防爆電氣設(shè)備通用性能要求與實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可分析

潘 鋒，蔣漳河

（1.中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可中心，北京 100062；2.國(guó)家防爆設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣東），廣東 廣州 510760）

防爆電氣設(shè)備的防爆型式包括隔爆型（d）、增安型（e）、本質(zhì)安全型（i）、正壓型（p）、“n”型、充油型（o）、充砂型（q）和澆封型（m）等[1]。根據(jù) IEC 6009-0和GB 3836.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，防爆電氣設(shè)備的防爆性能主要與產(chǎn)品的通用機(jī)械性能、環(huán)境性可靠性和相應(yīng)防爆型式的專項(xiàng)要求相關(guān)[2-4]。其中，防爆電氣設(shè)備的抗沖擊、跌落、振動(dòng)等通用機(jī)械性能和耐寒、耐熱、耐腐蝕、耐老化等環(huán)境可靠性是基本要求，也是影響防爆電氣設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)和制造的關(guān)鍵因素[5]。如何通過(guò)試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)評(píng)定防爆電氣設(shè)備的通用機(jī)械性能和環(huán)境可靠性是指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和保障產(chǎn)品防爆安全性能質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 通用機(jī)械性能要求

1.1 抗沖擊試驗(yàn)

1）技術(shù)要求。被測(cè)樣品承受直徑為 25 mm、質(zhì)量為1 kg的半球形淬火鋼制沖頭從規(guī)定的高度 h自由下落產(chǎn)生的沖擊能量。

2）合格判據(jù)。①?zèng)_擊試驗(yàn)后樣品外殼的損傷不應(yīng)導(dǎo)致設(shè)備電氣防爆型式的失效，但設(shè)備外殼輕微的損壞、表面涂漆的脫落、散熱片或其他類似元件的破裂和輕微凹陷忽略不計(jì);②試驗(yàn)后鋼化玻璃、網(wǎng)罩不應(yīng)出現(xiàn)破裂，變形等現(xiàn)象;③試驗(yàn)后外風(fēng)扇的保護(hù)罩、通風(fēng)孔擋板和電纜引入裝置不應(yīng)出現(xiàn)位移或變形，不應(yīng)與活動(dòng)部件發(fā)生碰撞或摩擦。

1.2 跌落試驗(yàn)

1）技術(shù)要求。對(duì)于手提式或便攜式的防爆電氣產(chǎn)品應(yīng)能通過(guò)至少?gòu)? m的高度跌落到水平混凝土地面4次的跌落試驗(yàn)。

2）合格判據(jù)。試驗(yàn)后出現(xiàn)的外殼損傷不應(yīng)影響設(shè)備的防爆型式失效。

1.3 絕緣套管扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)

1）技術(shù)要求。設(shè)備中連接件使用的絕緣套管應(yīng)能承受扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，并保證所有部位不轉(zhuǎn)動(dòng)。

2）合格判據(jù)。絕緣套管承受GB 3836.1—2010規(guī)定試驗(yàn)力矩時(shí)絕緣套管不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.4 電纜夾緊試驗(yàn)

1）技術(shù)要求。用來(lái)夾緊防爆電氣設(shè)備電纜和引入裝置使用的彈性密封圈或者金屬（復(fù)合）密封圈或者填料應(yīng)能通過(guò)夾緊試驗(yàn)[2，6]。

2）合格判據(jù)。①對(duì)于非鎧裝電纜、帶編織覆蓋層電纜：在環(huán)境溫度為（20±5）℃條件下，施加規(guī)定的拉力6 h，如果芯軸或電纜樣品位移量小于6 mm，則電纜夾緊試驗(yàn)為合格，其中規(guī)定拉力為：20倍芯軸或電纜直徑（以mm為單位，電纜引入裝置為圓形電纜），或6倍電纜周長(zhǎng)（以mm為單位，電纜引入裝置為非圓形電纜）；②對(duì)于鎧裝電纜（通過(guò)密封套內(nèi)裝置夾緊鎧裝層的電纜引入裝置）：在環(huán)境溫度為（20±5）℃條件下，施加規(guī)定拉力（120±10）s，如果鎧裝部位的位移可忽略不計(jì)，則電纜夾緊試驗(yàn)為合格，施加的規(guī)定拉力為：80倍電纜直徑（以mm為單位，I類電氣設(shè)備用鎧裝電纜），或20倍電纜直徑（以mm為單位，II類或III類電氣設(shè)備用鎧裝電纜）。

2 環(huán)境可靠性要求

2.1 外殼防護(hù)等級(jí)

