基准试验数据、典型光缆结构、点燃危险评定、点燃机理、脉冲评定流程图.pdf

GB/T 3836.22202 15 附 录 A（资料性）基准试验数据 表A.1给出了用丙烷-空气混合物在40（混合物温度）进行点燃试验的基准数据吸收物被连接到光纤的末端并连续照射表A.1 40 丙烷-空气混合物点燃试验基准数据 纤芯直径 m 在1 064 nm时的最小点燃功率（吸收：83，丙烷体积分数5）mW 在805 nm时的最小点燃功率（吸收：93，丙烷体积分数4）mW 62.5（包层125 m）250 400 842 690 600 1200 1500 3600 注：目前还没有其他基准试验数据（例如对于8 m芯层直径、1 550 nm的波长）GB/T 3836.22202 16 附 录 B（资料性）典型光缆结构 典型光缆结构见图D.1和图D.2图D.1 严酷工作条件多纤光缆结构示例 GB/T 3836.22202 17 图D.2 典型的单纤光缆结构示例 GB/T 3836.22202 18 附 录 C（规范性）点燃危险评定 在所有情况下，如果要考虑光辐射，应首先进行点燃危险评定如果评定结果表明预期不会点燃，则不必进一步应用本文件如果光束强度超过固有安全级别，并且光束中的吸收体能形成热点和相应的点燃源，或者在脉冲情况下有击穿的条件（超过阈值辐照度），则光辐射能点燃爆炸性环境。

见图C.1爆炸性环境中的辐射设备开放光束或潜在的限制破裂无本文件所涉及的光辐射点燃源采用MIE原理（5.2.3.2）采用本文 件的要求是否存在固体吸收物/靶？（壁、颗粒）连续或脉冲辐射？（超过限值）是否可能有无固体靶的光击穿?否是脉冲是连续否是否 图C.1 点燃危险评定 如果这些点燃条件不适用，则不存在本文件范围内的点燃危险即使是超过固有安全级别的敞开式辐射，自身也不会导致点燃，因为起动点燃过程还需要具备其它条件，应了解这一点这不同于电气火花点燃过程例如，气体分析系统光束中没有可能被加热成为点燃源的吸收靶，那么，气体分析系统就不会产生光辐射点燃危险在这种情况，混合物自身将光能吸收，但是能很容易证实，在大多数情况下混合物不会加热到被点燃的程度对保护原理的应用也可进行点燃危险评定如果光束采用外壳防止固体外部物进入（但爆炸性环境可以进入），而且外壳内也没有其它可能进入光束的固体吸收物，则光学点燃源在该外壳内被防止如果假定光纤会断裂，采用了断裂探测联锁原理，且光束在关断时间内不可能以引燃强度照射到靶上，则可利用保护眼睛（GB/T 7247.2）的关断时间保证安全GB/T 3836.22202 19 附 录 D（资料性）点燃机理 本附录信息源于参考文献1。

红外和可见电磁光谱的潜在危险取决于：激光波长（吸收性能）；吸收物材料（惰性、活性）；可燃性物质；压力；辐照面积；辐照时间这些因素有许多种相互组合，影响到光辐射在爆炸性环境的危险性，至少影响到光辐射点燃机理存在吸收物时，产生最不利条件如果辐射范围和（或）吸收物小于爆炸性气体的熄灭距离，则点燃可视为点点燃但是，光缆端部的辐射迅速分散，辐照区域会达到成平方厘米的范围可用基本参数（能量、面积和时间）表示点燃条件面积趋于 时间趋于 点燃判据（1）0 无穷大 最小功率（2）无穷大 无穷大 最小辐照度（3）0 0 最小能量（4）无穷大 0 辐射曝光量 无穷大时间是指连续波辐射对于小面积和大面积的研究结果见表D.1、图D.1和图D.2两种情况下，当光束照射吸收物时，通过热表面引起了点燃表面越小，点燃辐照度越高，这意味着小表面需要加热到较高温度才会引起点燃光辐射功率低于50 mW时，对所有的气体/蒸气混合物（不包括二硫化碳）都观察不到点燃这就证实了最大允许功率值35 mW有安全裕量，而且安全裕量也需要考虑惰性吸收物的非理想灰体吸收用活性吸收物（煤、碳黑和墨粉）的实验表明，虽然它们的吸收能力强，但作为点燃源效果较差。

光辐射功率低于200 mW时（150 mW含有安全裕量），正烷烃（n-Alkane）不会点燃对于较大的辐照面积，采用5 mW/mm2的允许值比限制功率更切合实际在小面积短时间情况下，激光脉冲可能通过击穿空气产生类似电火花的点燃源从参考文献10可知，接近电气最小点燃能量（MIE）的火花，在最佳条件下（s和ns脉冲）能够点燃爆炸性混合物这种点燃过程的有效性取决于：脉冲宽度和重复率；波长；靶（吸收物）材质；辐照度和辐射曝光量已测得的能量接近最小点燃能量（MIE）的微秒脉冲和毫微秒脉冲点燃爆炸性混合物的相关数据，如表D.2所示在这种情况下，可燃性碳黑靶是最有效的吸收物碳黑的性能与连续波试验时选取的惰性材料比较（吸收性非常高、分解温度高、结构富含电子、可燃性）就支持了这种击穿在毫秒范围内没有击穿过程但加热了靶的脉冲，点燃能量比电气最小点燃能量（MIE）高一个数量级这种情况，惰性灰体是理想的吸收物大于1 s的脉冲宜作为连续波辐射处理对于脉冲串，每一单个脉冲的点燃能量是上面给出的脉冲小于1 s时得出的能量值在频率很高的GB/T 3836.22202 20 情况下，前面的脉冲可能会影响（后面的）有效脉冲的辐照面积。

