淺談?dòng)推彳囬g噴漆線幾點(diǎn)安全設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張 攀

（上汽通用汽車有限公司，上海 200120）

引言

油漆車間噴漆線負(fù)責(zé)油漆工藝的后半程中面漆涂層的噴涂，是整個(gè)油漆工藝的重中之重，噴漆區(qū)涉及到的化學(xué)品種類和設(shè)備種類多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，為保證生產(chǎn)工藝的順利進(jìn)行，M+E設(shè)計(jì)階段應(yīng)該注意的安全要素不容忽視。

噴漆區(qū)應(yīng)包括以下范圍[1]：

a）噴漆室或噴漆房?jī)?nèi)部及其相連的排風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)部；

b）噴漆流水線上密封的內(nèi)部空間；

c）涂料直接噴到的其他地方；

d）噴漆作業(yè)產(chǎn)生的危險(xiǎn)量的易燃、可燃蒸汽、漆霧等區(qū)域，如與噴房相連的流平室、文丘里等區(qū)域。

1 消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 噴房室體的材質(zhì)要求

噴漆房的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如結(jié)構(gòu)支撐件、室體、排風(fēng)管道等不應(yīng)使用鋁材；噴漆房的墻面、天花板、地坪，與噴漆房相連的送風(fēng)、排風(fēng)管道、動(dòng)靜壓室的過濾頂棉等應(yīng)使用不燃、難燃材料或組件建造。

噴房室體的門窗應(yīng)使用安全玻璃（夾膜、夾絲等），它是在兩片或多片玻璃間夾以特殊的膠合材料。當(dāng)受沖擊破碎時(shí)其碎片不掉落、不飛濺，能有效地防止或減輕對(duì)人體的傷害；安全玻璃在受到撞擊破碎后，由于玻璃中間加層膜的粘接作用，尚能維持一定的密封性，可燃性氣體不會(huì)輕易泄露。

1.2 噴房室體的噴淋系統(tǒng)&雨淋系統(tǒng)

噴房噴淋系統(tǒng)作為M+E設(shè)計(jì)需獨(dú)立于B+U的建筑消防噴淋系統(tǒng)，其火災(zāi)報(bào)警信號(hào)需連接至建筑消防報(bào)警系統(tǒng)。每個(gè)噴房需單獨(dú)配置噴淋水流量報(bào)警，消防噴淋應(yīng)覆蓋油漆閥組，換色閥組，計(jì)量泵，機(jī)器人軌道等；噴房室體、漆霧分離系統(tǒng)（文丘里）及排風(fēng)管道內(nèi)需配置消防噴淋保護(hù)；有循環(huán)風(fēng)利用的室體，文丘里到二級(jí)過濾之間的排風(fēng)風(fēng)道需配置消防噴淋，參考圖1。

為提高控制火情能力噴房自動(dòng)段建議同時(shí)安裝雨淋系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)（參考圖2），有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：

a）當(dāng)噴房發(fā)生火災(zāi)時(shí)，同時(shí)應(yīng)用雨淋系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)將大大提高控制火情、撲滅火災(zāi)的概率；

b）雨淋系統(tǒng)由火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)或手報(bào)觸發(fā)，響應(yīng)速度快，出水量大，可迅速撲滅明火；

c）如果雨淋系統(tǒng)受損或發(fā)生故障，有可靠性強(qiáng)的閉式噴淋系統(tǒng)來控制火情；

圖2 噴淋系統(tǒng)和雨淋系統(tǒng)的對(duì)比

圖2中消防系統(tǒng)水力計(jì)算參照GM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)[2]，噴淋強(qiáng)度需滿足14L/min/m2，雨淋強(qiáng)度需滿足24L/min/m2；噴淋系統(tǒng)選取大于環(huán)境溫度30℃動(dòng)作溫度的噴淋頭，噴房區(qū)域使用普通溫標(biāo) 57～77℃的噴頭，在環(huán)境溫度較高的區(qū)域（如洪房入口前）使用高溫標(biāo)的噴淋頭（參考圖3）。

噴淋頭在安裝時(shí)應(yīng)注意，直立式噴淋頭距屋頂應(yīng)在0.075m～0.15m之內(nèi)，兩個(gè)噴淋頭間距在2.4m～3.6m之間，噴淋頭距離墻0.5m～1.8m之間，噴淋頭不應(yīng)被其他障礙物阻擋，影響噴淋效果。

