使设备防爆


11

我正在研究用于家庭的气体泄漏检测器设备的原型,该设备在外壳中应有两个小窗口以允许声音传出,另一个窗口则允许气体进入传感器。

保形硅树脂是否足以防止PCB引发火花而引起火灾?

它属于哪种分类,是否属于d类?

提前致谢


29
我认为“无火花”一词比“防爆”更近。后者表明您的设备必须能够承受爆炸。但是当前的标头可能会吸引更多的关注:-)
Oldfart '19

11
根据标题,您可以设计一种会引起爆炸并完全满足要求的设备,只要它能够经受住考验即可。
Wesley Lee,

4
而是说device that is certified for operation in explosive atmosphere
jsotola '19

3
@Oldfart我同意“防爆”的术语具有误导性,而“无火花”将更加清楚,但是不幸的是,“防爆”是该领域中使用的标准短语。
pericynthion,

1
就是不行。所有人在这里说什么都没有关系-您需要工程师来审查此设计;一个在该领域具有专业知识的人。您需要了解在将要销售该产品的国家/地区,哪些法律适用于您的设备,并且需要确保设计符合正确的设备类别要求。您不能仅仅对这种对安全性至关重要的事情发表意见。
J ...

Answers:


30

首先,您应该阅读有关减轻风险的不同方法。有一些不同的含义,它们具有不同的含义:

  • 防爆
  • 可执行程序

这些是主要的。产品通常会使用许多保护方法。

Ex d是经过认可的外壳,可承受内部爆炸。这意味着您可以在内部使用常规设备。内部爆炸不会扩散到外部。这意味着重金属,火焰间隙等,以确保爆炸不会扩散。值得注意的是,Ex d并不意味着机柜内部的功能随后将起作用。通常它会在爆炸中被摧毁。

Ex e增加了安全性。基本上,这是使用点火风险较低的组件。对于端子,例如可以是不会因振动或其他技术而松动的弹簧端子。

Ex i本质上是安全的。它没有足够的能量来点燃气体。这是通过限制设备中的能量来实现的,从而使火花不能点燃任何气体。这通常是通过限制电流和电压并控制电感器和电容器来实现的。

Ex m正在模压设备。可以将其嵌入树脂中,以使没有气体可以进入部件或类似部件。

这是一个简短的概述。您的设备可能不是Ex d。简而言之,您应该结合多种技术。例如,您可以将电路板嵌入环氧树脂中,制成零件Ex m,将Ex i用作实际传感器,也许将Ex e用作发声器。认为保形涂层可能不足以达到Ex m,例如,燃烧的IC会在该保形涂层上留下一个漂亮的洞。

您还必须定义是否接受错误。由于它是检漏仪,您可能最终会进入2区,从而降低了要求。请注意,工厂所有者(例如房主)负责对区域进行分类-我怀疑许多房主实际上是否会这样做。

另外你应该看气组。大概IIA(丙烷等)和温度T3将适合您的使用。这对于保护方法Ex i尤为重要,例如氢气会破坏您的可用能量。

与我在此答案中所获得的相比,此PDF提供了更广泛的保护方法概述,但它也触及到了表面...

简而言之,根据您所提出的问题,您不具备制造此类设备的资格。该问题基本上告诉我们您不了解Ex法规,并且对不同的保护方法不了解。我有一些见解,并在防爆环境已设计电气系统,但我会在没有办法能够安全地设计出复杂的设备。


9
您指的是“ Ex d”和“ Ex i”等,大概是标准。如果您指出标准的来源,我认为这会改善答案。
炉边

1
很好的答案,尽管我要补充一点,以防止任何内部电池或电容器故障引起引燃点的需要。尽管Ex i是OP的一个伟大目标,但我认为满足Ex e在家庭环境中是最常见的。
Jack Creasey

1
@JackCreasey当然,所有组件都需要某种保护。在家庭环境中,我怀疑任何一种防爆设备都是常见的。解决这个问题的最简单方法是让传感器成为区域内唯一的设备……
vidarlo

