機(jī)械制造企業(yè)典型電氣防爆安全隱患及對策

廣州特種機(jī)電設(shè)備檢測研究院 國家防爆設(shè)備質(zhì)量檢測檢驗(yàn)中心（廣東）梁 峻 蔣漳河 王新華

■引言

機(jī)械制造企業(yè)在生產(chǎn)、加工、處理、轉(zhuǎn)運(yùn)或貯存中，使用或產(chǎn)生的易燃易爆物質(zhì)極易造成火災(zāi)爆炸事故，如2014 年江蘇中榮金屬制品有限公司“8·2”粉塵爆炸事故和廣東富華工程機(jī)械制造有限公司“12·31”氣體爆炸事故等，防火防爆安全在機(jī)械制造企業(yè)安全生產(chǎn)中占有重要地位[1,2]?？茖W(xué)規(guī)范地選擇、安裝和使用防爆電氣設(shè)備，并定期維護(hù)、檢驗(yàn)以達(dá)到整體防爆安全，是機(jī)械制造企業(yè)保障安全生產(chǎn)、減少爆炸事故的重要手段[3]，也是企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的重要內(nèi)容和安全生產(chǎn)重大隱患判定的關(guān)鍵項(xiàng)目[4,5]。然而，機(jī)械制造行業(yè)電氣防爆安全形勢卻不容樂觀，防爆電氣設(shè)備不合理、不規(guī)范的選型、安裝等安全隱患依然存在，本文對典型隱患進(jìn)行總結(jié)分析并給出對策建議，以期為機(jī)械制造行業(yè)的安全生產(chǎn)提供幫助。

■爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分

機(jī)械制造企業(yè)在生產(chǎn)作業(yè)中用到氫氣、乙炔、甲烷等可燃性氣體或稀釋劑、清洗劑、汽油等易燃可燃液體，或在作業(yè)中生成可燃性粉塵或纖維等，常在機(jī)械加工車間、危險(xiǎn)化學(xué)品庫、調(diào)漆間、噴涂車間、油庫和加油站等區(qū)域形成可燃性氣體、易燃性液體蒸氣或可燃性粉塵與空氣的混合物。根據(jù)可燃性物質(zhì)釋放源的級別和場所的通風(fēng)條件，按照可燃性混合物出現(xiàn)的頻率和持續(xù)時間，將爆炸性氣體環(huán)境劃分為0 區(qū)、1 區(qū)、2 區(qū)，將爆炸性粉塵環(huán)境劃分為20 區(qū)、21 區(qū)、22 區(qū)。

典型隱患1：爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分不合理或未劃分。

隱患分析：開展爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分是防爆電氣設(shè)備正確選型、安裝的基礎(chǔ)。機(jī)械制造企業(yè)易燃易爆危險(xiǎn)場所在設(shè)計(jì)階段極易忽視爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分的要求，或?qū)⒎阑饏^(qū)域劃分圖當(dāng)作防爆區(qū)域劃分圖，是機(jī)械制造企業(yè)極為典型的安全隱患。

對策建議：企業(yè)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)委托具備相應(yīng)能力的第三方機(jī)構(gòu)開展爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分工作，并將爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖作為重要的設(shè)計(jì)資料保存。企業(yè)在運(yùn)行階段若出現(xiàn)上述問題，應(yīng)立即停止危險(xiǎn)區(qū)域電氣設(shè)備的運(yùn)行并開展危險(xiǎn)區(qū)域劃分工作，分區(qū)工作完成后應(yīng)對電氣防爆安全進(jìn)行檢驗(yàn)或評估，結(jié)果合格方可投入使用。對于封閉式噴漆室或噴漆房的爆炸危險(xiǎn)分區(qū)，如圖1 所示[6]。

圖1 封閉式噴漆室爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分

■電氣設(shè)備的選型

爆炸危險(xiǎn)場所電氣設(shè)備的選型要遵循安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，根據(jù)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的等級和爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)的類別、級別和引燃溫度組別進(jìn)行選型，并應(yīng)滿足使用環(huán)境對電氣設(shè)備的特殊要求。

