熱帶季風性氣候下電氣成品保護方法

楊興朝 陸峻 錢國 支明辰

摘?要： 針對廣東沿海地區(qū)獨特的亞熱帶季風氣候下電氣成品和設備的保護問題，分析了潮濕對電氣設備的危害，分析了潮濕環(huán)境條件下電氣設備的腐蝕機理;研究了多項設備的防潮技術，探討了橋架安裝，電氣配管，電纜敷設等電氣成品的優(yōu)化設計方案。

關鍵詞： 季風氣候;電氣成品;防潮防腐蝕;設備防腐

【中圖分類號】P44?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.154

1?前言

廣東省湛江市東海島及南海大部分海域為熱帶季風氣候區(qū)，北緯109以南的南海則屬赤道季風氣候，為典型海洋氣候，該地區(qū)常年處于強風、強輻射、高溫、高濕、高鹽霧（以下簡稱“兩強、三高”）環(huán)境下，特殊氣候地理環(huán)境，使得同一種結構材料海島環(huán)境中的腐蝕程度往往比陸上環(huán)境高出數倍甚至數10倍，在該氣候下使用的相關電氣成品材料極易出現腐蝕，服役壽命只有預期的1/10～1/5。為保障觀測設備穩(wěn)定可靠運行，亟需提高海島上電氣設備性能及延長其使用壽命，形成一套成熟的成品保護技術。

2?研究背景

電氣成品主要的金屬損傷形態(tài)分為腐蝕、疲勞、摩擦、摩損等，它們都對設備的壽命有很大影響。其中潮濕造成的腐蝕損傷所占的比例最大。建國后特別是改革開放以來，我國在常規(guī)電氣設備、船用及防爆電氣設備等研究、設計方面已達到或接近國際先進水平，生產制造和使用維護也積累了豐富的經驗，已基本滿足常規(guī)環(huán)境和一般使用條件下的電氣工程應用，但對電氣設備在特殊環(huán)境條件下的應用研究還遠遠不夠。以前，人們一直寄希望于通過設置統(tǒng)一的通風除濕系統(tǒng)，以保持設備所處環(huán)境的干燥。事實證明，為電氣設備提供這樣理想的環(huán)境難以完全實現，采用空調除濕機進行除濕防潮的能耗相當大，電費支出難以承擔，另一方面，平時消耗如此多的電能也是極大的浪費，既不符合國家節(jié)能政策，也不滿足建設節(jié)約型社會的需要。當前對電氣設備的防潮技術進行研究，具有重要意義。

3?國內外現狀

國外對于電氣成品的保護主要以研發(fā)新材料為主，目前國外正在開發(fā)具有耐摩擦性、耐沖擊性、長期耐候性的高性能重防腐涂料，以減少涂裝次數，降低涂裝費用。隨著生產的發(fā)展，腐蝕環(huán)境的惡劣，尤其是海洋環(huán)境的腐蝕，人們對防腐涂料的要求也越來越高，希望得到一個耐蝕性能好，功效長的涂裝，因此研究開發(fā)了重防腐涂料，重防腐有兩方面的含義，一是指腐蝕環(huán)境惡劣，二是指保護壽命長。重防腐技術由一般防腐發(fā)展而來的，除了用于海洋構筑物以外，還廣泛應用于化工設備、貯罐和管道。

與國外不同的是，國內對于電氣成品的保護主要以現場施工為主，為此定制了很多方案和措施，包括加強對全體施工人員進行成品半成品保護方案;科學合理安排施工作業(yè)方案;施工技術交底和施工環(huán)境調查報告，交叉作業(yè)安排等一系列現場保護方案。此類方案已編制成技術標準，施工過程嚴格執(zhí)行即可。此課題研究的內容也屬于現場質量問題，創(chuàng)新之處在于提供新型創(chuàng)新方案，提高施工質量。

