R290安全性评估报告CN

报告30/01/2009

DRA-09-96666-01473A

关于使用丙烷的制冷机组用压缩机的安全性研究，用于其根据指令ATEX 94/9/CE的认证

关于使用丙烷的制冷机组用压缩机的安全性研究，用于其根据指令ATEX 94/9/CE的认证

TREVOUX工地（01）

客户：参加本研究的丹佛斯商用压缩机公司人员：

J. CHAINEAUX, S. LEMAIRE

前言

本报告根据提供给INERIS（法国国家工业环境与风险研究所）的信息、可用（科学或技术）数据以及目标和相关规定编写。

如果交流的信息不完整或有错误，INERIS不承担责任。

INERIS在其委托的服务框架内所持有的观点、建议等可能有助于决策。在撰写命令落在INERIS身上的情况下，INERIS不干涉决策本身。因此，INERIS的责任不能替代决策者的职责。

收件人将完全使用本报告中所包括的结果，或者如果不是完全使用，将以客观的方式使用报告中的结果。这些成果的使用将以摘要或综合说明的形式进行，责任由收件人独立和完全承担。对其中可能所作的任何修改也一样。

除了服务目的外，INERIS对每次使用本报告不承担任何责任。

编写校对批准

姓名J. CHAINEAUX S. LEMAIRE M. DEMISSY

质量高级技术顾问，事故

风险部

工程师，认证部

物质和工艺安全组组长，事

故风险部

签证

目录

1. 引言 (5)

2. 丹佛斯压缩机简述 (5)

3. 研究目的 (5)

4. 研究过程 (5)

4.1 本研究中所考查的压缩机 (5)

4.2 压缩机的运行工况 (6)

4.3 ATEX风险分析 (6)

4.3.1 因压缩机运行引起的A TEX形成 (6)

4.3.1.1外壳内形成的ATEX

6

4.3.1.2外壳外面形成的ATEX

6

4.3.1.2.1端子腔处出现的泄漏

7

4.3.1.2.2外壳自身存在的泄漏

7

4.3.2 所形成的ATEX点火 (7)

4.3.2.1电火花

7

4.3.2.2高的表面温度

7

4.3.2.3静电火花

7

4.3.3认证所考虑的A TEX区域

7

4.3.4 建议的保护模式 (8)

4.3.4.1 设计的初步备注 (8)

4.3.4.2 需遵守的规范性要求 (9)

5. 结论 (9)

1. 引言

丹佛斯商用压缩机公司制造各种制冷用压缩机。

在潜在的制冷剂当中，丙烷已经历了一个显著的发展。

但是，丙烷是一种易燃气体，可导致易爆气体环境的形成（ATEX）。

因此，丹佛斯建造和销售的压缩机必须满足ATEX规定的要求并更精确地满足96-1010指令，它由欧洲指令94/9/CE转换成法国的法律。

丹佛斯已经要求INERIS承担一个可行性研究，作为认证的一个初步步骤。

本研究相继给出了以下成果：

●INERIS在2008年3月20日提供的-08-06666-04045A 报价书

●丹佛斯于2008年4月8日签发的n° ASI BCF52321号订单

●2008年7月8日在丹佛斯工地举行的一个会议，会上进行了风险分析。

2. 丹佛斯压缩机简述

为了装备其制冷机组，丹佛斯建造两种类型的压缩机：

●活塞式压缩机

●涡旋式压缩机

对这两种类型，丹佛斯已经选择将压缩机及其电机放入一个焊接的压力密封外壳内。

电机由一个三相460VAC电源供电。电流通过三个电极通过外壳壁传递到电机上；通过外壳壁的3个电极的机械组件必须同时保证：

●足够的电气绝缘；

●在外壳内压下足够的机械抗力。

此外，外壳配有一个温度传感器用第4个电极通道以便连续监视压缩机的运行温度。

在外壳的外侧，4个电极进入到一个容积为几十立方厘米的方形端子腔，并用盖子盖住。

3. 研究目的

目前，丹佛斯建造的制冷机组中使用的制冷工质仍为非易燃液化气体。

从现在开始，丹佛斯希望能够建造并销售使用丙烷作为工质的制冷机组。

这意味着要按照欧洲ATEX指令94/9/CE和该指令转换成的法国法律进行压缩机认证。

在申请认证之前，有必要进行与易爆气体环境相关的详尽的风险分析，其目的是多重的：●确定压缩机所处的易爆气体环境源头；

●规定压缩机拟使用的ATEX区域的不同类型；

●为所考虑的每一类型的ATEX区域提出合适的保护模式，进而认证压缩机。

丹佛斯已经要求INERIS进行该项研究，其结果将使我们能够界定出ATEX认证程序中审查所需的各种要素。

4. 研究过程

4.1 本研究中检查的压缩机

丹佛斯希望获得以下类型压缩机的认证：

●所有7种HS型压缩机（使用R410a的涡旋式压缩机）；它们是全部将用于“商用”场

合（SH090、SH120、SH161、SH180、SH240、SH300、SH380），但其电力由不同方式提供。

●所有5种MPZ型压缩机（MPZ038、MPZ048、MPZ054、MPZ061、MPZ06）。

有必要说明，这些不同类型的压缩机具有以下的特点：

●不同压缩比；

●在构造上相同的端子腔（即，4个电极，包括3个用于三相电机供电的电极和一个用

于温度传感器的电极）。

4.2 压缩机的运行工况

每台压缩机包括：

●连接到制冷回路的蒸发器和其中气态制冷剂（丙烷）被吸入的低压侧（LP）；

●连接到制冷回路的冷凝器上并排出气态丙烷的高压侧（HP）。

电机和压缩机的各种机械部件（轴承、连杆总成等）与丙烷气体以及储存在背压（BP）侧的压缩机底座的油润滑相接触。

有一点非常重要：与运动部件接触的流体为气态丙烷，这是因为若进入压缩机的为液体丙烷可能会损坏电机（这可能是由于润滑不良或液体压缩效应引起）。

4.3 ATEX风险分析

4.3.1 因压缩机运行引起的ATEX形成

我们必须识别出在外壳内外上的由压缩机运行引起ATEX形成的不同位置。

4.3.1.1 外壳内形成的ATEX

ATEX仅当丙烷和空气同时存在时才在外壳内形成。

当压缩机运行时，背压侧的外壳处于环境温度对应的丙烷蒸气压力下，也就是说，有几bar压力；在高压侧，该压力甚至更高。因此，在背压和高压两侧，空气都无法穿透外壳。

当压缩机启动时，提出了另一有关将空气引入外壳内的可能性问题。

可以根据丹佛斯提供的关于在压缩机启动时进行的一系列操作信息解决这一问题：

●压缩机在0.2bar的氮气压力下保压运输；

●现场充油；

●用户取掉两个塞子并将压缩机连接到处于充注1bar氮气的制冷回路上；

●然后使回路处于真空状态；

●最后启动压缩机，在一个内部腔体充填丙烷的状态下运行。

这样空气几乎不能渗入壳体。

4.3.1.2 外壳外面形成的ATEX

一种来自制冷机组的丙烷与空气混合后在外壳外面形成的ATEX只可能是由于该机组的某元件存在泄漏引起的。

在本研究中，我们考虑了外壳泄漏的可能性；这些泄漏可能出现的位置是：

●端子腔的一个电极和外壳之间的密封处（一种可能的密封方法是使用可以预期承受

若干bar内压的玻璃金属连接件）；

●由配有密封件的螺纹连接塞子封闭的各种开口（取压孔、排油口、油箱的互连接口

等）。