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非礦用防爆電器、燈具的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)注意的問題
2014-04-18 09:42:49 來源：技術(shù)部
1、簡述
Ⅱ類非礦用防爆電氣設(shè)備90%是用于石油、海洋石油、石油化工、化學(xué)工業(yè)和制藥等行業(yè)（簡稱石化行業(yè)）,這些行業(yè)中的危險(xiǎn)化學(xué)品作業(yè)場所存在的易燃易爆氣體/蒸氣種類繁多，生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)工藝裝備復(fù)雜多變，釋放源種類繁多，爆炸危險(xiǎn)因素難以分析判定。所以，對防爆電氣設(shè)備的選型、安裝和使用維護(hù)比礦用防爆電氣設(shè)備要復(fù)雜的多。
選用防爆電氣設(shè)備：一要滿足危險(xiǎn)場所劃分的危險(xiǎn)區(qū)域來選用相應(yīng)的電氣防爆類型；二要根據(jù)危險(xiǎn)環(huán)境可能存在的易燃易爆氣體/粉塵的種類來選擇防爆電氣設(shè)備的級別和溫度組別；三是考慮其他環(huán)境條件對防爆性能的影響（例如：化學(xué)腐蝕、鹽霧、高溫高濕、沙塵雨水，或振動(dòng)的影響）；四是保證安裝使用維護(hù)的特殊性；五是選用具有防爆合格證以及國家相應(yīng)認(rèn)證的產(chǎn)品。
2、防爆電氣設(shè)備應(yīng)用的環(huán)境要求
A、具有易燃易爆氣體/蒸氣的爆炸危險(xiǎn)性環(huán)境/作業(yè)場所。
B、具有可燃性粉塵的爆炸危險(xiǎn)性環(huán)境/作業(yè)場所。
C、易燃易爆氣體/ 蒸氣和可燃性粉塵同時(shí)存在的環(huán)境/作業(yè)場所，在固態(tài)化工成品車間和其運(yùn)輸、包裝、稱重以及涂覆工藝裝置中，這類場所較為常見。隨著現(xiàn)代化工的發(fā)展，這種情況將更為普及，所以，此類場所防爆電氣設(shè)備的選用已經(jīng)越來越引起設(shè)計(jì)部門和石化企業(yè)的重視。
D、上述三種情況下又同時(shí)存在腐蝕性介質(zhì)以及其他特殊條件（高溫高濕、低溫、砂塵雨水、振動(dòng)）影響的環(huán)境/作業(yè)場所。
3、防爆電氣設(shè)備的選型
根據(jù)爆炸危險(xiǎn)程度的高低，氣體/蒸氣危險(xiǎn)場所劃分為：0 區(qū)、1 區(qū)和2區(qū)，它們的劃分主要取決于釋放源（爆炸危險(xiǎn)源）的釋放程度，當(dāng)然，場所中的建筑物結(jié)構(gòu)、通風(fēng)設(shè)施的能力以及場所所處的自然因素等都會(huì)對其劃分有影響，甚至影響很大。
在現(xiàn)代石油化工項(xiàng)目中2 區(qū)場所約占60%以上，1區(qū)場所約占20～30%左右，；老化工企業(yè)一般1區(qū)和2區(qū)場所各約占50%。0區(qū)場所一般局限于石油和化工裝置內(nèi)或排放口較小區(qū)域。對于1區(qū)、2區(qū)場所而言，企業(yè)一般為了提高安全程度，均愿意選擇1區(qū)使用的防爆類型的電氣設(shè)備。如果應(yīng)用環(huán)境/場所是戶外或有輕微腐蝕、沙塵雨水的2區(qū)時(shí)，往往愿意選用防護(hù)能力較強(qiáng)的防爆類型電氣設(shè)備，例如：增安隔爆復(fù)合型“de”、增安型“e”、“n”型等。此外，在溫度組別上，愿意選擇高于應(yīng)用環(huán)境氣體點(diǎn)燃溫度的組別。
對于0區(qū)場所，防爆電氣設(shè)備只能選用“ia”等級的本質(zhì)安全型。但國際電工委員會(huì)IEC60079-26《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第26部分：Ⅱ類0區(qū)電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)和標(biāo)志》專門對O區(qū)使用的電氣設(shè)備做了詳細(xì)規(guī)定,規(guī)定中的結(jié)構(gòu)類型已經(jīng)不僅僅是ia防爆類型。
目前，PCEC 對于0 區(qū)環(huán)境使用的特殊電氣設(shè)備，已經(jīng)開始采用IEC60079-26進(jìn)行檢驗(yàn)發(fā)證。填補(bǔ)我國標(biāo)準(zhǔn)方面的空白，滿足石化行業(yè)的需要。
