基于不同標準爆炸性大氣試驗程序?qū)Ρ确治?/h1>
2020-03-06 11:40:44劉四平李召王學(xué)科
環(huán)境技術(shù) 2020年1期
劉四平，李召，王學(xué)科
（西安西測電子技術(shù)服務(wù)有限公司，西安 710065）
引言
早在60 多年前，爆炸性大氣試驗已在世界上開始應(yīng)用，應(yīng)用比較廣泛的有MIL-STD-810 系列，以及RTCA/DO 160 系列。2017年，中國航天科技集團公司一院702所研制出爆炸性大氣試驗箱，打破了國際壟斷，揭開了爆炸性大氣的神秘面紗。不管是軍用裝備還是民用設(shè)備，都存在靠近存儲燃油和使用燃油設(shè)備的維護設(shè)備。而燃油屬于易揮發(fā)易燃性，從而導(dǎo)致靠近的維護設(shè)備工作于易燃性氣體環(huán)境中。當(dāng)氣體濃度累計到一定程度，設(shè)備工作時的產(chǎn)生的熱表面、電火花甚至電弧將會點燃氣體，進而引發(fā)易燃性氣體發(fā)生爆炸，給裝備及人身安全帶來不可估量的損失與破壞。
考慮到機載設(shè)備的爆炸性大氣試驗環(huán)境適應(yīng)性考核的需求及實施，本文對GJB 150.13-1986、GJB 150.13A-2009、RTCA/DO 160G-2010（第九章）三個不同標準中的“在爆炸性大氣中工作”試驗程序進行了對比分析，包括設(shè)備參數(shù)要求、試驗方法制定與實施、產(chǎn)品安裝要求等多個方面，明確了各標準對爆炸性大氣試驗開展的不同要求。
1 試驗程序?qū)Ρ确治?/h2>1.1 試驗設(shè)備
在GJB 150.13-1986、GJB 150.13A-2009、RTCA/DO 160G-2010（第九章）三個標準中對爆炸性大氣試驗項目的試驗設(shè)備提出了要求，其中在GJB 150.13-1986 中對爆炸性大氣試驗設(shè)備的要求更加具體，包括設(shè)備尺寸、設(shè)備的壓力范圍、風(fēng)速以及溫度要求，而對于GJB 150A-2009、RTCA/DO 160G-2010，在標準中僅提出設(shè)備必須滿足提供/獲得、保持和監(jiān)測規(guī)定的試驗條件，以及應(yīng)有確認混合氣體爆炸特性的裝置。雖然GJB 150.13A-2009、RTCA/DO 160G-2010（第九章）在設(shè)備的要求描述上有些許差別，但可以看出兩者對設(shè)備的要求基本一致，對設(shè)備尺寸未做具體規(guī)定。不同標準對爆炸性大氣試驗設(shè)備的要求具體見表1。
表1 不同標準對試驗設(shè)備的要求
1.2 燃料混合物
對于爆炸性大氣試驗的實施，燃料的作用不言而喻，燃料的選取以及配比直接決定了試驗?zāi)芊癯晒﹂_展。文中將三個不同標準對試驗所用爆炸性燃料混合物的成分及配比要求進行對比，具體如表2。
從 表2 中 可 以 看 出，GJB 150.13-1986 與GJB 150.13A-2009 對燃料及混合氣體要求基本保持一致，GJB 150.13A-2009 在對燃料要求中，對除95 %正己烷以外的氣體成分做了規(guī)定，規(guī)定為5 %的正己烷異構(gòu)體。而對于RTCA/DO 160G-2010（第九章），其規(guī)定的燃料除正己烷外，還可以是丙烷或與其相當(dāng)?shù)娜剂?，并對丙烷氣體的使用量進行了規(guī)定。
表2 不同標準中燃料的要求
1.3 試驗程序
1）GJB 150.13-1986 試驗程序
GJB 150.13-1986 共包含兩個試驗程序，本文重點分析程序1-確定各種類型的密封設(shè)備和非密封設(shè)備在可燃性氣體中工作而不引起爆炸的能力。具體試驗程序?qū)嵤┤绫?。
2）GJB 150.13A-2009 試驗程序
GJB 150.13A-2009 也包括兩個試驗程序：程序1 為在爆炸性大氣中工作，程序2 為隔爆試驗，在此重點講述程序1。此程序相較于GJB 150.13-1986 中的程序1，試驗實施簡化很多，具體程序?qū)嵤┤绫?。
3）RTCA/DO 160G-2010（第九章）試驗程序
RTCA/DO 160G-2010（第九章）共包括三個程序，其中E 類試驗確認產(chǎn)品在爆炸性大氣環(huán)境中工作時不會引起爆炸，其實施程序[3]具體如下：
第一步：試件應(yīng)使用制造方推薦的正常安裝方式進行機械和電氣連接與定位，運行試件確定其功能正常。
表3 在爆炸性大氣中工作實施程序（GJB 150.13-1986）[1]
表4 在爆炸性大氣中工作實施程序（GJB 150.13A-2009）[2]
