防爆電氣設備的檢查維護和安全評價探討

[關(guān)鍵詞]防爆電氣設備；檢查維護；安全評價 [摘 要]論述了環(huán)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(jù)和注意事項的建議。 1 引言 防爆電氣設備廣泛安裝使用于石油、化工、煤礦、輕紡、糧食加工以及軍工等工業(yè)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(chǎn)品的主要品種有防爆電動機、防爆開關(guān)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于機械磨損或材料老化，或者受使用環(huán)境的影響，或者由于設備檢查、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事故?！侗ㄎｋU場所電氣安全規(guī)程》(試行)第10章“電氣設備防爆性能的失效和降級”中規(guī)定：防爆電氣設備因外力損傷、大氣銹蝕、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，不能恢復到原有等級防爆性能的，可以根據(jù)設備實際技術(shù)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(huán)境條件對防爆電氣設備防爆結(jié)構(gòu)參數(shù)，和與防爆性能相關(guān)的其他性能參數(shù)的不利影響方面，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(huán)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(huán)境用電氣設備》國家系列標準的第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(jié)構(gòu)、設計、制造和檢驗做了具體規(guī)定。制造廠生產(chǎn)的防爆產(chǎn)品必須符合標準的規(guī)定，并且必須經(jīng)過國家授權(quán)的防爆檢驗機構(gòu)進行防爆檢驗，并取得防爆合格證后才允許生產(chǎn)和銷售。制造廠制造的批量防爆產(chǎn)品必須經(jīng)過規(guī)定的出廠檢驗，合格后才允許出廠。因此，一般來說，新的防爆電氣產(chǎn)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(chǎn)品在使用中會受到工作條件和環(huán)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(chǎn)品的使用性能產(chǎn)生不利影響；某些損害還會降低防爆電氣產(chǎn)品的防爆安全性。例如，一臺隔爆型開關(guān)的隔爆外殼內(nèi)安裝的開關(guān)電氣元件觸頭，由于機械磨損、電氣腐蝕或化學腐蝕發(fā)生接觸不良，會影響開關(guān)的使用性能；開關(guān)的操作手柄的軸與軸孔之間的長期磨損也會使隔爆接合面的間隙增大，影響隔爆性能；隔爆外殼的隔爆接合面長期受到腐蝕作用而發(fā)生銹蝕，使隔爆性能降低甚至喪失等。 運行條件和環(huán)境條件對防爆電氣設備產(chǎn)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沖擊，能夠影響小電氣設備的機械結(jié)構(gòu)和強度，也能使電氣連接產(chǎn)生松動；電動機頻繁啟動、反向制動、過載等運行條件會影響電動機的繞組溫度和表面溫度，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(huán)境 防爆電氣設備長期在潮濕環(huán)境下運行或儲存，會對電氣設備的絕緣產(chǎn)生影響，使電氣設備容易產(chǎn)生絕緣電阻降低，發(fā)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(chǎn)生不利影響。另外，潮濕的環(huán)境電會使隔爆型設備的隔爆接合而產(chǎn)生銹蝕，對防爆安全產(chǎn)生不利影響。 ——腐蝕環(huán)境 腐蝕性環(huán)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面產(chǎn)生銹蝕，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(huán)境還會對電氣設備的絕緣產(chǎn)生不利影響，還會腐蝕裸露的導體，使其接觸不良，產(chǎn)生火花。 ——環(huán)境溫度 環(huán)境溫度超過40℃，會影響電氣設備的繞組溫度和表面溫度，因為，通常電氣設備的允許環(huán)境溫度范圍是—20℃-+40℃，環(huán)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(chǎn)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(chǎn)生摩擦高溫；雷電在電網(wǎng)上產(chǎn)生感應沖擊電壓，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?！侗ㄎｋU場所電氣安全規(guī)程》(試行)和IEC 60079—17：2002《爆炸性氣體環(huán)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面作了規(guī)定。 