1. 環(huán)境條件的定義和分類
環(huán)境條件是指產(chǎn)品在貯存,、運輸和使用場所的物理、化學(xué)和生物等條件,例如氣候環(huán)境條件,、生物環(huán)境條件,、化學(xué),、機械等環(huán)境條件。每一種環(huán)境條件由各種壞境因素的不同等級參數(shù)值表示,如氣候環(huán)境條件通常是由溫度,、濕度,、氣壓、太陽輻射強度,、砂塵,、雨量等參數(shù)值組成。
2.環(huán)境影響 ?、贉囟鹊挠绊?。低溫——引起結(jié)冰,使材料收縮、變硬或發(fā)脆;油類粘度增大或凝固;產(chǎn)品的電性能或機械性能變壞(如密封失效,、磨損或潤滑性能改變),。
高溫——使材料氧化、干裂,、裂解,或軟化,、熔化、升華;造成產(chǎn)品的絕緣老化,電性能下降,軸承潤滑油或脂泄漏,電纜頭密封膠流失等,。
溫度突變——會使產(chǎn)品機械結(jié)構(gòu)變形,、開裂,瓷絕緣子破裂。在高濕度條件下溫度的突變,將使產(chǎn)品表面凝露,加速潮濕的影響,。
?、跍囟鹊挠绊憽Ｔ谝欢囟认?當空氣中水蒸氣含量增加時,潮氣便滲透,、擴散進入材料內(nèi)部而引起產(chǎn)品理化性能的變化,。例如:用作結(jié)構(gòu)材料中的塑料,在受潮后變色、變形或膨脹,使產(chǎn)品外觀變壞或發(fā)生機構(gòu)失靈;又如絕緣材料受潮后,使產(chǎn)品電性能下降,絕緣電阻和電擊穿強度降低,介質(zhì)損失角增大等,。
當空氣中相對濕度到達90%以上或接近飽和時,遇到溫度波動,將使材料表面水蒸氣凝露形成水膜,引起材料的表面電阻下降,金屬表面腐蝕,導(dǎo)致電工產(chǎn)品表面放電,、閃絡(luò)或金屬結(jié)構(gòu)件銹蝕失靈,電觸點接觸不良等現(xiàn)象。
當相對濕度為80%～90%,、溫度為25℃～30℃時,霉菌將旺盛地繁殖,它破壞產(chǎn)品的外觀,同時使某些電子產(chǎn)品性能受到影響,。
常用金屬腐蝕的臨界濕度是:鐵為70%～75%,鋅為65%,鋁為60%～65%;當超過臨界值時,其腐蝕速度將成倍增加。
當濕度低到30%以下時,木材,、皮革,、塑料和絕緣材料制品會產(chǎn)生干燥收縮,變形,甚至龜裂。
?、鄞髿鈮毫Φ挠绊?。高原地區(qū)的氣壓隨海拔高度增加而降低。低氣壓將引起材料膨脹,從而造成容器變形或機械故障,它還使空氣介電強度下降,造成開關(guān)滅弧困難,直流電機換向惡化;在高電壓下低氣壓的空氣中容易放電,使絕緣子產(chǎn)生電暈,。
海拔低于海平面的場所,氣壓將隨深度增加而增高,。在高氣壓環(huán)境中材料將被壓縮變形,造成產(chǎn)品機械故障或密封性能降低而失效,。
④太陽輻射的影響,。其影響可分為熱效應(yīng)和光效應(yīng),。熱效應(yīng)的影響和高溫相同,。光效應(yīng)在與氧,、水汽同時作用下,使有機材料表面迅速劣化、脆化和退色,材料使用壽命下降,。
?、萦甑挠绊憽Ｓ晁畯漠a(chǎn)品外殼的交接面或密封面滲入,引起內(nèi)部零部件腐蝕,密封材料或潤滑脂變質(zhì);還會影響戶外高壓電器的濕放電壓下降,。毛毛雨使產(chǎn)品表面形成污染的水層和高壓絕緣子的外絕緣閃絡(luò),。強雨對外殼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水擊作用。
