南通正压防爆电气有限公司
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组合防爆电器设备的基本常识
发布时间: 2018-6-15 16:46:45
  一、概述
  在爆炸性气体环境中使用着大量的各种各样的防爆电器设备,有简单的单一型设备,也有复杂的组合型设备;所谓“单一”,是指这种设备为完成某一功能所需的执行机构单一,所谓“组合”,是指这种设备为完成某一功能所需的执行机构多,几种机构配合在一起才能完成。于是,为了实现这些电气设备的防爆安全性能,人们在采用防爆技术时对单一型设备要简单一些(一种防爆型式),而对于组合型设备要复杂一些(几种防爆型式),也就有所谓的“单一防爆型”和“组合防爆型”。
  随着现代工业技术的日益复杂和现代化水平的迅速提高,在爆炸性气体环境中使用复杂的组合防爆电器设备(装置)的品种和数量也日益增多。例如,防爆型工业运输设备、防爆型除湿装置、防爆型起重设备、防爆型空气调节机等组合防爆电器设备已经大量地运行在爆炸性危险场所中。
  为了确保这样的组合防爆电器设备的防爆安全性能,正确和合理地设计组合防爆电器设备是至关重要的。
  根据多年来设计和制造组合防爆电器设备的经验,我们把“组合防爆电器设备(装置)”定义为:
  这是一种具有某一防爆安全水平、由同一种防爆型式或不同种防爆型式的防爆电气单元组装在一起,完成某种功能的防爆电气设备(装置)。
  从这个定义可以看出,组合防爆电器设备的防爆安全性能主要是由各个防爆电气单元以及组装后各部件的电气和机械的连接、正压柜外壳防护等安全措施来保证的。因而,这种类型电气设备防爆结构的设计和制作,与简单的单一型防爆电气设备(例如,隔爆型电动机、增安型荧光灯等)防爆结构的设计和制作相比,一定存在着诸多的不同之处。
  这里就这种类型电气设备的一般设计和制造原则予以讨论。
  二、组合防爆电器设备设计与制作的一般原则
  1.设计的一般原则
  为了保证组合防爆电器设备在爆炸性危险场所中运行时不能成为可燃性气体一空气混合物的点燃源,组合防爆电器设备的安全性能必须适应于爆炸性危险场所中可燃性气体一空气混合物的“危险性能”。因而,设计的第一要务就是确定它的防爆安全水平,然后,设计人员就可以根据这种防爆安全水平在技术上提出相应的安全措施和安全要求,来实现组合防爆电器设备的综合防爆安全性能。
  (1)防爆安全水平和防爆标志
  1)防爆安全水平
  在组合防爆电器设备中,我们提出了“防爆安全水平”这一概念,是为了把组装在这种设备上的各个防爆电气单元以及采用的相关安全技术措施和安全要求统一到一个水平上。
  所谓防爆安全水平,这里主要是指防爆电气设备(装置)所具有的适应爆炸性危险场所的区域和这种区域中存在的可燃性气体的防爆级别、温度组别的综合保护水平。例如,某种组合防爆电器设备预期使用在1区,而且,1区中存在ⅡB级、T4组可燃性气体,因而,这种设备上组装的防爆电气单元应该具有Gb级(或Ga级)设备保护级别、ⅡB级(或ⅡC级)防爆级别、T4组(或T5组、嘶组)温度组别。
  在组合防爆电器设备设计时,.设计人员可以根据所要设计的设备即将运行的工业现场的具体情况进行分析,以确定可以采用的最低防爆安全水平。
  在确定防爆安全水平时,设计人员首先应该考虑的是设备的安全性能,其次还应该考虑到设备的技术最优化方案。因为防爆安全水平一旦确定之后,一些安全技术措施和技术手段也就被确定了。
  2)防爆标志
  当防爆安全水平确定以后,人们就可以确定这种组合防爆电器设备的防爆标志了。组合防爆电器设备的防爆标志应该包括设备上安装的所有防爆电气单元的防爆型式符号。具体组成方法参见第2章。
  除此之外,每一个防爆电气单元都应该单独地标志自己的防爆标志。
  (2)防爆电气单元的选择
  根据防爆安全水平选择防爆电气单元,是这种组合防爆电器设备防爆安全性能设计的一个基本原则。
  1)根据危险区域选择防爆电气单元的设备保护级别和防爆型式