第二步：密封試驗箱，并將箱內(nèi)的環(huán)境溫度升至產(chǎn)品的高溫工作溫度。但在爆炸混合氣體進入試驗箱前，應(yīng)使試驗箱和試驗箱壁的溫度上升至與試驗箱周圍空氣的差值不超過 11 ℃，以防止爆炸氣體凝露。
第三步：向試驗箱內(nèi)注入燃料量，使試驗大氣循環(huán)流通至少 3 min，使燃料完全汽化并均勻化。
第四步：試件的所有電接觸器都應(yīng)動作。在這一期間內(nèi)試件應(yīng)連續(xù)工作，且所有電接觸器的開合頻率應(yīng)盡量和實際使用情況相同。
第五步：如果試件工作時沒有發(fā)生爆炸，驗證氣體樣本的爆炸性。如果混合氣體不具有爆炸性，則此試驗無效，應(yīng)重新進行試驗。
3 結(jié)論
本 文 基 于GJB 150.13-1986、GJB 150.13A-2009、RTCA DO 160G-2010（第九章）對“在爆炸性大氣試驗中工作”試驗程序及方法進行了對比及分析，經(jīng)對比分析，可以得出以下結(jié)論：
1）程序復(fù)雜度。在三個標準中，GJB 150.13-1986執(zhí)行的“在爆炸性大氣中工作”試驗程序最為復(fù)雜，這主要是由于在試驗過程中試驗高度的調(diào)整以及新試驗高度確定與模擬，同時也大大增加了試驗時長。GJB 150.13A-2009 中雖然也涉及高度的調(diào)整，實際上試驗過程涉及的高度包括試驗高度及地面高度，相較于GJB 150.13-1986 試驗過程簡化了很多。相較于前兩個標準，而RTCA/DO 160G-2010（第九章）不論在高度選取上還是在試驗方法上，均簡化了很多，試驗過程涉及的高度為地面高度。
2）試驗高度選取。GJB 150.13-1986 與GJB 150.13A-2009 規(guī)定的試驗高度均為試件的最高工作高度，RTCA/DO 160G-2010（第九章）規(guī)定的試驗高度為地面高度。
3）試驗溫度選取。三個標準均推薦采用試件的最高工作環(huán)境溫度。
通 過 對GJB 150A-2009、GJB 150-1986、RTCA DO 160G-2010（第九章）中“在爆炸性大氣工作”在試驗設(shè)備、爆炸性氣體、試驗程序?qū)嵤⒃囼瀰?shù)選取等方面進行了對比分析，明確了爆炸性大氣試驗“在爆炸性大氣工作”程序的實施方法與要求，可為機載產(chǎn)品在實施爆炸性大氣試驗時提供參考與指導(dǎo)。
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（西安西測電子技術(shù)服務(wù)有限公司，西安 710065）
引言
早在60 多年前，爆炸性大氣試驗已在世界上開始應(yīng)用，應(yīng)用比較廣泛的有MIL-STD-810 系列，以及RTCA/DO 160 系列。2017年，中國航天科技集團公司一院702所研制出爆炸性大氣試驗箱，打破了國際壟斷，揭開了爆炸性大氣的神秘面紗。不管是軍用裝備還是民用設(shè)備，都存在靠近存儲燃油和使用燃油設(shè)備的維護設(shè)備。而燃油屬于易揮發(fā)易燃性，從而導(dǎo)致靠近的維護設(shè)備工作于易燃性氣體環(huán)境中。當(dāng)氣體濃度累計到一定程度，設(shè)備工作時的產(chǎn)生的熱表面、電火花甚至電弧將會點燃氣體，進而引發(fā)易燃性氣體發(fā)生爆炸，給裝備及人身安全帶來不可估量的損失與破壞。
考慮到機載設(shè)備的爆炸性大氣試驗環(huán)境適應(yīng)性考核的需求及實施，本文對GJB 150.13-1986、GJB 150.13A-2009、RTCA/DO 160G-2010（第九章）三個不同標準中的“在爆炸性大氣中工作”試驗程序進行了對比分析，包括設(shè)備參數(shù)要求、試驗方法制定與實施、產(chǎn)品安裝要求等多個方面，明確了各標準對爆炸性大氣試驗開展的不同要求。
1 試驗程序?qū)Ρ确治?/h2>1.1 試驗設(shè)備
在GJB 150.13-1986、GJB 150.13A-2009、RTCA/DO 160G-2010（第九章）三個標準中對爆炸性大氣試驗項目的試驗設(shè)備提出了要求，其中在GJB 150.13-1986 中對爆炸性大氣試驗設(shè)備的要求更加具體，包括設(shè)備尺寸、設(shè)備的壓力范圍、風(fēng)速以及溫度要求，而對于GJB 150A-2009、RTCA/DO 160G-2010，在標準中僅提出設(shè)備必須滿足提供/獲得、保持和監(jiān)測規(guī)定的試驗條件，以及應(yīng)有確認混合氣體爆炸特性的裝置。雖然GJB 150.13A-2009、RTCA/DO 160G-2010（第九章）在設(shè)備的要求描述上有些許差別，但可以看出兩者對設(shè)備的要求基本一致，對設(shè)備尺寸未做具體規(guī)定。不同標準對爆炸性大氣試驗設(shè)備的要求具體見表1。
