Способ оценки взрывобезопасности нагретых проводников

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к способам испытаний на взрывозащищенность электрооборудования автоматики и телемеханики, предназначенного для применения во взрывоопасных зонах технологических объектов различных отраслей пром-сти. Цель изобретения - повышение точности оценки для исследуемых проводников (ИП), окисляющихся с потерей массы при нагревании. Для этого определяют материал ИП и находят т-ру То начала его интенсивности окисления. Через ИП задают номинальный ток и определяют т-ру Ти его нагрева. Если она меньше Т0, то оценка взрывозащищенности осуществляется путем сравнения т-ры Тн с границей безопасности . Если же Тн То, то для заданной взрывоопасной смеси оптимального состава экспериментальным путем получают значения минимальной воспламеняющей т-ры для неокисляющихся ИП различных диаметров . По полученным данным строят границу безопасности в виде графика зависимости минимальной воспламеняющей т-ры от диаметра ИП d. В качестве допустимой выбираю| увеличенную на 10% т-ру плавления материала ИП. Используя границу безопасности , находят диаметр неокисляющегося ИП di. сравнивают d с di и если d di, то в смеси, содержащей только инертные газы, определяют ток плавления окисляющегося ИП диаметром di. Полученный ток сравнивают с заданным током через ИП и используют в качестве максимально допустимого безопасного значения. 2 ил. (Л С

СОКОВ СОВ(. ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС 1УБЛИК (5цю Е 21 F 3/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1604996

1) 4740422/03 (22) 07.08.89 (46) 07.01.92. Бюл. М 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский. проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищенного рудничного электрооборудования и Донецкий филиал Института "Гипроуглеавтоматизация" (72) А.Е.Погорельский, Л, Б.Резник, Н.А,Черников и М.P.Ëàçåáíèê (53) 621.911.69(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1604996, кл. Е 21 F 9/00, 1988. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ НАГРЕТЫХ ПРОВОДНИКОВ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам испытаний на взрывозащищенность электрооборудования автоматики и телемеханики, предназначенного для применения во взрывоопасных зонах технологических объектов различных отраслей пром-сти. Цель изобретения — повышение точности оценки для исследуемых проводников (ИП), окисляющихся с потерей массы при нагревании. Для этого определяИзобретение относится к способам испытаний на взрывозащищенность электрооборудования автоматики и телемеханики, предназначенного для применения во взрывоопасных зонах технологических объектов различных отраслей промышленности, и является усовершенствованием известного способа.

„., ЯЦ„„1703828 А2 ют материал ИП и находят т-ру То начала его интенсивности окисления. Через ИП задают номинальный ток и определяют т-ру Тн его нагрева. Если она меньше Т, то оценка взрывоэащищенности осуществляется путем сравнения т-ры Т с границей безопасности, Если же Тн > Т0, то для заданной взрывоопасной смеси оптимального состава экспериментальным путем получают значения минимальной воспламеняющей т-ры для неокисляющихся ИП различных диаметров. По полученным данным строят границу безопасности в виде графика зависимости минимальной воспламеняющей т-ры от диаметра ИП d. B качестве допустимой выбираю увеличенную на. 107ь т-ру плавления материала ИП. Используя границу безопасности, находят диаметр неокисляющегося

ИП dl. сравнивают d с d> и если d d>, то в смеси, содержащей только инертные газы, определяют ток плавления окисляющегося

ИП диаметром d>. Полученный ток сравнивают с заданным током через ИП и используют в качестве максимально допустимого безопасного значения. 2 ï.

Целью изобретения является повышение точности оценки для проводников, окисляющихся с потерей массы при нагревании.

На фиг. 1 представлен алгоритм проведения испытаний; на фиг.2- график зависимости минимальной воспламеняющей температуры от диаметра проводника.

Способ оценки взрывобезопасности нагретых проводников, включающий задание

1703828

25

ЗО

40

55

4 — 4

С- С г — - тока через проводник, находящийся в камере. и допустимой по условиям взрывобеэопасности температуры, заполнение камеры

cMecblo воздуха и инертного газа с теплопроводностью,. равной теплопроводности взрывоопасной смеси оптимального состава, задание границы безопасности и определение тока плавления, измерения диаметра 4 испытуемого проводника, задание границы безопасности в виде зависимости температуры воспламенения от диаметра неокисляющегося проводника, в качестве допустимой выбирают увеличенную Hà 10$ температуру плавления материала испытуемого проводника, используя границу безопасности, находят диаметр неокисляющегося проводика d> ° соответствующий выбранной допустимой температуры, сравнивают диаметр d с dt и, если 4 2 41, то в смеси, содержащей только инертные газы, определяют ток плавления окисляющегося проводника диаметром dt. полученный ток сравнивают с заданным током через проводник и используют в качестве максимальнодопустимого безопасного значения.

