防爆電氣設備的檢查維護和安全評價探討

[關鍵詞]防爆電氣設備；檢查維護； 安全 評價[摘 要]論述了環境條件對防爆電氣設備 安全性的影響，提出了在防爆電氣設備檢查和維護工作中對在用的防爆電氣設備進行 安全 評價的依據和注意事項的建議。 1 引言 防爆電氣設備廣泛安裝使用於石油、化工、 煤礦、輕紡、糧食加工以及軍工等工業部門中可能聚集爆炸性氣體、蒸氣、粉塵或纖維等危險物料的爆炸危險場所。產品的主要品種有防爆電動機、防爆開關電器、防爆燈具、防爆儀表、防爆成套設備和電氣附件等。這些設備在使用過程中由於機械磨損或材料老化，或者受使用環境的影響，或者由於設備檢查、維護、修理工作失誤等原因，使防爆電氣設備防爆性能降低甚至喪失，則會形成點燃源而引起爆炸或火災 02manbetx.com 。《爆炸危險場所電氣 安全 01manbetx 》(試行)第10章“電氣設備防爆性能的失效和降級”中規定：防爆電氣設備因外力損傷、大氣鏽蝕、化學腐蝕、機械損傷、自然老化等導致防爆性能下降或失效時，應予以修理，不能恢複到原有等級防爆性能的，可以根據設備實際技術性能，按以下原則處理： (1)降低防爆等級使用； (2)降為非防爆電氣設備使用。 因此，在防爆電氣設備的檢查、維護和修理工作中，如何對舊的防爆電氣設備的安全性和可使用性進行評估，是迫切要解決的問題。 本文試圖從運行條件和環境條件對防爆電氣設備防爆結構參數，和與防爆性能相關的其他性能參數的不利影響方麵，對在用的防爆電氣設備的防爆安全性能的 評價加以探討，以期達到拋磚引玉的作用。 2 運行和環境條件對在用的防爆電氣設備安全的影響 CB 3836《爆炸性氣體環境用電氣設備》國家係列 標準的第1、2、3、4、5、6、7、8和9部分，對不同防爆類型的防爆電氣設備的結構、 設計、製造和檢驗做了具體規定。製造廠生產的防爆產品必須符合 標準的規定，並且必須經過國家授權的防爆檢驗機構進行防爆檢驗，並取得防爆合格證後才允許生產和銷售。製造廠製造的批量防爆產品必須經過規定的出廠檢驗，合格後才允許出廠。因此，一般來說，新的防爆電氣產品的防爆安全性能是充分滿足 標準要求的。但是，防爆電氣產品在使用中會受到工作條件和環境條件的影響，受到不同程度的磨損和損害，某些損害對防爆電氣產品的使用性能產生不利影響；某些損害還會降低防爆電氣產品的防爆安全性。例如，一台隔爆型開關的隔爆外殼內安裝的開關電氣元件觸頭，由於機械磨損、電氣腐蝕或化學腐蝕發生接觸不良，會影響開關的使用性能；開關的操作手柄的軸與軸孔之間的長期磨損也會使隔爆接合麵的間隙增大，影響隔爆性能；隔爆外殼的隔爆接合麵長期受到腐蝕作用而發生鏽蝕，使隔爆性能降低甚至喪失等。 運行條件和環境條件對防爆電氣設備產生的不利影響主要有： ——運行條件惡劣 防爆電氣設備在運行中受到強烈振動或衝擊，能夠影響小電氣設備的機械結構和強度，也能使電氣連接產生鬆動；電動機頻繁啟動、反向製動、過載等運行條件會影響電動機的繞組溫度和表麵溫度，影響設備的安全性和使用壽命。增安型電氣設備易受運行條件的不利影響。 ——潮濕環境 防爆電氣設備長期在潮濕環境下運行或儲存，會對電氣設備的絕緣產生影響，使電氣設備容易產生絕緣電阻降低，發生電擊穿或漏電，破壞增安型和無火花型沒備的防爆安全性，也會使隔爆型或其他防爆類型的電氣設缶的運行安全性產生不利影響。另外，潮濕的環境電會使隔爆型設備的隔爆接合而產生鏽蝕，對防爆安全產生不利影響。 ——腐蝕環境 腐蝕性環境對防爆電氣設備的影響很大，嚴重的腐蝕會使電氣設備外殼和緊固件及隔爆接合麵產生鏽蝕，破壞隔爆型外殼的隔爆安全，也會使其他防爆類型的電氣設備殼體的防護等級降低。