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一、概述

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

眾所周知，產(chǎn)生爆炸必須具備下列三個(gè)條件：

1、 點(diǎn)燃源（電火花、熱表面）

2、 爆炸性物質(zhì)

3、 空氣（氧氣）

當(dāng)這三個(gè)條件同時(shí)存在，而且當(dāng)爆炸性物質(zhì)與空氣的混合物濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，將不可避免地產(chǎn)生爆炸。

因此，在實(shí)踐中，為了抑制爆炸，我們總是設(shè)法避免上述三個(gè)條件同時(shí)存在，以達(dá)到防爆的目的。也要求對在爆炸性危險(xiǎn)生產(chǎn)場景，使用的電氣設(shè)備做防爆設(shè)計(jì)，防爆型式有很多類，如：隔爆型、增安型、本質(zhì)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(jié)構(gòu)簡單，易于操作的特點(diǎn)。因此，這種以隔離點(diǎn)火源為防爆手段的防爆技術(shù)通常被廣大防爆產(chǎn)品制造廠商及其用戶所選用。

隔爆型電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)考慮：

當(dāng)電氣設(shè)備在使用時(shí)，可能存在以下風(fēng)險(xiǎn)因素：

1）由于導(dǎo)體電阻的熱效應(yīng)，電氣部件及線路會(huì)發(fā)熱；

2）由于開關(guān)、繼電器等電氣元件正常工作時(shí)引起的電路通斷，會(huì)產(chǎn)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(dǎo)電部件之間會(huì)發(fā)生短路、擊穿等故障而發(fā)熱、產(chǎn)生電氣火花或電弧。這些在普通環(huán)境中可能僅僅引起設(shè)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(diǎn)燃爆炸性環(huán)境中爆炸性物質(zhì)而爆炸。因此，有必要采取措施，防止電氣設(shè)備引起爆炸事故。

這時(shí)，可以考慮的最直接的保護(hù)措施是：不考慮設(shè)備的工作原理、功率大小，將電氣設(shè)備都安裝在一個(gè)足夠堅(jiān)固的外殼內(nèi)部，即使電氣設(shè)備引起其周圍的爆炸性物質(zhì)的爆炸，由于被外殼包裹，爆炸產(chǎn)生的高溫、高壓不會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)環(huán)境中，從而不會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。也即是采用隔爆型電氣設(shè)計(jì)。

采用隔爆型電氣設(shè)計(jì)有特征是，將正常工作和事故狀態(tài)下可能產(chǎn)生火花的部分放在一個(gè)或分放在幾個(gè)外殼內(nèi)。這種外殼除了將其內(nèi)部的火花、電弧和電氣設(shè)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度，各零部件的聯(lián)結(jié)具有一定的結(jié)構(gòu)尺寸。從環(huán)境中進(jìn)入殼內(nèi)的爆炸性氣體混合物被殼內(nèi)的火花、電弧引爆時(shí)，外殼不致被炸壞和不致使爆炸產(chǎn)物通過聯(lián)結(jié)縫隙引爆環(huán)境中的爆炸性氣體混合物。

這個(gè)外殼首先應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受內(nèi)部爆炸產(chǎn)生的壓力，在GB3836.2“爆炸性環(huán)境由隔爆外殼“d”的保護(hù)的設(shè)備”中，該隔爆外殼需要至少承受1.5倍內(nèi)部爆炸壓力。

另外，設(shè)備在爆炸性環(huán)境中使用時(shí)，外殼本身也不應(yīng)當(dāng)成為點(diǎn)燃源。長期的運(yùn)行時(shí)，設(shè)備外部的表面不應(yīng)有足以引起點(diǎn)燃的高溫。設(shè)備內(nèi)部的高溫即使引起點(diǎn)燃，也無法傳播到外部，無需考慮其點(diǎn)燃風(fēng)險(xiǎn)，但應(yīng)當(dāng)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(diǎn)燃溫度以下，因此，有必要在外殼外部施加警告標(biāo)志，需要斷電足夠時(shí)間后方可打開蓋板。

二、隔爆型電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、 外殼材質(zhì)

