорость движения контактов и при ней определяют энергию и длительность разряда.

Измерения ведут при нескольких установленных значениях скорости движения контактов с тем, чтобы в указанном диапазоне ее изменения получить зависимость энергии разряда от скорости движения контактов с фиксацией длительности разряда Т для каждой установленной скорости. Аналогичные результаты могут быть получены с помощью электрической или математической моделей разряда, учи- тьшающих скорость движения контактов

В случае моделирования электрического разряда его энергия и длитель- ность определяются однократными измерениями или рассчитываются. При использовании непосредственно электрического разряда определение его максимальных значений энергии и длительности производится статистическим методом на основе нескольких измерений (обычно 5-10 измерений). Расчет мак12

симальньгх значений искомых величин производится для заданной надежности, например 0,95, с учетом подчинения их нормальному закону распределения.

На чертеже даны графики зависимости воспламеняющей энергии от длительности разряда при различных скоростях размыкания цепи, где 1-6 м/с; 2-4 м/с; 3 - 1,8 м/с; 4 - 0,9 м/с;

5-0,3 м/с; 6-0,11 м/с; 7 - 0,ОА6м/с.

Величина воспламеняющей энергии Ag зависит от времени ее выделения Т И скорости движения контактов V. Ее численное значение может быть опре- .

делено по графикам, приведенным на чертеже, или по формуле (1)

ГА.„. при . , А.- В,-

4

(1)

А, при ,.Т А„,р ,

0

5

где Т выражается в миллисекундах, а значения А и коэффициентов В и К для различных скоростей движения

5 контактов V приведены в табл. 1.

Экспериментальные исследования показали, что увеличение скорости движения контактов свыше 6 м/с для метано-воздушной смеси не уменьшает

0 уровень воспламеняющей энергии раз- рада. Это связано с тем, что уже на ранних стадиях развития ядра пламени скорость распространения его фронта становится ниже 6 м/с. Поэтому

кривая 1 на чертеже, соответствую-, щая скорости размещения 6,5 м/с, пригодна для определения воспламеняющих энергий разрядов при больших скоростях размыкания. То же самое

Q имеет место при определении энергии по формуле (1).

По известным значениям V и Т на графике (V) строят зависимость (V). При одинаковых значениях V и Т определяют минимальную величину

Ав

отношения -- и соответствующую ему Ар

скорость движения контактов.

Аналогичную работу проводят со всеми испытательными электрическими цепями.

Отношение -- однозначно характеАр

ризует вероятность воспламенения взрывчатой смеси. Наименьшее значение -- будет соответствовать наиболь- Ар

шей вероятности воспламенения взрыв313

чатой смеси, а следовательно, наиболее опасному испытательному режиму.

Испытательную электрическую цепь, для которой характерно минимальное отношение А„/А- подключают к искрооб разующему устройст.ву взрывной камеры устанавливают скорость движения электродов, соответствующую этому минимальному отношению. Во взрывчатой атмосфере взрывной камеры производят коммутацию испытательной электрической цепи. Производят 16000 искрений и определяют вероятность воспламене- ния с учетом коэффициента искробез- опасности. Электрооборудование счита ется искробезопасным, если вероятность воспламенения меньше 1 10 .

Пример. Индуктивную цепь с параметрами: Гн, омическое сопротивление индуктивного элемента ,6 Ом, ЭДС источника питания 70 В, сопротивление источника питания ,4 Ом испытывают на искро- безопасность в двух режимах; в режиме короткого замыкания (к.з.) источ- ника питания ,,0,25Ь А; в нормальном режиме ,040 А.

Результаты ;1змерений и расчета, проведенных согласно формуль: изобре- тения, приведены в табл. 2 (для первого режима) и в табл. 3 (для второго режима).

Как видно из представленных таблиц, наименьшее отношение воспламе- няющей энергии к энергии разряда реализуется в режиме к.з. источника питания при скорости расхождения контактов, равной 0,046 м/с. Следовательно, эта цепь наиболее опасна. Она должна испытываться при скорости расхождения контактов искрообразую- щего устройства 0,046 м/с.

Экспериментальная проверка полностью подтверждает сделанный вывод. Максимальная вероятность воспламенения Р 7-10 имеет место при наименьшем отношении Ap/Ag 0,851, соответствующем скорости расхождения контактов 0,046 м/с.

14

Для второго режима (нормальный режим) отношение Ар/Ад в том же диапазоне скоростей размыкания изменяется от 10,5 до 3,7. При коммутации цепи во взрывчатой смеси воспламенений не наблюдается ни при одной из указанных скоростей раз1 1кания контактов .

Таким образом, оценка на искробе- зопасность электрических цепей во взрывных камерах характеризуется большей точностью благодаря правильному выбору наиболее опасной скорости коммутации контактов и высокой производительности труда за счет проведения коммутации во взрывной камере только одного испытательного режима вместо нескольких десятков или сотен (в зависимости от сложности электрооборудования .

Формула изобретения

Способ испытаний электрических цепей на искробезопасность во взрьш- ных камерах, включающий измерение энергии разряда при установленных скоростях движения контактов, определение воспламеняющей энергии разряда при тех же скоростях движения контактов и коммутацию испытательной элeкт рической цепи с выбранной скоростью движения контактов во взрывчатой смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени испытаний, одновременно с определением энергии разряда измеряют его длительность, по измеренной длительности разряда и установленной скорости движения контактов определяют воспламеняющую энергию и ее отношение к энергии разряда для каждой испытательной электрической цепи при всех установленных скоростях движения контактов и по наименьшему отношению выбирают испытательную электрическую цепь, которую коммутируют во взрывчатой смеси со скоростью движения контактов, соответствующей этому отношению.

8,0

3,35

1,23

0,41

0,205

0,092

0,057

17,66 7,38 2,71 0,9 0,45 0,2 О, 125

2,3

1,4

0,7

0,34

0.25

0,11

0,105

0,785 0,509 0.295 0.18А 0,157 0. 114 0,112

Таблица 1

Таблица2

0,851 0,998 1,096 1,33

1.6 2,0

2,8

7-10

-2

ыо

гЗ

ТаблицаЗ

10.522 7,642 6,58 5.76 5,24 3,903 3,73

Изобретение относится к угольной, химической, нефтяной и газовой промышленности. Цель изобретения - повышение точности и сокращения времени испытаний. Испытательную электрическую цепь (ИЭЦ) подключают к коммутирующему искрообразующему устройству взрывной камеры, позволяющему осуществлять движение контактов с установленной скоростью в диапазоне ее изменения. Одновременно измеряют энергии разряда при установленных скоростях дв fжeния контактов. Одновременно с определением энергии заряда измеряют его длительность. По измеренной длительности разряда и установленной скорости движения контактов определяют воспламеняющую энергию разряда и ее отношение к энергии разряда для каждой ИЭЦ при всех установленных скоростях движения контактов. По наименьшему отношению выбирают ИЭЦ, которую коммутируют во взрывчатой смеси со скоростью движения контактов, соответствующей этому отношению. Отношение однозначно характеризует вероятность воспламенения взрывчатой смеси. Электрооборудование считается искробезопасным, если вероятность воспламенения меньше . 1 ил. 3 табл. С « (Л СП О5 ю