重复率大于100 Hz时，平均功率宜限制到连续波时的限值该限值强化了给定脉冲能量的最大重复率脉冲越短，允许的峰值功率越高，但是工作周期越长这样就有时间冷却靶，或者，使火花或热物质羽流得以衰减实验显示（参考文献4），对于最小点燃能量在400 J及以下范围内的纳秒脉冲，当光束直径为90 m时火花的寿命不会大于100 s对于持续时间大于1 s的长脉冲，峰值功率宜限制在对应的连续波限值基本参数的其它组合，即无限区域上的短时间脉冲，可以通过其他组合得的结果估算出来表D.1 自燃温度（AIT）、最大试验安全间隙（MESG）和惰性吸收物作为靶材料时选定的 可燃性物质测得的点燃功率（1064 nm83，805 nm93）GB/T 3836.1规定的级别 可燃性物质(括号内是增大的混合物温度)自燃温度(AIT)最大试验安全间隙(MESG)mm 最小点燃功率时可燃性物质浓度 PTBa,（1064nm）(体积分数)最小点燃功率(直径为62.5 m的纤维)PTB（1064nm）mW 最小点燃功率(直径为400 m的纤维)PTB（1064nm）mW 最小点燃功率时可燃性物质浓度 HSLb（803nm）(体积分数)最小点燃功率(直径为400 m的纤维)HSL,(803nm)mW 最小点燃功率(直径为600 m的纤维)HSL（803nm）mW 最小点燃功率（1500m的纤维）HSL（803nm）mW A 甲烷 595 1.14 5.0 304 1125 6.0 960 1650 5000 丙酮 535 1.04-8 830-2-丙醇 425 0.99 4.5 273 660-正戊烷 260 0.93 3.0 315 847 3.0 720 1100 3590 丁烷 410(365)(0.98)-4.6 680-丙烷 470 0.92 5.0 250 842 4.0 690 1200 3600 无铅汽油 300(350)0.9-4.3 720 3650 正庚烷(110)220 0.91 3.0-502-甲烷/氢气 595 0.90 6.0 259 848-B 二乙醚/正庚烷(110)200 0.90 4.0-658-四氢呋喃 230 0.87 6.0 267-二乙醚 175 0.87 12.0 89 127 23.0 110 180 380 丙醛(110)190 0.84 2.0-617-二甲基醚 240 0.84 8 280-GB/T 3836.22202 21 乙烯 425 0.65 7.0 202 494 7.5 530 2007 甲烷/氢气 565 0.50 7.0 163 401-C 二硫化碳 95 0.37 1.5 50/24*149-乙炔 305 0.37 25.0 110 167-氢 560 0.29 10.0 140 331 8.0 340 500 1620 注：AIT和MESG值来源于参考文献9 a HSL英国安全健康部健康安全试验室；PTB德国联邦物理研究院。

b 24 mW用于可燃性靶（煤）注1：数据源于参考文献1、参考文献7注2：这些值是每种可燃性物质最易点燃浓度时的值图D.1 在惰性吸收靶（1064 nm83，805 nm93）和 1064 nm的连续波辐射情况下的辐射最小点燃功率 GB/T 3836.22202 22 图D.2 在惰性吸收靶（1064 nm83，805 nm93）和连续波辐射（PTB：1064 nm，HSL：805 nm，参考文献8：803 nm）情况下一些正烷烃的辐射最小点燃功率 表D.2 一定浓度（，体积分数）下当光束直径为90 m时测得的光脉冲最小点燃能量（Qe,pi,min）与自燃温度(AIT)和最小点燃能量（MIE）（来源于参考文献9）的比较，可燃性物质 Qe,pi,min J AIT MIE J MIE Qe,pi,minMIE 70s峰值脉冲 正戊烷 669 3 260 280 3.3 2.4 55000 6.4 丙烷 784 5.5 470 240 5.2 3.3 二乙醚 661 3.4 175 190 5.2 3.5 1285 5.2 6.8 乙烯 218 5.5 425 82 6.5 2.7 氢 88 21 560 17 28 5.2 二硫化碳 79 6.5 95 9 8.5 9.3 毫微秒脉冲（20 ns200 ns）丙烷 499 4.0 470 240 5.2 2.1 乙烯 179 5.5 425 82 6.5 2.2 氢 44 12 560 17 28 2.6 46 21 2.7 注：靶的材料是碳黑。

GB/T 3836.22202 23 附 录 E（资料性）脉冲评定流程图 图E.1给出了按照5.2.3评定脉冲的流程图脉冲能量Wpulse10aMIE“op is”脉冲峰值功率Ppulse_peak表2/4中值c脉冲串脉冲持续时间a1 mstpulse1 s脉冲持续时间atpulse1 s脉冲持续时间atPulse1 ms脉冲能量WpulseMIE脉冲平均功率Ppulse_average表2/4中值b不符合5.2.3脉冲光辐射评定是是否否否否是否是是 a 适用于单脉冲和脉冲串b 对于100 HZ或以下的重复频率，可选择按照第6章进行点燃试验c 单个脉冲的峰值功率Ppulse_average总是等于或小于脉冲串平均功率Ppulse_average因此，满足了对脉冲串的附加要求 图E.1 按照5.2.3评定脉冲的流程图 。