典型隱患2：電氣設(shè)備選型不合理或使用非防爆電氣設(shè)備。

隱患分析：機(jī)械制造企業(yè)爆炸危險(xiǎn)場所電氣設(shè)備選型存在的常見問題為：1）使用假冒偽劣“防爆”電氣設(shè)備，或使用非防爆電氣設(shè)備，如在危險(xiǎn)場所使用圖2 所示的非防爆消防警鈴；2）防爆電氣設(shè)備的類別與使用環(huán)境不匹配，如礦用防爆電氣設(shè)備在工廠環(huán)境使用，粉塵型防爆電氣設(shè)備用在氣體環(huán)境等；3）防爆電氣設(shè)備的級別、溫度組別與使用環(huán)境不匹配，如氫氣（IIC）環(huán)境用IIB 級防爆電氣設(shè)備；4）防爆電氣設(shè)備與危險(xiǎn)區(qū)域的等級不匹配，如n 型防爆電氣設(shè)備用在1 區(qū)；5）設(shè)備的IP 級別與使用環(huán)境不匹配，如室外使用的外殼內(nèi)有裸露帶電件的防爆電氣設(shè)備防護(hù)等級小于IP54；6）設(shè)備防腐性能不符合環(huán)境要求。

圖2 使用非防爆消防警鈴

對策建議：電氣設(shè)備在選型時，設(shè)計(jì)方應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域存在的危險(xiǎn)物質(zhì)的類別、級別、組別確定防爆電氣設(shè)備應(yīng)滿足的類別、級別和溫度組別，并根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域的等級、使用環(huán)境的特殊要求選擇合理的防爆型式、設(shè)備保護(hù)級別、IP 等級及防腐性能等；設(shè)備采購時，應(yīng)通過正規(guī)渠道進(jìn)行采購，要求供貨商提供防爆電氣設(shè)備的防爆合格證書、CCC 強(qiáng)制性認(rèn)證證書、檢驗(yàn)報(bào)告、取證時檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)備案的圖紙、產(chǎn)品出廠合格證、產(chǎn)品使用說明書、質(zhì)量保證證明文件等；到貨后對防爆電氣設(shè)備的外觀進(jìn)行檢查，并審核供貨設(shè)備與防爆合格證書、報(bào)告、圖紙的一致性，必要時可邀請或委托第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行判斷。

■電氣設(shè)備的安裝

安裝是確保防爆電氣設(shè)備整體防爆安全極為重要的一環(huán)。防爆電氣設(shè)備的安裝主要涉及防爆電氣設(shè)備自身的安裝及其電氣線路的安裝兩部分。

典型隱患3：導(dǎo)管布線與電纜布線混用，不滿足各自的布線要求。

隱患分析：機(jī)械制造企業(yè)防爆電氣線路常采用電纜穿鍍鋅鋼管的方式進(jìn)行布線，若按導(dǎo)管布線考慮，存在的常見問題為：1）鋼管與鋼管之間采用倒扣連接，鋼管連接螺紋上使用聚四氟乙烯密封帶；2）鋼管附件采用未經(jīng)防爆認(rèn)證的水管附件；3）使用非防爆的接線盒或分線盒進(jìn)行接線，或直接接線，如圖3 所示；4）正常運(yùn)行時有點(diǎn)燃源的外殼，如隔爆型外殼，鋼管未設(shè)置隔離密封盒；5）隔離密封盒未填充密封填料，或采用密封膠泥進(jìn)行密封。若按電纜布線考慮，存在的主要問題為：防爆電氣設(shè)備電纜引入時直接使用鋼管與電纜引入口連接，未采用有效的隔離密封措施，如圖3 所示。

