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一、概述

隔爆型電氣設備被廣泛應用于煤炭、石油、化工、冶金等具有爆炸危險的生產場景。用以避免爆炸性事故的發(fā)生。

眾所周知，產生爆炸必須具備下列三個條件：

1、 點燃源（電火花、熱表面）

2、 爆炸性物質

3、 空氣（氧氣）

當這三個條件同時存在，而且當爆炸性物質與空氣的混合物濃度處于爆炸極限范圍內時，將不可避免地產生爆炸。

因此，在實踐中，為了抑制爆炸，我們總是設法避免上述三個條件同時存在，以達到防爆的目的。也要求對在爆炸性危險生產場景，使用的電氣設備做防爆設計，防爆型式有很多類，如：隔爆型、增安型、本質安全型、正壓型、充油型、充砂型、無火花型和澆封型等。GB3836 .1規(guī)定了各防爆型式的通用要求。

隔爆型防爆型式與其他防爆概念相比，具有結構簡單，易于操作的特點。因此，這種以隔離點火源為防爆手段的防爆技術通常被廣大防爆產品制造廠商及其用戶所選用。

隔爆型電氣設備的設計考慮：

當電氣設備在使用時，可能存在以下風險因素：

1）由于導體電阻的熱效應，電氣部件及線路會發(fā)熱；

2）由于開關、繼電器等電氣元件正常工作時引起的電路通斷，會產生電氣火花或電??；

3）由于電氣部件之間的絕緣或間距不夠，不同電勢的導電部件之間會發(fā)生短路、擊穿等故障而發(fā)熱、產生電氣火花或電弧。這些在普通環(huán)境中可能僅僅引起設備故障、線路故障等因素，如果在爆炸性環(huán)境中發(fā)生，將可能點燃爆炸性環(huán)境中爆炸性物質而爆炸。因此，有必要采取措施，防止電氣設備引起爆炸事故。

這時，可以考慮的最直接的保護措施是：不考慮設備的工作原理、功率大小，將電氣設備都安裝在一個足夠堅固的外殼內部，即使電氣設備引起其周圍的爆炸性物質的爆炸，由于被外殼包裹，爆炸產生的高溫、高壓不會擴散到整個環(huán)境中，從而不會導致更加嚴重的后果。也即是采用隔爆型電氣設計。

采用隔爆型電氣設計有特征是，將正常工作和事故狀態(tài)下可能產生火花的部分放在一個或分放在幾個外殼內。這種外殼除了將其內部的火花、電弧和電氣設備使用環(huán)境中的爆炸性氣體隔開以外，它還具有一定的結構強度，各零部件的聯(lián)結具有一定的結構尺寸。從環(huán)境中進入殼內的爆炸性氣體混合物被殼內的火花、電弧引爆時，外殼不致被炸壞和不致使爆炸產物通過聯(lián)結縫隙引爆環(huán)境中的爆炸性氣體混合物。

這個外殼首先應當具有足夠的強度，以承受內部爆炸產生的壓力，在GB3836.2“爆炸性環(huán)境由隔爆外殼“d”的保護的設備”中，該隔爆外殼需要至少承受1.5倍內部爆炸壓力。

另外，設備在爆炸性環(huán)境中使用時，外殼本身也不應當成為點燃源。長期的運行時，設備外部的表面不應有足以引起點燃的高溫。設備內部的高溫即使引起點燃，也無法傳播到外部，無需考慮其點燃風險，但應當防止斷電后馬上開蓋，高溫表面的溫度還沒有下降到最低點燃溫度以下，因此，有必要在外殼外部施加警告標志，需要斷電足夠時間后方可打開蓋板。

二、隔爆型電氣設備的設計要點

1、 外殼材質

當外殼采用金屬材料制造時，如果受到外部的敲擊、摩擦，可能會產生機械火花，引起點燃。鋁、鎂、鈦鋯等輕金屬被生銹的鐵碰撞后，極易產生高溫的機械火花，因此,應當嚴格控制金屬外殼材料中的輕金屬成分的比例。需要注意的是，雖然大部分情況下，銅及銅合金都是不發(fā)火，被其它金屬碰撞后不會產生高溫機械火花，經常被用作防爆工具，但是銅可以和乙炔形成乙炔化物，受到摩擦、碰撞后，乙炔化物會劇烈燃燒，因此，如果設備預計用于有乙炔的環(huán)境，外殼材料應控制銅的含量不超過65%。

黑色金屬中的鋼、鑄鋼、鑄鐵，有色金屬中的銅、鋁等輕合金，高分子材料中的熱固性塑料和熱塑性塑料、無機材料中的玻璃、陶瓷等，都可能成為隔爆外殼的材質。國標GB3836.1對這些可能作為隔爆外殼的材質根據(jù)防爆方面要求對這些材質作了規(guī)定。

