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GB/T 3836.22测试

2025-06-06 15:37:40
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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)。


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