外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）是指外殼對(duì)危險(xiǎn)部件、固體異物進(jìn)入或?qū)λ倪M(jìn)入具有一定的保護(hù)程度。防護(hù)等級(jí)的代號(hào)標(biāo)識(shí)以“IPXX”的形式表示，第1個(gè)數(shù)字表示產(chǎn)品防塵、防止外物侵入的等級(jí)；第2個(gè)數(shù)字表示產(chǎn)品防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大，表示其防護(hù)等級(jí)越高[7]。防爆電氣設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)包括防塵試驗(yàn)與防水試驗(yàn)，是設(shè)備工作安全性能和壽命的保障。防塵試驗(yàn)是驗(yàn)證防爆電氣產(chǎn)品外殼防止接近危險(xiǎn)部件和防止固體異物進(jìn)入的防護(hù)等級(jí)。防水試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證防爆電氣產(chǎn)品外殼防止水進(jìn)入的防護(hù)等級(jí)。

2.2 防爆電氣設(shè)備的溫度組別

防爆電氣設(shè)備的溫度組別按照電氣設(shè)備工作過(guò)程中允許的最高表面溫度來(lái)劃分，與爆炸性氣體、粉塵的引燃溫度分組相對(duì)應(yīng)。Ⅰ類電氣設(shè)備表面可能堆積粉塵時(shí)，允許最高表面溫度為150℃，采取措施防塵時(shí)為450℃。所有防爆型式的Ⅱ類、Ⅲ類電氣設(shè)備分為T1～T6組，防爆電氣設(shè)備的最高表面溫度分組見(jiàn)表1[1-2]。

2.3 防爆電氣設(shè)備環(huán)境可靠性要求

表1 防爆電氣設(shè)備的最高表面溫度分組

2.3.1 外殼防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)

1）技術(shù)要求。對(duì)于用在戶外和粉塵環(huán)境的防爆電氣設(shè)備根據(jù)其使用環(huán)境應(yīng)滿足相應(yīng)的IP防護(hù)等級(jí)。一般防爆電氣設(shè)備的外殼防護(hù)等級(jí)在IP5X與IP6X之間和IPX3至IPX6之間。

2）合格判據(jù)。①IP5X防塵試驗(yàn)：試驗(yàn)后，觀察滑石粉沉積量及沉積地點(diǎn)，檢查確定如不足以影響設(shè)備的正常操作或安全，則認(rèn)為試驗(yàn)合格；②IP6X防塵試驗(yàn)：試驗(yàn)后殼內(nèi)無(wú)明顯的灰塵沉積，即認(rèn)為試驗(yàn)合格；③防水試驗(yàn)：相應(yīng)等級(jí)防水試驗(yàn)結(jié)束后，檢查進(jìn)水情況,如果進(jìn)水以下情況視為合格：進(jìn)水不足以影響設(shè)備的正常操作或破壞安全性、水不積聚在可能導(dǎo)致沿爬電距離引起漏電起痕的絕緣部件上、水不進(jìn)入帶電部件或進(jìn)入不允許在潮濕狀態(tài)下運(yùn)行的繞組、水不積聚在電纜頭附近或進(jìn)入電纜。

2.3.2 溫度測(cè)定

1）技術(shù)要求。①工作溫度測(cè)得在防爆電氣設(shè)備額定條件下測(cè)試；②最高表面溫度在防爆電氣設(shè)備額定電壓的90%～110%之間（輸入電壓不直接影響設(shè)備溫升時(shí)，在額定電流110%條件下）、設(shè)備達(dá)到最高表面溫度時(shí)的最不利條件下進(jìn)行。

2）合格判據(jù)。測(cè)得樣品各個(gè)使用位置的工作溫度或最高表面溫度，不得高于電氣設(shè)備和Ex元件上標(biāo)志的溫度組別（表1）。

2.3.3 熱劇變?cè)囼?yàn)

1）技術(shù)要求。防爆燈具和防爆電氣設(shè)備觀察窗用承受熱劇不變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)時(shí)設(shè)備處于最好工作溫度條件下。

2）合格判據(jù)。設(shè)備在最高工作溫度下，用溫度為(10±5)℃、直徑為1 mm的噴嘴對(duì)其噴水，不發(fā)生破裂認(rèn)為合格。

2.3.4 耐熱試驗(yàn)

1)技術(shù)要求。防爆電氣設(shè)備的非金屬材料外殼或外殼的非金屬部件應(yīng)存放在相對(duì)濕度為（90±5）%、溫度高于最高工作溫度（20±2）℃，至少為80℃的環(huán)境中28 d。如果最高工作溫度高于75℃，則試驗(yàn)條件為在溫度為（95±2）℃、相對(duì)濕度為（90±5）%的環(huán)境中保持14 d和接著在高于最高工作溫度（20±2）℃的空氣箱中再保持14 d。