3
从任何意义上说,它都可能未经EX批准。这并不意味着它的意向应用并不安全。点火源和气体泄漏不可能
同时发生

2
@MahmoudRagab像这样的插入式居民用传感器旨在持续运行,它们会发出类似25%LEL的警报。因此,在火花可能引起爆炸之前,应使房屋通风并关闭燃气。
user71659'2

11

我正在研究用于家庭的气体泄漏检测器设备的原型

如果要在家庭中使用,并且房屋中没有其他产品要经过Ex认证,那么您为何认为您的设备需要进行Ex认证呢?毕竟,如果设计合理(不产生火花或电弧,并且不会在内部表面产生点火温度),那么您所提供的就是对家庭的保障,从而减少了燃气着火的可能性,并且没有增加这种可能性。

但是,如果这不能说服您尝试查找ATEX Ex区域类别,例如:-

在此处输入图片说明

我想您会同意,如果它进入家中(最坏的情况)会陷入2区操作。然后,如果您浏览到“保护级别”列,您会看到它表示设备类型为“正常”,这意味着:-

根据ATEX指令,对于在第2区使用的指定类别3的设备,不是强制性的EC型检验证书

以上摘自本文档的标题为“ ATEX-Source IEx”以及您正在寻找“自我认证”的短语。

换句话说,需要适用于常规CE技术文件的文档的基本良好实践。没有通过法律的正式认证,前提是您向ATEX法规(涵盖欧洲和其他地区的地理信息)所控制的房屋中提供设备。


非常感谢,我担心蜂鸣器打开和关闭时可能会产生火花,但是我看到了这张中文设备的照片,该设备的外壳上有很多窗户,整个电路可以与蜂鸣器接触。气体流入内部时,这样的设计安全吗? ae01.alicdn.com/kf/UTB8bI1BG5aMiuJk43PTq6ySmXXaP.jpg
Mahmoud

1
就像我在回答中所说的那样,气体泄漏检测仪可以提高安全性,因此,只要它经过合理设计,就可以对环境产生净收益。我无法以最少的文档远程评估设计。
安迪又名

OP说“用于家庭”,这可能与“用于家庭”有细微差别。例如,也许他们正在设计一种便携式测量设备,供煤气公司的技术人员使用,以响应认为他们闻到煤气泄漏的客户的电话。如果真是这样,那么防爆类别之一肯定可以适用。也许@MahmoudRagab可以澄清。
pericynthion,

@pericynthion在这里,我要介绍的是设计为永久安装在房屋内的设备,而不是便携式设备,但是将设备从一个房屋带到另一个房屋会有什么问题呢?
Mahmoud Ragab

1
@MahmoudRagab Pericynthion可能暗指的是,一件手持便携式设备的设计可能会受到更严格的Ex分类,因为它可能在某个区域的平均概率被使用(与手册说明和标签相反)。可燃气体和氧气的混合比家庭高。
安迪又名

3

电子产品中的防爆意味着可承受真空密封容器中的🧨电解电容器或电弧开关,但基本上意味着不同等级的压力和强度,但也可能意味着不可燃的可燃气体,因此这可能涉及不透气的气密性密封与铁氟龙密封不同,它可以从装有SLA电池的密封盒中释放H2,以减轻受控充电期间的压力。您可以想象,带有无线消音器和SLA备用电池的电子设备在室外使用的无线中继器可能会爆炸,而无需通风或使用特氟龙密封来防水,但会释放H2。

有几个特定于设计的标准;刚性,防潮密封,爆炸性气体密封,避免电弧,外部ESD局部放电或内部因湿度和污染物引起的局部放电(PD)降低了击穿阈值<1V / mm。

漏气探测器并不意味着防爆

通常,即使是昂贵的家用气体探测器,也会警告您不要将排气电池留给可燃气体!!,

所以你的要求很模糊

您想满足什么规格?

