火花试验设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种火花试验设备且特别设计为不仅仅用于评估高风险采矿情形中使用的能源的安全性。
【背景技术】
[0002]存在很多情况，其中存在易爆环境且如果这些气体与能源接触存在安全风险(诸如来自诸如电路的爆炸)。“本质安全”概念也被认为是一种在该易爆环境中的仪器保护的方法。通过将能源设计为不能够产生易爆火花来实现保护。这通过总是或当检测到错误开始时限制源能够提供的电能来实现。
[0003]过去，通过使用评估曲线，完全基于这些特征已经证实具有简单电学特征的能源是本质安全的。然而，很多装置具有更复杂的特征，这些特征由被称为火花试验设备(STA)的机械装置评估。STA为作为负载连接至能源的装置，STA在易爆环境中模拟火花。这通过使用代表性易燃气体混合物来完成，该易燃气体混合物围绕靠在快速旋转的镉盘上的钨丝，该镉盘用于随机发射引起易燃气体混合物爆炸的火花。该观察，或者不存在实际爆炸，为使用STA评估的基础。
[0004]然而，存在影响目前使用的火花试验设备(STA)的可用性和可靠性的各种问题，包括可重复性的问题。尽管STA很好地模拟了火花和爆炸条件，其以随机的方式进行。通常，基于一组循环中最坏的情况下将产生火花的假设，STA运行一组循环。这表示，不能保证试验下给定试验过程中能源已经历了可能最坏的故障条件。
[0005]STA试验也没有定量结果，其仅基于观察。如果爆炸在试验过程中发生，认为能源失败，但是没有安全性的定量表示。
[0006]现有STA设备的另一个问题是，该设备使用危险材料。用于产生火花的镉盘和围绕设备的易燃气体是引起健康和安全问题的危险物质。
[0007]因此本发明提出，将现有STA设备用进行STA功能且减少上述问题的电火花试验方法代替。根据本发明的可选试验将STA分为两个主要途径，即试验下的故障条件模拟和装置的安全性评估。
【发明内容】
[0008]相应地，在一个方面，本发明提供一种评估能源安全性的方法，该方法包括以下步骤:将模拟火花负载施加在能源上；和测量对负载的时变电流响应。
[0009]优选地，时变电流响应测量用于确定模拟火花持续时间内传递至负载的能量。
[0010]优选地，时变电流响应测量还用于确定瞬时功率。
[0011]优选地，测量的能量和瞬时功率用于评估是否会发生爆炸。
[0012]在本发明的一种形式中，能源与电火花试验器连接，且该方法包括以下步骤:
[0013]通过所述电火花试验器进行静态试验以确定所述能源的输出电流与输出电压的关系;
[0014]通过所述电火花试验器进行动态试验以确定所述能源怎样响应负载条件的快速变化；和
[0015]使用静态试验结果和动态试验结果以及所述火花负载的预定值计算产生最高能量模拟火花需要的激励。
[0016]优选地，在电子火花试验器内将所述产生最高能量模拟火花需要的激励施加在模拟子系统上，且测量和记录生成的所述能源的电流/电压响应。
[0017]优选地，测量的所述电流/电压用于计算时变功率，所述时变功率用于计算安全点火的定量量度。
[0018]在另一方面，本发明提供了一种用于评估能源安全性的设备，该设备包括:用于电子生成模拟火花负载的工具，所述模拟火花负载用于被施加在所述能源上；和用于测量对所述负载的时变电流响应的电子工具。
[0019]优选地，所述设备包括:数字子系统，用于输出控制信号；和模拟系统，用于复制机械火花试验设备的动态特征和测量所述能源的响应。
【附图说明】
[0020]尽管任何其他形式可落入本发明的范围，现在将参考附图描述本发明的一个优选形式，其中:
[0021]图1为示出了典型断路火花的电特征的图；
[0022]图2为根据本发明的、布置为用于复制机械火花试验设备的动态特征和测量能源的响应的电子设备的概念图。
[0023]图3为示出了图2中示出的模拟子系统的操作的方框电路图；和
[0024]图4为图2中示出的数字子系统控制下的半导体电路的大体的电路图
【具体实施方式】
[0025]在本发明的一个优选形式中，现有技术机械STA设备被产生和测量由机械火花试验设备(STA)先前产生的火花的特征的影响的电路代替。
[0026]STA随机产生火花，不确定何时将产生爆炸(如果真的发生的话)。由于试验下的STA作为负载与能源连接，可仅仅分析其产生的火花的电特征。
[0027]具体地，火花可被认为是时变电负载。这指的是，火花持续时间内火花两端的电压和流过火花的电流充分描述了该火花。典型断路火花的电特征在图1中示出，图1中示出了时间跨度4表示的火花的持续时间内的电流I特征和电压2特征与瞬时功率3。
[0028]这种方式定义和描述的火花产生了通过用于在试验下将图1中示出的电压分布施加在能源的端子的电子装置来模拟易爆火花的可能性。这去除了实际产生火花和/或爆炸的需要。根据本发明，该概念的实现通过提供时变电子可控制负载来达到。
[0029]—旦将STA的实际火花和爆炸用上述参考图1描述的模拟火花负载来代替，就需要制定一种用于评估试验下能源安全性的方法。根据本发明，该方法涉及测量对模拟火花负载的时变电流响应。然后该测量可用于确定模拟火花的持续时间内传递至负载的能量以及瞬时功率。使用能量和瞬时功率，进行是否会发生爆炸的评估。
[0030]这通过提供一种用于作为可控制电负载、和提供控制和测量功能的基于PC的数据获取和波形生成系统的半导体装置来实现。以下进一步描述称为电子火花试验器(EST)的、本发明的该实施例。
[0031]当作为负载与能源供应连接时，EST模拟包括时变能量耗散(电阻)和时变能量存储(电容/电感)的STA的电特征。
[0032]STA中，这些特征为钨丝与镉盘之间的物理接触的重复产生和断开的结果、和物理接触的产生和断开之间的燃弧的结果。
[0033]EST分析对这些模拟负载特征的能源响应，且基于该分析产生能够定量评估倾向于产生易爆火花的能源的结果。
[0034]在理论上，这通过由图2中示出的两个子系统组成的装置来实现。
[0035]该子系统包括通过数字与图2示出的数模转换器7和模数转换器8连接的模拟子系统5和数字子系统6。数字信号通过线条9表示，且模拟信号通过线条10表示，图2中箭头表示信号流