摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的電子、軍工等產(chǎn)品需要使用環(huán)境儀器設(shè)備進行環(huán)境模擬試驗，其中些產(chǎn)品在試驗中存在爆炸的可能性，如鋰電池等，因此要求試驗箱設(shè)備具有防爆功能。為了實現(xiàn)防爆功能，需要從控制、電氣和結(jié)構(gòu)等方面進行相應(yīng)的改變。

防爆型環(huán)境試驗箱

引言

環(huán)境試驗設(shè)備主要模擬高溫、低溫、濕熱、紅外線輻射和低氣壓、沙塵以及霉菌等一系列自然條件，并且對模擬精度有很高的要求。隨著行業(yè)的發(fā)展，越來越多的客戶需要在實現(xiàn)以上環(huán)境模擬的同時，對設(shè)備提出了防爆要求，以適應(yīng)更廣的試驗樣品。防爆首先要考慮在模擬試驗過程中能檢測箱內(nèi)可燃性氣體的濃度，當發(fā)現(xiàn)異常時，試驗箱要采取措施來降低可燃性氣體濃度，避免發(fā)生燃燒、爆炸等意外；一旦發(fā)生了爆炸，試驗箱的強度結(jié)構(gòu)、防護措施就顯得尤為重要，防護得當.可減少經(jīng)濟財產(chǎn)損失、避免人員傷亡。

1、高低溫濕熱試驗防爆箱的控制

爆炸是由燃燒等劇烈化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的。為了防止高低溫濕熱試驗箱內(nèi)樣品在測試時發(fā)生燃燒反應(yīng)，在檢測到箱內(nèi)產(chǎn)生少量可燃性氣體的初期，可在高低溫濕熱試驗箱的控制方面設(shè)計引入新風(fēng)動作，通過從外界引入新鮮空氣來保持箱內(nèi)可燃性氣體的濃度在安全范圍內(nèi)。萬一箱內(nèi)已經(jīng)發(fā)生明火、爆炸等較嚴重的情況時，箱內(nèi)溫度會急劇地上升，此時應(yīng)在試驗箱的控制方面設(shè)計滅火動作，及時地將試驗箱內(nèi)的火勢控制、撲滅，防止明火、爆炸等擴散到試驗箱外，避免引起周圍設(shè)備、財產(chǎn)損失及人員傷亡。

如表1所示，當試驗箱的可燃性氣體檢測裝置檢測到箱內(nèi)的可燃性氣體濃度達到400ppm時，進、排氣風(fēng)門打開，換氣排風(fēng)扇同時開始運轉(zhuǎn)，將外界的新風(fēng)引入到設(shè)備內(nèi)，稀釋可燃性氣體濃度，直到可燃性氣體濃度恢復(fù)到400pm以下；并持續(xù)地引入新風(fēng)一段時間后(持續(xù)時間可由外置定時器設(shè)定)，換風(fēng)裝置停止工作，此過程中試驗箱不停機。

當試驗箱內(nèi)的可燃性氣濃度上升到1000ppm時，換氣裝置繼續(xù)工作，引人新風(fēng)，稀釋可燃性氣體濃度，在此過程中試驗箱停機不工作，但安全防爆系統(tǒng)正常工作。

若可燃性氣體濃度持續(xù)在1000ppm以上不能及時地降低，并且箱內(nèi)溫度急劇地上升，最終導(dǎo)致試驗箱內(nèi)發(fā)生燃燒或爆炸，此時換氣系統(tǒng)關(guān)閉，CO?消防裝置自動開啟，高壓CO?通內(nèi)箱內(nèi)的噴嘴瞬間噴射進入試驗箱內(nèi)，撲滅箱內(nèi)的明火，并降低試驗箱內(nèi)的溫度。在此過程中，試驗箱停機不工作，試驗箱的安全防爆系統(tǒng)正常工作，防止燃燒、爆炸對試驗箱的箱體造成更大的破壞。

2、高低溫濕熱試驗防爆箱的電氣設(shè)計

為了實現(xiàn)高低溫濕熱試驗箱的防爆預(yù)警檢測，控制試驗箱內(nèi)的可燃性氣體濃度及發(fā)生燃燒、爆炸后自動滅火，在電氣方面，需要進行一些專門的設(shè)計。

2.1 可燃性氣體傳感器

在高低溫濕熱試驗箱的前端(如大門以下位置)，安裝可燃性氣體濃度檢測傳感器，該傳感器采用泵吸式結(jié)構(gòu)，從試驗箱內(nèi)抽樣吸取箱內(nèi)氣體進行檢測，抽樣口安裝在箱內(nèi)循環(huán)風(fēng)的出風(fēng)口處?？扇細鈧鞲衅髅姘蹇稍O(shè)定并顯示兩個警報點，當檢測到的箱內(nèi)可燃性氣體濃度超出設(shè)定的警報點時，可燃氣傳感器給出警戒或危險報警信號；并通過自帶輸出端子輸出相應(yīng)的斷路信號，系統(tǒng)PLC檢測到對應(yīng)DI輸入信號斷開后，做出相應(yīng)的DO輸出動作，從而控制換氣裝置、CO?滅火系統(tǒng)等安全防護裝置啟動。

2.2 加熱器

為了避免明火，防爆箱不可使用普通的鎳鉻絲加熱器，必須使用翅片式鎧裝電加熱器，其鎧裝管及翅片的材質(zhì)均為不銹鋼。這種封裝好的加熱器既不會產(chǎn)生明火，也不會因為爆炸等外力造成短路等次故障。

