組合防爆電器設備的基本常識一、概述在爆炸性氣體環境中使用著大量的各種各樣的防爆電器設備，有簡單的單一型設備，也有復雜的組合型設備所謂“單一”，是指這種設備為完成某一功能所需的執行機構單一，所謂“組合”，是指這種設備為完成某一功能所需的執行機構多，幾種機構配合在一起才能完成。于是，為了實現這些電氣設備的防爆安全性能，人們在采用防爆技術時對單一型設備要簡單一些(一種防爆型式)，而對于組合型設備要復雜一些(幾種防爆型式)，也就有所謂的“單一防爆型”和“組合防爆型”。隨著現代工業技術的日益復雜和現代化水平的迅速提高，在爆炸性氣體環境中使用復雜的組合防爆電器設備(裝置)的品種和數量也日益增多。例如，防爆型工業運輸設備、防爆型除濕裝置、防爆型起重設備、防爆型空氣調節機等組合防爆電器設備已經大量地運行在爆炸性危險場所中。為了確保這樣的組合防爆電器設備的防爆安全性能，正確和合理地設計組合防爆電器設備是至關重要的。根據多年來設計和制造組合防爆電器設備的經驗，我們把“組合防爆電器設備(裝置)”定義為：這是一種具有某一防爆安全水平、由同一種防爆型式或不同種防爆型式的防爆電氣單元組裝在一起，完成某種功能的防爆電氣設備(裝置)。從這個定義可以看出，組合防爆電器設備的防爆安全性能主要是由各個防爆電氣單元以及組裝后各部件的電氣和機械的連接、正壓柜外殼防護等安全措施來保證的。因而，這種類型電氣設備防爆結構的設計和制作，與簡單的單一型防爆電氣設備(例如，隔爆型電動機、增安型熒光燈等)防爆結構的設計和制作相比，一定存在著諸多的不同之處。二、組合防爆電器設備設計與制作的一般原則1.設計的一般原則為了保證組合防爆電器設備在爆炸性危險場所中運行時不能成為可燃性氣體一空氣混合物的點燃源，組合防爆電器設備的安全性能必須適應于爆炸性危險場所中可燃性氣體一空氣混合物的“危險性能”。因而，設計的第一要務就是確定它的防爆安全水平，然后，設計人員就可以根據這種防爆安全水平在技術上提出相應的安全措施和安全要求，來實現組合防爆電器設備的綜合防爆安全性能。(1)防爆安全水平和防爆標志1)防爆安全水平在組合防爆電器設備中，我們提出了“防爆安全水平”這一概念，是為了把組裝在這種設備上的各個防爆電氣單元以及采用的相關安全技術措施和安全要求統一到一個水平上。所謂防爆安全水平，這里主要是指防爆電氣設備(裝置)所具有的適應爆炸性危險場所的區域和這種區域中存在的可燃性氣體的防爆級別、溫度組別的綜合保護水平。例如，某種組合防爆電器設備預期使用在1區，而且，1區中存在ⅡB級、T4組可燃性氣體，因而，這種設備上組裝的防爆電氣單元應該具有Gb級(或Ga級)設備保護級別、ⅡB級(或ⅡC級)防爆級別、T4組(或T5組、四組)溫度組別。在組合防爆電器設備設計時，.設計人員可以根據所要設計的設備即將運行的工業現場的具體情況進行分析，以確定可以采用的最低防爆安全水平。在確定防爆安全水平時，設計人員首先應該考慮的是設備的安全性能，其次還應該考慮到設備的技術最優化方案。因為防爆安全水平一旦確定之后，一些安全技術措施和技術手段也就被確定了。2)防爆標志當防爆安全水平確定以后，人們就可以確定這種組合防爆電器設備的防爆標志了。組合防爆電器設備的防爆標志應該包括設備上安裝的所有防爆電氣單元的防爆型式符號。具體組成方法參見第2章。除此之外，每一個防爆電氣單元都應該單獨地標志自己的防爆標志。(2)防爆電氣單元的選擇根據防爆安全水平選擇防爆電氣單元，是這種組合防爆電器設備防爆安全性能設計的一個基本原則。