氣候與環境試驗設備的特殊安全要求 (3)設備的防機械沖擊、防火焰蔓延、

時間:2017-6-26 9:08:00 來源:本網 添加人:admin

  氣候與環境試驗設備作為重要的實驗室設備之一,其安全要求嚴重影響設備的設計、制造、檢驗、銷售與使用目前,有關氣候與環境試驗設備特殊安全要求的國家標準和舊C國際標準正處子標準的草案階段,充分利用標準發布以前的空隙,熟悉、理解有關要求并將安全要求貫徹于產品的設計、制造與測試,對干提高我國氣候與環境試驗設備的安全性與可靠性具有深遠的意義。I,試驗設備哎待殊要求主講人簡介:徐月明(1962-),男,碩士,畢業于浙江大學。1990年開始從事恒溫技術研究,主持浙江省級科研開發項目5項。1998年獲得國家留學基金訪問美國,2000年訪問德國ULABO公司從事低溫合作研究,2000年11月成立杭州雪中炭恒溫技術有限公司,任總經理,從事實驗室恒溫設備的設計、開發與制造,2004年主持國家創新基金項目1項。現任全國實驗室儀器及設備標準技術委員會(SAC/TC526)委員,全國測量、控制和實驗室電器設備安全標準化技術委員會(SAC/TC526)委員,國際IEC/TC66WG1、WG8、MT10專家以及WG9專家和召集人。2008年以來主持起草國家標準恒溫槽及恒溫循環裝置通用技術條件低溫恒溫槽、人工氣候環境試驗箱通用技術要求等產品標準6項;國家標準氣候與環境試驗設備的安全:低溫恒溫循環裝置的特殊安全要求等安全標準12項;國際標準丨EC 61010-2-012測量、控制和實驗室設備的安全氣候與環境試驗設備的特殊安全要求等標準新項目草案1項,2011年被中國機械聯合會授予"機械工業十一五標準化工作先進工作者"榮譽稱號。

  (3)設備的防機械沖擊、防火焰蔓延、耐熱與防液危險等要求柳曉菁1郭建宇2徐月明3(1.機械工業器表綜合技術經濟研究所,北京市100055中國電子技術標準化研究院,北京市100007 3杭州雪中炭恒溫技術有限公司,杭州市310012)與環境試驗設備的基本類別、范圍、試驗以及與GB4793.1的通用要求對照相比,設備在標志與哪老齜與計星9文件,電擊或電灼傷,機械危險,火焰從設備內向外蔓延,過高溫,液體和液體壓力的影響,輻射影響,包括激光源、聲壓力和超聲壓力,釋放的氣體、爆炸和內爆,化學和生物危險以及原器件等方面通常應考慮的特殊安全要求,他們將作為設備設計、制造、檢驗時確保產品安全性與可靠性的重要依據。該系列標準已經成功轉化為丨EC 61010-1-012國際標準新項目草案。

  本文分為三個部分和三期介紹氣候與環境試驗設備的特殊安全要求:a)設備的分類、范圍、試驗與標志要求;(2)設備的文件、防電擊與防機械危險要求;(3)設備的防機械沖擊、防火焰蔓延、耐熱和防液體危險等要求,本期是本文的第(3)部分。

  5.5設備耐機械沖擊和撞擊要求當設備承受在正常使用時可能遇到的沖擊和碰撞時不得引起危險。設備應當具有足夠的機械強度,元器件應當可靠地固定且電氣連接應當是牢固的。

  影響氣候與環境試驗設備耐機械沖擊與撞擊的因素主要包括:構成外殼一部分的觀察窗、玻璃隔板等受正常使用操作溫度范圍的高溫和低溫沖擊后對機械強度的影響;一一構成外殼一部分的復合材料等受正常使用操作溫度范圍的高溫和低溫沖擊后對機械強度的影響;一一連接設備與應用系統的金屬或非金屬材料軟管等受正常使用操作溫度范圍的高溫和低溫沖擊后對機械強度的影響,由于設備的移動或正常使用的機械應力對機械強度的影響;一一各種外部安裝的外循環接口、水源接口、蒸汽接口、壓縮空氣接口、排液閥接口、溢液口、液位顯示窗口、透明防霧罩等耐機械沖擊或撞擊的強度;一一壓力表、液視鏡、液晶顯示器、表顯示窗等部位的防護以及防撞擊警告。