?、扪?、冰的影響。細小的雪晶在產(chǎn)品外殼合縫處有滲透作用,當進入運轉(zhuǎn)中設(shè)備時融成水,在停機后便凍結(jié),影響設(shè)備性能和安全,。戶外隔離開關(guān)受冰雪作用會使分合困難,還影響觸頭導(dǎo)電性能而使局部發(fā)熱或觸頭機械損傷,。冰雪還影響戶外產(chǎn)品的外絕緣性能,如產(chǎn)品電氣間隙覆蓋冰雪時,其放電電壓隨著冰雪電阻率的減小而降低,當冰雪受污穢時更為嚴重。積在絕緣子瓷裙上的雪花,融化時遇氣溫驟降至-4℃以下,會形成冰串而引起閃絡(luò),。
?、吒g大氣的影響。大氣中腐蝕氣體有鹽霧,、二氧化硫,、硫化氫、氯氣,、鹽酸,、氨氣、臭氧和氧化氮等,。在潮濕大氣中(最大相對濕度高于70%),這些氣體就會加速腐蝕金屬材料,破壞產(chǎn)品外觀和機構(gòu)操作,同時還嚴重的影響電觸點的導(dǎo)電性能,。
⑧爆炸性混合物的影響,。煤礦井下的甲烷,、氫、煤塵,化學(xué)工業(yè)中的乙炔,、二氧化碳,、水煤氣、石油等易燃易爆和面粉廠中的粉塵等物質(zhì),在大氣中與空氣混合而成為爆炸性混合物,。當電工產(chǎn)品在這類環(huán)境中工作而產(chǎn)生火花,、電弧或危險溫度時,就有爆炸危險,。
⑨霉菌,、昆蟲及其他有害動物的影響,。霉菌分泌物會污染產(chǎn)品外表,甚至引起纖細金屬導(dǎo)線腐蝕。霉菌細胞中包含大量水分的菌緣體及其在代謝過程分泌的酸性物質(zhì),使材料絕緣性能下降,光學(xué)儀器鏡頭長霉,損壞光學(xué)玻璃透光性能,。
白蟻,、木蜂和長蠢蟲以及老鼠、蟑螂,、樹蛙和壁虎等,都會咬穿地下塑料電纜及鉛包電纜,或進入電機,、高低壓開關(guān)柜造成電氣短路。
?、鈾C械力(沖擊,、振動和加速度)的影響。由于機械力作用使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松動或疲勞破壞;在振動時有可能產(chǎn)生共振,更加劇上述破壞效應(yīng),。沖擊力還會使電接觸點位移或變形,造成電氣故障,。
(11)雷電的影響。直接雷擊或受雷擊感應(yīng)造成的過電壓,使產(chǎn)品內(nèi)部絕緣擊穿或外絕緣閃絡(luò),。雷電流使產(chǎn)品燒壞,或產(chǎn)生強大電動力使導(dǎo)電部分變形和損壞,。閃電雷擊的電磁波會干擾無線電通信。
3. 自然環(huán)境條件分類和分級 自然環(huán)境條件是指由地理或氣候因素形成的環(huán)境參數(shù)值的組合,。根據(jù)其對產(chǎn)品影響特點確定其標準參數(shù)值或劃分氣候分區(qū),供設(shè)計者選擇應(yīng)用環(huán)境條件等級時參考,。IEC721-2將自然環(huán)境條件按溫度和濕度、降雨和風,、氣壓,、太陽輻射和溫度、砂塵,、鹽霧,、風、地震引起的振動和沖擊,、植物,、物和霉菌等種類組合分別進行標準定值和分區(qū)。參考IEC的標準,我國已制訂了GB4794.1-84《溫度和濕度》及GB4797. ×-××《生物環(huán)境條件》等,。
?、贉囟群蜐穸?