1)根據危險區域選擇防爆電氣單元的設備保護級別和防爆型式國家標準GB3836.15《爆炸性氣體環境用電氣設備第15部分：危險場所電氣安裝(煤礦除外)》指出，適用于0區的設備為具有Ga級設備保護級別的某些防爆型式的設備，例如，ai級本質安全型，“ma”級澆封型;適用于1區的設備為具有Gb級設備保護級別的某些防爆型式的設備，例如，除“n”型防爆型式以外的其他所有防爆型式的設備;適用于2區的設備為具有Gc級設備保護級別的某些防爆型式的設備，例如，“n”型和用于0區、1區的防爆型式。另外，符合國家標準GB3836.20《爆炸性環境第20部分：設備保護級別(EPL)為G8a的設備》要求的包容性復合型電氣設備(參見第10.1節)，也適用于0區，當然也可以使用在1區和2區。這些就是選擇組合防爆電器設備中使用的防爆電氣單元防爆型式的基本原則。2)根據溫度組別和(或)防爆級別選擇防爆電氣單元在防爆型式確定以后，設計人員就應該根據防爆安全水平來確定所選用的防爆電氣單元的溫度組別和防爆級別。在第2章中，已經比較詳細地介紹了防爆電氣設備的溫度組別(Tl組、，12組、r13組、T4組、T5組和T6組)和防爆級別(IIA級、ⅡB級和Ⅱc級)。設計人員在選擇溫度組別和(璃防爆級別時應該遵循的基本原則是：①溫度組別，按照T1組、他組、B組、T4組、rI'5組、髑組順序，后者可以替代前者。②防爆級別，按照ⅡA級、ⅡB級、ⅡC級順序，后者可以替代前者。根據上述的選擇原則，舉例說明如下：假若組合防爆電器設備是設計用于存在乙烯的爆炸性危險場所1區中的裝置，那么，設計人員查找資料后得知，乙烯的溫度組別為12組，防爆級別為ⅡB級，于是就可以確定，在這個裝置上允許使用的電氣單元可以是防爆標志為“ExdIIBT4Gb”的隔爆型電氣單元，或者，防爆標專為“ExdⅡCT5Gb”的隔爆型電氣單元，或者，防爆標志為“ExibHBT6Gb(Ga)”的本質安全型電氣單元，等等。因為隔爆型(Gb級)和本質安全型(Gb級或G8級)允許適用于1區，而且，這種選擇也符合“后者替代前者”的原則。3)防爆合格證除按照防爆安全水平選擇防爆電氣單元外，還有一點也是十分重要的。那就是，所選用的防爆電氣單元必須是經過國家指定的防爆電氣產品檢驗機構檢測合格，并取得“防爆合格證”的產品。防爆合格證代表著那個被檢驗的產品已經具有防爆安全性能。未取得防爆合格證的產品，盡管它的性能指標符合要求，設計人員也是萬萬不可以選用的。(3)設備正壓柜外殼(外罩)的設計組合防爆電器設備，通常情況下，應該配置一個適當防護等級(IP防護)的正壓柜外殼。正壓柜外殼的防護作用對于防爆電氣設備來說往往是非常重要的。它能夠防止固體異物和粉塵、水和潮氣進入設備內導致電氣絕緣破壞，甚至發生短路故障。組合防爆電器設備的正壓柜外殼，可以用金屬材料制作，也可以用塑料材料制作。當使用塑料材料制作時，設計人員應該考慮材料的抗靜電性能。除此之外，設計人員在設計組合防爆電器設備時還應該考慮到，隔爆型電氣單元在組合防爆電器設備上安裝時應該與它周圍的結構物保持足夠的距離：這個距離，對于ⅡA級設備，至少為10mm;對于1IB級設備，至少為30mm;對于1IC級設備，至少為40mm。(4)接地和電位平衡的要求對于電氣設備來說，接地，主要是為了防止當電氣絕緣被破壞時防爆正壓柜外殼帶電而傷害人體或繼發其他后續事故，所以稱為“保護性接地”。對于防爆電氣設備來說，保護性接地還可以防止由于正壓柜外殼帶電可能引起的點燃危險。不管在何種供電系統中，裸露的金屬部件都必須可靠地接地(連接到接地系統中)。例如，在TN.S系統中，這種“保護性接地”是通過導線(PE)把電源的接地點和用電設備的外露金屬部件直接連接起來;在rI、I-I系統中，設備的外露金屬部件直接同大地連接起來。在組合防爆電器設備中，防爆電氣單元假若同安裝的結構件保持“金屬”接觸，則可以不必單獨設置外接地連接。