安全等级需要权衡由于粉尘和静电产生以及暴露于可燃气体的程度而导致局部放电或ESD的风险。

您想检测哪些气体?由于传感器不同,可燃气体泄漏检测器可能无法检测到有毒的一氧化碳。为防止气体泄漏,需要在软管前而不是在炉子内部安装电磁阀,如果软管因移动的重型设备的撞击而损坏,气体警报可能无法防止泄漏的房屋炸毁!尽管可能发生炉内气体泄漏,并检测并发出声音警报并关闭可燃气体。

因此,您的规格含糊不清。

但是,半导体可燃气体可以检测许多,包括以下任何一项或全部:

丙酮酒精氨苯丁烷环氧乙烷汽油-汽油哈龙硫化氢工业溶剂喷气燃料漆稀释剂甲烷石脑油天然气丙烷制冷剂甲苯

对于氢气蒸气,H2的爆炸下限(LEL)为5%,因此最高为1,000 ppm或0.1%“可以”被认为是安全的,但警告极限可能为10,000 ppm,大于等于4%的静电释放可能会爆炸。其他气体可能更具挥发性。因此,并非所有气体的精度都一样。

通常,“任何”保形涂料都不会这样做,因为大多数塑料都具有吸湿性,因此可以防止飞弧,尽管它们可以延长某些恶劣环境下的使用寿命。

甚至环氧密封塑料IC也曾在冰点以下失效。它们最终吸收了水分,并在冷冻后失效,因此直到Sumotomo的环氧树脂配方和工艺开发出来之前,都提供了陶瓷IC。当Plastic IC首次问世时,它们的额定温度仅为0到70'C,现在日本研发部门的改进使其能够覆盖更宽的温度范围。

其他资讯

吸湿树脂

尼龙,ABS,丙烯酸,聚氨酯,聚碳酸酯,PET,PBT

非吸湿树脂

聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,PVC

通常,防爆容器是坚固的砂铸铝外壳设计,可以承受高压。更好的产品使用环氧涂料。因此,单独密封的水分不足以防止电子故障引起的任何爆炸。

如果您需要最好的低电容防潮保形涂层,那么在航空航天中,他们可以使用具有气相沉积的Paralene,IC使用特殊的环氧配方和无尘室程序。其他涂层如果足够厚,则可能会延长使用寿命,例如硅酸盐,丙烯酸和硅树脂,但如果涂层太薄会导致串扰和电容性负载,则性能可能不佳。

防爆的科学依据是良好的绝缘子的污染水平,该绝缘子因水分/和/或灰尘而退化,其中低介电常数污染物通过比高介电常数介质更快地接受电荷而击穿,这是众所周知的带有局部放电的PD是电离放电或绝缘的电弧或介电击穿的先兆。

该测试方法取决于各种塑料的环境应力水平,湿度和吸湿率,其中的污染物可能吸收水分,其极性介电常数比大多数塑料大20倍。污染物的水平只需达到百万分之几或PPM,PD就会发生,这种具有介电常数的泄漏率会产生像振荡器的单结,可能以较低的击穿电压kV / mm或V / um或mV /纳米 周期时间为数分钟,相对于Vbreakdown,激励比变得更快。

该测试方法可以简单地使用最坏情况下的环境污染(灰尘,湿气,盐雾)和缓慢的斜坡电压,并确定附近AM或SW无线电设备上的火花噪声,或使用与接地夹短路的示波器探头,将其缠绕在导体上检测PD电流脉冲。传导或诱发PD活动的应力电压的降额系数决定了高温/高湿浸泡后加速水分进入的安全裕度。

特定的测试过程可能与此不同,但是确定触发阈值的余量的科学方法是关键的安全因素。

无论是干式还是注油式,电力变压器都使用了完全相同的技术,但它们仅测试BDV或击穿电压,而不是PD的可选测试。PD的活动受到H2溶解气体的监视,但是每年都有如此多的变压器爆炸,可以通过PD监视仪来预防,并且通常仅安装在数百万美元的变压器中,但是监视起来却是如此便宜。


“大多数塑料在密封件或塑料中都具有吸湿性”,我不确定您的意思是什么–是编辑错误吗?而且大多数塑料真的吸湿吗?(顺便说一下,拼写是:“ g”,而不是“ d”。)
David Richerby

TY我将添加参考文献
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75 '19

@ SunnyskyguyEE75感谢您的出色回答,硅树脂又如何呢?
Mahmoud Ragab

1
这取决于施工过程中的灰尘和厚度。蘸比喷雾好。
托尼·斯图尔特Sunnyskyguy EE75,19年
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.