環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備主要模擬高溫、低溫、濕熱、紅外線輻射和低氣壓、沙塵以及霉菌等一系列自然條件，并且對(duì)模擬精度有很高的要求。隨著行業(yè)的發(fā)展，越來越多的客戶需要在實(shí)現(xiàn)以上環(huán)境模擬的同時(shí)，對(duì)設(shè)備提出了防爆要求，以適應(yīng)更廣的試驗(yàn)樣品。防爆首先要考慮在模擬試驗(yàn)過程中能檢測箱內(nèi)可燃性氣體的濃度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，試驗(yàn)箱要采取措施來降低可燃性氣體濃度，避免發(fā)生燃燒、爆炸等意外；一旦發(fā)生了爆炸，試驗(yàn)箱的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)、防護(hù)措施就顯得尤為重要，防護(hù)得當(dāng).可減少經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失、避免人員傷亡。

    1、高低溫濕熱試驗(yàn)防爆箱的控制

    爆炸是由燃燒等劇烈化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的。為了防止 高低溫濕熱試驗(yàn)防爆箱內(nèi)樣品在測試時(shí)發(fā)生燃燒反應(yīng)，在檢測到箱內(nèi)產(chǎn)生少量可燃性氣體的初期，可在高低溫濕熱試驗(yàn)箱的控制方面設(shè)計(jì)引入新風(fēng)動(dòng)作，通過從外界引入新鮮空氣來保持箱內(nèi)可燃性氣體的濃度在安全范圍內(nèi)。萬一箱內(nèi)已經(jīng)發(fā)生明火、爆炸等較嚴(yán)重的情況時(shí)，箱內(nèi)溫度會(huì)急劇地上升，此時(shí)應(yīng)在試驗(yàn)箱的控制方面設(shè)計(jì)滅火動(dòng)作，及時(shí)地將試驗(yàn)箱內(nèi)的火勢控制、撲滅，防止明火、爆炸等擴(kuò)散到試驗(yàn)箱外，避免引起周圍設(shè)備、財(cái)產(chǎn)損失及人員傷亡。
    如表1所示，當(dāng)試驗(yàn)箱的可燃性氣體檢測裝置檢測到箱內(nèi)的可燃性氣體濃度達(dá)到400ppm時(shí)，進(jìn)、排氣風(fēng)門打開，換氣排風(fēng)扇同時(shí)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，將外界的新風(fēng)引入到設(shè)備內(nèi)，稀釋可燃性氣體濃度，直到可燃性氣體濃度恢復(fù)到400pm以下；并持續(xù)地引入新風(fēng)一段時(shí)間后(持續(xù)時(shí)間可由外置定時(shí)器設(shè)定)，換風(fēng)裝置停止工作，此過程中試驗(yàn)箱不停機(jī)。
    當(dāng)試驗(yàn)箱內(nèi)的可燃性氣濃度上升到1000ppm時(shí)，換氣裝置繼續(xù)工作，引人新風(fēng)，稀釋可燃性氣體濃度，在此過程中試驗(yàn)箱停機(jī)不工作，但安全防爆系統(tǒng)正常工作。
    若可燃性氣體濃度持續(xù)在1000ppm以上不能及時(shí)地降低，并且箱內(nèi)溫度急劇地上升，終導(dǎo)致試驗(yàn)箱內(nèi)發(fā)生燃燒或爆炸，此時(shí)換氣系統(tǒng)關(guān)閉，CO?消防裝置自動(dòng)開啟，高壓CO?通內(nèi)箱內(nèi)的噴嘴瞬間噴射進(jìn)入試驗(yàn)箱內(nèi)，撲滅箱內(nèi)的明火，并降低試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度。在此過程中，試驗(yàn)箱停機(jī)不工作，試驗(yàn)箱的安全防爆系統(tǒng)正常工作，防止燃燒、爆炸對(duì)試驗(yàn)箱的箱體造成更大的破壞。

    2、高低溫濕熱試驗(yàn)防爆箱的電氣設(shè)計(jì)