當(dāng)外殼采用金屬材料制造時(shí)，如果受到外部的敲擊、摩擦，可能會(huì)產(chǎn)生機(jī)械火花，引起點(diǎn)燃。鋁、鎂、鈦鋯等輕金屬被生銹的鐵碰撞后，極易產(chǎn)生高溫的機(jī)械火花，因此,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)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(huì)產(chǎn)生高溫機(jī)械火花，經(jīng)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(huì)劇烈燃燒，因此，如果設(shè)備預(yù)計(jì)用于有乙炔的環(huán)境，外殼材料應(yīng)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(jī)材料中的玻璃、陶瓷等，都可能成為隔爆外殼的材質(zhì)。國標(biāo)GB3836.1對這些可能作為隔爆外殼的材質(zhì)根據(jù)防爆方面要求對這些材質(zhì)作了規(guī)定。

（1）非金屬材料外殼

當(dāng)外殼采用除玻璃、陶瓷以外非金屬材料制作時(shí)，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(huì)積聚靜電，當(dāng)靜電在足夠高的電勢放電時(shí)，將點(diǎn)燃環(huán)境中的可燃性物質(zhì)。因此，需要避免產(chǎn)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(diǎn)燃的風(fēng)險(xiǎn)。

非金屬外殼不可避免地會(huì)接觸火花、電弧或爆炸火焰。因此，作為隔爆外殼材質(zhì)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(shè)備外殼是受限制的。這是因?yàn)椋X合金與銹鐵摩擦?xí)懦龃罅康臒崮?。這種能量的釋放容易引起爆炸性氣體混合物的點(diǎn)燃。針對上述情況，在隔爆外殼的材質(zhì)中，限制了鋁合金的應(yīng)用和限制了鋁合金中鎂的含量。制造Ⅰ類電氣設(shè)備外殼的材料，按質(zhì)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(shè)備外殼的材料，按質(zhì)量百分比，含鎂量不允許大于6%。對此，設(shè)計(jì)者應(yīng)予重視。

外殼還應(yīng)當(dāng)具有足夠的穩(wěn)定性，不應(yīng)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(shè)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(yīng)能承受住外殼內(nèi)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(jī)械的（碰、砸、撞）、化學(xué)的、熱的作用等。透明件應(yīng)采用玻璃或其他抗機(jī)械、熱、化學(xué)等作用的材料制。

2、隔爆外殼強(qiáng)度

相關(guān)試驗(yàn)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(huì)異常增加，造成較大的壓力分布不均勻。尤其是當(dāng)初始?jí)毫Υ笥诖髿鈮簳r(shí)，壓力的升高會(huì)更加明顯。因此在設(shè)計(jì)隔爆電氣設(shè)備外殼時(shí)，應(yīng)考慮外殼的容積確定外殼的強(qiáng)度。外殼的強(qiáng)度可根據(jù)其材質(zhì)和可能承受的壓力通過計(jì)算的方法確定。

另外，在隔爆外殼的設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)考慮外殼內(nèi)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(nèi)電氣元件的安裝也應(yīng)避免將整腔分隔成幾個(gè)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(nèi)的壓力重疊現(xiàn)象。存在壓力重疊現(xiàn)象的外殼強(qiáng)度只有通過動(dòng)態(tài)壓力試驗(yàn)后方能確定。

3、 隔爆接合面參數(shù)

隔爆型電氣設(shè)備在制造、使用時(shí)，不可避免地需要打開外殼進(jìn)行安裝、調(diào)試、檢修等工作，不可能將外殼焊接成一個(gè)完全封閉的整體，在外殼上就不可避免地形成了兩個(gè)不同部件接合的結(jié)構(gòu)，在接合的位置上存在著間隙，為了防止設(shè)備內(nèi)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(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)。這些縫隙即稱作“火焰通路?；鹧嫱范急仨氂幸欢ǖ慕Y(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)已有的研究，火焰沿著狹窄的縫隙傳播時(shí)，間隙越小，越能降低傳播到外部的能量，當(dāng)間隙足夠小，內(nèi)部的火焰將無法通過接合部位引起外部環(huán)境的點(diǎn)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(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)可以稱為“隔爆接合面”。