  5.6設備防止火焰蔓延的要求設備在正常條件下或單一故障條件下,火焰不得蔓延到設備的外面。GB4793.1是說明符合性檢驗方法的流程圖。

  可能引起氣候與環境試驗設備火焰蔓延的因素主要包括:一一使用易燃液體傳熱介質的恒溫槽或循環裝置,與液體傳熱介質接觸的加熱裝置的表面溫度可能超過液體的燃點溫度,或液體傳熱介質與空氣接觸的表面溫度可能超過液體的閃點溫度;一一使用易燃制冷劑或包含易燃發泡氣體的絕熱材料的制冷裝置,制冷劑的充灌量超出一定的限值和制冷劑可能存在泄漏時;燃溶劑的樣品,樣品反應、溶解或混合的過程以及這些物質在規定的溫度范圍內試驗時能夠釋放燃燒或易燃氣體或液體的;一一高溫的操作條件以及合理的可預見的非正常使用,如高溫箱干熱滅菌時在高溫下突然開啟干燥箱的門等可能使紙張、木材、脫脂棉或紗布產生燃燒;一一高溫操作的溫度超過了保溫材料、結構件或非金屬復合材料的燃點溫度而引起燃燒;一一由于冷卻不充分或不當的操作造成應用系統(比如化學反應)、光源的過熱或爆炸引起的燃燒;一一高溫與耐熱的不完善造成電氣故障引起的燃燒。

  5.7設備的溫度限值和耐熱要求對于設備防灼傷的表面溫度限值,不僅應考慮設備正常工作的高環境溫度條件,還應考慮設備正常工作的高操作溫度條件。

  裝備制冷裝置的設備,如果操作溫度很低,還應考慮防止凍傷的表面溫度限值。

  影響高溫灼傷或低溫凍傷的因素主要包括:一一表面溫度;表面的材料與結構;一一與加熱表或冷卻表面可能接觸的操作者(比如性別、年齡)及人體各部位對溫度的敏感程度;一一皮膚與加熱表面或冷卻表面接觸的可能時間。

  應根據設備的操作特點、加熱表面或冷卻表面的溫度和操作者接觸這些表面的幾率和頻度以及高、低環境溫度等,對加熱表面或冷卻表面的灼傷或凍傷危險的風險進行評估,并提出正常條件和單一故障條件下合理的危險溫度限值。

  (包括附錄AA)的電動機-壓縮機,無需測量壓縮機的外殼溫度和電動機的繞組溫度;不符合GB4706.17(包括附錄AA)的電動機-壓縮機,應按GB 4706.17(包括附錄AA)的要求和程序測量壓縮機表面溫度和電動機的繞組溫度。

  由于制冷裝置工作的特殊性,其操作溫度、壓力和電流受環境溫度的嚴重影響且呈現非線性,測試結果的線性推斷是不可能的。因此除非另有說明,包括極端使用條件在內的試驗和溫度測量應使設備處于高環境條件達到溫度和壓力平衡狀態以后才能進行。

  如果溫度控制系統、加熱器、冷卻裝置、攪拌器或其他零部件出現單一故障,可能通過設備的某一零部件或被處理的材料的過熱而引發危險,那么滿足GB4793.1中14.3要求的一個非自動復位過溫裝置或系統應切斷加熱裝置和引起危險的其他零部件輸入電源的所有極。

  如果不足量的液體傳熱介質可能引發危險,那么自動復位或非自動復位的液位裝置應切斷加熱設備和引起危險的其他零部件輸入電源的所有極。

  根據應用情況,中斷循環、機械攪拌或加熱、制冷以后重新啟動或不重新啟動都有可能引起危險。

  應對設備在電源電網中斷以后以及發生故障或循環、機械攪拌、加熱、制冷中止的情況下是否再啟動提供方法并在使用說明中加以明確。

  可能引起氣候與環境試驗設備過熱的因數主要包括:設備正常加熱造成的高溫環境與絕熱不良或失效;控制設備加熱器工作的電路故障,包括加熱器局部對地短路、限制加熱的開關故障等;制冷裝置的冷卻失效造成過熱;一一應用系統的化學反應、溶解或混合產生的熱量超過設備的處理能力或設備冷卻失效造成過熱;一一照明燈、輻照光源等的冷卻失效造成的過熱;一一循環或冷卻風扇、循環泵、壓縮機、運動驅動電動機、變壓器等的過載或堵轉造成過熱;一一加濕器的蒸汽失控。