按照IEC 60079—17的規(guī)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(nèi)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。這種檢查屬于專業(yè)檢查，一般應定期進行。 (3)逐項檢查——包括仔細檢查以及只有打開外殼和／或(必要時)采用工具和檢測設備才能識別明顯缺損的檢查。這種檢查屬于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、系統(tǒng)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(jié)合進行。 (2)定期檢查——對所有的電氣設備、系統(tǒng)和裝置進行的例行檢查?？梢赃M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(nèi)容分為專業(yè)檢查和大修檢查。 (3)抽樣檢查對部分電氣設備、系統(tǒng)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(guī)格和構(gòu)成應根據(jù)檢查的目的確定?？梢酝ㄟ^抽樣檢查來監(jiān)控環(huán)境條件、振動、設計的內(nèi)在缺陷等產(chǎn)生的影響。 (4)連續(xù)監(jiān)督——由有經(jīng)驗的熟練技術(shù)人員進行的經(jīng)常保養(yǎng)、檢查、維護、監(jiān)控和維修電氣設備，以便保持裝置的防爆性能處于良好狀態(tài)。 根據(jù)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(jié)構(gòu)和與防爆安全相關(guān)的檢查項目列于表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(xiàn)狀進行評價，對于正常狀態(tài)的設備進行維護，對已經(jīng)發(fā)生故障的設備進行修理或者更換。另一方面，通過日常檢查或?qū)I(yè)檢查可以通過設備運行狀態(tài)的變化，發(fā)現(xiàn)設備故障的前兆，及時采取相關(guān)措施，避免設備故障帶來的損失。 為了對檢查的結(jié)果進行評價，應該明確評價和判斷的依據(jù)。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(zhì)(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)三個要素只有在時間和空間同時相遇，才可能產(chǎn)生爆炸或燃燒。在爆炸危險環(huán)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(zhì)安全型隔爆型、增安型等不同的類型。以隔爆型為例，它是給電氣設備制造一個堅固的外殼，能夠承受外殼內(nèi)部發(fā)生爆炸產(chǎn)生的爆炸壓力不損壞；外殼所有接縫的間隙小于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(nèi)被電火花點燃產(chǎn)生爆炸，則爆炸火焰被限制在外殼之內(nèi)，不能點燃外殼外部環(huán)境中的爆炸性混合物，從而保證了環(huán)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(huán)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(guī)定： ——外殼具有足夠的機械強度，相對于外殼內(nèi)部的可能出現(xiàn)爆炸壓力至少具有1．5倍的安全系數(shù)。 ——外殼壁上所有與外界相通的接縫和孔隙，即隔爆接合面的寬度(L和l)不允許小于標準的規(guī)定，間隙(Ⅳ)值不允許大于標準中的規(guī)定。 同時，標準中還規(guī)定利用爆炸性氣體混合物在隔爆型設備內(nèi)部進行爆炸試驗，以檢驗隔爆外殼的隔爆能力，并具有1．5倍左右的安全系數(shù)。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，用于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的安全系數(shù)。其他防爆等級也規(guī)定了相應的安全系數(shù)。 通過安全系數(shù)，提高了防爆電氣設備在爆炸性環(huán)境中的防爆安全性，同時咀減少了防爆電氣設備在制造過程中由于材料和工藝的波動對防爆電氣設備防爆安全的不利影響。 另一方面，由于在爆炸危險場所的環(huán)境中不是始終存在爆炸性氣體，除了0區(qū)之外，環(huán)境中實際存在爆炸性氣體的次數(shù)很少，持續(xù)時間也很短，即環(huán)境中存在爆炸性氣體的概率很低。例如2區(qū)，在一年時間內(nèi)存在爆炸性氣體的時間僅僅若干小時。GB 3836．15—2000《爆炸性氣體環(huán)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(qū)域的危險程度不同，對爆炸危險場所電氣設備選型作了規(guī)定。 從表2可以看出，0區(qū)的危險程度高，僅僅允許安裝安全性高的本質(zhì)安全型儀表類設備；2區(qū) 出現(xiàn)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(chǎn)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(jīng)濟性的統(tǒng)一。