圖3 各種色標(biāo)的噴淋頭

噴淋系統(tǒng)管網(wǎng)在安裝完畢后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試和嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)宜用水進(jìn)行，干式噴水滅火系統(tǒng)、預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)可作氣壓試驗(yàn)，氣壓試驗(yàn)的介質(zhì)宜采用空氣或氮?dú)狻?/p>

當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力等于或小于 1.0Mpa時(shí)，水壓強(qiáng)度試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)工作壓力的1.5倍，且不應(yīng)低于1.4Mpa；當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力大于 1.0Mpa時(shí)，水壓強(qiáng)度試驗(yàn)壓力應(yīng)為該工作壓力加0.4Mpa。水壓嚴(yán)密性試驗(yàn)應(yīng)在水壓強(qiáng)度試驗(yàn)和管網(wǎng)沖洗合格后進(jìn)行，試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)工作壓力，穩(wěn)壓24h，應(yīng)無泄漏；氣壓嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力應(yīng)為 0.28Mpa，穩(wěn)壓24h，壓力降不應(yīng)大于0.01Mp。

圖4 某現(xiàn)場(chǎng)噴房自動(dòng)段消防報(bào)警系統(tǒng)示意圖

1.3 噴房室體的消防報(bào)警系統(tǒng)

在噴房室體內(nèi)，噴淋系統(tǒng)、雨淋系統(tǒng)要與消防報(bào)警系統(tǒng)配合工作；噴房區(qū)域常見消防報(bào)警系統(tǒng)有火焰探測(cè)器、聲光報(bào)警器、手動(dòng)報(bào)警器、可燃?xì)怏w探測(cè)器等，參考圖4。

圖5 雨淋系統(tǒng)啟動(dòng)示意圖與聯(lián)動(dòng)關(guān)系

紅外線火焰探測(cè)器需交叉覆蓋整個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域至少4個(gè)；噴房?jī)?nèi)只有一組火焰探測(cè)器被觸發(fā)而發(fā)出預(yù)報(bào)警時(shí)，消防聲光報(bào)警器不動(dòng)作，火警信號(hào)發(fā)送至消控中心及現(xiàn)場(chǎng)工藝控制柜，工藝柜發(fā)出報(bào)警，消防聯(lián)動(dòng)被觸發(fā)（機(jī)器人運(yùn)動(dòng)停止、機(jī)器人噴涂停止、高壓發(fā)生器停止、控制和動(dòng)力用壓縮空氣停止、輸送鏈停止）；當(dāng)15s之內(nèi)有第二組火焰探測(cè)器被觸發(fā)時(shí)，發(fā)出主火警，消防聲光報(bào)警器動(dòng)作，啟動(dòng)雨淋系統(tǒng)，啟用人員疏散預(yù)案，參照?qǐng)D5。

噴房?jī)蓚?cè)需配備手動(dòng)啟動(dòng)雨淋按鈕和緊急停止按鈕，該按鈕位置距每個(gè)噴漆間出口的步行距離不應(yīng)超過23m；按鈕報(bào)警信號(hào)還應(yīng)與工廠消防控制中心聯(lián)動(dòng)，以提供報(bào)警信號(hào)。

每個(gè)噴房區(qū)域均需配備可燃?xì)怏w探測(cè)器，通過設(shè)定探測(cè)目標(biāo)氣體、報(bào)警限值，降低可燃?xì)怏w聚積產(chǎn)生的潛在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

需要注意的是噴房?jī)?nèi)的氣氛環(huán)境多為混合物，現(xiàn)場(chǎng)多采用催化燃燒型或紅外型可燃?xì)怏w探測(cè)器，其并不能識(shí)別特定氣體成分，其原理是通過測(cè)量混合物的碳?xì)滏I數(shù)量或燃燒熱值等，再以標(biāo)定及工作時(shí)設(shè)定的目標(biāo)氣體為基準(zhǔn)，來得出相應(yīng)濃度。對(duì)于混合氣體，業(yè)內(nèi)常規(guī)做法是選擇含量最多(惡劣情況)或者爆炸危險(xiǎn)性高（LEL最低）的物質(zhì)作為目標(biāo)探測(cè)氣體。