  5.8設備防流體危險的要求對裝有液體的或預定需要與水源連接的設備,應當在設計上對操作人員或周圍環境提供在正常使用或單一故障條件下的液體危險的防護。

  泵、管路、軟管、軟管接頭、聯接器、密封件、閥及其他可能直接地或用于輸送液體的組件,應設計成用來承受正常工作條件下以高額定工作壓力、大額定工作溫度范圍內可能出現的任何機械的、化學的或熱的應力而不引起液體泄漏或噴射危險。

  當水源來自生活用水或飲用水源配水設備與管網時,其結構應能防止貯存或殘留在設備內部容器或管路中水的倒虹吸現象導致非飲用水進入生活飲用水配水設備與管網。

  由于制冷裝置工作的特殊性,其操作溫度、壓力和電流受環境溫度的嚴重影響且呈現非線性,測試結果的線性推斷是不可能的。因此除非另有說明,包括極端使用條件在內的試驗和壓力測量應使設備處于高環境條件達到溫度和壓力平衡狀態以后才能進行。

  可能引起氣候與環境試驗設備流體危險的因數主要包括:一一設備正常使用裝有液體傳熱介質;液體傳熱介質在高溫、低溫或高低溫度變化時引起的狀態變化、液位變化或壓力變化;一一由于空氣中水分的冷凝或液體傳熱介質揮發以后的再冷凝;一一液體傳熱介質由于溫度變化引起的粘度變化、胨脹以后的危險;一一液體傳熱介質攪拌、輸送或受振蕩器搖板、樣品晃蕩引起的危險;一一增壓泵、管道等輸送液體的高壓危險;一一制冷系統中液態制冷劑在環境條件下的揮發、壓縮機的高壓引起的危險;一一與應用有關的有機溶劑、酸、堿等腐蝕性液體等化學危險;一一易燃制冷劑、易燃液體傳熱介質和易燃液體樣品等危險;一一設備與液體有關的容器、管道、軟管、閥門、密封材料、管道接口、液位顯示管等危險。

  5.9設備防輻射(包括激光源)、聲壓和超聲壓的要求設備應當提供防內部產生或外部應用可能的紫外線、電離輻射和微波輻射、激光源、以及聲壓和超聲壓效應的保護。

  如果設備可能導致這樣的危險,則應當進行符合性試驗。

  可能引起氣候與環境試驗設備輻射、聲壓和超聲R8R昏齜與計置“壓危險的因數主要包括:一一氣候環境試驗箱、生物人工氣候試驗箱等使用包含高能紫外線輻射或強輻照能量的光源;一一超聲波加濕器等使用超聲波換能器能量超過可以接受的水平的;一一振蕩器、制冷裝置、離心風輪、循環泵等聲壓超過可以接受的水平的;一一設備處理的樣品可能經受放射性化學品處理或用于核物理研究而直接接觸放射性樣品的。

  5.10設備對釋放的氣體、爆炸和內爆的防護要求在正常條件下工作,設備及其預期與設備一起使用的液體傳熱介質、被處理的材料或樣品不得釋放出達到危險量的有毒或有害氣體、懸浮顆粒物、煙霧或汽霧。

  制造商的技術文件應說明設備、液體傳熱介質或警告操作者被處理的材料或樣品可能釋放出哪一種潛在有毒和有害的氣體、懸浮顆粒物、煙霧或汽霧以及這些物質的釋放量。

  如果因過熱、過冷或過載易于引起爆炸的元器件,或者如果設備被設計成或錯誤地用于處理受熱沖擊可能潛在爆炸或內爆的材料,則在設備中應當裝有保護操作人員的防護裝置。

  低氣壓試驗箱應裝有防護裝置以防被處理的材料或樣品的內爆對操作人員和環境產生的影響。

  可能引起氣候與環境試驗設備釋放危險氣體、爆炸和內爆的因數主要包括:一一預期與恒溫槽和循環裝置配套使用的液體傳熱介質,高溫汽化、揮發和再冷凝;一一用于處理樣品的化學品或生物制品,包括鹽霧、農藥、溶劑、懸浮顆粒物、微生物制品等;一程工業應用的腐蝕性液體的揮發、氣體的泄漏等;一一處理包含易燃和揮發性有機溶劑樣品,或在高溫下分解和釋放氣體的樣品,由于排放受阻或異常密閉和聚集,廢氣在空氣中達到危險濃度時引起爆炸危險;一一樣品在高溫、低溫或高低溫沖擊和真空、低氣壓條件下引發的內爆。