（1）非金屬材料外殼

當外殼采用除玻璃、陶瓷以外非金屬材料制作時，除了需要考慮其在長期工作中，因承受高溫、低溫而引起的性能下降外，對用于煤礦井下的燈具透明件、非礦用場所的外殼，還需要考慮其因暴露在紫外線中而引起的性能下降。另外，非金屬受到摩擦后會積聚靜電，當靜電在足夠高的電勢放電時，將點燃環(huán)境中的可燃性物質。因此，需要避免產生靜電或防止靜電積聚，可以選擇防靜電材料或盡快將靜電釋放的措施來降低靜電點燃的風險。

非金屬外殼不可避免地會接觸火花、電弧或爆炸火焰。因此，作為隔爆外殼材質的非金屬還考慮是不燃性或難燃性材料。

（2）輕合金外殼或金屬外殼

這里所說的輕合金主要是指鋁合金。用它制造防爆電氣設備外殼是受限制的。這是因為，鋁合金與銹鐵摩擦會放出大量的熱能。這種能量的釋放容易引起爆炸性氣體混合物的點燃。針對上述情況，在隔爆外殼的材質中，限制了鋁合金的應用和限制了鋁合金中鎂的含量。制造Ⅰ類電氣設備外殼的材料，按質量百分比，鋁、鈦、鎂的總含量不允許大于15%，并且鈦和鎂總含量不允許大于6%；制造Ⅱ類電氣設備外殼的材料，按質量百分比，含鎂量不允許大于6%。對此，設計者應予重視。

外殼還應當具有足夠的穩(wěn)定性，不應在日常使用中發(fā)生腐蝕，活性高的鋅及鋅含量超過80%的合金就不適合制造防爆設備的外殼。

（3）透明件

隔爆外殼上的透明件是隔爆外殼的一部分。它首先應能承受住外殼內部爆炸壓力作用；其次它能承受住使用環(huán)境中外界條件的作用：機械的（碰、砸、撞）、化學的、熱的作用等。透明件應采用玻璃或其他抗機械、熱、化學等作用的材料制。

2、隔爆外殼強度

相關試驗表明，外殼容積小，散熱面積較大，爆炸壓力較低；對于大容積外殼，在爆炸過程中，爆炸壓力會異常增加，造成較大的壓力分布不均勻。尤其是當初始壓力大于大氣壓時，壓力的升高會更加明顯。因此在設計隔爆電氣設備外殼時，應考慮外殼的容積確定外殼的強度。外殼的強度可根據(jù)其材質和可能承受的壓力通過計算的方法確定。

另外，在隔爆外殼的設計過程中還應考慮外殼內的壓力重疊現(xiàn)象。外殼不宜制成以小孔連通的多空腔。殼內電氣元件的安裝也應避免將整腔分隔成幾個小空腔。另外，外殼縱向尺寸和橫向尺寸不宜過大，否則就可能造成外殼內的壓力重疊現(xiàn)象。存在壓力重疊現(xiàn)象的外殼強度只有通過動態(tài)壓力試驗后方能確定。

3、 隔爆接合面參數(shù)

隔爆型電氣設備在制造、使用時，不可避免地需要打開外殼進行安裝、調試、檢修等工作，不可能將外殼焊接成一個完全封閉的整體，在外殼上就不可避免地形成了兩個不同部件接合的結構，在接合的位置上存在著間隙，為了防止設備內部的爆炸火焰從接合部位的間隙傳播到周圍環(huán)境中，需要對接合的結構進行特殊的設計。這些縫隙即稱作“火焰通路。火焰通路都必須有一定的結構尺寸。根據(jù)已有的研究，火焰沿著狹窄的縫隙傳播時，間隙越小，越能降低傳播到外部的能量，當間隙足夠小，內部的火焰將無法通過接合部位引起外部環(huán)境的點燃。另外，火焰通道的長度越大，對火焰能量的降低效果越好。，可以滿足前述隔爆效果的特殊結構尺寸設計可以稱為“隔爆接合面”。

經過很多次試驗，得出了不同防爆等級的隔爆接合面寬度及其相應間隙的安全值，當接合面寬度大于這些最小值、間隙小于最大值，隔爆外殼是可以有效地防止內部火焰?zhèn)鞑サ皆O備周圍環(huán)境中的。

已知保證安全的參數(shù)范圍，在防爆國標GB3836.2中已作出明確規(guī)定。隔爆結構參數(shù)的規(guī)定，則是在最大試驗安全間隙的基礎上取一定安全系數(shù)后確定的。平面隔爆接合面、止口隔爆接合面、螺紋隔爆接合面、操作桿與孔隔爆接合面、膠粘隔爆接合面、采用襯墊作為隔爆措施的參數(shù)、軸承結構結構參數(shù)。應符合GB3836.2的相應要求。