2.3 換氣風(fēng)門

門體兩側(cè)均設(shè)有換氣風(fēng)扇、換氣閥和風(fēng)門，并通過Φ100風(fēng)管連接至箱內(nèi)，與試驗箱璧連通處設(shè)有止回閥板，不換風(fēng)時，箱內(nèi)與外界沒有氣體交換。換氣閥與換氣扇安裝于試驗箱的箱體外側(cè)，裝有保護罩。換氣扇的換氣量不小于5m3/min

2.4 自動噴射式CO?消防裝置

當火災(zāi)、爆炸發(fā)生時，高低溫濕熱試驗箱內(nèi)溫度會急劇地升高。這種異常的溫度變化，可通過專用的溫度傳感器檢測到，并將此異常溫度信號傳送給試驗箱控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過開啟電動閥來噴射CO?。高壓CO?消防罐及電動閥體均安裝在箱外壁，噴嘴安裝在箱內(nèi)。另在操作顯示板處設(shè)有“手動開關(guān)”及“取消開關(guān)”，當操作人員發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)有異常情況需要CO?消防裝置動作時，可人為地按下手動開關(guān)，此手動開關(guān)與外置延遲定時器配合使用，防止誤操作，在用戶設(shè)定的延時時間內(nèi)可按下取消開關(guān)，取消CO?消噴射動作。值得注意的是，如果安全防護門處于開啟狀態(tài)，CO?消防就作用不起作用，以防高壓CO?誤傷人員。

2.5 溫度異常檢測

配有2支可在箱內(nèi)任意位置移動的溫度傳感器，用于檢測樣品的表面溫度，當樣品的表面溫度異常，高于預(yù)設(shè)溫度時，設(shè)備紅色警報燈、箱內(nèi)溫度過高燈同時亮起，且設(shè)備停止運行并通過試驗電源端子切斷樣品電源。

2.6 急停開關(guān)

操作人員發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)有異常情況，立即按下急停開關(guān)，設(shè)備停止箱體運轉(zhuǎn)，通過交流接觸器切斷試驗箱二次電源，但安全系統(tǒng)(換氣、CO?噴射等)不受影響，工作正常。

2.7 安全操作裝置顯示板

安裝在設(shè)備最易操作的位置，即箱體正面靠右位置，換氣裝置開關(guān)、CO?消防裝置手動-自動切換、緊急停止開關(guān)和燃氣報警燈、箱內(nèi)溫度異常顯示燈均裝于此處。

2.8 UPS不間斷電源

用于在停電時或試驗箱箱體的漏電斷路閥、自動斷路器動作時，仍可向燃氣警報回路、換氣裝置、CO?消防裝置、溫度指示警報回路和安全裝置操作顯示板供電，保證停電或爆炸情況下，安全系統(tǒng)的正常工作。

2.9 三色警報燈

安裝在設(shè)備頂部最醒目的位置高低溫濕熱試驗防爆箱結(jié)構(gòu)。

3、高低溫濕熱試驗防爆箱結(jié)構(gòu)

3.1 箱體加強

箱體外側(cè)用100mm槽鋼加強防護，見圖1 防止爆炸發(fā)生時，試驗箱的箱體受到巨大的沖擊而發(fā)生嚴重的變形、損壞，火勢擴散，硬物射出而導(dǎo)致意外傷人。蓋板分成小塊式設(shè)計，避開槽鋼位便于拆裝，進行試驗箱日常的保養(yǎng)維護工作。

3.2 安全防護門

除試驗箱的箱體帶觀察窗的大門外，還應(yīng)加裝加強型的安全防護門，防護門注意不要擋到試驗箱的控制器及觀察窗部分，見圖2。防護門也裝有開門檢測的限位開關(guān)，在安全防護門開啟狀態(tài)下，設(shè)備箱體停止運行；必須在防護門關(guān)好，限位開關(guān)處于閉合狀態(tài)時，試驗箱方可運行。

3.3 釋壓閥

釋壓閥需向箱頂方向釋壓，不可向箱體橫向側(cè)、底部釋壓，以防傷人。釋壓閥在箱內(nèi)內(nèi)壓急劇上升的情況下動作，釋放箱內(nèi)壓力。釋壓閥外需有金屬保護網(wǎng)罩，爆炸氣體在網(wǎng)罩內(nèi)的膨脹釋放，以減小爆炸對外界的沖擊力，見圖3。

3.4 觀察窗

觀察窗的設(shè)計尺寸不可過大，以圓形為宜，外圈與試驗箱門之間可用雙層不銹鋼固定件固定，玻璃材質(zhì)方面需使用鋼化防爆玻璃，并在玻璃外裝個防護網(wǎng)罩進行保護，防止爆炸時玻璃碎片傷人，如圖2所示。

3.5 引線孔

除配有保溫膠塞外，引線孔還應(yīng)配有帶螺紋的保護旋蓋，旋蓋上鉆有小孔，預(yù)埋護套管，用于穿線。當箱內(nèi)的壓力急劇地上升時，旋蓋可防止膠塞射出傷人。

3.6 安裝場地

為了避免高低溫濕熱試驗箱釋壓時試驗箱周邊的壓力上升，試驗箱的安裝場地要寬敞且試驗箱周邊無障礙物。為了防止釋壓時連帶引起試驗室發(fā)生火災(zāi)，造成二次損失，試驗箱的箱體頂部與試驗室的房頂要留有一定的間距，且屋頂應(yīng)為防火鋼混結(jié)構(gòu)；若安裝吊頂，則應(yīng)采用阻燃材質(zhì)。

4、結(jié)束語

高低溫濕熱試驗箱的防爆功能滿足了電子、軍工等行業(yè)的需求，我公司已于2008年為國內(nèi)某鋰電池廠生產(chǎn)了一臺防爆型高低溫濕熱試驗箱，該廠使用設(shè)備至今，未發(fā)生過安全事故。