在爆炸危險(xiǎn)場所，往往同時(shí)存在化學(xué)腐蝕、鹽霧以及其他特殊因素的影響，這些因素的影響不僅會(huì)破壞設(shè)備的電氣性能和機(jī)械性能，更嚴(yán)重的是破壞設(shè)備的防爆安全性能，縮短設(shè)備的防爆安全壽命，使得設(shè)備的防爆安全性不確定。所以，在這類場所中選用防爆電氣設(shè)備時(shí)，一定要確認(rèn)其同時(shí)具有抗這些因素的能力。
●可燃性粉塵是指可燃性粉塵和導(dǎo)電性粉塵兩種。
●可燃性粉塵是指與空氣混合后可能燃燒或悶燃、在常溫壓力下與空氣形成爆炸性混合物的粉塵。
●導(dǎo)電性粉塵是指電阻系數(shù)等于或小于1×103Ω·m 的粉塵、纖維或飛揚(yáng)物。
●導(dǎo)電性粉塵是比較危險(xiǎn)的粉塵，如果進(jìn)入電氣設(shè)備外殼內(nèi)將吸附在導(dǎo)電部件的絕緣構(gòu)件上，造成電路的短路及故障的發(fā)生，所以，導(dǎo)電性粉塵容易造成電氣設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生點(diǎn)火源。
●可燃性粉塵危險(xiǎn)場所的劃分與氣體危險(xiǎn)場所相似，分為：20、21和22區(qū)。
●純粹的粉塵危險(xiǎn)場所在石化工企業(yè)中比例不是很大，主要存在于煤化工和造粒工藝中。較為常見的是氣體和粉塵同時(shí)存在的場所。
●可燃性粉塵危險(xiǎn)環(huán)境用電氣設(shè)備防爆型式目前主要是用外殼保護(hù)和限制表面溫度保護(hù)的結(jié)構(gòu)（GB12476.1-2000）,其他的防爆型式，例如限制點(diǎn)燃能量的型式，我國還沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，但國際電工委員會(huì)對這種型式有專門的標(biāo)準(zhǔn)（IEC61241-11:2005）規(guī)定。
●對于上述的氣體和粉塵同時(shí)存在的危險(xiǎn)場所設(shè)備選型時(shí)，一定要選用氣體與粉塵雙重防爆的防爆電氣設(shè)備，其防爆等級即要滿足爆炸氣體的特性，還要滿足可燃性粉塵特性。這種雙重防爆特性的電氣產(chǎn)品是在2005年才開始由國內(nèi)一些制造商批量生產(chǎn)，今年將在電氣設(shè)備種類上大量增加，預(yù)計(jì)在未來的三年內(nèi)，會(huì)基本滿足這類場所應(yīng)用的電氣設(shè)備種類需求。
4、防爆電氣設(shè)備的質(zhì)量意識(shí)
●石油和化工行業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生的爆炸事故主要有：高壓、高溫造成反應(yīng)裝置的泄露或爆炸；機(jī)械撞擊、摩擦或靜電點(diǎn)燃爆炸；電氣火花或高溫點(diǎn)燃爆炸。其中電氣設(shè)備的火花或高溫點(diǎn)燃事故占有相當(dāng)大比例，也是全世界各國首先控制、管理的設(shè)備，因?yàn)殡姎庠O(shè)備的點(diǎn)燃爆炸不僅僅是由于其事故狀態(tài)或誤操作。
●由于石油和化工生產(chǎn)工藝和設(shè)施、環(huán)境的決定，防爆電氣設(shè)備（除發(fā)電、拖動(dòng)和分析、物質(zhì)參數(shù)儀表外）基本是輔助生產(chǎn)的設(shè)備，所以，一些企業(yè)對其缺乏重視，盲目地追求利潤指標(biāo)，降低輔助設(shè)備購置的費(fèi)用，而忽視了對人的生命和財(cái)產(chǎn)的安全，購置的設(shè)備質(zhì)量差，防爆性能不穩(wěn)定，甚至是劣質(zhì)產(chǎn)品。
高質(zhì)量防爆電氣產(chǎn)品，是安全的重要保證
●高質(zhì)量防爆電氣產(chǎn)品，體現(xiàn)在它的電氣性能和防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，防爆參數(shù)和環(huán)境指標(biāo)要滿足應(yīng)用場所的要求，能夠在安裝、長期使用、維護(hù)和檢修后仍然具備防爆性能。
●制造防爆電氣產(chǎn)品一定要嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定和應(yīng)用環(huán)境的特殊要求。