    為了實(shí)現(xiàn)高低溫濕熱試驗(yàn)箱的防爆預(yù)警檢測，控制試驗(yàn)箱內(nèi)的可燃性氣體濃度及發(fā)生燃燒、爆炸后自動(dòng)滅火，在電氣方面，需要進(jìn)行一些專門的設(shè)計(jì)。
    2.1 可燃性氣體傳感器
    在高低溫濕熱試驗(yàn) 防爆箱的前端(如大門以下位置)，安裝可燃性氣體濃度檢測傳感器，該傳感器采用泵吸式結(jié)構(gòu)，從試驗(yàn)箱內(nèi)抽樣吸取箱內(nèi)氣體進(jìn)行檢測，抽樣口安裝在箱內(nèi)循環(huán)風(fēng)的出風(fēng)口處。可燃?xì)鈧鞲衅髅姘蹇稍O(shè)定并顯示兩個(gè)警報(bào)點(diǎn)，當(dāng)檢測到的箱內(nèi)可燃性氣體濃度超出設(shè)定的警報(bào)點(diǎn)時(shí)，可燃?xì)鈧鞲衅鹘o出警戒或危險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)；并通過自帶輸出端子輸出相應(yīng)的斷路信號(hào)，系統(tǒng)PLC檢測到對(duì)應(yīng)DI輸入信號(hào)斷開后，做出相應(yīng)的DO輸出動(dòng)作，從而控制換氣裝置、CO?滅火系統(tǒng)等安全防護(hù)裝置啟動(dòng)。
    2.2 加熱器
    為了避免明火，防爆箱不可使用普通的鎳鉻絲加熱器，必須使用翅片式鎧裝電加熱器，其鎧裝管及翅片的材質(zhì)均為不銹鋼。這種封裝好的加熱器既不會(huì)產(chǎn)生明火，也不會(huì)因?yàn)楸ǖ韧饬υ斐啥搪返却喂收稀?
    2.3 換氣風(fēng)門
    門體兩側(cè)均設(shè)有換氣風(fēng)扇、換氣閥和風(fēng)門，并通過Φ100風(fēng)管連接至箱內(nèi)，與試驗(yàn)箱璧連通處設(shè)有止回閥板，不換風(fēng)時(shí)，箱內(nèi)與外界沒有氣體交換。換氣閥與換氣扇安裝于試驗(yàn)箱的箱體外側(cè)，裝有保護(hù)罩。換氣扇的換氣量不小于5m3/min
    2.4 自動(dòng)噴射式CO?消防裝置
    當(dāng)火災(zāi)、爆炸發(fā)生時(shí)，高低溫濕熱試驗(yàn)防爆箱內(nèi)溫度會(huì)急劇地升高。這種異常的溫度變化，可通過專用的溫度傳感器檢測到，并將此異常溫度信號(hào)傳送給試驗(yàn)箱控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過開啟電動(dòng)閥來噴射CO?。高壓CO?消防罐及電動(dòng)閥體均安裝在箱外壁，噴嘴安裝在箱內(nèi)。另在操作顯示板處設(shè)有“手動(dòng)開關(guān)”及“取消開關(guān)”，當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)有異常情況需要CO?消防裝置動(dòng)作時(shí)，可人為地按下手動(dòng)開關(guān)，此手動(dòng)開關(guān)與外置延遲定時(shí)器配合使用，防止誤操作，在用戶設(shè)定的延時(shí)時(shí)間內(nèi)可按下取消開關(guān)，取消CO?消噴射動(dòng)作。值得注意的是，如果安全防護(hù)門處于開啟狀態(tài)，CO?消防就作用不起作用，以防高壓CO?誤傷人員。
    2.5 溫度異常檢測
    配有2支可在箱內(nèi)任意位置移動(dòng)的溫度傳感器，用于檢測樣品的表面溫度，當(dāng)樣品的表面溫度異常，高于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，設(shè)備紅色警報(bào)燈、箱內(nèi)溫度過高燈同時(shí)亮起，且設(shè)備停止運(yùn)行并通過試驗(yàn)電源端子切斷樣品電源。
    2.6 急停開關(guān)
    操作人員發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)有異常情況，立即按下急停開關(guān)，設(shè)備停止箱體運(yùn)轉(zhuǎn)，通過交流接觸器切斷試驗(yàn)箱二次電源，但安全系統(tǒng)(換氣、CO?噴射等)不受影響，工作正常。
    2.7 安全操作裝置顯示板
    安裝在設(shè)備易操作的位置，即箱體正面靠右位置，換氣裝置開關(guān)、CO?消防裝置手動(dòng)-自動(dòng)切換、緊急停止開關(guān)和燃?xì)鈭?bào)警燈、箱內(nèi)溫度異常顯示燈均裝于此處。
    2.8 UPS不間斷電源
    用于在停電時(shí)或試驗(yàn)箱箱體的漏電斷路閥、自動(dòng)斷路器動(dòng)作時(shí)，仍可向燃?xì)饩瘓?bào)回路、換氣裝置、CO?消防裝置、溫度指示警報(bào)回路和安全裝置操作顯示板供電，保證停電或爆炸情況下，安全系統(tǒng)的正常工作。
    2.9 三色警報(bào)燈
    安裝在設(shè)備頂部醒目的位置高低溫濕熱試驗(yàn)防爆箱結(jié)構(gòu)。