但是，所有的防爆電氣單元的內接地系統必須連接完整。電位平衡也是十分重要的，在組合防爆電器設備中，所有的金屬部件都必須處于同一電位上。要求電位平衡的道理很簡單，那就是消除因電位不平衡造成的電位差可能引起的點燃危險。2.制作的一般原則組合防爆電器設備的制作和安裝，是保證實現防爆安全性能的重要一環。制作人員應該按照經過防爆電氣產品檢驗機構審查合格的施工圖樣進行施工。(1)一般要求在制作和安裝時，人們應該按照圖樣標志的防爆安全水平檢查：①所選用的防爆電氣單元是否經防爆電氣產品檢驗機構檢驗合格，是否具有防爆合格證及其編號，是否與整體的防爆安全水平相適應。②所選用的防爆電氣單元是否完整，不得有缺陷。例如，在選用隔爆型電氣單元時，防爆正壓柜外殼不得有裂紋及損壞，緊固件成套、齊全。(2)防爆電氣單元的安裝在組合防爆電器設備組裝時，制作人員應該注意：①認真清理防爆電氣單元的外部表面，如有油漆損壞，應予以涂敷完好;認真清理防爆電氣單元的內部空腔，內部不得有雜物;對于隔爆型電氣單元，還應該清理隔爆接合面，隔爆接合面上不得有油漆和固體異物，清理后涂敷防銹油脂，例如204—1型防銹油。②按照設計要求，防爆電氣單元在相應的安裝位置上應該固定牢固，緊固件必須有防松措施。③當防爆電氣單元通過自身與設備主體金屬結構件保持“金屬”接觸來實現接地時，應認真清理安裝的相應部位，使其具有“金屬”表面;當設備主體各個金屬結構件之間或金屬結構件與電氣單元之間不可避免地被絕緣材料隔離時，應該用導體將它們橋接起來，以保持電位平衡。(3)電線電纜的選擇和安裝在組合防爆電器設備安裝時，電線電纜的選擇與安裝十分重要，因為在設計時電線電纜的敷設很難定位，往往需要制作人員根據施工現場來確定。這里提出以下注意事項。1)電線電纜的選擇電線電纜的選擇應該符合國家標準GB3836.15《爆炸性氣體環境用電氣設備第15部分：危險場所電氣安裝(煤礦除外)》的規定。在組合防爆電器設備中，除使用電纜外，制作人員還可以使用無護套的絕緣電線來進行各個防爆電氣單元之間的電氣連接。2)電線電纜的引入電線電纜應該通過電纜引入裝置進入防爆電氣單元內部。當電纜經過密封圈式電纜引入裝置時，電纜的外徑應該與電纜引入裝置中密封圈的內徑很好地匹配。這種匹配在設計合理的情況下很容易實現，然而，有時則需要制作人員認真選擇密封圈的同心圓才能達到這種匹配。在安裝時，制作人員還應該注意不要將墊圈卡在連通節的退刀槽中?！皦|圈卡在退刀槽中”往往不被人注意，然而卻潛在著很大的危險性。對于隔爆型電氣單元來說，這一點十分重要。這種匹配直接影響著此處的隔爆安全性能。當采用澆封式電纜引入裝置時，制作人員應該在引入裝置中直接澆封電線或電纜的芯線。3)接線在接線時，電纜(電線)芯線應該通過下列方式連接：①芯線壓接“0”形接線頭后套在接線柱上用螺母壓緊，不得使用“U”形接線頭。②芯線盤圈搪錫后套在接線柱上用螺母壓緊，不得直接用螺釘壓緊芯線。③芯線盤圈后通過弓形墊圈套在接線柱上用螺母壓緊。不管采用哪種接線方式，都必須有防松措施。還應該指出的是，在接線時，制作人員應該注意調整好爬電距離和電氣間隙符合施工圖樣的要求。4)電線電纜的敷設電線電纜的敷設應該避開熱表面和運動部件，而且捆扎固定牢固。在相連的防爆電氣單元之間，電線電纜不得有中間接頭，當不可避免時，接頭應該在符合相應防爆型式的接線盒內進行連接。5)本質安全電路的配線本質安全電路的配線應該符合國家標準GB3836.15《爆炸性氣體環境用電氣設備第15部分：危險場所電氣安裝(煤礦除外)》的相應要求。三、檢查與試驗的一般原則對于組合防爆電器設備來說，制作和安裝是保證它具有防爆安全性能的重要環節。因此檢驗人員應該認真地進行檢查和試驗。1.機械/電氣檢查機