另外，腐蝕性環境還會對電氣設備的絕緣產生不利影響，還會腐蝕裸露的導體，使其接觸不良，產生火花。 ——環境溫度 環境溫度超過40℃，會影響電氣設備的繞組溫度和表麵溫度，因為，通常電氣設備的允許環境溫度範圍是—20℃-+40℃，環境溫度超過+40℃，會使電氣設備的溫度升高，影響防爆安全。另外，電氣設備長期在高溫條件下運行，會影響電氣絕緣材料的壽命。如果電氣設備具有塑料外殼，高溫會加速塑料的老化，影響設備的運行安全和防爆安全。 ——其他不利條件的影響 陽光、雨、雪、灰塵、雷電等條件都會對防爆電氣設備產生不利的影響。陽光照射能加快絕緣材料、塑料外殼的光老化；雨、雪、灰塵能使絕緣件的耐漏電性能降低，灰塵還會影響設備相對運動件(例如，軸承)之間的潤滑，使其產生摩擦高溫；雷電在電網上產生感應衝擊電壓，對電氣設備的絕緣造成損害。 3 防爆電氣設備的安全檢查 為了保證防爆電氣設備的防爆安全性和運行安全性，應該對在用的防爆電氣沒備和電氣安裝進行定期的和日常的檢查和維護。《爆炸危險場所電氣 01manbetx 01manbetx 》(試行)和IEC 60079—17：2002《爆炸性氣體環境用電氣設備第17部分：危險場所電氣安裝的檢查和維護( 煤礦除外)》對防爆電氣設備和電氣安裝的運行和維護在防爆安全方麵作了規定。 按照IEC 60079—17的規定，可以將檢查分為3個等級和4種類型。 檢查等級按檢查工作的手段和內容分為： (1)目測檢查——用肉眼而不用檢驗設備或工具來識別明顯缺損的檢查，即日常運行檢查。 (2)仔細檢查——包括目測檢查以及使用檢驗設備進行檢查。例如，使用活梯(必要的地方)和／或工具才能識別明顯缺損的檢查。這種檢查屬於專業檢查，一般應定期進行。 (3)逐項檢查——包括仔細檢查以及隻有打開外殼和／或(必要時)采用工具和檢測設備才能識別明顯缺損的檢查。這種檢查屬於設備大修期間的檢查。 檢查類型按照檢查實施的時間劃分： (1)初始檢查—所有的電氣設備、係統和裝置在投入運行前進行的檢查。它一般與工程項目或設備的安裝驗收相結合進行。 (2)定期檢查——對所有的電氣設備、係統和裝置進行的例行檢查。可以進行相應的仔細檢查或逐項檢查。定期檢查按照檢查的目的和內容分為專業檢查和大修檢查。 (3)抽樣檢查對部分電氣設備、係統和裝置進行的檢查。 抽樣檢查可以是目檢、仔細檢查或逐項檢查，所有抽查樣品的規格和構成應根據檢查的目的確定。可以通過抽樣檢查來監控環境條件、振動、 設計的內在缺陷等產生的影響。 (4)連續監督——由有經驗的熟練技術人員進行的經常保養、檢查、維護、監控和維修電氣設備，以便保持裝置的防爆性能處於良好狀態。 根據防爆電氣設備的特點，參考IEC 60079-17中的檢查項目表，將隔爆型、增安型和無火花型電氣設備檢查工作中涉及到設備本身防爆結構和與防爆安全相關的檢查項目列於表1。 防爆電氣設備的安全 評價對防爆電氣設備進行檢查的目的是對設備的現狀進行評價，對於正常狀態的設備進行維護，對已經發生故障的設備進行修理或者更換。另一方麵，通過日常檢查或專業檢查可以通過設備運行狀態的變化，發現設備故障的前兆，及時采取相關 措施，避免設備故障帶來的損失。 為了對檢查的結果進行評價，應該明確評價和判斷的依據。為了正確評價在用的防爆電氣設備的安全程度，有必要了解新的防爆電氣設備的安全程度。 4、l 新的防爆電氣設備的安全程度 按照燃燒、爆炸的條件，可燃性物質(例如，天然氣、汽油蒸氣等)、氧化劑(例如，空氣中的氧氣)和點燃源(明火、電弧、火花或高溫)三個要素隻有在時間和空間同時相遇，才可能產生爆炸或燃燒。