  国家标准GB 3836.15《爆炸性气体环境用电气设备第15部分:危险场所电气安装(煤矿除外)》指出,适用于0区的设备为具有Ga级设备保护级别的某些防爆型式的设备,例如,ai级本质安全型,“ma”级浇封型;适用于1区的设备为具有Gb级设备保护级别的某些防爆型式的设备,例如,除“n”型防爆型式以外的其他所有防爆型式的设备;适用于2区的设备为具有Gc级设备保护级别的某些防爆型式的设备,例如,“n”型和用于0区、1区的防爆型式。
  另外,符合国家标准GB 3836.20《爆炸性环境第20部分:设备保护级别(EPL)为G8a的设备》要求的包容性复合型电气设备(参见第10.1节),也适用于0区,当然也可以使用在1区和2区。
  这些就是选择组合防爆电器设备中使用的防爆电气单元防爆型式的基本原则。
  2)根据温度组别和(或)防爆级别选择防爆电气单元
  在防爆型式确定以后,设计人员就应该根据防爆安全水平来确定所选用的防爆电气单元的温度组别和防爆级别。
  在第2章中,已经比较详细地介绍了防爆电气设备的温度组别(Tl组、,12组、r13组、T4组、T5组和T6组)和防爆级别(II A级、ⅡB级和Ⅱc级)。设计人员在选择温度组别和(璃防爆级别时应该遵循的基本原则是:
  ①温度组别,按照T1组、他组、B组、T4组、rI'5组、髑组顺序,后者可以替代前者。
  ②防爆级别,按照ⅡA级、ⅡB级、ⅡC级顺序,后者可以替代前者。
  根据上述的选择原则,举例说明如下:
  假若组合防爆电器设备是设计用于存在乙烯的爆炸性危险场所1区中的装置,那么,设计人员查找资料后得知,乙烯的温度组别为12组,防爆级别为ⅡB级,于是就可以确定,在这个装置上允许使用的电气单元可以是防爆标志为“Exd 1I BT4 Gb”的隔爆型电气单元,或者,防爆标专为“ExdⅡCT5 Gb”的隔爆型电气单元,或者,防爆标志为“ExibHBT6 Gb(Ga)”的本质安全型电气单元,等等。因为隔爆型(Gb级)和本质安全型(Gb级或G8级)允许适用于1区,而且,这种选择也符合“后者替代前者”的原则。
  3)防爆合格证
  除按照防爆安全水平选择防爆电气单元外,还有一点也是十分重要的。那就是,所选用的防爆电气单元必须是经过国家指定的防爆电气产品检验机构检测合格,并取得“防爆合格证”的产品。防爆合格证代表着那个被检验的产品已经具有防爆安全性能。
  未取得防爆合格证的产品,尽管它的性能指标符合要求,设计人员也是万万不可以选用的。
  (3)设备正压柜外壳(外罩)的设计
  组合防爆电器设备,通常情况下,应该配置一个适当防护等级(IP防护)的正压柜外壳。正压柜外壳的防护作用对于防爆电气设备来说往往是非常重要的。它能够防止固体异物和粉尘、水和潮气进入设备内导致电气绝缘破坏,甚至发生短路故障。
  组合防爆电器设备的正压柜外壳,可以用金属材料制作,也可以用塑料材料制作。当使用塑料材料制作时,设计人员应该考虑材料的抗静电性能。
  除此之外,设计人员在设计组合防爆电器设备时还应该考虑到,隔爆型电气单元在组合防爆电器设备上安装时应该与它周围的结构物保持足够的距离:这个距离,对于ⅡA级设备,至少为10mm;对于1I B级设备,至少为30mm;对于1I C级设备,至少为40mm。
  (4)接地和电位平衡的要求
  对于电气设备来说,接地,主要是为了防止当电气绝缘被破坏时防爆正压柜外壳带电而伤害人体或继发其他后续事故,所以称为“保护性接地”。对于防爆电气设备来说,保护性接地还可以防止由于正压柜外壳带电可能引起的点燃危险。
  不管在何种供电系统中,裸露的金属部件都必须可靠地接地(连接到接地系统中)。例如,在TN.S系统中,这种“保护性接地”是通过导线(PE)把电源的接地点和用电设备的外露金属部件直接连接起来;在rI、I-I系统中,设备的外露金属部件直接同大地连接起来。
  在组合防爆电器设备中,防爆电气单元假若同安装的结构件保持“金属”接触,则可以不必单独设置外接地连接。但是,所有的防爆电气单元的内接地系统必须连接完整。
  电位平衡也是十分重要的,在组合防爆电器设备中,所有的金属部件都必须处于同一电位上。要求电位平衡的道理很简单,那就是消除因电位不平衡造成的电位差可能引起的点燃危险。
  2.制作的一般原则
  组合防爆电器设备的制作和安装,是保证实现防爆安全性能的重要一环。制作人员应该按照经过防爆电气产品检验机构审查合格的施工图样进行施工。
  (1)一般要求