На первом этапе определяют материал . исследуемого проводника и по справочной литературе находят температуру То начала его интенсивного окисления. Через проводник задают номинальный ток и, например, при помощи тепловизора определяют температуру Тн его нагрева. Если она меньше

То, то оценку взрывоза цищенности осуществляют путем сравнения полученной тем.пературы Тн с границей безопасности. Если

Т лежит ниже границы безопасности, тепловое воздействие проводника безопасно и наоборот.

Если же Т h То, то для заданной взрывоопасной смеси оптимального состава экспериментальным путем получают значения максимальной воспламеняющей температуры для неокисляющихся проводников различных диаметров, Для этого в герметическом сосуде устанавливают несколько проводников заданной геометрии и материала. Сосуд вакуумируют, Затем в него запускают смесь воздуха, например, с инертным газом, составленную таким образом, чтобы ее теплопроводность была равна теплопроводности взрывоопасной смеси оптимального состава, в которой должно использоваться электрооборудование. Добавку инертного газа рассчитывают исходя иэ соотношения где С, Сг — доля инертного газа и горючего в смеси соответственно;

Я> Я„Лв — коэффициент теплопроводности инертного газа, горючего и воздуха соответственно.

Подключают к проводнику источник

ЭДС и, постепенно увеличивая ток через проводник, доводят его до плавления. To

Т вЂ” температура проводника при токе I;

1 — заранее определенный ток, проходящий через проводник, как фактор. определяющий мощность, рассеиваемую на проводнике и вызывающую воспламенение взрывоопасной смеси;

1л — ток плэвления проводника как комплексный параметр, учитывающий физикохимические и геометрические характеристики проводника;

Тл — температура плавления как характеристика материала проводника;

41Д вЂ” коЭффмцивнт твплопроводности материала проводнмкэ и окружающей среды кэк характеристики способности материала проводника и окружающей среды проводить тепло.

По полученным данным строят границу безопасности в виде графика зависимости минимальной воспламеняющей температуры от диаметра проводника. Выбирают в качестве допустимой увеличенную на 107, температуру плавления материала испытуемого проводника. После чего в справочной литературе находят величину Тп и умножают ее на 1.1. (Запас, равный 107. задан исходя из погрешности при получении границы безопасности). Согласно полученной границе безопасности определяют диаметр б1 неокисля ющегося проводника, соответствующий найденной выше допустимой температуре. Измеряют диаметр d проводника, вэрывоээщищенность которого оценивается. Сравнивают диаметры 4 и di.

Если d < б1, то эксперименты прекращают: проводник с диаметром, равным d, будет безопасным в части поджигания нагретой

1703828 поверхностью при любых протекающих через него токах, ак как точка, соответствующая его плавлению, лежит ниже границы безопасности. При d d> возникает необходимость в определении тока плавления, соответствующего диаметру, равному d1, Это вызвано тем, что при токах большей величины расплавление проводника теперь уже диам тром Ь наступает при параметрах, превышающих критериальную величину dl, что влечет эа собой воспламенение взрывоопасной смеси при какой-то промежуточной температуре нагрева. Учитывая тот факт, что оцениваемый проводник является окисляющим, определение тока его плавления должно проводиться в инертной среде. Для этого в герметичном сосуде устанавливают несколько проводников найденного диаметра Ь1, изготовленных иэ рабочего (окисляющегося) материала. Сосуд вакуумируют.

Затем в него запускают смесь инертных газов (не содержащую кислород воздуха), составленную таким образом, чтобы ее теплопроводность была равна теплопроводности заданной взрывоопасной смеси оптимального состава, в которой должно использоваться электрооборудование. К проводнику подключают источник ЭДС и постепенно увеличивая ток в цепи, доводят проволочку до плавления. Ток плавления фиксируют и используют в качестве допустимого значения.

