危险特殊场所防爆空调的设计

　　在石油化工等部门的企业中，许多存在易燃易爆场所的操作室、生产车间、仓库需要恒温环境才能保证正常的生产和工作；另外，爆炸性气体环境中的工作人员也希望在一个温度适宜的环境下工作，以提高工作效率，保证产品质量。但是普通空调在这些有易燃易爆气体的危险场所使用，有发生爆炸的可能性，因此，在这类场所必须选用防爆型空调。防爆冷库https://www.binlihb.com/lengku/彬丽环保科技公司专业防爆设备生产厂家，主营:防爆空调，防爆空调机，防爆风幕机，防爆加湿机，防爆除湿机等多种款式防爆电器。咨询电话:13247305456

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　　1 　　空调结构 　　空调器的组成主要包括制冷系统、空气循环系统和控制系统三部分。制冷系统和空气循环系统中包含的电气部分包括:压缩机、摇摆电机、室内外风机电机、四通电磁换向阀、高低压保护开关等。另外，冷暖双温空调一般都有辅助电加热。机械部分包括冷凝器、蒸发器、毛细管、气液分离器(储液罐)、干燥过滤器等部件。空调控制系统的核心是微处理器芯片，通过其I/O口采集室内外机温度传感器检测的信号、电源电压的变化信号和各种功能键的操作信号，再通过I/O口驱动压缩机、风扇电机、四通电磁换向阀、辅助电加热器和显示器。系统示意图如图1所示: 　　02 　　普通空调在爆炸危险场所的潜在危险 　　从空调的结构可以看出，在有爆炸性气体混合物的石油化工等危险场所，易燃易爆气体一旦泄漏，普通空调可能会有爆炸危险。可能导致爆炸的具体因素包括以下几个方面: 　　控制电路中的接触器和继电器等部件和设备产生的电火花和电弧。 　　设备运行过程中产生的机械摩擦火花，如电机轴承盖与转轴之间，以及风机电机风叶转动部分与静止部分之间。 　　空调塑料外壳表面可能积聚静电，产生静电火花。 　　压缩机和辅助电加热器等设备外壳表面可能出现危险温度。 　　印刷电路板可能存在短路、断路等故障，释放能量点燃可燃气体。 　　普通空调的接线和电气安装不符合GB3836.15—2000《爆炸性气体环境用电气设备第15部分:危险场所(煤矿除外)电气安装》的要求，也有产生火花、电弧或高温的可能性。 　　因此，防爆空调机组的设计主要从以上几个方面入手。 　　03 　　防爆空调的系统设计 　　防爆空调设计前，根据防爆空调适用的爆炸性气体混合场所确定本产品的防爆类型。由于空调机组涉及的电气元件较多，整个空调机组采用复合防爆型。 　　零部件的防爆设计 　　压缩机是空调制冷系统的心脏。房间空调器的压缩机采用全封闭旋转式压缩机。压缩机外壳采用钢板冲压焊接而成，15分钟至少能承受1.5 MP，无泄漏。电机的定子和转子与压缩机活塞密封在一起，外部只有一个密封端子和高低压侧连接管(与制冷系统相连)。电缆引入装置采用密封包装结构，电缆被密封胶覆盖的长度不小于5毫米，接线柱与密封胶自由面之间的密封胶层厚度不小于3毫米，密封剂采用环氧树脂，具有足够的热稳定性。压缩机与冷凝器、蒸发器、毛细管、储液器、过滤器和电磁换向阀连接，形成封闭的循环系统，符合GB3836.10—91的要求，构成密闭防爆结构。 　　室内外风机电机、摇摆风机电机、四通电磁换向阀、高低压保护开关等。可以是市场上已取得防爆证书的隔爆型或密封型电气设备，这里不再详细讨论。 　　控制系统是空调的神经中枢。空调主电路采用AC380V(或AC220V)电源，通过变压器降压、整流、滤波和限压限流保护电路，转换成低压DC电源供处理芯片、温度信号采集电路和显示运算电路使用。由于这部分电路电压高、电流大，容易产生点火火花，所以这部分电路放在防爆箱内，作为本安电路的关联设备处理，而操作、显示和信号采集处理部分由于电压低、电流小，设计为本安电路，便于安装和操作。 　　防爆箱的设计应符合GB3836.2的要求，电缆引入装置可用弹性橡胶密封圈或密封填料密封。