經(jīng)過很多次試驗(yàn)，得出了不同防爆等級(jí)的隔爆接合面寬度及其相應(yīng)間隙的安全值，當(dāng)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(nèi)部火焰?zhèn)鞑サ皆O(shè)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(biāo)GB3836.2中已作出明確規(guī)定。隔爆結(jié)構(gòu)參數(shù)的規(guī)定，則是在最大試驗(yàn)安全間隙的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。應(yīng)符合GB3836.2的相應(yīng)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(shè)備性能的重要零件。國標(biāo)GB3836.1-2010和GB3836.2-2010對緊固件作出了相關(guān)要求規(guī)定：

（1）隔爆型電氣設(shè)備的緊固件，要求用工具才能松開或拆除；

（2）當(dāng)采用可拆卸螺釘或螺栓緊固隔爆外殼的任何部件時(shí)，這些螺釘或螺栓孔不應(yīng)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(dāng)螺釘或螺栓沒有墊圈而完全擰入孔內(nèi)時(shí)，螺釘或螺栓尾部與螺孔的底部之間應(yīng)留用螺紋裕量；

（4）永久固定在外殼上的螺釘或螺栓應(yīng)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(yīng)采取防止緊固件因振動(dòng)而松脫的措施；

（6）結(jié)構(gòu)上有特殊要求時(shí)，須采用殊緊固件。如將螺栓頭或螺母放在護(hù)圈或沉孔中。以防無關(guān)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(shè)備都存在電源引入、負(fù)載輸出、電信號(hào)輸入輸出等。為此，就必須為輸入或輸出提供引入裝置。國標(biāo)GB3836.2-2010對電纜和導(dǎo)線的引入、引入裝置的結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)防爆功能的主要部件。在設(shè)計(jì)時(shí)，彈性密封圈應(yīng)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(yīng)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(shè)備失去防爆性能。

6、接地

電氣設(shè)備的金屬外殼應(yīng)設(shè)外接地端子；接線盒內(nèi)應(yīng)設(shè)內(nèi)接地端子。接地端子處應(yīng)標(biāo)接地符號(hào)“〨”。接地零件應(yīng)做防銹處理或用不銹材料制成。

關(guān)于外接地：

電氣設(shè)備的金屬外殼和鎧裝電纜接線盒均應(yīng)設(shè)置輔助的外接地連接件。移動(dòng)式電氣設(shè)備可不設(shè)外接地連接件，但應(yīng)使用具有接地芯線或等效接地芯線的電纜。

電氣設(shè)備外接地連接件應(yīng)能至少與截面積為4mm2的接地線有效連接。

關(guān)于內(nèi)接地：

電氣設(shè)備應(yīng)在接線空腔內(nèi)的電路連接件旁設(shè)置接地連接件。接地連接件應(yīng)至少保證與一根導(dǎo)線可靠連接，導(dǎo)線截面積應(yīng)符合GB3836.1中的要求。

7、標(biāo)志

隔爆型電氣設(shè)備應(yīng)在主體部分的明顯部分設(shè)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(xué)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(nèi)容應(yīng)包括下列內(nèi)容：

a. 制造廠名稱或注冊商標(biāo)

b. 制造商規(guī)定的型號(hào)標(biāo)識(shí)

c. 產(chǎn)品編號(hào)

d. 頒發(fā)防爆合格證的機(jī)構(gòu)名稱或標(biāo)志。

e. 如果檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)有必要說明安全使用的特殊條件，則在防爆合格證編號(hào)后加上符合“X”,設(shè)備上可標(biāo)志警告標(biāo)志來代替所要求的符合”X“.

f.防爆合格證編號(hào)

g.出廠日期或編號(hào)

h.產(chǎn)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(guān)要求

根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局2020年第18號(hào)公告：市場監(jiān)管總局（認(rèn)監(jiān)委）重新修訂《強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證目錄描述與界定表》（見附件），一并予以公布?！秶艺J(rèn)監(jiān)委關(guān)于發(fā)布強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證目錄描述與界定表的公告》（認(rèn)監(jiān)委公告2014年第45號(hào)）同時(shí)廢止。

《強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)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(qiáng)制認(rèn)證管理范疇，制造商需按照《強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證管理規(guī)定》進(jìn)行規(guī)范管理。

同時(shí)， 對礦用產(chǎn)品實(shí)行安全標(biāo)志管理是《安全生產(chǎn)法》《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)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(shè)備，制造商需在安標(biāo)國家中心管理下，取得安全標(biāo)志，為礦山安全生產(chǎn)提供合格設(shè)備。

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