4、緊固件

隔爆外殼的不同部件，需要通過緊固件來組裝加固，緊固件是保證防爆電氣設備性能的重要零件。國標GB3836.1-2010和GB3836.2-2010對緊固件作出了相關要求規(guī)定：

（1）隔爆型電氣設備的緊固件，要求用工具才能松開或拆除；

（2）當采用可拆卸螺釘或螺栓緊固隔爆外殼的任何部件時，這些螺釘或螺栓孔不應穿透殼壁。孔周圍的厚度不小于孔徑的三分之一，且至少為3mm；

（3）當螺釘或螺栓沒有墊圈而完全擰入孔內時，螺釘或螺栓尾部與螺孔的底部之間應留用螺紋裕量；

（4）永久固定在外殼上的螺釘或螺栓應可靠地焊接或鉚焊，或是采用某些等效方法固定；

（5）一般情況下，應采取防止緊固件因振動而松脫的措施；

（6）結構上有特殊要求時，須采用殊緊固件。如將螺栓頭或螺母放在護圈或沉孔中。以防無關人員隨意打開這些外殼，造成外殼隔爆失效。

5、引入裝置

通常，隔爆型電氣設備都存在電源引入、負載輸出、電信號輸入輸出等。為此，就必須為輸入或輸出提供引入裝置。國標GB3836.2-2010對電纜和導線的引入、引入裝置的結構及連接均作出了明確的規(guī)定。

目前，采用帶彈性密封圈的引入裝置居多。彈性密封圈是引入裝置中實現(xiàn)防爆功能的主要部件。在設計時，彈性密封圈應考慮以下方面：

（1）材料：橡膠易老化，從而失去彈性、龜裂。目前，建議用硅橡膠、丁腈橡膠及其他類似耐老化材料；

（2） 硬度：應采用國際硬度65°~70°的橡膠制成。如果硬度過高，起不到密封和防松的作用，使設備失去防爆性能。

6、接地

電氣設備的金屬外殼應設外接地端子；接線盒內應設內接地端子。接地端子處應標接地符號“〨”。接地零件應做防銹處理或用不銹材料制成。

關于外接地：

電氣設備的金屬外殼和鎧裝電纜接線盒均應設置輔助的外接地連接件。移動式電氣設備可不設外接地連接件，但應使用具有接地芯線或等效接地芯線的電纜。

電氣設備外接地連接件應能至少與截面積為4mm2的接地線有效連接。

關于內接地：

電氣設備應在接線空腔內的電路連接件旁設置接地連接件。接地連接件應至少保證與一根導線可靠連接，導線截面積應符合GB3836.1中的要求。

7、標志

隔爆型電氣設備應在主體部分的明顯部分設置銘牌，并可靠固定。銘牌（含警告牌）必須考慮到可能存在的化學腐蝕下，仍然清晰和耐久。通常，銘牌采用青銅、黃銅或不銹鋼制成。

通常情況下，銘牌內容應包括下列內容：

a. 制造廠名稱或注冊商標

b. 制造商規(guī)定的型號標識

c. 產品編號

d. 頒發(fā)防爆合格證的機構名稱或標志。

e. 如果檢驗機構有必要說明安全使用的特殊條件，則在防爆合格證編號后加上符合“X”,設備上可標志警告標志來代替所要求的符合”X“.

f.防爆合格證編號

g.出廠日期或編號

h.產品其他信息（如額定電壓、電流等）

警告牌“斷電后開蓋”或相類似警告語。

三、制造商工廠管理的相關要求

根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局2020年第18號公告：市場監(jiān)管總局（認監(jiān)委）重新修訂《強制性產品認證目錄描述與界定表》（見附件），一并予以公布。《國家認監(jiān)委關于發(fā)布強制性產品認證目錄描述與界定表的公告》（認監(jiān)委公告2014年第45號）同時廢止。

《強制性產品認證目錄描述與界定表》中新增防爆電氣大類，含：

以上類別的防爆電氣屬于3C強制認證管理范疇，制造商需按照《強制性產品認證管理規(guī)定》進行規(guī)范管理。

同時， 對礦用產品實行安全標志管理是《安全生產法》《國務院辦公廳關于進一步加強煤礦安全生產工作的意見》《煤礦安全規(guī)程》等法律法規(guī)的法定要求。在礦用環(huán)境使用的隔爆型電氣設備，制造商需在安標國家中心管理下，取得安全標志，為礦山安全生產提供合格設備。

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