爆炸性气体环境电气工程安装和检查

1爆炸性气体环境电气工程安装和检查[摘要]文章就爆炸性气体环境电气工程、安装和检查以及验收人员必须掌握的知识和具体要求进行了详细阐述，具有实用性和可操作性。[关键词]爆炸性气体环境；电气安装；检查1概述众所周知，在大气条件下，可燃性气体或液体的蒸气在空气中的量达到一定程度时，遇到火花、电弧或危险高温就可能被点燃，造成爆炸或火灾事故。煤炭、石油或天然气等行业，或以此为原料进行深加工的石油化工工业，爆炸和火灾事故屡有发生，根据调查显示，现场60％～80％的爆炸和火灾事故是由电气设备安装使用不当造成的。为了防止爆炸和火灾事故的发生，全国防爆电气设备标准化技术委员会，制订了有关爆炸危险场所分类和爆炸危险场所电气设备安装等国家标准，这些标准等同或等效地采用了IEC有关标准。从爆炸危险场所防爆工程的安全性和经济合理性统一的原则出发，运用统计学原理，根据现场出现可燃性气体或液体蒸气的频率和存在的时间所决定的危险程度，把现场分为0区、1区和2区，并规定了各类危险场所所适宜选用的防爆电气设备类型及其安装要求。为了使有关人员更明确、方便地使用这些标准，我们将爆炸性气体环境用电气设备的安装检验和竣工验收等要求综合介绍如下，供有关行业工程建设、改造、扩建等项目的设计、技术、安装施工和工程监理、检查验收以及劳动安全部门等人员参考。2爆炸性环境电气安装工程爆炸性环境电气安装工程，无论是永久性的还是临时性的，无论是陆地地下或海上的，均应严格按标准规定进行设计、安装、检查和验收，不能自行其事。否则必将造成违规或失误，甚至形成潜在的危险。2．1爆炸性气体环境电气安装工程须遵循的专业标准GB3836．15—2000《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)》(等同采用IEC60079—14：1996)GB3836．14—2000《爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类》(等同采用IEC60079—10：1995)GB50527—96《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》GB50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》除此之外还有“爆炸危险场所电气安全规程”(试行)一1983，简称“八部标准”，以及其他各部、委编写的有关规范、规定等都是作好工程和工程质量检查的依据。2．2防爆电气设备结构要点(1)关于防爆电气设备类别、级别和组别的基本概念1)爆炸性气体环境用电气设备按照适用环境分为两大类：I类和Ⅱ类。I类泛指煤矿井下使用的防爆电气设备；Ⅱ类泛指除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。2)Ⅱ类电气设备对于隔爆型“d”和本安型“I”按照能适应爆炸性气体混合物的能力又分为ⅡA、ⅡB和ⅡC级。ⅡB级设备可适用于ⅡA级设备的使用条件；ⅡC级设备可适用于ⅡA和ⅡB级设备的使用条件。23)本质安全型设备和关联设备的本安部分按照安全程度又分为“ia级和“ib”级。“ia级为正常工作和施加两个计数故障及任意组合的条件下，都不会点燃周围爆炸性气体混合物的本安设备；“ib”级为正常工作和施加一个计数故障条件下，不致点燃周围爆炸性气体混合物的本安设备。4)设备在标准认可的电压波动、过载等最不利条件下运行时，可能点燃周围爆炸性气体混合物的任何部件最高表面温度的规定：I类设备可能堆积煤尘的不得超过150℃；不会堆积或采取措施防止堆积煤尘时可不超过450℃。Ⅱ类设备的最高表面温度，分为T1~T6六组，每组允许的最高表面温度见表1。表1温度组别电气设备的最高表面温度T1450℃T2300℃T3200℃T4135℃T5100℃T685℃(2)外壳防爆电气设备的外壳零件，应理解为保证防爆型式或防护等级要求的所有壁、门、盖、体、电缆引入装置，操纵杆转轴、心轴等。“外壳”则是这些外壳零件所构成的整体。