在爆炸危險環境中安裝和使用防爆電氣設備，其目的是防止電氣設備成為點燃源。防爆電氣設備按照防爆 措施分為本質安全型隔爆型、增安型等不同的類型。以隔爆型為例，它是給電氣設備製造一個堅固的外殼，能夠承受外殼內部發生爆炸產生的爆炸壓力不損壞；外殼所有接縫的間隙小於相應可燃性氣體的最大實驗安全間隙，如果可燃性氣體進入外殼之內被電火花點燃產生爆炸，則爆炸火焰被限製在外殼之內，不能點燃外殼外部環境中的爆炸性混合物，從而保證了環境的安全。這種外殼即是隔爆外殼，具有隔爆外殼的電氣設備就是隔爆型電氣設備。 國家 標準GB 3836．2—2000《爆炸性氣體環境用電氣設備第2部分：隔爆型電氣設備“d”》對隔爆外殼基本條件作了具體規定： ——外殼具有足夠的機械強度，相對於外殼內部的可能出現爆炸壓力至少具有1．5倍的安全係數。 ——外殼壁上所有與外界相通的接縫和孔隙，即隔爆接合麵的寬度(L和l)不允許小於標準的規定，間隙(Ⅳ)值不允許大於標準中的規定。 同時，標準中還規定利用爆炸性氣體混合物在隔爆型設備內部進行爆炸試驗，以檢驗隔爆外殼的隔爆能力，並具有1．5倍左右的安全係數。例如，IIA級設備的代表性氣體是丙烷，其最大試驗安全間隙是0．92 mm，用於IIA級設備傳爆試驗氣體是體積濃度為55％的氫氣與空氣的混合物，其最大試驗安全間隙值是0．65 mm，即具有1．42的安全係數。其他防爆等級也規定了相應的安全係數。 通過安全係數，提高了防爆電氣設備在爆炸性環境中的防爆安全性，同時咀減少了防爆電氣設備在製造過程中由於材料和工藝的波動對防爆電氣設備防爆安全的不利影響。 另一方麵，由於在爆炸危險場所的環境中不是始終存在爆炸性氣體，除了0區之外，環境中實際存在爆炸性氣體的次數很少，持續時間也很短，即環境中存在爆炸性氣體的概率很低。例如2區，在一年時間內存在爆炸性氣體的時間僅僅若幹小時。GB 3836．15—2000《爆炸性氣體環境用電氣設備第15部分：危險場所電氣安裝( 煤礦除外)》中，按照不同區域的危險程度不同，對爆炸危險場所電氣設備選型作了規定。 從表2可以看出，0區的危險程度高，僅僅允許安裝安全性高的本質安全型儀表類設備；2區 出現爆炸性氣體的概率很低，允許安裝和使用“n”型或正常工作中不產生火花的普通電氣設備(1EC標準)。 通過以上 措施，保證了爆炸危險場所電氣防爆的安全性與經濟性的統一。中國有句關於安全防範的俗語叫做“不怕一萬，就怕萬一”，據有關資料：料介紹，一台防爆電氣設備在爆炸危險場所可能發生點燃危險的概率至少為百萬分之一與千萬分之一之間，即10-6-10-L，由此可見，新的防爆電氣沒備的防爆安全程度是很高的。 4．2 評價在用的"舊"防爆電氣設備安全程度的依據 防爆電氣設備在安裝使用過程中受環境的影響，其安全結構和材料逐漸發生變化，其安全程度與新的設備相比也會降低。例如，對在用的防爆電氣設備進行檢查時，會發現隔爆設備的隔爆接合麵發生鏽蝕、電氣繞組的介電強度降低、塑料絕緣件和外殼的強度降低等等，這些因素都會對防爆安全產生影響。在關於防爆電氣設備檢查和維護的標準中，對如何評價在用的舊設備的安全狀況未做具體規定，但是，可以根據GB 3836．13—1997《爆炸性氣體環境用電氣設備第13部分：爆炸性氣體環境用電氣設備的檢修》中對檢修後的設備的防爆安全評價規定。