张胜余
(中国·合隆防爆电器有限公司,浙江 乐清 325600)
在具有爆炸性环境中的化工、炼油、石油开采、海洋石油平台、油轮、军工等危险场所,必须使用防爆配电装置能实现电能安全的使用、控制、保护和停电的目的。
在采煤、石油化工、综合利用时,生产、运输、储存过程中,当设备、管道等发生故障而泄漏可燃性气体或液体,蒸汽与空气混合后形成具有爆炸危险混合物,这些混和物的浓度一旦达到爆炸界限,就形成了爆炸性混合物,该爆炸混合物一遇到引爆源就会发生燃烧和爆炸。在这种场合下应用的常规防爆配电装置(柜)就是一个不可避免的引爆源,常规防爆配电装置(柜)都具备了相应的防爆措施,例如采取了间隙隔爆原理,从燃烧的三个条件(可燃物质、助燃物质、引爆源)等设计具有一定结构间隙的壳体,壳体结构间隙可以是平面法兰结合面,圆筒结合面,曲路、螺纹结合面等隔爆型壳体。这样的方法可冷却火焰,降低火焰的传播速度,加速链终止。还可以用不引爆、减少能量等几种方式设计为采煤、石油化工等方面广泛应用的防爆配电电器。
综上述防爆配电装置(柜)在有爆炸性环境中的化工、炼油、石油开采、海洋石油平台、油轮、军工等危险场所运行,虽然安全,我们从防爆配电装置(柜)的产品结构分析其工作运行状态,不难想到过热、火险是不可忽视的隐患,以简单的“电磁起动”配电箱(柜)常规电动机起动原理图为例说明:
图1 常规电动机起动原理图
由图1可以看出接触器、断路器、热继电器元件,都是在防爆腔体中出现火花和电弧的电器元件,而接触器是频繁接通和分断主电路的电器元件,火花和电弧也相应的频繁出现,由于安装在隔爆型防爆壳体内,所以在运行中一般不会出现危险事故。但不可忽视的是接触器线圈由于长时间工作发热,动触支架长时间吸持磨损动、静铁心之间有污物、释放不灵活造成卡滞等意想不到的原因,造成接触器控制线圈温升过高,线圈绝缘性能降低,而线圈绝缘越降低,线圈本身温升就越高,如此便产生恶性循环,将会造成线圈短路和起火事故。另外长时间运行在箱体内的电线电缆,也同时会因接触器触头工作电损造成主线路电线电缆过热而使其绝缘破坏,也会造成相间、相地间短路事故,电动机出现堵转也会使主线路电流增大出现同样事故。为了避免上述的现象发生,我将常规电动机起动原理图中添加两个电器元件做一点点修改,就可以做到只要电动机起动运行中,出现长时间过载现象,电线电缆、绝缘线圈温度过高及有少许绝缘异常气味、烟雾,就可以报警、切断电源避免在防爆腔体内产生电弧、火花爆炸事故。电器原理图见图2。
图2 改进常规电动机起动原理图
图2中,WK是TH-AID加强型热保护器的常闭触点,TH-A1D型热保护器是由导热金属外壳、焊有银合金触点的双金属元件、导电支架、绝缘固定座、静触片及耐热导线等元件组成。电流通过有阻抗的双金属元件,遇非正常工作时,随电流增大或周围温度升高至设定温度值时,双金属元件迅速动作,打开触点,切断电路。当装置冷却到安全工作温度时,触点自动闭合,恢复正常工作状态,由于该元件体积小的特点,可应用在电器保护电路里,将其TH-AID加强型热保护器(一支或多只)贴放在接触器线圈上以及电线电缆外皮上(即易发热元件表面),作为温度参数传感元件,当热保护器监测接触器线圈或电线电缆外皮(其它具有监测部位)超过设计规定温度时热保护器动作,迅速断开断路器和接触器控制电路,分断主电路发出消防报警信号。
同样道理在图1中YK是ZKY24LZ/051独立型光电感烟火灾探测器(以下简称火灾探测器)的常闭触点,火灾探测器采用单源双室探测结构,抗高温、抗潮湿、抗干扰能力强,具有声光报警及自动检测功能,每1.67s自动检测一次,具有功耗低、体积小、重量轻、安装方便、性能可靠等特点,将起安放在防爆配电装置内,只要防爆配电装置腔体内电器元件线圈过热起烟,接线不牢,局部电流过大电线电缆绝缘过热起烟等,都会使YK常闭触点断开接触器、断路器的电器控制电路使其分断,并输出消防报警信号。
防爆配电装置(柜)内增加消防功能,是因为电气设备运行时发热温度都限制在一定范围内,但在异常情况下可能产生危险温度,如发生漏电、短路时,电流增大为正常时的数倍乃至数十倍,而产生的热量又与电流的平方成正比,使得温度急剧上升,产生危险温度。另外导线接触不良,不可拆卸的接点连接不牢、焊接不良或接头处夹有杂物,可拆卸的接头连接不紧密而松动,可开闭的触头没有足够的接触压力等,均可能增大接触电阻,是正常的额定电流增大,特别是不同种类金属连接处,由于二者的理化性能不同,连接处进一步恶化,产生危险温度,这样潜在危险的产品应该给予重视,为此,设计防爆配电装置(柜)内安装了上述两种监测元件,在采煤、石油化工、综合利用时,生产、运输、储存等有爆炸危险的场所使用,可避免在防爆配电装置(柜)内长时间产生危险温度形成爆炸源及闪点出现,造成事故发生,具有消防报警功能,增加产品的安全等级。