电力变压器的二次绕组为本质安全电路供电，因此变压器的结构设计应满足GB3836.4—2000标准中8.3.1的要求，并能经受绝缘介质强度试验的检验。变压器的输入电路应符合GB3836.4—2000第7.3条规定的熔断器或具有适当保护规定值的断路器。限压链路由两个并联的齐纳二极管保护。齐纳二极管的额定功率应至少是齐纳状态下齐纳耗散功率的1.5倍，额定电流应大于正向导通状态下最大可能短路电流的15倍。限流环节采用薄膜或绕线电阻或晶体管非线性元件。正常运行期间或本质安全型端子开路或短路时，限流电阻承受的电压、电流和功率不得超过额定值的2/3。 　　压缩机、风机、四通电磁换向阀和辅助电加热器的弱电控制信号和强电部分应通过光电耦合器和固态继电器进行安全隔离。隔离元件应能承受1500伏下1分钟的绝缘介电强度测试。本质安全电路中的电容和电感应符合GB3836.4—2000附录A的要求。此外，印刷电路板导线的宽度应与该温度组下的最大允许电流兼容。外露导电元件之间的电气间隙和爬电距离也应符合标准要求。所有电气元件焊接后，印刷电路板的正面和背面应均匀涂上两遍绝缘漆，以加强绝缘。 　　空调机组和电气设备的最高表面温度不得超过130℃，否则可能会点燃爆炸性气体混合物。但是在冬季气温较低的情况下，仅靠热泵供暖无法满足人们的需求。空调配有辅助电加热装置，电加热器表面温度很高，一般超过T4集团允许的温度组。如果通过降低加热器功率来降低温度，加热效果并不理想。为了获得较大的热容量，由于表面温度低的双重作用，采用热管技术，通过控制热管内传热介质的蒸发点，增加散热面积，降低加热器的最高表面温度。 　　整体防爆性能设计 　　由于电路在运行中受到自身和外界诸多条件的影响，容易因过载、接地或断路而产生电火花、弧光或危险温度，从而诱发易燃易爆物质的燃烧爆炸事故。因此，防爆空调的接线和安装应符合GB38361.5—2000的要求。在爆炸危险环境中使用的电缆和电线的芯线截面应比在非危险场所使用的电缆和电线的芯线截面有更大的余量，一般应稍大，且不超过一级电线截面。 　　空调机组与外接电源及室内外机之间的连接电缆应选用铜芯电缆，电缆芯线的截面积应至少大于1.5毫米。在爆炸危险场所进出防爆箱的电缆应采用铠装电缆和橡胶护套电缆，电缆的直径应与密封圈相适应，以保证电缆引入装置能夹住电缆。电气设备引入装置多余的通孔应使用封堵棒封堵。本质安全电路旨在限制能量，因此即使发生开路、短路或接地故障，其能量也不会导致危险环境的点火。因此，为了保护本质安全电路的整体性能免受其他电源的干扰，本质安全电路应与其他电路隔离。本质安全型端子与非本质安全型端子之间的距离不得小于50毫米，本质安全型导线与非本质安全型导线应分开捆扎和布线。用于连接本质安全电路的连接器和用于连接非本质安全电路的连接器不得互换。 　　空调机组及整个机组所包含的所有电气设备应可靠地内外接地，接地导线应不小于4毫米铜导线。为防止静电放电引起的火灾和爆炸事故，机体外壳应选用表面绝缘电阻不超过1ω的材料。 　　04 　　防爆空调设计存在的问题 　　空调辅助电加热装置是发热元件，尤其是空间发热元件，一般很难达到GB3836.3防爆标准的要求。即使在一定的风量要求下，加热器的最高表面温度还是相当高的。如果降低加热器的功率来降低表面温度，加热效果不好，增加加热器的加热管数量，对于内部空间有限的小型空调来说，这是一个真正的问题。热管技术的采用具有体积大、使用寿命短、成本高的优点，给空调的安装带来了很多不便。我们对空调辅助电加热装置做了大量的实验研究，积累了一些实验数据。我们希望生产电热管的供应商有兴趣共同开发防爆空调电加热器，以改进防爆空调的设计。 　　防爆空调机组是一个完整的防爆系统，其设计不仅要考虑所有电气元件的防爆性能，还要考虑机组的整体防爆性能符合标准要求。防爆空调为处于爆炸危险场所的人们提供了舒适安全的生产环境。但安全保障除了产品本身的性能外，还取决于合理的选择、正确的使用和维护。愿大家远离危险，平安无事。 2022/6/20