某工廠參考國(guó)標(biāo)與北美 GM 的標(biāo)準(zhǔn)定義了以下報(bào)警限值：可燃?xì)怏w（溶劑）探測(cè)器的一級(jí)報(bào)警設(shè)定值為20%LEL，本地光訊報(bào)警，報(bào)警信號(hào)傳至消控中心；二級(jí)報(bào)警設(shè)定值為40%LEL，本地聲光報(bào)警，報(bào)警信號(hào)傳至消控中心，同時(shí)激活工藝聯(lián)動(dòng)，包括停止噴漆、停止機(jī)運(yùn)線、停止油漆循環(huán)泵等。

1.4 噴房室體的通風(fēng)及報(bào)警聯(lián)動(dòng)關(guān)系

噴漆室應(yīng)設(shè)置安全通風(fēng)系統(tǒng)，來保證噴漆室內(nèi)易燃易爆氣體、蒸汽的體積濃度小于其爆炸下限的25%。涂裝作業(yè)開始前應(yīng)先開風(fēng)機(jī)，后啟動(dòng)噴漆設(shè)備；作業(yè)結(jié)束時(shí)應(yīng)先關(guān)閉噴漆設(shè)備，后關(guān)風(fēng)機(jī)，其報(bào)警聯(lián)動(dòng)關(guān)系參考圖6。

當(dāng)供風(fēng)空調(diào)（ASU）采用循環(huán)風(fēng)技術(shù)且過濾棉為阻燃材料（北美標(biāo)準(zhǔn)要求過濾棉有ANSI/UL-900認(rèn)證）時(shí)，ASU、動(dòng)靜壓室及其之間的送風(fēng)風(fēng)道不需要配備消防噴淋，文丘里到循環(huán)風(fēng)空調(diào)（RAU）的回風(fēng)風(fēng)管需加消防噴淋及可燃?xì)怏w探頭；當(dāng) ASU采用全新鮮風(fēng)且過濾棉為阻燃材料時(shí)，ASU及動(dòng)靜壓室、送風(fēng)管道不需配備消防噴淋。

根據(jù)GB1444-2006《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 噴漆室安全技術(shù)規(guī)定》中要求，噴漆室除了滿足安全通風(fēng)外，任何形式的濕式或干式噴漆室還需滿足一定的控制風(fēng)速，參考圖 7。正常工作狀態(tài)噴房相對(duì)潔凈區(qū)和廠房均保持微負(fù)壓，潔凈區(qū)相對(duì)噴房和廠房保持正壓，參考圖8。

圖6 噴房供排風(fēng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)關(guān)系

圖7 GB1444-2006中噴房風(fēng)速的要求[3]

2 防爆設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 防爆分區(qū)劃分

涂裝生產(chǎn)過程中易發(fā)生的重大安全事故除火災(zāi)外還有爆炸事故。由于作業(yè)過程中，噴槍、霧化器等設(shè)備所產(chǎn)生的危害量的易燃、可燃蒸汽、漆霧在于空氣混合后易形成爆炸性氣氛，遇點(diǎn)火源后會(huì)有爆炸隱患。

參照GB50058中的定義，對(duì)爆炸性氣體環(huán)境應(yīng)根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻率程度和持續(xù)時(shí)間分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)，分區(qū)應(yīng)符合下列規(guī)定[4]：

0）區(qū)應(yīng)為連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；

1）區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境；

2）區(qū)應(yīng)為在正常運(yùn)行時(shí)不太可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合環(huán)境，或即使出現(xiàn)也僅是短時(shí)存在的爆炸性氣體混合物的環(huán)境。

圖9 防爆分區(qū)定義

根據(jù)上述定義，我們可以把噴漆區(qū)定義成以下防爆分區(qū)（圖10）。噴漆區(qū)域的防爆分區(qū)劃分應(yīng)由具有防爆設(shè)計(jì)資質(zhì)單位提供的防爆分區(qū)設(shè)計(jì)圖，并提供帶出圖章和總工程師簽字的藍(lán)圖。