Способ реализуют следующим образом.

Необходимо оценить безопасность использования во вэравоопасной водородновоэдушной смеси вакуумных цифровых индикаторов типа ИВ-ЗА триодного типа с катодом прямого накала и номинальным током накала Ь - 30 мА.

Катод ИВ-3А изготовлен иэ вольфрама, представляющего собой материал, интенсивное окисление которого начинается при

400 С, Измерения, проведенные пирометром ПОИ-76, показали, что при номинальном токе 1, - 30 мА указанный катод. представляющий собой проводник, безопасность которого оценивается, разогревается до температуры 900"С. Поскольку Тн

- 900" То = 400" С, то для заданной взрывоопасной смеси оптимального состава, согласно известному способу, определяют допустимые температуры, соответствующие неокисляющимся проводникам различных диаметров. По полученным данным в координатах Т - X(d) строят границу безопасности (фиг. 2) для водородно-воздушной смеси оптимального состава (Нр 87ь) объемных, остальное воздух). Согласно

25 А = 0,034 ккал/м ч град. Поэтому смесь инер

55 справочным данным плавллниe ь.>; i, p;.h.ä наступает при температуре Т„= 3380 (Поэтому в качестве допустимой выбир» от температуру 1,1 Т„= 3718 С. Полученной таким образом допустимой температуре соо1ветствует (фиг. 2) диаметр проводника, равный

d> = 0,0015 мм, Далее микроскопом измерительным, например, типа МИР-2 измеряют диаметр катода ИВ-ЗА, который сос авл ;ет

0,02 « 0,005 мм.

Поскольку Ь = 0,02 ммОЬ1 = 0,0015 h1M, то для вольфрамового проводника диаметром

Ь1 = 0,0015 мм определяют ток плавления, Для этого в герметичном сосуде устана. ливают несколько вольфрамовых проводников диаметром 0,0015 мм. Сосуд вакуумируют.

Затем в него запускают смесь инертных газов, например азота и гелия, составле»ную таким образом, чтобы ее теплопроводность была равна теплопроводности вэрывоо ñной смеси оптимального состава, в которой должно использоваться электрооборудование.

Исходя из закона аддитивности теплопроводность водородно-воздушной смеси. содержащей 8 объемных водорода, равна тных газов составляют в следующей пропорции: 12 (, гелия и 887 . азота.

Подключают к вольфрамовой проволочке источник ЭДС и постепенно увеличивая ток, доводят ее до плавления. Ток плавления, зафиксированный амперметром, составляет 35 мА, Указанный ток больше номинального, равного 30 мА, и является максимально допустимым безопасным значением, а испытуемый цифровой индикатор считается вэрывобезопасным.

Формула изобретения

Способ оценки вэрывобеэопасности нагретых проводников по авт. св, N 160-1996, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки для проводников. окисляющихся с потерей массы при нагревании, измеряют диаметр провод ика, задают границу безопасности для проводников различных диаметров в зависимости от температуры воспламенения, задают допустимую температуру как уве иченнук а

10 температуры плавления матер .ала проводника, по границе безопасности находят диаметр проводника. окисляющгося беэ потери массы. соответствующей заданной допустимой температуре, сравнивают измеренный и найденный диаметрь пг водника и если измеренный диа 1е1р проводника превышает найденный. то определяют ток плавления найденного диаметра проводника.

1703828 иет

Ти Тгр с

Проводник взрывобезопесеи де нвт нат агнец

Фрвдвла >атар прсв однюю (предал иъ твмпвратуру нъчзл:ь pawl онясл ения 1о

О радалатъ температуру Тй а с;рана яроводни а токсзв Za .Ь ь а ючстаа юру м бвзотасноста aasасаюсть Ъ Ьбратъ е « часзза допустимой 1п ьатврала проводниа е алать рг п о в

И» вделать i npa ао зьiиснмост

J Jg

Ссадить смесь анврт

HMz Мзоа -экчь з лвн испыт т. ITt3C Разлить Ia пцочо ка пра, пить с 1н

Выбреть в кечестве грвнииы безопссности зависимость по заявке 46 567

Сравнить т-ру Тн с границей безопесности

Орсаоднин прц тона

I IH B3pmoI5e эопа сан

1703828

Составитель Л.Виноградов

Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор Г.Наджарян

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 47 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5