浅谈核级仪表的防爆试验方法_程胤.pdf
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1、收稿日期 2023 02 14作者简介程胤(1981),男,本科,工程师,主要从事防爆电气产品的检测、检验等工作。浅谈核级仪表的防爆试验方法程胤,许志齐,韩艺杰(上海仪器仪表自控系统检验测试所有限公司,上海200233)关键词 核级仪表;防爆;试验要求;试验方法;判定标准 摘要 依据 GB/T 3836 系列标准,介绍了核级仪表在氢气环境下的防爆试验项目及方法。中图分类号TE927 文献标识码A 文章编号 1004 9118(2023)01 0036 04DOI:10 14023/j cnki dqfb 2023 01 009Discussion on Explosionproof Test
2、Method of Nuclear Grade InstrumentCheng Yin,Xu Zhi-qi,Han Yi-jie(Shanghai Inspection and Testing Institute of Instruments and Automation Systems Co,LtdShanghai 200233)Key words:nuclear grade instrument;explosionproof;test requirements;test method;criteriaAbstract:According to GB/T 3836 standards,the
3、 explosionproof test items and methods of nu-clear grade instruments in hydrogen environment are introduced0引言在压水堆核电站中,氢气爆炸是一类严重事故,水蒸气与锆合金包壳产生反应,以及压力容器外的熔融堆芯和混凝土互相作用等,均会产生大量的氢气,这些氢气一旦进入安全壳,并与其中的空气、水蒸气混合形成可燃气体并流动扩散。在氢气浓度达到可燃范围,并有一定的引燃条件下,会发生爆燃甚至出现爆炸1。其释放出的高温高压不但对安全壳的完整性产生危害,也会对内部仪表及电缆产生冲击和烧灼。而一旦仪表与电缆
4、被破坏,将无法对反应堆进行有效控制,其后果是十分严重的。因此对用于核电站使用的仪表及电缆设备应进行防爆试验验证以确保其防爆性能。本文主要探讨针对核级仪表设备的防爆试验方法内容与要点分析。1试验要求本文列举了经常做试验的三种核级防爆仪表与设备。(1)核级防爆压力变送器:核级设备对于压力的监控非常必要,因此在核电站中压力变送器使用非常广泛。类防爆电器按最大安全间隙和最小点燃电流比分为 IIA、IIB、IIC 三级2。因核级设备主要在易产生氢气的环境中使用,故变送器的防爆性能必须符合国标 GB/T 3836 12021与 GB/T 3836 22021 中在氢气环境中使用的 dIIC 类设备防爆要求
5、。(2)核级防爆电缆接头:核电中对电缆和电缆接头的要求十分严格。因而其使用的电缆接头需要符合 GB/T 3836 12021 与 GB/T 3836 22021、GB/T 3836 32021 中 d IIC、e IIC 类设备防爆要求。63电气防爆 2023 年 2 月第 1 期(3)核级防爆接线箱:接线箱也是使用很多的增安型设备,所以其需要符合 GB/T 3836 12021 与 GB/T 3836 32021 中 e IIC 类设备防爆要求。根据 GB/T 3836 系列标准针对 IIC 类设备的要求需进行最高表面温度试验、耐热耐寒试验、抗冲击试验、IP 试验。隔爆类设备需要进行壳体耐压
6、试验与内部点燃的不传爆试验,增安类设备还需进行介电试验3。2试验方法首先进行最高表面温度试验,隔爆类产品温度试验主要针对的是设备外露的非金属部件,比如密封圈、胶封等。因为设备的密封件设计的有使用温度上限,如长期过热,则其老化速度会大大加快,影响设备密封效果,其防爆性能也会相应降低甚至失效。而温度试验的目的是找出非金属件在使用中承受的最高温度,再以老化箱模拟出老化过程,以检测非金属件的抗老化性和可靠性。最高表面温度试验的方法是让仪表设备以最不利的工况运行,一般是 90%或 110%的设备标称电压或电流,测量非金属件的表面温度,然后以公式计算出最高表面温度(实测温度 环境温度+规定的最高使用环境温
7、度=最高表面温度)。取两种工况中温度高的一组为最终的实际数据4。对于增安型产品,以增安型接线箱为例。其温度的试验方法与隔爆型有所区别。首先需安装接线箱标称最大电流相应规格的端子,端子间用导线串联,导线长度为接线箱壳体最大对角线长度,导线应按六根绑扎为一组,箱体外面的长度至少为0 5 米5。试验时施加的电流为标称最高电流的 110%,因为在相同电压下导线的温升是随着电流增加而增加的,所以只需要进行一次试验。导线的截面积与电流的对应关系如表 1 所示。增安箱不仅仅要测试其表面最高温度,因其安装时很有可能内部设备与外界未完全隔离,所以需要对其内部最热点进行测试。方法是先使用设备额定电流让其运行,运行
8、半个小时温度上升后使用红外线热像仪找出其内部最热点,然后按照试验要求升高电流进行温度测试。温升试验结束后需要进行耐热耐寒试验。首先以测得的非金属件的最高表面温度为基准,设定热老化箱的温度高于其 20,放入样品进行672 小时的耐热试验。取出后将样品在室温下静置 24 小时,再放入冷老化箱内以比样品标称的最低工作温度低 5 的温度进行 24 小时的耐寒试验。耐热耐寒的目的是以持续的高温与低温加速模拟出实际工况中的温度变化引起的非金属件老化,为下一步的试验做准备。耐热耐寒试验结束后要仔细检查样品,如果其非金属件产生肉眼可见的融化、变形、开裂等足以影响其防爆性能甚至导致防爆性能失效的变化,则可以认为
9、产品不合格,无需进行下一步试验。表 1导线温度试验对应电流值额定截面积/mm202 034 05 07511525461016试验电流/A4569135 1752432415776额定截面积/mm22535507095120150185240300试验电流/A101125150192232269309353415520耐热耐寒试验结束后,要进行冲击试验,冲击试验的目的是模拟防爆设备壳体的金属部分和透明件受到外界冲击,其对冲击是否有足够的抵抗能力。试验使用标准的冲击锤头进行冲击,锤头重量为 1 kg,冲击部分为直径 25 mm 半球形淬火钢球。试验高度为金属部分 0 7 m,透明件0 4 m。试
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