外壳零件允许金属材料或非金属材料制成，但必须具备足够的机械强度，能承受规定的冲击试验、静态强度试验和动态强度试验不致损坏。隔爆型“d”，外壳零件与外壳零件的配合须达到隔爆接合面规定的参数要求。增安型“e”，外壳零件与外壳零件配合须达到规定的防护等级要求。(3)外壳紧固件1)外壳紧固件是维护防爆型式或防止触及裸露带电零件的重要零件之一。只允许用工具才能松开或解除。2)紧固螺栓孔应留有螺纹裕量(通螺孔时，紧固后螺栓端头一般不应凸出螺孔)。3)外壳紧固件一般宜设防松措施，如弹簧垫圈等(工作中不可能松动时除外)。4)隔爆型“d”，紧固螺孔不得穿透外壳壁。螺孔底部和周围壁厚不小于孔径的1／3(至少3mm)。5)只要紧固材料与外壳零件材料相适应，紧固件材料允许使用金属、轻金属或塑料。(4)电缆或导管引入装置1)引入装置是构成外壳的一部分，无论是电缆引入装置还是导管引入装置，它们与电气设备的安装与配合都不得改变设备本身的防爆性能，且非工具不能拆除。2)引入装置的密封允许采用：(d)弹性密封圈(橡胶密封圈)；(b)金属或复合密封圈；(c)填料。3)国内产品一般电缆引入装置采用橡胶密封圈；导管引入装置采用填料。橡胶密封圈材料须经老化试验合格，填料须经热稳定性试验合格(填料的允许最高使用温度，至少超过设备最高运行温度20K)。4)隔爆型引入装置的特殊要求(a)电缆引入装置橡胶密封圈的内径应与引入电缆的公称外径一致。3橡胶密封圈的非压缩轴向长度L，原则上应不小于标准规定的隔爆接合面宽度。对能适用不同电缆外径的橡胶密封圈结构尺寸见表2。(b)导管引入装置导管引入装置不采用橡胶密封圈结构，只允许填料密封。填料密封最小轴向长度L≥20mm，横剖面至少应有20％的填料(为此，制造厂应提供引入装置适应通过的绝缘导线直径和数量以及填料等)表2圆形电缆直径D（mm）非圆形电缆周长p（mm）橡胶密封圈非压缩轴向长度L（mm）D≤20P≤60L≥20D＞20P＞60L≥25(c)采用螺纹结构时，不得少于6扣，螺纹配合轴向长度L≥8mm。5)设备上备用的引入装置通孔封堵件须满足隔爆结构要求。6)在额定工作状态下，引入装置部位的温度，不得高于70℃，或电缆芯分支处不高于80℃。(5)接地连接件1)防爆电气设备一般设有两个接地连接件：内接地和外接地。在接线空腔内设置的内接地，作为主要接地连接件。在金属外壳外部设置的外接地，作为辅助接地连接件。2)接地连接件要求至少能与4mm2的导线有效连接。3)接地连接件应有防腐措施，并能持久地保护接触压力。4)对不必要接地的设备(如双重绝缘、加强绝缘的产品)，对于不必要设外接地的设备(如导管引入的设备)允许不设内外接地连接件。(6)标牌与标志1)设备明显部位应设置清晰、耐久的防爆标志(或标志牌或铭牌)。2)标志牌(包括铭牌)应能与设备同寿命。要求采用耐腐蚀材料制成，并固定牢固。(7)本质安全型设备要点1)本质安全设备和关联设备的本安部分原则上不需要外壳，当电路本安性能可能受到损害时，则需外壳防护，其防护等级不低于IP20，对于I类设备则不低于IP54。2)导线和小元件温度设备内导线和印制板导线符合标准中表1值时，可不对导线进行温度试验。3)连接装置本安电路端子和关联设备端子应符合隔离规定，防止导线混触产生危险。本安端子与非本安端子之间的安全距离至少为50mm。4)接头和插座用于连接外部本安电路与非本安电路插头和插座应分开布置，并且不能互换或有鉴别错误接的措施。本安电路与非本安电路不得接人同一插头和插座。5)间距本安电路与非本安电路、不同本安电路、电路与接地或绝缘的金属件之间的距离，应满足标准中表4规定值。6)接地屏蔽隔离电路和电路部件之间采用金属屏蔽隔离时，应能承受计数故障的非计数故障条件下连续出现的最大允许电流。7)与本安性能有关的元件额定值所有可能影响本安性能的元件，在正常和故障条件下，最大电流、电压或功率应不大于其额定值的1／3。内部用连接装置、插接板和元件。连接装置、插接板及插接式元件应能防止错误插4接，且不能互换。熔断器当熔断器用于保护其他元件时，应能连续通过1．7倍额定电流，当熔断器用在危险场所时，应按规定浇封，熔断器用于保护其他元件时，只允许打开设备外壳进行更换。