圖3 鋼管布線未隔離或未使用防爆穿線盒

對策建議：1）嚴(yán)格按照導(dǎo)管布線的要求使用防爆型隔離密封盒、防爆穿線盒等管附件，使用防爆接線盒和分線盒進(jìn)行分線；鋼管與鋼管、鋼管與鋼管附件及鋼管與電氣設(shè)備之間的連接螺紋涂電力復(fù)合脂或?qū)щ姺冷P脂，必要時使用活接頭；正常運(yùn)行時有點(diǎn)燃源的外殼距外殼450mm范圍內(nèi)的鋼管設(shè)置隔離密封盒，采用凝固后不透水、不收縮、無裂紋的填料填塞。2）將鋼管作為保護(hù)鋼管使用，鋼管與鋼管、鋼管與鋼管附件及鋼管與電氣設(shè)備之間保持良好的等電位并有效接地；電纜引入時，在保護(hù)鋼管與引入口之間設(shè)置過渡壓緊元件，壓緊元件先壓緊密封圈后再連接鋼管。

典型隱患4：電纜或鋼管穿過隔墻或樓板時，未采用措施封堵。

隱患分析：電纜或鋼管穿過不同危險(xiǎn)區(qū)域或從安全區(qū)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時，電纜（電線）與鋼管、鋼管與隔墻（樓板）之間的間隙未有效封堵，爆炸發(fā)生時火焰將通過間隙傳播到相鄰空間，引起二次爆炸；同時，危險(xiǎn)區(qū)域隔墻或樓板上的間隙也是釋放源，在安全區(qū)或相鄰區(qū)形成危險(xiǎn)區(qū)域，擴(kuò)大了危險(xiǎn)區(qū)域的范圍（如圖4 所示）。

圖4 電纜穿過隔墻未采用防護(hù)措施和封堵

對策建議：采用導(dǎo)管布線時，鋼管通過隔墻（樓板）時使用隔離密封盒進(jìn)行隔離密封，隔離密封盒與隔墻（樓板）的距離不應(yīng)超過300mm；鋼管與隔墻（樓板）之間的間隙用防火材料嚴(yán)密堵塞。采用電纜布線時，電纜與保護(hù)鋼管、電纜或保護(hù)鋼管與隔墻（樓板）之間的間隙用防火材料嚴(yán)密堵塞。

典型隱患5：防爆電氣設(shè)備接地缺失或不到位、不規(guī)范。

隱患分析：接地存在的常見問題為：1）防爆電氣設(shè)備內(nèi)接地、外接地缺失或未接地；2）外接地利用水管或燃?xì)夤艿雷鳛榻拥鼐€，未采用專用接地線；3）接地線線徑過細(xì)，接地電阻值過大；4）鎧裝電纜引入電氣設(shè)備時，電纜金屬護(hù)套未與外接地螺栓連接（如圖5 所示）。

圖5 設(shè)備外接地未有效接地

對策建議：防爆電氣設(shè)備應(yīng)設(shè)置內(nèi)接地和外接地螺栓，內(nèi)接地螺栓應(yīng)與TN-S 系統(tǒng)的保護(hù)線有效連接；除2 區(qū)防爆照明燈具以外的電氣設(shè)備，應(yīng)采用專用接地干線進(jìn)行外接地，接地干線與外接地螺栓連接的接地線宜用多股銅芯軟絞線，銅芯截面積不小于4mm2，宜用O 型端子與接地螺栓連接，接地電阻不大于4Ω；鎧裝電纜引入電氣設(shè)備時，電纜金屬護(hù)套或鋼帶應(yīng)與外接地螺栓有效連接。