該標準修改采用IEC60079—19：1993《Elecu’ical apparatus for explosivegas atmospheres Part 19：RepairandoverhaulfOrapparatususedinexplosiveatmospheres》，標準中“repair’’是修理，“overhaul"是大修，在修理和大修工作中都涉及對舊設備的評價問題。標準中規定，對於檢修後的設備應該由檢修單位的檢驗人員進行檢驗、出具檢驗報告並加設檢修標誌： ——檢修後設備的安全符合標準規定和防爆合格證文件要求時，須采用標誌： R ——檢修後設備安全符合標準規定，但未必符合防爆合格證文件要求時應標誌： V ——檢修後設備不符合標準的規定，則應將設備上的防爆標誌牌去掉，按非防爆設備處理。 標準中所說的標準是指該設備製造時依據的防爆標準，防爆合格證文件是指經防爆檢驗的設備 圖紙和資料。 通過上述標準條文 03manbetx 可以看出，對在用的舊設備安全評價的標準是相關防爆標準，最低允許安全水平是標準中的結構和參數規定。防爆標準對設備的結構、 設計和檢驗作了規定，其中的結構參數，例如，隔爆接合麵的結構參數是最低規定，製造廠 設計和製造防爆電氣設備時，一般都考慮設備的具體結構對隔爆性能的影響和批量生產中材料及工藝的波動，在標準規定的結構參數基礎增加一定的安全裕度，以滿足標準規定的試驗要求。因此，一般來說，防爆電氣設備的製造 圖紙文件中的防爆結構參數比防爆標準的規定更嚴格一些。 按照防爆標準的規定，對在用的舊設備進行安全評價既能保證必要的防爆安全，也是可行的。 因 為如上所述，防爆電氣設備本身具有很高的安個係數，舊的設備中的某些變化對防爆安全有些影響，但綜合評價仍在合理的工程安全範圍內。另—方麵，使用部門一般不具備電氣設備的防爆檢驗 圖紙資料和製造 圖紙，按照標準進行安全評價是切實可行的途徑。因此，使用部門在進行電氣沒備檢查和維護時，應將IEC 60079—17、GB3836．13以及相關的設備製造標準結合起來進行。 5 3-I在用的防爆電氣設備進行安全評價時應注意的幾個問題 使用部門應該按照規定對在用的防爆電氣設備進行檢查，根據檢查結果對設備的安全性和使用性進行評價，決定對設備進行維護、修理或報廢。在進行安全評價時應注意以下幾個問題： (1)在評估檢查數據和檢查結果時，應把重點放在設備防爆類型的防爆結構和防爆參數方麵，例如，隔爆型設備的隔爆外殼的檢查結果、增安型設備外殼內外所有部件的檢查結果等。 (2)設備的某些性能通過外觀和形態檢查不能發現內在問題或缺陷，例如，塑料外殼和固體絕緣材料，由於腐蝕和老化作用，其強度會隨著時間逐漸降低，從而影響設備的安全性和使用性能。 一 一般在額定條件下，防爆電氣沒備的可靠性壽命在10、15年左右。但是，如果環境溫度高或腐蝕性嚴重，應該預見這類零部件的壽命會縮短，特別是對於l區的電氣設備，應該及時更換，以免發生不可預見的安全故障。 (3)防爆電氣設備的電氣性能在安全評價時也不能忽視，因為，在某些情況卜，電氣性能的故障會對防爆電氣設備本身或其他相關設備的安全造成損害。例如，增安型電動機的繞組絕緣電阻下降，會直接影響電動機本身的防爆安全性，而隔爆型開關內部的電氣部件故障，電可能影響被控製的其他防爆電氣設備的安全。 6 結束語 防爆電氣設備是安裝和使川在爆炸危險環境中，其防爆安全與生產安全有直接關係，因此，對環境中在用的防爆電氣設備進行安全評價時，應嚴格遵照有關標準和規定。在進行具體設備的評定時，既要考慮設備本身的狀況，也應考慮環境的狀況，例如，危險場所劃分、環境的其他條件等，在安全第一的前提下達到安全性—與經濟性的統一。