Какви са съображенията за безопасност за нагревателните плочи, използвани в обогатени с{0}}кислород атмосфери?

Повишени концентрации на кислород се използват в медицински съоръжения, аерокосмически приложения и някои химически процеси, при които се използват нагревателни плочи. При такива условия обикновено безопасните материали могат да бъдат много запалими и нормалните мерки за електрическа безопасност може да са неадекватни. Важно е да се разберат опасностите и факторите за безопасност, за да се осигури безопасна работа на нагревателните плочи в обогатени на кислород-атмосфери.

Опасност от-богата на кислород атмосфера
Ако средата съдържа повече кислород, тогава температурата на възпламеняване на веществата е значително по-ниска и те горят по-бързо и по-силно. Обогатяването с кислород подобрява поведението при пожар и дори обикновено огнеустойчивите материали като PTFE могат да станат силно запалими при тези условия. Материалите с повишена топлопроводимост ще направят опасността от възпламеняване още по-лоша, тъй като може да причини локално пре-нагряване.

Нагревателните плочи в системите, обогатени с кислород, трябва да бъдат проектирани така, че да смекчат тези опасности чрез правилен подбор на материали, консервативни температурни ограничения и стабилни разпоредби за електрическа безопасност.

Избор на материал за-богати на кислород атмосфери
Материалите за нагревателни плочи в обогатени с кислород среди трябва да бъдат проверени за съвместимост с високи концентрации на кислород. Като цяло металите са предпочитани пред полимерите, тъй като имат по-високи точки на топене и е по-малко вероятно да горят в богата-кислород среда. Най-използваните материали са неръждаема стомана, инконел и медни сплави, които са по-устойчиви на възпламеняване и могат да понасят високи температури без риск от изгаряне.

Ако е необходимо незалепващо покритие, избраният флуорополимер трябва да бъде внимателно подбран и тестван за съвместимост с кислород. Често се избират материали като PTFE, но е важно да се направи тест за съвместимост с кислород (напр. ASTM G63, NASA STD 6001), за да се провери дали те няма да се запалят при високи концентрации на кислород. PTFE има донякъде висок кислороден индекс, но все още може да се възпламени в чист кислород при определени условия.

Основни съображения за материалите:
Устойчивостта на запалване се постига най-добре с помощта на метали като неръждаема стомана, инконел и медни сплави.

Ако флуорополимерите трябва да бъдат незалепващи, те трябва да преминат определени тестове за съвместимост с кислород (напр. ASTM G63, NASA STD 6001).

Тестването на материалите по стандартите на ASTM е необходимо за безопасна употреба в-обогатена с кислород среда.

Температурни граници и граници на безопасност
Когато използвате нагревателни плочи в ситуации,-обогатени с кислород, трябва да се спазват подходящи температурни ограничения за безопасност. Температурите на повърхността трябва да се регулират, за да се избегне достигането на температурата на самозапалване на всякакви материали. Тези температури винаги трябва да се поддържат под ограниченията, приложими за материала, с консервативна граница на безопасност, за да се вземат предвид променливите на околната среда и вариациите в съдържанието на кислород.

Тестваните и одобрени материали, подходящи за използване в обогатени с кислород атмосфери, трябва да се съхраняват при строги температурни ограничения, за да се намали рискът от изгаряне. При някои обстоятелства дизайнът на нагревателните плочи включва непрекъснато наблюдение и системи за контрол на температурата, за да се избегне превишаването на тези ограничения.

Проблеми с контрола на температурата:
Температурите на повърхността трябва да се поддържат значително под температурата на самозапалване на материалите-.

Температурните настройки трябва да включват допуски за безопасност за вариации на концентрацията на кислород.

Системите за контрол на температурата могат да се използват за непрекъснат мониторинг.

Електрическа безопасност в-атмосфери, обогатени с кислород
Необходими са мерки за електрическа безопасност за нагревателните плочи, работещи в условия, обогатени с кислород. Незапечатаните или незаземени електрически системи е по-вероятно да причинят запалване. Електрическите компоненти трябва да се поставят в запечатани кутии, за да се предотврати навлизането на кислород. Тези кутии са проектирани да предотвратят достъпа на кислород до електрически части, които биха могли да искрит или да образуват дъга.

И накрая, всеки електрически компонент, който е склонен към образуване на дъга (напр. механични контактори), трябва да бъде заменен с полупроводникови релета (SSR), които не излъчват искри по време на работа. Заземяването трябва да се извършва стриктно, така че вероятните електрически повреди да не станат източници на запалване.

Важни съвети за електрическа безопасност:
Електрическите компоненти трябва да бъдат запечатани, за да се избегне проникването на кислород.

Използване на твърдотелни релета (SSR) вместо механични контактори за елиминиране на възможността за образуване на дъга.

Рисковете включват електрически проблеми, които биха могли да запалят горивото и трябва да бъдат сведени до минимум чрез строго заземяване.

Контролен списък за безопасност на дизайна на обогатената с кислород нагревателна плоча
Избор на материал: Проверете съвместимостта с кислород за всички материали, включително метали и покрития.

Контрол на температурата: Поддържайте температурите на повърхността под температурата на самозапалване на използваните материали, с граници на безопасност.

Електрическа безопасност: Използвайте запечатани кутии, избягвайте използването на дъгови компоненти и установете правилни системи за заземяване.

Съответствие със стандартите: Следвайте признати стандарти, като NASA STD 6001 или ASTM G63, за-съвместими с кислород материали.

Непрекъснато наблюдение: Създайте механизми за непрекъснато наблюдение на температурата и нивата на кислород за безопасност.

Резюме
Нагревателните плочи трябва да бъдат специално проектирани, подбрани и тествани по отношение на материалите, за да компенсират повишената опасност от пожар и експлозия в обогатените на кислород-атмосфери. В такива ситуации нормалните материали и процедурите за безопасност не са достатъчни и трябва да се вземат подобрени предпазни мерки, за да се гарантира безопасността на дейностите. Нагревателните плочи могат безопасно да се използват в системи, обогатени с кислород, като се обръща внимание на съвместимостта на материалите, температурните ограничения и електрическата безопасност, намалявайки риска от запалване и пожар.

Приложенията с критично значение за безопасността, особено в областта на медицината, аерокосмическата и химическата обработка, изискват по-висока степен на инженерна строгост. Безопасното функциониране в условия, обогатени с кислород, изисква спазване на изискванията на нишата и внимателен дизайн.