●目前我國工廠用防爆電器和燈具產(chǎn)品由于市場競爭和安全意識(shí)差等諸多因素，普遍存在安全裕度較低的問題。
●所謂安全裕度是：產(chǎn)品不僅要滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而且還要保證在安裝、使用和維護(hù)檢修后防爆性能不能失效。
●相當(dāng)部分的產(chǎn)品僅僅為了節(jié)省原材料，降低成本，達(dá)到測試樣品滿足標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，取得防爆合格證即可，而忽視了用戶在使用過程中防爆性能失效。
正確安裝和使用維修，保證防爆安全性能
●由于防爆電氣的結(jié)構(gòu)、工藝的特點(diǎn),造成其防爆質(zhì)量的保證與其他工業(yè)設(shè)備有*的區(qū)別。
一般工業(yè)設(shè)備只要保證產(chǎn)品制造的質(zhì)量滿足要求，用戶安裝使用后就基本能夠保證質(zhì)量。
防爆電氣設(shè)備不僅要保證在制造過程中防爆安全質(zhì)量，而且，還要保證安裝、使用和維護(hù)得當(dāng)，才能真正達(dá)到防爆的目的。如此說來，防爆電氣設(shè)備制造的質(zhì)量和選型、安裝、維護(hù)的正確在其實(shí)際應(yīng)用中防爆性能的保證各占有50%的重要性。如果防爆電氣設(shè)備選型、安裝、維護(hù)不當(dāng)，其掩蓋的不安全因素比非防爆電氣設(shè)備更危險(xiǎn)，容易造成用戶的麻痹意識(shí)。
所以，制造企業(yè)在設(shè)計(jì)制造時(shí)，要考慮到用戶可能在使用過程中造成的失效問題。
二、防爆電器和燈具設(shè)計(jì)制造應(yīng)注意的問題
樹立正確的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念
●國家標(biāo)準(zhǔn)是開發(fā)設(shè)計(jì)的*基本準(zhǔn)則。
一個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)不僅僅是滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，而且要從用戶的安全利益出發(fā)，盡可能地考慮到用戶可能在安裝、使用、維護(hù)、維修過程中造成的失效問題。提高產(chǎn)品的安全裕度。
●一個(gè)產(chǎn)品的生命力和先進(jìn)性，主要體現(xiàn)在它的性能優(yōu)越、工作可靠，其次才是它的實(shí)用性和外觀。防爆安全性能的保證是企業(yè)設(shè)計(jì)制造*基本的道德理念，防爆安全的設(shè)計(jì)一定要圍繞前者來實(shí)現(xiàn)。
但是，防爆性能的保證不可能完全滿足前者的需要，有的時(shí)候是無法實(shí)現(xiàn)的，有可能放棄開發(fā)設(shè)計(jì)。
●在開發(fā)設(shè)計(jì)中，不能以降低成本作為依據(jù)，應(yīng)考慮產(chǎn)品質(zhì)量和安全裕度。
提高防爆電氣技術(shù)水平，正確理解標(biāo)準(zhǔn)
●開發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，應(yīng)首先對標(biāo)準(zhǔn)全面理解，不僅僅是標(biāo)準(zhǔn)的主要條款，還要考慮標(biāo)準(zhǔn)中的細(xì)節(jié)和注解。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在審查檢驗(yàn)時(shí)，是嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不能隨意放棄標(biāo)準(zhǔn)中的某些條款和試驗(yàn)項(xiàng)目。
原材料和電氣部件、配件的合理利用
●要保證產(chǎn)品能夠在不同環(huán)境和運(yùn)行條件下的防爆性能,原材料的合理選擇是非常重要的因素。尤其是非金屬材料和膠粘、澆封材料。例如：非金屬d型元件的可燃性能和耐火焰燒蝕性能；e型外殼的耐光照（在這里需強(qiáng)調(diào)燈具（指示燈）的燈罩耐自身光源的光照），耐熱、耐寒性能。
●合理的選擇電氣元件和材料同樣是保證防爆性能的重要條件。例如：e型電流表的短路電流引起的發(fā)熱和強(qiáng)度對防爆性能的影響；e型光源的合理應(yīng)用；e型管型熒光燈的鎮(zhèn)流器發(fā)熱、不對稱功率影響和燈座的特殊要求；d型燈具燈罩的耐沖擊強(qiáng)度；引入裝置的抗拔脫等。
