(佳木斯防爆電機研究所，黑龍江佳木斯 154005)

0 引言

縱觀我國防爆電氣的發(fā)展歷史，大致分為三個階段[1]：(1)1950年至1960年，這十年是我國防爆行業(yè)的發(fā)展初期，屬于摸著石頭過河的階段，防爆產(chǎn)品主要以煤礦用隔爆型產(chǎn)品為主，單一而笨重；(2)60年代初期至70年代末期，這段時間防爆行業(yè)已從最原始的模仿邁入到自行開發(fā)制造的階段，產(chǎn)品形式也從單一的隔爆型延伸到本質(zhì)安全型和增安型電氣設(shè)備；(3)進入80年代后，防爆產(chǎn)品制造行業(yè)已經(jīng)頗具規(guī)模。這個階段，國家出臺了防爆電氣設(shè)備制造和檢驗的標準，并建立了多個國家授權(quán)的防爆電氣產(chǎn)品檢測中心。這標志著我國的防爆電氣產(chǎn)品需要經(jīng)過防爆認證的模式悄然啟動，為防爆電氣產(chǎn)品的設(shè)計制造和檢驗提供標準依據(jù)。

在防爆產(chǎn)品的市場領(lǐng)域中，我們主要集中在電氣設(shè)備，而對非電氣設(shè)備的研究是乏善可陳的，無標準，無相應產(chǎn)品。在歐洲[2]，由歐洲技術(shù)委員會CEN/TC305起草的“BSEN13463-1: 2001潛在爆炸性環(huán)境用非電氣設(shè)備—第1部分：基本方法和要求”2001年就已發(fā)布，直到2011年，我國才在EN13463系列標準的技術(shù)內(nèi)容基礎(chǔ)上進行修改制定了GB 25286系列標準，非電氣設(shè)備防爆理念才進入大家的視線中。

一紙證書，一次認證，IECEx體系的目的，也是防爆認證的必然趨勢。為與國際接軌，我們需要不斷完善檢驗設(shè)備和手段、人員素質(zhì)等。要認清非電氣設(shè)備防爆認證已是未來標準發(fā)展的一個趨勢，更多的人接受并認可它。

1 防爆基礎(chǔ)理論

防爆基礎(chǔ)理論有它特有的專屬名詞，如：防爆合格證，設(shè)備保護級別，爆炸性環(huán)境，正常運行，故障，有效點燃源等。產(chǎn)品會應用到危險爆炸性環(huán)境中，因此一些產(chǎn)品會被要求作為防爆型產(chǎn)品。先了解為什么會產(chǎn)生爆炸，是什么引起的爆炸，才能采取相應措施在產(chǎn)品設(shè)計階段加以阻止，避免事故的發(fā)生。具有潛在爆炸危險的環(huán)境要發(fā)生爆炸必須具備的三個條件[3]：爆炸性物質(zhì)(可燃性氣體、粉塵、纖維)、點燃源(電火花、熱表面、靜電等)和助燃劑(空氣)。我們常說的爆炸三要素之間的關(guān)聯(lián)如圖1所示。

圖1 爆炸三要素

當上述三個條件同時存在，且爆炸性物質(zhì)與空氣混合濃度達到爆炸極限時，就會產(chǎn)生爆炸。我們應避免這三個要素同時存在，防止爆炸產(chǎn)生。但是，爆炸性物質(zhì)與空氣不是人為可控制的，因此，需要從第三個條件點燃源入手，來抑制爆炸產(chǎn)生。

電氣設(shè)備的防爆型式主要有[4]：隔爆型“d”、增安型“e”、本質(zhì)安全型“i”、正壓型“P”、油浸型“o”、充砂型“q”、無火花型“n”、繞封型“m”，這些應用于爆炸性氣體環(huán)境中，而可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備有自己的防爆型式，用外殼和限制表面溫度保護的電氣設(shè)備“DIP”、本質(zhì)安全型“iD”、繞封型“mD”和正壓型"pD”。無論應用于哪種環(huán)境中，這些防爆型電氣設(shè)備都廣受好評。

上述是防爆電氣設(shè)備，而防爆的非電氣設(shè)備可謂少之又少，我們國家的非電氣設(shè)備防爆起步相對較晚，直至2011年才參照歐洲EN13463系列標準頒布實施了 GB 25286系列非電氣設(shè)備防爆標準，它填補了之前對于非電氣設(shè)備防爆領(lǐng)域的空白。其防爆形式有[5]：限流外殼型“fr”、隔爆外殼型“d”、結(jié)構(gòu)安全型“C”、控制點燃源型“b”和液浸型“k”。 爆炸性環(huán)境用非電氣設(shè)備的防爆技術(shù)應用關(guān)鍵在于分析評價，是一個危險點燃源的評估過程，GB 25286.1標準正是提供了點燃危險的評定方法，規(guī)定了用于氣體、蒸氣、薄霧與空氣，以及粉塵與空氣形成的潛在爆炸性環(huán)境中非電氣設(shè)備設(shè)計、結(jié)構(gòu)、試驗和標志的基本方法和要求[6]。

作為三要素之一的爆炸性物質(zhì)可分為三類：I類(礦井甲烷)、II類(爆炸性氣體混合物)和Ⅲ類(可燃性粉塵和纖維)。而其中的II類爆炸性氣體混合物根據(jù)標準又可按其最大試驗安全間隙(MESG)和最小點燃電流比(MICR)進一步分為A、B、C三個等級，它們的點燃特性從難到易。各個國家不同標準的氣體分級體系[6]對應關(guān)系如表1所示。

