第五節　機械電氣防火防爆安全技術$lesson$

　　火災和爆炸往往造成重大的人員傷亡和巨大的經濟損失。機電裝置，特別是電氣裝置起火成災的事例是很多見的。引起火災的電氣原因是僅次于一般明火的第二位原因。

　　火災是失去控制且造成損失的燃燒。燃燒是伴有放熱、發光的激烈的化學反應。構成燃燒的三要素是可燃物、氧化劑和有一定能量的點火源。不同物質燃燒的火焰溫度高達2000～3000℃，破壞力極大。燃燒產物也給人帶來很大的危險。例如，7%～10%的CO2能使人窒息而死亡，0.5%的CO經20～30min能使人死亡，0.05%的SO2或0.05%的NO和NO2短時間即致人死亡，煙塵和煙霧也有很大的危險。按照可燃物性質，火災分為固體材料火災、液體或液化固體火災、氣體或液化氣泄漏火災和金屬粉塵燃爆火災。

　　爆炸是物質潛能在瞬間突然釋放或急劇轉化，且伴有高壓、體積劇增、高溫、巨響的現象。爆炸分為物理爆炸和化學爆炸。化學爆炸伴有劇烈化學反應，分為炸藥爆炸，氣體、蒸氣爆炸和粉塵、纖維爆炸。傳播速度數十厘米每秒至數十米每秒的為輕爆，10 m/s～數百米每秒的為爆炸，達到1000 m/s的為爆轟。形成化學爆炸的條件是存在爆炸性混合物和有一定能量的引燃源。氣體爆炸性混合物的爆炸溫度可達2000 ℃以上。

　　一、引燃源

　　(一)電氣引燃源

　　1.危險溫度

　　電氣設備運行時發熱和溫度都限制在一定范圍內，但在異常情況下可能產生危險溫度。

　　1)過熱產生的危險溫度

　　(1)短路。發生短路時，電流增大為正常時的數倍乃至數十倍，而產生的熱量又與電流的平方成正比，使得溫度急劇上升，產生危險溫度。雷電放電電流極大，有類似短路電流但比短路電流更為強烈的熱效應，也可產生危險溫度。

　　(2)接觸不良。不可拆卸的接點連接不牢、焊接不良或接頭處夾有雜物，可拆卸的接頭連接不緊密或由于振動而松動，可開閉的觸頭沒有足夠的接觸壓力或表面粗糙不平等，均可能增大接觸電阻，產生危險溫度。特別是不同種類金屬連接處，由于二者的理化性能不同，連接將逐漸惡化，產生危險溫度。

　　(3)嚴重過載。過載量太大或過載時間太長，可產生危險溫度。

　　(4)鐵芯過熱。電氣設備鐵芯短路、線圈電壓過高、通電后不能吸合，可產生危險溫度。

　　(5)散熱失效。電氣設備散熱油管堵塞、通風道堵塞、安裝位置不當、環境溫度過高或距離外界熱源太近，使散熱失效，可產生危險溫度。

　　(6)接地及漏電。接地電流和集中在某一點的漏電電流，可引起局部發熱，產生危險溫度。

　　(7)機械故障。電動機、接觸器被卡死，電流增加數倍，可產生危險溫度。

　　(8)電壓波動太大。電壓過高，除使鐵芯發熱增加外，對于恒電阻負載，還會使電流增大，增加發熱;電壓過低，除使電磁鐵吸合不牢或吸合不上外，對于恒功率負載，還會使電流增大，增加發熱。兩種情況都可產生危險溫度。

　　2)電熱器具和照明燈具的危險溫度

　　電爐、電烘箱、電熨斗、電烙鐵、電褥子等電熱器具和照明器具的工作溫度較高。電爐電阻絲的工作溫度達800℃，電熨斗和電烙鐵的工作溫度達500～600℃，100W白熾燈泡表面溫度達170～220℃，1000W鹵鎢燈表面溫度達500～800℃等。上述發熱部件緊貼可燃物或離可燃物太近，即可能會引燃成災。