表1 中國溫濕度氣候分區(qū)的標準參數(shù)
| 環(huán)境參數(shù) |
氣候分區(qū) |
| 寒冷 |
寒溫 |
|
干熱 |
亞濕熱 |
濕熱 |
| Ⅰ |
Ⅲ |
日年
平極
均值
值平
的均 |
低溫/℃
高溫/℃
RH>95%時最高溫度/℃
最大絕對濕度/(g/m3) |
-40
25
15
17 |
-29
29
-18
19 |
-26
22
6
10 |
-15
32
24
24 |
-15
35
-
13 |
-5
35
25
25 |
7
35
26
26 |
續(xù)表
| 環(huán)境參數(shù) |
氣候分區(qū) |
| 寒冷 |
寒溫 |
|
干熱 |
亞濕熱 |
濕熱 |
| Ⅰ |
Ⅲ |
年
極
值
的
平
均
絕
對
極
值 |
低溫/℃
高溫/℃
RH>95%時最高溫度/℃
最大絕對濕度/(g/m3) |
-50
35
20
18 |
-33
37
23
21 |
-33
31
12
11 |
-20
38
26
26 |
-22
40
15
17 |
-10
40
27
27 |
5
40
28
28 |
低溫/℃
高溫/℃
RH>95%時最高溫度/℃
最大絕對濕度/g/m3 |
-55
40
23
22 |
-40
40
26
25 |
-45
34
15
15 |
-30
45
28
29 |
-30
45
20
20 |
15
45
29
29 |
0
40
29
29 |
表2 我國主要城市所屬的溫濕度氣候分區(qū)一覽表
| 氣候分區(qū) |
主要大城市 |
| 寒冷 |
漠河、呼瑪,、嫩江,、伊春、圖里河、海拉爾,、阿勒泰 |
| 寒溫Ⅰ |
博克圖,、齊齊哈爾、哈爾濱,、通河,、牡丹江、長春,、沈陽,、呼和浩特、銀川,、張掖,、酒泉等 |
| 寒溫Ⅱ |
大柴旦,、噶爾,、帕里、五臺山等 |
| 暖溫 |
丹東,、北京,、石家莊、太原,、濟南,、延安、西安,、蘭州,、安陽、寶雞,、徐州,、峨嵋山、昆明,、拉薩,、黃山、廬山等 |
| 干熱 |
哈密,、喀什,、和田、吐魯番,、庫爾勒等 |
| 亞濕熱 |
南京,、上海、合肥,、宜昌,、漢口、長沙、贛州,、南昌,、南寧、桂林,、貴陽,、成都、重慶,、杭州,、福州、舟山,、韶關(guān),、梅
縣、廣州,、汕頭等 |
| 濕熱 |
上川島,、湛江、?？诘?/td>
|
?、谏?
表3 我國生物環(huán)境條件分區(qū)
| 分區(qū) |
氣候條件 |
危害條件 |
分布地區(qū) |
| B1 |
氣候條件復(fù)雜,多數(shù)為干旱地區(qū),如南
溫帶、中溫帶或高原氣候區(qū) |
鼠類 |
北起額爾古納河,、海拉爾,、錫林浩特、呼
和浩特,、榆林,、吳忠、蘭州,、西寧,、穿過黃河
至昌都、林芝,、雅魯藏布江以北地區(qū) |
| B2 |
全年月平均RH≥70%,月平均溫度≥
18℃的月份達1～2個月;年平均RH≈
60%,溫度0～5℃ |
霉菌,、鼠類和鳥類 |
東起富錦、哈爾濱,、長春,、沈陽、遼陽,、秦
皇島,、北京、石家莊,、鄭州,、西安,、寶雞、天
水,、武都,、馬爾康、康定,、德欽以西亞熱帶,
B1區(qū)以南地區(qū) |
| B3 |
全年月平均RH≥70%,月平均溫度≥
18℃的月份達3～4個月;年平均RH≥
60%,年平均溫度10～15℃ |
霉菌,、鼠類、蟻類,、鳥類等 |
東起連云港,、靖江、南京,、六安,、武漢、宜
昌,、萬縣,、南充、綿陽,、雅安,、西昌、渡口,、騰
沖以北,B2區(qū)以南的地區(qū) |
| B4 |
全年月平均RH≥70%,月平均溫度≥
18℃的月份達5個月以上。全年RH>
70%的月份達10個月,每年梅雨季節(jié)
有2～3個月 |
生物活動頻繁,存在各種
生物的危害 |
B3區(qū)以南地區(qū) |
表4 電工電子產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件標準體系
| 標準號 |
名 稱 |
GB4796-1984
GB4797
DG4797.1-84
GB4797.×-××
GB4797.×-××
GB4797.×-××
GB4797.×-××
GB4797.×-××
GB4798
GB4798.10-84
GB4798.×-××