表1 不同氣體分級體系對比

設(shè)備的溫度組別，它與爆炸性物質(zhì)的引燃溫度有關(guān)。每一種爆炸性物質(zhì)都有一個引燃溫度，在此溫度下即便沒有任何外界點燃源，爆炸性物質(zhì)也將發(fā)生點燃，即熱點燃。在防爆標準中(中國、IEC和歐洲標準)，將這個溫度分為T1～T6六檔，稱之為溫度組別，其對應的就是我們通常所說的設(shè)備的最高表面溫度。不同的溫度組別對應的設(shè)備最高表面溫度見表2所示。

表2 設(shè)備溫度組別

由表1、表2可知，溫度組別越高，最高表面溫度越低，越不易點燃爆炸性物質(zhì)。

2 非電氣設(shè)備防爆技術(shù)

我們國家的非電氣設(shè)備防爆標準GB 25286系列是在2010年發(fā)布，到2011年正式實施的，綜合考慮了中國現(xiàn)行的電氣設(shè)備防爆標準GB 3836.1—通用要求，做了一些技術(shù)內(nèi)容上的修改。原因是我們的GB 3836.1是2010版本，等同有效于IEC 60079—0:2007[7]，為了將非電氣設(shè)備與電氣設(shè)備防爆通用要求GB 3836.1—2010中關(guān)于設(shè)備保護級別的表述趨于一致，GB 25286系列標準將EN13463系列標準中定義的Ml、M2級設(shè)備修改為Ma、Mb級設(shè)備，將1G、2G、3G級設(shè)備修改為Ga、Gb、Gc級設(shè)備，將ID、2D、3D級設(shè)備修改為Da、Db、Dc級設(shè)備，同時，對防爆標志的表述做了相應的改變，增加了爆炸性環(huán)境用非電氣設(shè)備取得防爆合格證的檢驗程序，刪除了與標準內(nèi)容無關(guān)的資料性附錄。GB 25286系列標準與EN 13463系列標準的對應關(guān)系見表3所示。

表3 GB 25286與EN13463的對應關(guān)系

需要補充說明的是，EN13463—1的最新版本為2009版，其中增加了一種新的非電氣設(shè)備的保護類型—正壓外殼型“P”。

潛在爆炸性環(huán)境用非電氣設(shè)備的等級分類與電氣設(shè)備相同，同樣分為I類，設(shè)備保護等級可分為Ma、Mb； II類(IIA、IIB、IIC)，設(shè)備保護等級可分為Ga、Gb、Gc；Ⅲ類(ⅢA、ⅢB、ⅢC)，設(shè)備保護等級可分為Da、Db、Dc。溫度組別定義與爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備相同，分為T1～T6六檔，具體的溫度參數(shù)也是一樣的。

電氣設(shè)備和非電氣設(shè)備最大的區(qū)別在于電氣設(shè)備的危險點燃源主要是電氣火花/電弧、熱表面等(由電氣引起的)，而非電氣設(shè)備的主要危險點燃源為機械火花、機械高溫、靜電放電等，因此在針對這些特定的危險點燃源釆取相應防爆保護措施的原理上主要可以通過消除、限制和隔離等幾種方法實現(xiàn)[8]。

消除點燃源是設(shè)備自身不會產(chǎn)生足以點燃周圍爆炸性物質(zhì)的火花和高溫。抑制點燃源是采取一些保護措施，使得設(shè)備產(chǎn)生的危險點燃源無效，在其發(fā)生前將其消滅。隔離點燃源是讓危險點燃源與爆炸物隔離，使其無法產(chǎn)生點燃危險。

3 防爆設(shè)計流程

防爆電氣設(shè)備與非電氣設(shè)備在原理與類型上基本是相通的。不過，在設(shè)計其防爆性能上需要電氣防爆與非電氣防爆兩者都給予考慮。通過比較，非電氣部分的難點在于它同時也是一個點燃危險評定的過程，不同設(shè)備的結(jié)構(gòu)也錯綜復雜，因此需要對設(shè)備在正常運行、可預料故障和罕見型故障的情況下可能評存在的所有點燃源都進行評估分析[9]。防爆設(shè)計可以通過圖2所示。

圖2 防爆設(shè)計流程圖

4 結(jié)語

本文除了介紹防爆基礎(chǔ)知識外，主要是研究分析GB 25286系列非電氣設(shè)備防爆標準中的幾種防爆保護型式，通過對比，提出了危險點燃源的評定方法以及設(shè)備要實現(xiàn)防爆的設(shè)計過程。為我國今后向國際接軌奠定了堅實的基礎(chǔ)，起到了一定的借鑒作用。

[1] 徐建平.“防爆安全技術(shù)”講座[J].自動化儀表，2008,29(3): 66-70.

[2] 徐建平.我國發(fā)布的主要防爆標準[J].電世界，2013,1:10-11.

[3] 邢立兵，劉彥杰，薛丁法.論爆炸性環(huán)境用非電氣設(shè)備的防爆[J].電氣開關(guān)，2012(2):105-108.

[4] 柯研，王新華，蔣漳河.防爆特種設(shè)備防爆性能檢驗[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2013,39(5):92-93.

[5] Adam S. Markowski. exLOPA for explosion risks assessment. Journal of HazardousMaterials. 2007, 142(3): 669-676.

[6] BSI EN 13463-1:2009 Non-electrical Equipment for Use in Potentially ExplosiveAtmosopheres-Part 1: Baisc Method and Requirements [S].

[7] 錢松. GB 25286爆炸性環(huán)境用非電氣設(shè)備系列標準探討[J]. 電氣防爆，2012,4:39-40.

[8] [德]邁克爾.貝爾.防爆非電氣設(shè)備的點燃危險評定方法[J].電氣防爆，2007,4: 22-27.

[9] A.D. Micheals. Materials Analysis and Failure Analysis. Encyclopedia of Forensic-Sciences. 2013: 483-493.