4?原理研究

4.1?影響電氣成品腐蝕的因素。

影響電氣設備腐蝕的因素比較復雜，隨著氣候、地區(qū)的不同，周圍空氣溫度、濕度、雜質成分與濃度等均有很大的差別，電氣設備腐蝕的程度也不同。

4.1.1?空氣相對濕度的影響。

溫度的波動和大氣塵埃中的吸濕性雜質容易引起水分冷凝，在含有不同數量污染物的大氣中，金屬都有臨界相對濕度?？茖W研究證明，金屬銹蝕的空氣相對濕度臨界值：鋼為70%、銅為60%、鋁為76%、鐵為63%、鋅為60%。超過這一臨界值，銹蝕速度就會猛增。

4.1.2?溫度和溫差的影響。

金屬存放的周圍環(huán)境相對濕度低于其臨界值時，溫度對銹蝕速度的影響很小，溫度再高，由于環(huán)境干燥，金屬并不容易生銹。而當相對濕度達到金屬銹蝕的臨界相對濕度時，溫度的影響會起很大的作用，此時溫度每升高10℃，銹蝕速度則提高約2倍。

4.2?潮濕環(huán)境對電氣設備性能的影響。

潮濕是電氣設備損壞的主要因素之一，對于一般的電氣設備來說，相對濕度在40%～60%比較適宜，當相對濕度超過80%時，電氣設備就會出現不良反應。分析其原因，多發(fā)生在絕緣、導電回路和機械性能方面。

4.3?電氣設備表面水膜形成機理

4.3.1?電氣設備表面水膜的形成。

電氣設備暴露在潮濕的大氣環(huán)境中，表面易形成水膜。

4.3.2?腐蝕速度與設備表面水膜厚度的關系。

當電氣設備間斷運行且周邊濕度較大時，運行時設備內部的溫差變化大，容易形成水膜。

5?電氣成品保護方法

5.1?常用防潮方法。

根據物質腐蝕原理，以控制環(huán)境水分含量為重點，將環(huán)境相對濕度控制在50%左右即可保證絕大多數材料和設備的存放安全。潮濕環(huán)境下，電氣配電柜內部常規(guī)電氣設備的環(huán)境安全防護主要是防潮。

5.2?基于配電柜體的電氣設備防潮方案。

一般情況下，電氣設備主要集中在配電柜內，做好柜體內空間及柜體的防潮，就能解決配電設備的防潮。

5.3?電氣配管。

原來傳統(tǒng)的電氣配管技術是先對鍍鋅鋼管進行套絲，只有用螺紋接頭連接。如果在熱帶季風氣候下采用這種方法，套絲部分極容易產生腐蝕，所以研發(fā)出新的配管技術。新的配管技術采用卡簧自固式管接頭，取消了配管工序中的套絲工序，替代傳統(tǒng)的套絲連接配管，這樣能有效避免金屬加工過程對材料防腐性能的破壞，從而解決接頭處腐蝕的問題，提高施工質量。

5.4?電纜綁扎。

為了提高電纜在橋架中的穩(wěn)定性和固定強度，應采用交叉交錯綁扎方法，此方法相對于原來的平排單獨綁扎，能提高2～3倍的抗拉扯能力。

5.5?橋架固定。

由于湛三高爐項目橋架安裝位置大多都是室外，需進行防臺風固定和橋架的防腐，不能對其進行焊接固定，新的橋架固定技術利用橋架支架，采用L型“耳朵”固定，和橋架的連接采用打孔固定，有效防止了對橋架的結構傷害

6?結語

通過本次課題研究，著重探索了亞熱帶季風氣候下電氣成品腐蝕的原理，通過原理的研究，從根源上研究“三高”環(huán)境下電氣成品的保護技術。湛江三高爐通過上述多項技術的應用，施工質量大幅度提高，為爭創(chuàng)魯班獎提供了施工條件。電氣成品和設備的腐蝕問題得到了根本上的改善。提升了電氣設備的性能，具有重要的現實意義和實際使用價值。

參考文獻

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