GB4798.2-84
GB4798.×-××
GB4798.×-××
GB4798.×-××
GB4798.6-84
GB4798.×-×× |
電工電子產(chǎn)品環(huán)境參數(shù)及其嚴酷程度分級
自然環(huán)境條件
溫度和濕度
降雨和風
氣壓
太陽輻射和溫度
地震的振動和沖擊
生物
電工電子產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件
導(dǎo)言
儲存
運輸
固定使用,氣候防護
固定使用,無氣候防護
地面車載
船用
移動式 |
4. 應(yīng)用環(huán)境條件的分類和分級 應(yīng)用環(huán)境條件是指產(chǎn)品在運輸,、貯存過程中或在不同場所工作時所處的真實環(huán)境條件,。它常是自然環(huán)境條件和產(chǎn)品所處場所由于其他原因產(chǎn)生的誘發(fā)環(huán)境條件的綜合結(jié)果;例如在熱帶潮濕的自然地區(qū)具有空調(diào)裝置的辦公室和一般無空調(diào)的室內(nèi),其應(yīng)用環(huán)境條件就不一樣了。
5.應(yīng)用環(huán)境條件參數(shù)值的確定 一類應(yīng)用環(huán)境條件的參數(shù)特征,可用一組代表不同等級的符號組合表示,。如在寒溫,、非沿海地區(qū)、室內(nèi)有取暖裝置的一個印刷電路板生產(chǎn)車間,可用:3K4|3Z2|3Z7|3B2|3C3|3S2|3M4一組符號標志,。符號的概念舉例說明如下:
表5 氣候環(huán)境的分級(戶內(nèi))
| 環(huán)境參數(shù) |
單位 |
等 級 |
| 3K1 |
3K2 |
3K3 |
3K4 |
3K5 |
3K5L |
3K6 |
3K6L |
3K7 |
3K7L 3K8 3K8L 3K8H |
| a)低溫 |
℃ |
+20 |
+15 |
+5 |
+5 |
-5 |
-5 |
-25 |
-25 |
-40 |
-40 -55 -55 -25 |
| b)高溫 |
℃ |
+25 |
+30 |
+40 |
+40 |
+45 |
+40 |
+55 |
+40 |
+70 |
+40 +70 +55 +70 |
| c)低相對濕度 |
% |
20 |
10 |
5 |
5 |
5 |
5 |
10 |
10 |
10 |
10 10 10 10 |
| d)高相對濕度 |
% |
75 |
75 |
85 |
95 |
95 |
95 |
100 |
100 |
100 |
100 100 100 100 |
| e)低絕對濕度 |
g/m3 |
4 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0.5 |
0.5 |
0.1 |
0.1 0.02 0.02 0.5 |
| f)高絕對濕度 |
g/m3 |
15 |
22 |
25 |
29 |
29 |
29 |
29 |
29 |
35 |
35 35 29 35 |
續(xù)表
| 環(huán)境參數(shù) |
單位 |
等 級 |
| 3K1 |
3K2 |
3K3 |
3K4 |
3K5 |
3K5L |
3K6 |
3K6L |
3K7 |
3K7L 3K8 3K8L 3K8H |
| g)溫度變化率 |
℃/min |
0.1 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
1.0 |
1.0 1.0 1.0 1.0 |
| h)低氣壓 |
kPa |
70 |
| i)高氣壓 |
kPa |
106 |
| j)太陽輻射 |
W/m2 |
500 |
700 |
700 |
700 |
700 |
1120 |
1120 |
1120 |
無 |
1120 1120 1120 |
| k)熱輻射 |
- |
- |
|
l)周圍空氣
運動 |
m/s |
0.5 |
1.0 |
5.0 |
| m)冷凝條件 |
- |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
有 |
有 |
有 |
有 |
有 |
有 |
有 有 有 有 |
n)降落物條件
(雨,、雪、雹等) |
