GB/T 3836.22测试

GB/T 3836.22 是中国国家推荐性标准，全称为《爆炸性环境 第22部分：光辐射设备和传输系统的安全要求》（Explosive atmospheres — Part 22: Safety requirements for equipment with optical radiation），主要针对爆炸性环境中使用的光辐射设备及相关传输系统的设计、测试和安全要求。其核心目的是通过限制光辐射能量、控制设备表面温度及结构设计，防止光辐射（如可见光、红外、紫外等）引发周围爆炸性气体或粉尘的点燃，确保设备在危险区域安全运行。

一、标准基本信息

标准编号：GB/T 3836.22-2010（现行有效版本）；

发布日期：2010年12月23日；

实施日期：2011年10月1日；

适用范围：适用于在爆炸性气体环境（0区、1区、2区）或爆炸性粉尘环境（20区、21区、22区）中使用的光辐射设备（如激光器、LED光源、光纤传输系统、光学传感器等）及其关联设备（如光源控制装置、光纤耦合器等）；

关联标准：需与 GB 3836.1（爆炸性环境通用要求）配合使用，部分测试项目参考 IEC 60079-28（本质安全型设备）及 IEC 60079-15（非电气设备）的相关要求。

二、核心概念与风险机理

光辐射设备在爆炸性环境中引发点燃的主要机理是：

光辐射能量被可燃物质吸收后，导致其温度升高至自燃温度（AIT），或某些气体（如氢气、乙炔、硫化氢等）对特定波长的光敏感，发生光化学反应（如链式反应）引发爆炸。

因此，标准重点关注以下风险：

热效应：红外、可见光等热辐射被粉尘或气体吸收，导致局部温度超过自燃温度；

光化学效应：特定波长（如紫外光）的光子能量足够高，直接激发可燃气体分子发生分解或氧化反应；

设备表面温度：设备自身发热（如光源、电路元件）导致表面温度超标。

三、关键测试项目与要求

GB/T 3836.22 规定了严格的测试要求，核心测试项目包括：

1. 光辐射能量与光谱特性测试

目的：验证光辐射的能量、波长分布是否低于目标环境的点燃阈值。

方法：

使用光谱仪测量光辐射的波长范围（如紫外、可见光、红外）；

用功率计或能量计测量光源的最大输出功率（连续/脉冲模式）；

对比目标爆炸性气体/粉尘的最小点燃能量（MESG）或最小点燃温度（MIT），确保光辐射能量不足以点燃。

示例：对于氢气环境（MIT约570℃），若设备发射红外光，需验证其辐射热通量是否低于氢气的临界热通量（如通过热板模拟试验）。

2. 点燃危险试验（Ignition Hazard Test）

目的：直接验证光辐射是否可能点燃目标爆炸性混合物。

方法：

敞开式试验：将设备置于爆炸性气体/粉尘环境中（如甲烷/空气、小麦粉/空气），开启光源至最大功率，观察是否发生点燃；

密闭腔试验：使用石英窗口的密闭腔模拟危险环境，通过外部光源（模拟设备发射的光）照射腔内气体/粉尘，验证是否点燃（适用于无法直接放置设备的场景）。

注意：试验需在爆炸性环境试验箱（如 Ex 型试验装置）中进行，确保安全防护。

3. 表面温度测试

目的：确保设备表面最高温度不超过目标环境的自燃温度（通常降低25%作为安全裕度）。

方法：

设备在额定电源下连续运行至热稳定状态（温度变化≤2℃/h）；

使用红外热像仪或多点温度计测量所有可触及表面的温度（包括光源、散热片、外壳等）；

对比目标气体的自燃温度（AIT），要求表面温度≤AIT×0.75（气体环境）或≤AIT×0.8（粉尘环境）。

示例：若丙烷的自燃温度为450℃，则设备表面温度需≤337.5℃（450×0.75）。

4. 设备结构与材料要求

外壳防护：设备外壳需满足 IP 防护等级（如 IP65），防止粉尘进入或液体渗透导致电路短路；

光学元件完整性：光纤、透镜等光学元件需耐振动、耐冲击，避免断裂后光源直接暴露于危险区域；

电气连接：电源线、信号线需采用低电容/电感电缆（若含电气部分），连接处需密封，防止松脱产生火花（参考 GB 3836.4 本质安全要求）。

5. 故障状态测试

目的：模拟设备故障（如光源过载、电路短路、散热失效），验证其是否仍满足安全要求。

常见故障类型：

光源电流超过额定值（如LED过流导致功率激增）；

散热系统失效（如风扇停转导致温度升高）；

光学窗口污染或损坏（如粉尘覆盖降低透光率，间接导致光源功率补偿性增加）。

测试方法：人为制造故障（如短接限流电阻、堵塞散热孔），监测光辐射能量及表面温度是否超标。

6. 关联设备测试（如光源控制器、光纤耦合器）

关联设备需验证其对主设备的控制可靠性，例如：

控制器的过压/过流保护功能（防止光源因电压波动超功率运行）；

光纤耦合器的插入损耗（确保输出光功率低于点燃阈值）；

接地连续性（防止静电积累引发火花）。

四、认证与合规要求

光辐射设备需通过第三方认证（如国家认可的防爆认证机构）方可在爆炸性环境中使用，流程通常包括：

设计审核：确认设备符合 GB 3836.1（通用要求）及 GB/T 3836.22（光辐射专项）的结构、材料要求；

型式试验：按标准完成全部测试项目，出具权威测试报告；

工厂检查：验证生产过程的质量控制（如来料检验、过程检验、出厂检验）；

获证与监督：颁发防爆合格证（如 Ex 认证标志），定期监督（通常每年一次）确保持续符合标准。

五、注意事项

环境适配：设备需根据目标环境的爆炸性气体（如 Group IIC 级氢气）或粉尘（如金属粉尘、有机粉尘）选择对应的测试条件和防护等级；

多标准协同：若设备同时含电气部分（如光源驱动电路），需同时满足 GB 3836.4（本质安全型“i”）或 GB 3836.9（关联设备“nA”）的要求；

维护与使用：用户需定期检查光学元件完整性、散热系统有效性，避免因老化或污染导致风险升高。

总结

GB/T 3836.22 是爆炸性环境用光辐射设备的安全核心标准，通过限制光辐射能量、控制表面温度及结构设计，确保设备在危险区域运行时不引发点燃。企业需结合产品应用场景（气体/粉尘、危险区域等级），针对性完成测试和认证，以满足中国防爆合规要求（如 GB 3836 系列）。