表1 不同標準對試驗設(shè)備的要求
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對于爆炸性大氣試驗的實施，燃料的作用不言而喻，燃料的選取以及配比直接決定了試驗?zāi)芊癯晒﹂_展。文中將三個不同標準對試驗所用爆炸性燃料混合物的成分及配比要求進行對比，具體如表2。
從 表2 中 可 以 看 出，GJB 150.13-1986 與GJB 150.13A-2009 對燃料及混合氣體要求基本保持一致，GJB 150.13A-2009 在對燃料要求中，對除95 %正己烷以外的氣體成分做了規(guī)定，規(guī)定為5 %的正己烷異構(gòu)體。而對于RTCA/DO 160G-2010（第九章），其規(guī)定的燃料除正己烷外，還可以是丙烷或與其相當(dāng)?shù)娜剂?，并對丙烷氣體的使用量進行了規(guī)定。
表2 不同標準中燃料的要求
1.3 試驗程序
1）GJB 150.13-1986 試驗程序
GJB 150.13-1986 共包含兩個試驗程序，本文重點分析程序1-確定各種類型的密封設(shè)備和非密封設(shè)備在可燃性氣體中工作而不引起爆炸的能力。具體試驗程序?qū)嵤┤绫?。
2）GJB 150.13A-2009 試驗程序
GJB 150.13A-2009 也包括兩個試驗程序：程序1 為在爆炸性大氣中工作，程序2 為隔爆試驗，在此重點講述程序1。此程序相較于GJB 150.13-1986 中的程序1，試驗實施簡化很多，具體程序?qū)嵤┤绫?。
3）RTCA/DO 160G-2010（第九章）試驗程序
RTCA/DO 160G-2010（第九章）共包括三個程序，其中E 類試驗確認產(chǎn)品在爆炸性大氣環(huán)境中工作時不會引起爆炸，其實施程序[3]具體如下：
第一步：試件應(yīng)使用制造方推薦的正常安裝方式進行機械和電氣連接與定位，運行試件確定其功能正常。
表3 在爆炸性大氣中工作實施程序（GJB 150.13-1986）[1]
表4 在爆炸性大氣中工作實施程序（GJB 150.13A-2009）[2]
第二步：密封試驗箱，并將箱內(nèi)的環(huán)境溫度升至產(chǎn)品的高溫工作溫度。但在爆炸混合氣體進入試驗箱前，應(yīng)使試驗箱和試驗箱壁的溫度上升至與試驗箱周圍空氣的差值不超過 11 ℃，以防止爆炸氣體凝露。
第三步：向試驗箱內(nèi)注入燃料量，使試驗大氣循環(huán)流通至少 3 min，使燃料完全汽化并均勻化。
第四步：試件的所有電接觸器都應(yīng)動作。在這一期間內(nèi)試件應(yīng)連續(xù)工作，且所有電接觸器的開合頻率應(yīng)盡量和實際使用情況相同。
第五步：如果試件工作時沒有發(fā)生爆炸，驗證氣體樣本的爆炸性。如果混合氣體不具有爆炸性，則此試驗無效，應(yīng)重新進行試驗。
3 結(jié)論
本 文 基 于GJB 150.13-1986、GJB 150.13A-2009、RTCA DO 160G-2010（第九章）對“在爆炸性大氣試驗中工作”試驗程序及方法進行了對比及分析，經(jīng)對比分析，可以得出以下結(jié)論：
1）程序復(fù)雜度。在三個標準中，GJB 150.13-1986執(zhí)行的“在爆炸性大氣中工作”試驗程序最為復(fù)雜，這主要是由于在試驗過程中試驗高度的調(diào)整以及新試驗高度確定與模擬，同時也大大增加了試驗時長。GJB 150.13A-2009 中雖然也涉及高度的調(diào)整，實際上試驗過程涉及的高度包括試驗高度及地面高度，相較于GJB 150.13-1986 試驗過程簡化了很多。相較于前兩個標準，而RTCA/DO 160G-2010（第九章）不論在高度選取上還是在試驗方法上，均簡化了很多，試驗過程涉及的高度為地面高度。
2）試驗高度選取。GJB 150.13-1986 與GJB 150.13A-2009 規(guī)定的試驗高度均為試件的最高工作高度，RTCA/DO 160G-2010（第九章）規(guī)定的試驗高度為地面高度。
3）試驗溫度選取。三個標準均推薦采用試件的最高工作環(huán)境溫度。
通 過 對GJB 150A-2009、GJB 150-1986、RTCA DO 160G-2010（第九章）中“在爆炸性大氣工作”在試驗設(shè)備、爆炸性氣體、試驗程序?qū)嵤⒃囼瀰?shù)選取等方面進行了對比分析，明確了爆炸性大氣試驗“在爆炸性大氣工作”程序的實施方法與要求，可為機載產(chǎn)品在實施爆炸性大氣試驗時提供參考與指導(dǎo)。
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