　　白熾燈泡燈絲溫度高達2000～3000℃，當燈泡爆碎時，熾熱的鎢絲落到可燃物上，也會引起燃燒。

　　燈座內接觸不良會造成過熱，日光燈鎮流器散熱不良也會造成過熱，都可能引燃成災。

　　2.電火花和電弧

　　電火花是電極間的擊穿放電;大量電火花匯集起來即構成電弧。電弧溫度高達8000℃。電火花和電弧不僅能引起可燃物燃燒，還能使金屬熔化、飛濺，構成二次引燃源。

　　電火花分為工作火花和事故火花。工作火花指電氣設備正常工作或正常操作過程中產生的電火花。例如，刀開關、斷路器、接觸器、控制器接通和斷開線路時會產生電火花;插銷拔出或插入時產生的火花;直流電動機的電刷與換向器的滑動接觸處、繞線式異步電動機的電刷與滑環的滑動接觸處也會產生電火花等。

　　事故火花是線路或設備發生故障時出現的電火花，包括短路、漏電、松動、接地、斷線、分離時形成的電火花及變壓器、多油斷路器等高壓電氣設備絕緣表面發生的閃絡等。

　　事故火花還包括由外部原因產生的雷電火花、靜電火花、電磁感應火花等。

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　　(二)非電氣引燃源

　　1.明火

　　(1)吸煙。包括打火機、火柴和煙頭的明火。

　　(2)取暖器具。包括電爐、取暖用火爐(燃油爐、燃氣爐等)。

　　(3)焊接與切割。

　　2高熱物體及高溫表面

　　包括高溫蒸氣管道表面，高溫氣體，液體管道及熱交換器的金屬表面，高溫管道的托梁、滑板及軌道，加熱爐、干燥爐爐壁等。

　　3.自燃發熱及化學反應熱

　　包括氧化反應發熱(如油浸物自燃發熱、煤自燃發熱)，氧化反應發熱，發酵發熱等。

　　4沖擊和摩擦

　　包括飛散物的沖擊，掉落物、倒塌物的撞擊，氣錘的沖擊，制動器的摩擦等。

　　5.絕熱壓縮

　　關閉壓縮機的排水閥等操作可導致絕熱壓縮。

　　6.光線

　　紫外線和紅外線有很高的熱效應。玻璃瓶、金色缸、櫥窗等的聚焦作用能產生很高的溫度。

　　二、危險物質和危險環境

　　(一)危險物質

　　爆炸危險物質分為以下三類：

　　I類;礦井甲烷;

　　Ⅱ類：爆炸性氣體、蒸氣、薄霧;

　　Ⅲ類：爆炸性粉塵、纖維。

　　爆炸性氣體、蒸氣按引燃溫度分為6組(表l―11)。爆炸性粉塵、纖維按引燃溫度分為3組(表1―12)。

　　爆炸性氣體、蒸氣接最小點燃電流比和最大試驗安全間隙分為ⅡA級、Ⅱ B級、ⅡC級。

　　爆炸性粉塵、纖維按其導電性和爆炸性分為ⅢA級和ⅢB級。

　　(二)危險環境

　　1.氣體、蒸氣爆炸危險環境

　　(1)0區。指正常運行時連續出現或長時間出現或短時間頻繁出現的爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區域。除了裝有危險物質的封閉空間(如密閉的容器、貯油罐等內部氣體空間)外，很少存在0區。

　　(2)1區。指正常運行時可能出現(預計周期性出現或偶然出現)的爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區域。

　　(3)2區。指正常運行時不出現，即使出現也只可能是短時間偶然出現的爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區域。