2）合格判據(jù)。耐熱試驗(yàn)后進(jìn)行耐寒試驗(yàn)。

2.3.5 耐寒試驗(yàn)

1）技術(shù)要求。防爆電氣設(shè)備的非金屬材料外殼或外殼的非金屬部件先經(jīng)耐熱試驗(yàn)后，在室溫下靜置24 h，再在比最低工作溫度低(5～10 K)的環(huán)境溫度下保持24 h。

2）合格判據(jù)。耐熱、耐寒試驗(yàn)后進(jìn)行沖擊、跌落和外殼防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)定。

2.3.6 光老化試驗(yàn)

1）技術(shù)要求。防爆電氣設(shè)備非金屬外殼或外殼的非金屬部件（設(shè)備的玻璃和陶瓷部件除外）應(yīng)按GB/T 16422.1—2006標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在氙燈和模擬太陽(yáng)光過(guò)濾系統(tǒng)的曝光室中進(jìn)行曝光時(shí)間至少為1 000 h試驗(yàn)，樣品的黑體溫度為（65±3）℃，

2）合格判據(jù)。①按GB/T 1043—1993和GB/T 2571—1995規(guī)定的沖擊彎曲強(qiáng)度，光照后的樣品向光照面沖擊彎曲強(qiáng)度應(yīng)為光照前試樣彎曲強(qiáng)度的50%以上；②對(duì)于沖擊彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)會(huì)發(fā)生斷裂的材料，則光照試驗(yàn)后，試棒斷裂不應(yīng)超過(guò)3根。

2.3.7 I類電氣設(shè)備的耐化學(xué)試劑試驗(yàn)

1）技術(shù)要求。防爆電氣設(shè)備非金屬外殼或外殼的非金屬部件應(yīng)進(jìn)行油和潤(rùn)滑脂、礦用液壓液的耐化學(xué)試劑試驗(yàn)：①2只樣品應(yīng)放在溫度為（50±2）℃，GB/T 1690—2006附錄“參考液體”規(guī)定的2號(hào)油中（24±2）h；②另 2只樣品應(yīng)放在溫度為（50±2）℃、含水35%的聚合水溶液構(gòu)成的阻燃液壓液中保持（24±2）h。

2）合格判據(jù)。試驗(yàn)結(jié)束后，試樣從液體槽內(nèi)取出，擦干并放置在試驗(yàn)室內(nèi)24 h。然后每一個(gè)外殼試樣應(yīng)通過(guò)外殼沖擊、跌落和相應(yīng)的IP等級(jí)試驗(yàn)。

3 通用機(jī)械性能和環(huán)境可靠性試驗(yàn)程序

防爆電氣設(shè)備通用機(jī)械性能和環(huán)境可靠性試驗(yàn)主要分金屬外殼、外殼的金屬部件和外殼的玻璃件，非金屬外殼或外殼的非金屬部件2類進(jìn)行，根據(jù)IEC 60079-0-2017和GB 3836.1—2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，防爆電氣設(shè)備通用機(jī)械性能和環(huán)境可靠性試驗(yàn)程序如圖 1[3，8-9]。

4 實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可注意事項(xiàng)

4.1 質(zhì)量管理文件

圖1 防爆電氣設(shè)備通用機(jī)械性能和環(huán)境可靠性試驗(yàn)程序

2018年3月1日，中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）正式發(fā)布 CNAS-CL01-G001：2018《CNASCL01<檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則>應(yīng)用要求》及相關(guān)應(yīng)用說(shuō)明，防爆電氣檢測(cè)領(lǐng)域涉及的應(yīng)用說(shuō)明文件包括CNAS-CL01-A003：2018《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則在電氣檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用說(shuō)明》。CNAS認(rèn)可文件體系中認(rèn)可規(guī)則、認(rèn)可準(zhǔn)則、認(rèn)可說(shuō)明屬于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該強(qiáng)制執(zhí)行的文件。因此，防爆電氣設(shè)備檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室要根據(jù)中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）的要求及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量手冊(cè)換版，并于2020年11月30日前完成新版CL01的轉(zhuǎn)換工作[10-11]。