- |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
有 |
有 有 有 有 |
o)除雨以外
的水 |
- |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
|
| p)結(jié)冰條件 |
- |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
沒有 |
有 |
有 |
有 |
有 |
有 |
有 有 有 有 |
表6 特殊氣候環(huán)境的分級(戶內(nèi))
| 環(huán)境參數(shù) |
等級 |
特殊條件 |
| k)熱輻射 |
3Z1 |
可以忽略 |
| 3Z2 |
有熱輻射條件,例如室內(nèi)加熱系統(tǒng)附近 |
| 3Z4 |
有熱輻射條件,例如室內(nèi)加熱系統(tǒng)或工業(yè),、商業(yè)爐附近 |
| 1)周圍空氣運動 |
3Z3 |
5m/s |
| 3Z5 |
10m/s |
| 3Z6 |
30m/s |
| o)除雨以外的水 |
3Z7 |
滴水條件 |
| 3Z8 |
淋水條件 |
| 3Z9 |
濺水條件 |
| 3Z10 |
噴水條件 |
表7 機械活性物質(zhì)環(huán)境的分級(戶內(nèi))
| 機械活性物質(zhì) |
單位 |
等 級 |
| 3S1 |
3S2 |
3S3 |
3S4 |
| 砂 |
mg/m8 |
- |
30 |
300 |
3000 |
| 塵(飄浮) |
mg/m3 |
0.01 |
0.2 |
0.4 |
>4.0 |
| 塵(沉積) |
mg/(m2·d) |
10 |
35 |
350 |
1000 |
表8 化學(xué)活性物質(zhì)環(huán)境的分級(戶內(nèi))
| 環(huán)境參數(shù) |
單位 |
等 級 |
3C1
最大值 |
3C2 |
3C3 |
3C4 |
| 平均值 |
最大值 |
平均值 |
最大值 |
平均值 |
最大值 |
| a)海鹽① |
- |
有鹽霧條件 |
續(xù)表
| 環(huán)境參數(shù) |
單位 |
等 級 |
3C1
最大值 |
3C4 |
3C2 |
3C3 |
| 平均值 |
最大值 |
平均值 |
最大值 |
平均值 |
最大值 |
| b)二氧化硫 |
mg/m3
cm3/m3 |
0.1
0.037 |
0.3
0.11 |
1.0
0.37 |
5.0
1.85 |
10
3.7 |
13
4.8 |
40
14.8 |
| c)硫化氫 |
mg3/m3
cm3/m3 |
0.01
0.0071 |
0.1
0.071 |
0.5
0.36 |
3.0
2.1 |
10
7.1 |
14
9.9 |
70
49.7 |
| d)氯 |
mg/m3
cm3/m3 |
0.1
0.034 |
0.1
0.034 |
0.3
0.1 |
0.3
0.1 |
1.0
0.34 |
0.6
0.2 |
3.0
1.0 |
| e)鹽酸 |
mg/m3
cm3/m3 |
0.1
0.066 |
0.1
0.066 |
0.5
0.33 |
1.0
0.66 |
5.0
3.3 |
1.0
0.66 |
5.0
3.3 |
| f)氫氟酸 |
mg/m3
cm3/m3 |
0.003
0.0036 |
0.01
0.012 |
0.03
0.036 |
0.1
0.12 |
2.0
2.4 |
0.1
0.12 |
2.0
2.4 |
| g)氨 |
mg/m3
cm3/m3 |
0.3
0.42 |
1.0
1.4 |
3.0
4.2 |
10
14 |
35
49 |
35
49 |
175
247 |
| h)臭氧 |
mg/m3
cm3/m3 |
0.01
0.005 |
0.05
0.25 |
0.1
0.05 |
0.1
0.05 |
0.3
0.15 |
0.2
0.1 |
2.0
1.0 |
| i)氧化氮 |
mg/m3
cm3/m3 |
0.1
0.52 |
0.5
0.26 |
1.0
0.52 |
3.0
1.56 |
9.0
4.68 |
10
5.2 |
20
10.4 |
① 只有近海和沿海地區(qū)掩蔽場所可能有鹽霧,。