    3、高低溫濕熱試驗(yàn)防爆箱結(jié)構(gòu)

    3.1 箱體加強(qiáng)
    箱體外側(cè)用100mm槽鋼加強(qiáng)防護(hù)，見圖1 防止爆炸發(fā)生時(shí)，試驗(yàn)箱的箱體受到巨大的沖擊而發(fā)生嚴(yán)重的變形、損壞，火勢擴(kuò)散，硬物射出而導(dǎo)致意外傷人。蓋板分成小塊式設(shè)計(jì)，避開槽鋼位便于拆裝，進(jìn)行試驗(yàn)箱日常的保養(yǎng)維護(hù)工作。
    3.2 安全防護(hù)門
    除試驗(yàn)箱的箱體帶觀察窗的大門外，還應(yīng)加裝加強(qiáng)型的安全防護(hù)門，防護(hù)門注意不要擋到試驗(yàn)箱的控制器及觀察窗部分，見圖2。防護(hù)門也裝有開門檢測的限位開關(guān)，在安全防護(hù)門開啟狀態(tài)下，設(shè)備箱體停止運(yùn)行；必須在防護(hù)門關(guān)好，限位開關(guān)處于閉合狀態(tài)時(shí)，試驗(yàn)箱方可運(yùn)行。
    3.3 釋壓閥
    釋壓閥需向箱頂方向釋壓，不可向箱體橫向側(cè)、底部釋壓，以防傷人。釋壓閥在箱內(nèi)內(nèi)壓急劇上升的情況下動(dòng)作，釋放箱內(nèi)壓力。釋壓閥外需有金屬保護(hù)網(wǎng)罩，爆炸氣體在網(wǎng)罩內(nèi)的膨脹釋放，以減小爆炸對(duì)外界的沖擊力，見圖3。
    3.4 觀察窗
    觀察窗的設(shè)計(jì)尺寸不可過大，以圓形為宜，外圈與試驗(yàn)箱門之間可用雙層不銹鋼固定件固定，玻璃材質(zhì)方面需使用鋼化防爆玻璃，并在玻璃外裝個(gè)防護(hù)網(wǎng)罩進(jìn)行保護(hù)，防止爆炸時(shí)玻璃碎片傷人，如圖2所示。
    3.5 引線孔
    除配有保溫膠塞外，引線孔還應(yīng)配有帶螺紋的保護(hù)旋蓋，旋蓋上鉆有小孔，預(yù)埋護(hù)套管，用于穿線。當(dāng)箱內(nèi)的壓力急劇地上升時(shí)，旋蓋可防止膠塞射出傷人。
    3.6 安裝場地
    為了避免高低溫濕熱試驗(yàn)箱釋壓時(shí)試驗(yàn)箱周邊的壓力上升，試驗(yàn)箱的安裝場地要寬敞且試驗(yàn)箱周邊無障礙物。為了防止釋壓時(shí)連帶引起試驗(yàn)室發(fā)生火災(zāi)，造成二次損失，試驗(yàn)箱的箱體頂部與試驗(yàn)室的房頂要留有一定的間距，且屋頂應(yīng)為防火鋼混結(jié)構(gòu)；若安裝吊頂，則應(yīng)采用阻燃材質(zhì)。

    4、結(jié)束語

    高低溫濕熱試驗(yàn)箱的防爆功能滿足了電子、軍工等行業(yè)的需求，我公司（瑞凱儀器）已于2008年為國內(nèi)某鋰電池廠生產(chǎn)了一臺(tái)防爆型高低溫濕熱試驗(yàn)箱，該廠使用設(shè)備至今，未發(fā)生過安全事故。