  5.11設備安全對元器件的要求如果涉及安全,則元器件應當按其規定的額定值使用,除非已作出特定的例外規定,元器件應當符合下列之一的要求:一一滿足某個相關的GB或IEC標準適用的安全要求,不要求符合該元器件標準的其他要求。如果對應用有必要,則元器件應當承受規定的試驗,但不需要再進行已在檢驗元器件標準符合性時完成的等同或等效的試驗;4793.1的要求以及如果對應用有必要,滿足相關的GB或IEC元器件標準任何附加的適用的安全要求;4793.1的要求,如果無適用的相關GB或IEC標準;一一滿足某個非GB或IEC標準的適用的安全要求。這些適用的安全要求至少要與相關的GB或IEC標準的適用的安全要求相當,但是該元器件應由經認可的檢測機構按該非GB或IEC標準獲得批準。

  4793.1的0是表示符合性檢驗方法的流程圖。

  氣候與環境試驗設備使用的與安全有關的元器件主要包括:一一過溫保護裝置、液位保護裝置以及壓力保護裝置等(限壓器件、泄壓閥、安全閥、防爆片);一一浸入式加熱器、裸露電熱絲加熱器以及用于融霜或防止冷凝的加熱器;一一加濕器,尤其是電極式加濕器;一一冷凝器、蒸發器或板式換熱器;一一冷凝壓力、蒸發壓力、曲軸箱壓力等壓力調節閥;一一儲液桶、氣液分離器、節能器和油分離器;一一干燥器、過濾器和消音器;一一全封閉、半封閉等活塞式電動機-壓縮機和其他非活塞式壓縮機;一一管道及管道配件、承壓的軟管;制冷用閥門,包括安全閥、壓力控制安全閥、隔離閥、手閥等;一一液位指示器、壓力表;一一制冷裝置用的開關和控制器等。

  5.12利用聯鎖裝置的保護設備用來防止操作人員、周圍環境或設備、應用系統遭受危險的聯鎖裝置應當在危險存在期間或危險消除之前防止危險的產生和發展。

  如果溫度偏離設定與控制的范圍能夠引起應用系統的危險,或者如果循環或攪拌裝置的停止工作能夠引起恒溫槽或循環裝置自身的危險從而引起操作人員或周圍環境的危險,設備的循環泵、攪拌裝置與加熱裝置、制冷裝置和應用系統的溫度監控裝置應進行聯鎖。按照適用的情況,在循環泵或攪拌裝置停止工作時,加熱和制冷應停止工作,應用系統應報警并得到阻止危險發展的控制。

  (下轉第22頁)(5)SRECS子系統使用和維護規程。

  ISO13849對于控制系統的設計和實現要求主要包括:⑴類別的評估;(2)PL的評估;(3)SRP/CS嵌入式軟件和應用軟件要求;(4)故障排除;(5)確認。

  62061采用了一種簡化的概率方法計算PFH,但其原理仍然與IEC 61508相同。而ISO13849為了避免計算的復雜性,給出了簡單的每個通道低不包括中不包括高在嵌入式軟件評估方面,IEC 62061完全采用IEC61508.3的要求,ISO13849中對于PLe要求的軟件建議采用IEC61508.3的要求。在應用軟件和避免系統性失效方面,兩個標準類似。

  6結束語13849已經轉化為國家標準(IEC62061的國標也即將發布),但國內對于這兩個標準及其與功能安全關系的認識還有待提高,甚至還存在很多認識上的誤區(如PL與SIL的關系),本文簡單的梳理了這兩個標準及其與IEC61508的關系,有助于國內工程技術人員機械安全的認識和了解,但是對于機械應用安全相關系統詳細的認識還需要更為深入的研究。

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