单体电池和电池组在本安设备或关联设备中使用的电池和电池组，应保证不能对本安性能产生影响，电池和电池组的电解液不能溢出，当用限流器件保护电池组输出安全时，且在危险场所更换时，电池与限流器件应构成一个可以成套更换的单元。可靠元件、可靠组件和可靠连接可靠元件、可靠组件和可靠连接使用或贮存中出现故障的概率很低，故在分析和试验时不考虑发生故障。8)安全栅安全栅为本安电路与非本安电路之间的接口设备，是一个独立装置，它应承受例行试验和型式试验。安全栅结构上应防止错误安装，应设至少一个以上接地端子，本安端子与非本安端子应保持50mm距离，构成安全栅的电路组件，应浇封在一个独立的外壳内。9)标志本质安全设备标志为Exia或Exib，并联设备为[Exia]或[Exib]。本安设备应标出Ui、Ii、Li、Ci参数标志，关联设备应标出Uo、Io、Lo、Co参数标志。2．3关于危险场所分区的概念(1)非危险场所爆炸性气体环境预期不会大量出现，以致不要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门预防措施的区域。(2)0区爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。属于0区的场所在工程上是很少的，例如，具有排气口的油罐的顶部与油面之间的空间属于0区。(3)1区在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。例如，生产车间中工艺装置上可燃性气体或液体的取样阀门周围属于1区。(4)2区在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。对于2区中可燃性气体环境出现的频次和持续时间，据资料介绍或然率约为10-4，即每年累计约1h。2．4防爆电气设备安装使用基本环境条件(1)环境温度：防爆电气设备适用的环境温度是-20~+40℃。(2)环境空气相对湿度：一般不应大于90％。(3)海拔高度：不超过2000m。(4)环境中存在或可能存在爆炸性气体混合物的0区、1区或2区(按防爆类型选用)。(5)有轻微腐蚀性气体存在(但不能适用于中腐蚀和重腐蚀环境)。(6)无剧烈的冲击或振动。(7)陆地(包括煤矿井下)环境(不适用于海上、船用等)。(8)户内条件(不适于户外露天安装使用)。(9)特殊环境超出上述基本环境条件，均视为特殊环境。一般防爆电气设备不适用，必须现场采取措施或特殊订货，制造厂会按要求生产适应特殊环境条件下使用的防爆电气设备。如5防腐防爆产品、船用防爆产品等。2．5关于防爆电气设备选型(1)根据安全和经济、合理的原则，设备选型按表3考虑。(2)根据场所可能出现爆炸性气体或蒸气的级别应与防爆电气设备的级别相适应的原则，对于“d”型和“i”型设备，按表4选用。表3爆炸性环境区域划分适用防爆电气设备的类型0区“ia”型①1区“d”型、“p”型、“i”型、“q”型、“o”型、“m”型、“e”型②2区1区中可适用的所有类型及“n”型注①0区原则不安装使用电气设备。必须使用时须采用“ia”型。②增安型“e”在1区要求慎用。慎用的意思是用于危险性小的地方(如远离释放源等)，选用危险性小的“e”型产品(如：接线盒、接线箱、单脚荧光灯等)。表4场所中气体或蒸气分类／分级与允许使用设备类别／级别的关系表场所中气体/蒸气分类/分级允许使用的设备类别/级别ⅡA（例如：丙烷、戊烷、苯、汽油、乙醇、乙醛、丙酮、甲胺等）ⅡA，ⅡB或ⅡCⅡB（例如：乙烯、二甲醚、焦炉煤气等）ⅡB或ⅡCⅡC（例如：氢气、乙炔和二硫化碳）ⅡC(3)根据电气设备最高表面温度不得高于场所可能出现的爆炸性气体或蒸气的引燃温度的原则，产品的温度组别按表5选用。表5温度组别电气设备的最高表面温度气体或蒸气的引燃温度T1450℃＞450℃T2300℃＞300℃T3200℃＞200℃T4135℃＞135℃T5100℃＞100℃T685℃＞85℃2，6关于电气设备的安装(1)在爆炸性环境应尽量减少电气设备的使用量，不可避免时应尽量安装在危险程度最小的地方。(2)有措施防止电气设备由于静电、雷电、电磁辐射等而产生电火花，并符合国家有关标准的规定。(