　　2.粉塵、纖維爆炸危險環境

　　(1)10區。指正常運行時連續或長時間或短時間頻繁出現爆炸性粉塵、纖維的區域。

　　(2) 11區。指正常運行時不出現，僅在不正常運行時短時間偶然出現爆炸性粉塵、纖維的區域。

　　3.火災危險環境

　　火災危險環境分為21區、22區和23區，分別是有可燃液體、可燃粉體或纖維和可燃固體存在的火災危險環境。

　　三、防火防爆技術

　　(一)綜合防火防爆技術

　　1.限制形成爆炸性混合物

　　包括采取密閉作業、防止泄漏、防止可燃物堆積等措施

　　2.使用安全裝置

　　包括成分控制裝置、溫度控制裝置、阻火器、水封、安全閥、逆止閥、壓力表、緊急停車裝置、監測裝置、信號裝置、報警裝置等自動裝置。

　　3.消除點火源

　　包括控制各種引燃源的措施。

　　4.惰化和稀釋

　　包括用N2，CO：等代替空氣，強化通風等措施。

　　5.耐燃結構和抗爆結構

　　包括建筑的耐燃結構，容器和設備的抗爆結構。

　　6.隔離和間距

　　包括防油堤、防爆墻等設施及保持防火、防爆間距。

　　7.泄壓

　　包括容器、廠房的泄壓、泄爆設計。

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　　(二)電氣防爆

　　1.防爆電氣設備

　　1)防爆電氣設備類型

　　防爆型電氣設備有隔爆型(標志d)、增安型(標志e)、充油型(標志o)、充砂型(標志q)、本質安全型(標志i)、正壓型(標志p)、無火花型(標志n)和特殊型(標志s)設備。例如dⅡBT4是隔爆型、ⅡB級、T4組的防爆型電氣設備。

　　2)危險環境的電氣設備選型

　　應根據電氣設備安裝環境的類型和等級、電氣設備的種類選用防爆型電氣設備。所選用的防爆電氣設備的級別和組別不應低于該環境內爆炸性混合物的級別和組別，典型例子見表1―13至表1―15.

　　2.防爆電氣線路

　　在爆炸危險環境中，電氣線路安裝位置的選擇、敷設方式的選擇、導體材質的選擇、連接方法的選擇等均應根據環境的危險等級進行。

　　1)位置選擇

　　應當在爆炸危險性較小或距離釋放源較遠的位置敷設電氣線路。

　　2)敷設方式選擇

　　爆炸危險環境中電氣線路主要有防爆鋼管配線和電纜配線。

　　3)隔離密封

　　敷設電氣線路的溝道以及保護管、電纜或鋼管在穿過爆炸危險環境等級不同的區域之間的隔墻或樓板時，應采用非燃性材料嚴密堵塞。

　　4)導線材料選擇

　　爆炸危險環境危險等級1區的范圍內，配電線路應采用銅芯導線或電纜。在有劇烈振動處應選用多股銅芯軟線或多股銅芯電纜。煤礦井下不得采用鋁芯電力電纜。

　　爆炸危險環境危險等級2區的范圍內，電力線路應采用截面積4m┫及以上的鋁芯導線或電纜，照明線路可采用截面積2.5 m┫.及以上的鋁芯導線或電纜。

　　5)允許載流量

　　1區、2區絕緣導線截面和電纜截面的選擇，導體允許載流量不應小于熔斷器熔體額定電流和斷路器長延時過電流脫扣器整定電流的1.25倍。引向低壓籠型感應電動機支線的允許載流量不應小于電動機額定電流的1.25倍。

　　6)電氣線路的連接

　　l區和2區的電氣線路的中間接頭必須在與該危險環境相適應的防爆型的接線盒或接頭盒附近的內部。1區宜采用隔爆型接線盒，2區可采用增安型接線盒。

　　2區的電氣線路若選用鋁芯電纜或導線時，必須有可靠的用銅鋁過渡接頭。

　　第六節　主要機械電氣安全有關技術規程與標準

　　1.機械制造企業安全質量標準化考核評級標準(安監管管二字[2005])11號)

　　2.機械安全風險評價的原則(GB/T 16856――1997)

　　3.機械加工設備一般安全要求(GB 12266―― 1990)

　　4.金屬切削機床安全防護通用技術條件(GB 15760――1995)

　　5.用電安全導則(GB/T 13869――1992)

　　6.防止靜電事故通用導則(GB 12158―― 1990)

　　7.起重機械吊具與索具安全規程(LD 48 ――1993)

　　8.通用用電設備配電設計規范(GB 50055―― 1993)

　　9.低壓配電設計規范(GB 50054――1995)

　　10.電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范(GB 50169――1992)

　　11.漏電保護器安裝和運行(GB 13955――1992)

　　12.建筑防雷設計規范(GB 50057――1994)

　　13.爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范(GB 50058――1992)

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