  在制作和安装时,人们应该按照图样标志的防爆安全水平检查:
  ①所选用的防爆电气单元是否经防爆电气产品检验机构检验合格,是否具有防爆合格证及其编号,是否与整体的防爆安全水平相适应。
  ②所选用的防爆电气单元是否完整,不得有缺陷。例如,在选用隔爆型电气单元时,防爆正压柜外壳不得有裂纹及损坏,紧固件成套、齐全。
  (2)防爆电气单元的安装
  在组合防爆电器设备组装时,制作人员应该注意:
  ①认真清理防爆电气单元的外部表面,如有油漆损坏,应予以涂敷完好;认真清理防爆电气单元的内部空腔,内部不得有杂物;对于隔爆型电气单元,还应该清理隔爆接合面,隔爆接合面上不得有油漆和固体异物,清理后涂敷防锈油脂,例如204—1型防锈油。
  ②按照设计要求,防爆电气单元在相应的安装位置上应该固定牢固,紧固件必须有防松措施。
  ③当防爆电气单元通过自身与设备主体金属结构件保持“金属”接触来实现接地时,应认真清理安装的相应部位,使其具有“金属”表面;当设备主体各个金属结构件之间或金属结构件与电气单元之间不可避免地被绝缘材料隔离时,应该用导体将它们桥接起来,以保持电位平衡。
  (3)电线电缆的选择和安装
  在组合防爆电器设备安装时,电线电缆的选择与安装十分重要,因为在设计时电线电缆的敷设很难定位,往往需要制作人员根据施工现场来确定。这里提出以下注意事项。
  1)电线电缆的选择
  电线电缆的选择应该符合国家标准GB 3836.15《爆炸性气体环境用电气设备第15部分:
  危险场所电气安装(煤矿除外)》的规定。在组合防爆电器设备中,除使用电缆外,制作人员还可以使用无护套的绝缘电线来进行各个防爆电气单元之间的电气连接。
  2)电线电缆的引入
  电线电缆应该通过电缆引入装置进入防爆电气单元内部。当电缆经过密封圈式电缆引入装置时,电缆的外径应该与电缆引入装置中密封圈的内径很好地匹配。这种匹配在设计合理的情况下很容易实现,然而,有时则需要制作人员认真选择密封圈的同心圆才能达到这种匹配。
  在安装时,制作人员还应该注意不要将垫圈卡在连通节的退刀槽中。“垫圈卡在退刀槽中”往往不被人注意,然而却潜在着很大的危险性。
  对于隔爆型电气单元来说,这一点十分重要。这种匹配直接影响着此处的隔爆安全性能。
  当采用浇封式电缆引入装置时,制作人员应该在引入装置中直接浇封电线或电缆的芯线。
  3)接线
  在接线时,电缆(电线)芯线应该通过下列方式连接:
  ①芯线压接“0”形接线头后套在接线柱上用螺母压紧,不得使用“U”形接线头。
  ②芯线盘圈搪锡后套在接线柱上用螺母压紧,不得直接用螺钉压紧芯线。
  ③芯线盘圈后通过弓形垫圈套在接线柱上用螺母压紧。
  不管采用哪种接线方式,都必须有防松措施。
  还应该指出的是,在接线时,制作人员应该注意调整好爬电距离和电气间隙符合施工图样的要求。
  4)电线电缆的敷设
  电线电缆的敷设应该避开热表面和运动部件,而且捆扎固定牢固。在相连的防爆电气单元之间,电线电缆不得有中间接头,当不可避免时,接头应该在符合相应防爆型式的接线盒内进行连接。
  5)本质安全电路的配线
  本质安全电路的配线应该符合国家标准GB 3836.15《爆炸性气体环境用电气设备第15部分:危险场所电气安装(煤矿除外)》的相应要求。
  三、检查与试验的一般原则
  对于组合防爆电器设备来说,制作和安装是保证它具有防爆安全性能的重要环节。因此检验人员应该认真地进行检查和试验。
  1.机械/电气检查
  机械/电气检查,既是型式检验也是出厂检验,检验人员应该根据组合防爆电器设备的具体情况检验下列内容中的全部或几项:
  ①防爆安全水平;防爆合格证;警示标志;机械连接,电气连接;接地状态,电位平衡;电缆电线防护,等等。
  ②绝缘电阻;介电强度。
  2.综合试验
  综合试验是指组合防爆电器设备组装完成以后应该进行的试验。这种试验包括:
  ①温度检测;检测应该按照防爆电气设备的通用试验方法(参见第2章)或专业试验方法进行,但是,检测的结果不得超过组合防爆电器设备温度组别的温度和(或)极限温度。
  ②其他与防爆安全性能有关的试验。
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