合理的結(jié)構(gòu)和科學(xué)的工藝保證產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性
●合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠減少工藝環(huán)節(jié)、實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)規(guī)定。
例如：
1）d型熒光燈多腔電器連通部位和內(nèi)部電氣元件布置時(shí)要考慮可能的壓力重疊。
2）d型電器和燈具透明部件與金屬部件配合時(shí)，ⅡA、ⅡB應(yīng)采用金屬包覆的耐燃彈性襯墊或金屬襯墊，或直接配合；ⅡC須采用膠粘。熒光燈玻璃管與殼體配合一定要采取膠粘。
3）大直徑電纜引入裝置，防拔脫裝置的合理利用。
4）d型外殼的壁厚和拉筋的合理利用，但是，采用拉筋并不完全等于減少壁厚。此外，需注意避免殼體內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)曲線的突變。
5）d型一體化燈具應(yīng)合理考慮啟動(dòng)元件的合理布局，減少光源腔內(nèi)溫度的影響。
6）對于d型自帶電源（電池或其他儲(chǔ)能元件）的電器或燈具應(yīng)考慮電池短路，造成溫度上升和自爆。
7）注意d型外殼內(nèi)儲(chǔ)能元件的放電、發(fā)熱部件降溫的延遲開蓋。
8）e型外殼內(nèi)部帶電部件要進(jìn)行防護(hù)處理。
9）用于防護(hù)的密封圈應(yīng)采取措施，防止脫落。
10）e型全塑雙腳熒光燈應(yīng)注意燈腳與燈座的連接要求。
11）e型燈具要考慮燈管老化造成的鎮(zhèn)流器發(fā)熱和管型熒光燈極限壽命時(shí)的不均勻脈沖過熱，造成燈座燒毀。
12）e型接線箱內(nèi)部接線端子的合理選用和端子數(shù)量的合理確定。
13）注意e型產(chǎn)品內(nèi)部電池的特殊要求。
14）非金屬外殼表面避免點(diǎn)燃的靜電電荷產(chǎn)生，可采用下列方法之一：
A 限制表面電阻值；
B 限制表面積；
C 設(shè)置靜電警告標(biāo)志牌。
15）壓緊接觸式燈具（接線腔螺紋結(jié)構(gòu)）用于ⅡC
級時(shí)應(yīng)再次增加接線腔或采用隔離密封裝置；ⅡB級要考慮腔凈容積是否小于2升，否則同前。
制造加工中，工藝是保證產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。
對于防爆電氣產(chǎn)品生產(chǎn)來講，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理后，產(chǎn)品的生產(chǎn)取決于工藝、設(shè)備、人員和質(zhì)量保證體系。而工藝又是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的基礎(chǔ)。
例如：
（1）d型ⅡC 電器或燈具螺紋隔爆和燈具壓盤螺紋結(jié)構(gòu)應(yīng)注意配合的精度和螺紋加工的質(zhì)量。
（2）特別要考慮鋼板焊接產(chǎn)品的焊接方式、工藝以及鋼板的強(qiáng)度和厚度。這類產(chǎn)品在強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)極少炸壞，但過壓試驗(yàn)后很難通過內(nèi)部點(diǎn)燃不傳爆試驗(yàn)。
（3）注意非金屬材料樣片的制備工藝和精度要求，防止樣片性能的分散性和變形。
（4）d型外殼內(nèi)部電氣元件或接線端子等在裝配時(shí)要盡量避免造成人為多腔，產(chǎn)生壓力疊加。
（5）d型外殼無論是砂模鑄造的外殼，還是壓力鑄造外殼，均要進(jìn)行時(shí)效處理，以消除鑄造的應(yīng)力，充分保證外殼的強(qiáng)度和參數(shù)指標(biāo)。
（6）在制定膠粘或澆封工藝時(shí)，要考慮它們的粘著力和強(qiáng)度，防止?jié)卜饣蚰z粘的部件、電纜受力脫落或受到爆炸強(qiáng)度拔出。
（7）隔爆型產(chǎn)品裝配時(shí)應(yīng)考慮隔爆面緊固螺栓力矩均勻的要求。同時(shí)要明示用戶安裝、維修時(shí)，緊固螺栓的力矩要求。
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