4.2 檢測(cè)能力描述

防爆電氣領(lǐng)域檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室屬于特定專業(yè)領(lǐng)域。根據(jù)以往數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，CNAS認(rèn)可的現(xiàn)有防爆電氣領(lǐng)域檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中存在一些屬于同一項(xiàng)檢驗(yàn)?zāi)芰Χ煌瑢?shí)驗(yàn)室間的表述不一樣的問(wèn)題。為了規(guī)范檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可能力圍的表述，提高實(shí)驗(yàn)室和評(píng)審組對(duì)相同能力表述的一致性，CNAS發(fā)布了系列關(guān)于能力描述的認(rèn)可說(shuō)明文件，如CNAS-EL-03：2016《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可能力范圍表述說(shuō)明》。后續(xù)CNAS會(huì)對(duì)各實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)能力表述進(jìn)行嚴(yán)格審查，各實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)能力認(rèn)可時(shí)參照CNAS-EL-03：2016的通用要求進(jìn)行檢測(cè)能力的描述。

4.3 資源要求

CNAS-GL001：2018《實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可指南》是 CNAS對(duì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室等開(kāi)展認(rèn)可活動(dòng)的程序和要求的解釋，供申請(qǐng)或已獲CNAS認(rèn)可的所有實(shí)驗(yàn)室參考使用，也適用于防爆電氣領(lǐng)域檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室。在資源保障方面，“足夠的資源”是指有滿足CNAS要求的人員、環(huán)境、設(shè)備設(shè)施等，實(shí)驗(yàn)室專業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)領(lǐng)域、人員數(shù)量、檢驗(yàn)檢測(cè)經(jīng)歷應(yīng)該和實(shí)驗(yàn)室的檢驗(yàn)檢測(cè)工作量和相應(yīng)專業(yè)領(lǐng)域的要求相匹配。對(duì)于防爆電氣領(lǐng)域檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)滿足CNAS-CL01-A003：2018《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則在電氣檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用說(shuō)明》核查表中關(guān)于人員、設(shè)施和環(huán)境條件、設(shè)備、檢測(cè)物品的處置等的補(bǔ)充要求和規(guī)定，具體如下：

1）人員。① 實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人和授權(quán)簽字人等主要管理人員和檢驗(yàn)檢測(cè)專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)與實(shí)驗(yàn)室或其所在法人機(jī)構(gòu)簽訂長(zhǎng)期固定的勞動(dòng)合同，且不能同時(shí)在其他同類型實(shí)驗(yàn)室從事同類的檢測(cè)活動(dòng)；② 實(shí)驗(yàn)室所有操作專門設(shè)備、從事檢測(cè)、評(píng)價(jià)結(jié)果、簽署檢測(cè)報(bào)告的人員應(yīng)具有相應(yīng)的電氣檢測(cè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)；③實(shí)驗(yàn)室應(yīng)制定培訓(xùn)計(jì)劃使從事電氣領(lǐng)域檢測(cè)人員了解必要的安全防護(hù)措施，以防止檢測(cè)中會(huì)出現(xiàn)的電擊、熱危險(xiǎn)、燃燒、機(jī)械損傷、有毒有害氣體、化學(xué)、輻射等對(duì)人身構(gòu)成威脅。

2）設(shè)施和環(huán)境條件。①實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)環(huán)境能夠持續(xù)滿足相應(yīng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的要求：包括，防爆電氣領(lǐng)域檢測(cè)項(xiàng)目的特性和所要求的測(cè)量準(zhǔn)確度，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配備足夠且符合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求的電源容量以及滿足檢測(cè)工作需要的操作空間等；②具有確保工作人員健康和安全的保護(hù)措施。

3）設(shè)備。① 實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配有與其所開(kāi)展檢驗(yàn)檢測(cè)領(lǐng)域?qū)I(yè)和檢驗(yàn)檢測(cè)工作量所需的儀器設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，并且具備完全的使用權(quán)；②實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配有與專業(yè)領(lǐng)域檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的主要項(xiàng)目的儀器設(shè)備和輔助設(shè)備；③輔助設(shè)備須滿足檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求，如果輔助設(shè)備的參數(shù)指標(biāo)會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生顯著影響，則應(yīng)對(duì)該輔助設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)確認(rèn)。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù) IEC 60079-0-2017 和 GB 3836.1—2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，分析總結(jié)了防爆電氣設(shè)備通用機(jī)械性能和環(huán)境可靠性的技術(shù)要求，并制定了型式試驗(yàn)程序和試驗(yàn)用儀器設(shè)備。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可通用要求，結(jié)合防爆電氣檢測(cè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)特點(diǎn)，歸納了開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可活動(dòng)的注意事項(xiàng)，能為制造企業(yè)和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室提供參考和指導(dǎo)。