圖10 噴漆區(qū)防爆分區(qū)劃分

2.2 防爆分區(qū)電器選型

涂裝作業(yè)場(chǎng)內(nèi)的電器安全，必須符合整體防爆的要求，即電機(jī)、電器、照明、線路、開關(guān)、接頭等都必須符合防爆安全要求；爆炸性氣體環(huán)境內(nèi)安裝的電器設(shè)備應(yīng)遵循所處的防爆分區(qū)選取相應(yīng)類、級(jí)、組電器，以及相應(yīng)的防爆類型。

防爆電器的類別和級(jí)別選型應(yīng)根據(jù)爆炸性混合物的種類選型；設(shè)備溫度組別可根據(jù)爆炸性混合物的引燃溫度（最低閃點(diǎn)）選型(參照?qǐng)D11)。爆炸性氣體環(huán)境用電器設(shè)備的防爆型式根據(jù)區(qū)域類別選型（參照?qǐng)D12）。

圖11 電器設(shè)備防爆類級(jí)組選型標(biāo)準(zhǔn)

防爆電器采購(gòu)選型時(shí)，設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)提供產(chǎn)品的防爆證書認(rèn)證。進(jìn)口設(shè)備防爆證書要由有認(rèn)證資質(zhì)的機(jī)構(gòu)頒發(fā)，如德國(guó)EC的ATEX認(rèn)證、德國(guó)PTB的ATEX認(rèn)證、歐盟IEC的EX認(rèn)證等，認(rèn)證所采用的實(shí)驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)需滿足EN60079系列標(biāo)準(zhǔn)；國(guó)產(chǎn)設(shè)備防爆證書要由第三方具有防爆認(rèn)證資質(zhì)的機(jī)構(gòu)頒發(fā)。以上信息要在防爆電氣設(shè)備的銘牌、防爆標(biāo)志上體現(xiàn)。

2.3 防爆區(qū)域供風(fēng)要求

根據(jù)燃燒爆炸三要素，任何一個(gè)爆炸需要同時(shí)具備可燃物、氧氣和點(diǎn)火源；噴漆區(qū)域的設(shè)計(jì)，一方面要求選取防爆電器、靜電接地等來控制點(diǎn)火源，另一方面要求噴漆區(qū)域滿足一定的通風(fēng)換氣次數(shù)。

噴漆區(qū)內(nèi)室內(nèi)通風(fēng)換氣次數(shù)至少滿足25次/h；在通風(fēng)凈化設(shè)備和系統(tǒng)中，易燃易爆的氣體、蒸氣的體積濃度不應(yīng)超過其爆炸下限濃度的 25%；具體各工藝段的風(fēng)速要求可參照?qǐng)D7中數(shù)值。

3 防靜電設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 設(shè)備接地的要求

由于噴漆作業(yè)而存在的危險(xiǎn)量的易燃和可燃性蒸氣、漆霧存在，易形成易燃易爆的危險(xiǎn)氣氛環(huán)境，設(shè)備、管路、人體所攜帶的靜電荷就會(huì)成為點(diǎn)火源，需要及時(shí)的釋放掉。

對(duì)輸送涂料的工藝管線需將管路接地和跨接，并控制涂料流速在1m/s以下；處于爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的排風(fēng)管道及易燃易爆物料儲(chǔ)存設(shè)備等，均應(yīng)采取靜電接地措施；電氣設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架、金屬配線管及其配件、電纜保護(hù)管、電纜的金屬護(hù)套等非帶電的裸露金屬部分均應(yīng)接地。

圖13 直接靜電接地形式

國(guó)標(biāo)中要求靜電接地系統(tǒng)靜電接地電阻值不應(yīng)大于1兆歐,出于現(xiàn)場(chǎng)控制考慮，我們要求采用金屬導(dǎo)體進(jìn)行直接靜電接地的總靜電接地電阻值小于100歐，參考圖13；當(dāng)接地過程中包含非金屬導(dǎo)體的間接靜電接地其總阻值應(yīng)小于 1兆歐。

噴房接地銅排作為等電位接地排，目的在于對(duì)進(jìn)入噴房的電器設(shè)備和所有金屬體進(jìn)行有效接地，該接地銅排布置在噴房室體上部或下部皆可，但需充分考慮臨時(shí)接地的可操作性。接地銅排布置在噴房室體上部時(shí)，建議為每個(gè)工位設(shè)置一個(gè)接地引下線以方便臨時(shí)接地。另外需加強(qiáng)對(duì)接地銅排的保潔，防止漆霧積聚。