中國有句關(guān)于安全防范的俗語叫做“不怕一萬，就怕萬一”，據(jù)有關(guān)資料：料介紹，一臺防爆電氣設備在爆炸危險場所可能發(fā)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(jù) 防爆電氣設備在安裝使用過程中受環(huán)境的影響，其安全結(jié)構(gòu)和材料逐漸發(fā)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(fā)現(xiàn)隔爆設備的隔爆接合面發(fā)生銹蝕、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(chǎn)生影響。在關(guān)于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(guī)定，但是，可以根據(jù)GB 3836．13—1997《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第13部分：爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備的檢修》中對檢修后的設備的防爆安全評價規(guī)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(guī)定，對于檢修后的設備應該由檢修單位的檢驗人員進行檢驗、出具檢驗報告并加設檢修標志： ——檢修后設備的安全符合標準規(guī)定和防爆合格證文件要求時，須采用標志： R ——檢修后設備安全符合標準規(guī)定，但未必符合防爆合格證文件要求時應標志： V ——檢修后設備不符合標準的規(guī)定，則應將設備上的防爆標志牌去掉，按非防爆設備處理。 標準中所說的標準是指該設備制造時依據(jù)的防爆標準，防爆合格證文件是指經(jīng)防爆檢驗的設備圖紙和資料。 通過上述標準條文分析可以看出，對在用的舊設備安全評價的標準是相關(guān)防爆標準，最低允許安全水平是標準中的結(jié)構(gòu)和參數(shù)規(guī)定。防爆標準對設備的結(jié)構(gòu)、設計和檢驗作了規(guī)定，其中的結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如，隔爆接合面的結(jié)構(gòu)參數(shù)是最低規(guī)定，制造廠設計和制造防爆電氣設備時，一般都考慮設備的具體結(jié)構(gòu)對隔爆性能的影響和批量生產(chǎn)中材料及工藝的波動，在標準規(guī)定的結(jié)構(gòu)參數(shù)基礎增加一定的安全裕度，以滿足標準規(guī)定的試驗要求。因此，一般來說，防爆電氣設備的制造圖紙文件中的防爆結(jié)構(gòu)參數(shù)比防爆標準的規(guī)定更嚴格一些。 按照防爆標準的規(guī)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系數(shù)，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范圍內(nèi)。另—方面，使用部門一般不具備電氣設備的防爆檢驗圖紙資料和制造圖紙，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(guān)的設備制造標準結(jié)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(guī)定對在用的防爆電氣設備進行檢查，根據(jù)檢查結(jié)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(shù)據(jù)和檢查結(jié)果時，應把重點放在設備防爆類型的防爆結(jié)構(gòu)和防爆參數(shù)方面，例如，隔爆型設備的隔爆外殼的檢查結(jié)果、增安型設備外殼內(nèi)外所有部件的檢查結(jié)果等。 (2)設備的某些性能通過外觀和形態(tài)檢查不能發(fā)現(xiàn)內(nèi)在問題或缺陷，例如，塑料外殼和固體絕緣材料，由于腐蝕和老化作用，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(huán)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，特別是對于l區(qū)的電氣設備，應該及時更換，以免發(fā)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(guān)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(guān)內(nèi)部的電氣部件故障，電可能影響被控制的其他防爆電氣設備的安全。 6 結(jié)束語 防爆電氣設備是安裝和使川在爆炸危險環(huán)境中，其防爆安全與生產(chǎn)安全有直接關(guān)系，因此，對環(huán)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(guān)標準和規(guī)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(huán)境的狀況，例如，危險場所劃分、環(huán)境的其他條件等，在安全第一的前提下達到安全性—與經(jīng)濟性的統(tǒng)一。