靜電接地干線的布置，應(yīng)符合下列要求：

有利于設(shè)備、管道及需要在現(xiàn)場(chǎng)作靜電接地的移動(dòng)物體的接地；

靜電接地干線在裝置內(nèi)宜閉合環(huán)形布置，不同標(biāo)高的接地干線之間至少應(yīng)有兩處連接。

靜電接地要區(qū)分與其他等電位接地形式的異同點(diǎn)。通?，F(xiàn)場(chǎng)涉及到以下幾種接地形式：

防雷等電位連接--是將分開的導(dǎo)電裝置各部分用等電位連接導(dǎo)體或電涌保護(hù)器(SPD)做等電位連接。它包括在內(nèi)部防雷裝置中，其目的是減小建筑物金屬構(gòu)件與設(shè)備之間或設(shè)備與設(shè)備之間由雷電流產(chǎn)生的電位差。防雷等電位連接區(qū)別于電氣安全的等電位連接，最主要是將不能直接連接的帶電體通過電涌保護(hù)器做等電位連接。

工作接地—供電系統(tǒng)變壓器的中性點(diǎn)直接接地為工作接地，工作接地可以保證電器設(shè)備可靠地運(yùn)行，降低人體接觸電壓。

保護(hù)接地—所有電器設(shè)備在正常工作情況下，不帶電的金屬部分作良好的接地，為接地保護(hù)，保護(hù)接地主要保護(hù)人員的工作安全。

靜電接地—設(shè)備移動(dòng)或物體在管道中移動(dòng)，因摩擦而產(chǎn)生靜電，它聚集在管道、容器和儲(chǔ)罐或加工設(shè)備上，形成很高的電位對(duì)人體安全及設(shè)備和建筑物都有危險(xiǎn)。作為靜電接地，靜電一旦產(chǎn)生就導(dǎo)入地中以消除其聚集的可能。

在特殊情況下，當(dāng)幾種接地形式共用一個(gè)接地裝置的，接地體和引下線的安裝必須符合防雷裝置接地標(biāo)準(zhǔn)要求，接地電阻取其中最小值，參考圖14。

圖14 幾種接地形式的異同點(diǎn)

涂裝車間按第二類防雷建筑物設(shè)防，通常會(huì)利用廠房的金屬屋面、鋼屋架、四周的鋼柱及基礎(chǔ)鋼筋作為防雷接地保護(hù)，所以廠房最外圈立柱不應(yīng)作為設(shè)備等電位接地排的接地引下線，防止雷電引起的強(qiáng)烈反電勢(shì)造成設(shè)備短路。

3.2 其他防靜電要求

噴房?jī)?nèi)使用的其它非金屬物品也應(yīng)滿足相應(yīng)防靜電的要求；根據(jù) GB14444-2006涂裝作業(yè)安全規(guī)程噴漆室安全技術(shù)規(guī)定中規(guī)定，噴房?jī)?nèi)使用的塑料膜宜是不燃或難燃的；同理，噴漆機(jī)器人防護(hù)服應(yīng)采取防靜電阻燃材質(zhì)，防護(hù)服經(jīng)過清洗重復(fù)使用時(shí)，需定期進(jìn)行防靜電檢測(cè)，對(duì)防靜電功能失效的防護(hù)服要及時(shí)報(bào)廢換新。

通常情況下，通過提升空氣濕度有助于提高空氣的導(dǎo)電性，能及時(shí)消除靜電積聚；所以，在保持噴房工藝條件的情況下，應(yīng)保持噴房空氣濕度在50%以上。

4 總結(jié)

油漆車間噴漆區(qū)由于其工藝的復(fù)雜性，在 M+E階段應(yīng)綜合設(shè)備、工藝、材料、人員等多方面因素，消除火災(zāi)、爆炸等安全隱患，達(dá)到防患未然的目的。

[1] GB 6514-2008涂裝作業(yè)安全規(guī)程涂漆工藝安全及其通風(fēng)凈化.

[2] GTR-34950EFireProtection.

[3] GB 14444-2006涂裝作業(yè)安全規(guī)程噴漆室安全技術(shù)規(guī)定.

[4] GB50058-2014爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范.