典型隱患6：電纜引入裝置安裝不合理，多余引入口未封堵。

隱患分析：電纜引入口是電氣設(shè)備防爆性能的薄弱區(qū)域，常見問題為：1）電纜引入裝置與電氣設(shè)備的防爆型式不匹配；2）隔爆型設(shè)備引入使用設(shè)備供貨商提供的塑料螺母壓緊，如圖6所示；3）冗余電纜引入口用水管件封堵或未進(jìn)行有效封堵，如圖6 所示；4）電纜護(hù)套外徑與密封圈內(nèi)徑尺寸不匹配；5）通過電纜引入裝置引入氣體管道，如圖7 所示；6）單個電纜引入口引入多根電纜；7）電纜引入口未裝設(shè)壓緊密封圈、平墊和壓緊螺母，直接用保護(hù)鋼管、繞性管壓緊，如圖7 所示。

圖6 冗余電纜口未有效封堵

圖7 電纜引入裝置安裝不合理

對策建議：使用與電氣設(shè)備防爆型式相匹配的電纜引入裝置，如隔爆型設(shè)備配用隔爆型電纜引入裝置，不得使用非金屬的壓緊螺母；單個電纜引入口只應(yīng)引入單根電纜，不應(yīng)該引入氣管或其它非電纜物件，電纜護(hù)套外徑與密封圈內(nèi)徑應(yīng)匹配，不宜超過±1mm，應(yīng)按照安裝使用說明書的要求進(jìn)行安裝；對于多余未使用電纜引入口，應(yīng)采用經(jīng)防爆認(rèn)證的堵頭進(jìn)行封堵，封堵件應(yīng)與電氣設(shè)備的防爆型式相匹配；電纜引入時，電纜引入裝置的壓緊密封圈、平墊和壓緊螺母應(yīng)完整，與保護(hù)鋼管、防爆繞性管連接時，壓緊螺母宜采用過渡壓緊元件。

典型隱患7：防爆設(shè)備外殼完整性破壞、緊固件缺失。

隱患分析：設(shè)備外殼完整性破壞、緊固件缺失導(dǎo)致防爆性能失效的常見問題為：1）防爆設(shè)備外殼遭受未經(jīng)批準(zhǔn)的修改、鉆孔或破損等；2）設(shè)備外殼與防爆性能相關(guān)的緊固件不齊全，或未按要求裝設(shè)防松墊片、墊圈；3）與設(shè)備IP 等級相關(guān)的密封圈缺失；4）隔爆型設(shè)備隔爆接合面出現(xiàn)劃傷或涂油漆（如圖8 所示）。

圖8 設(shè)備外殼完整性破壞

對策建議：防爆設(shè)備的安裝應(yīng)嚴(yán)格遵循安裝說明書的要求，外殼上緊固螺栓及墊片、墊圈、密封圈等附件應(yīng)完整；安裝時不得出現(xiàn)未經(jīng)批準(zhǔn)的修改或鉆孔，外殼破損影響防爆性能時應(yīng)進(jìn)行更換；隔爆型設(shè)備應(yīng)保護(hù)好隔爆接合面，隔爆接合面可涂覆防銹導(dǎo)電膏，不得涂覆油漆，隔爆接合面劃傷影響防爆性能時應(yīng)按制造商的要求修復(fù)或更換。

典型隱患8：本質(zhì)安全系統(tǒng)安裝與布線不規(guī)范。

隱患分析：本質(zhì)安全型電氣設(shè)備的安裝有特殊要求，存在的常見問題為：1）本質(zhì)安全型設(shè)備未配備安全柵，或本質(zhì)安全系統(tǒng)的本質(zhì)安全設(shè)備和關(guān)聯(lián)電路的安全參數(shù)不匹配；2）安全柵等關(guān)聯(lián)設(shè)備使用在危險(xiǎn)區(qū)域但未采取防爆措施；3）本質(zhì)安全電路電纜與非本質(zhì)安全電纜在同一鋼管內(nèi)布線未有效隔離；4）本質(zhì)安全電路端子與非本質(zhì)安全端子的距離過短。

對策建議：本質(zhì)安全系統(tǒng)的本質(zhì)安全設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備與連接電纜的分布電容、電感及相關(guān)電氣參數(shù)應(yīng)滿足：1）本質(zhì)安全設(shè)備的最大內(nèi)部電容Ci與電纜電容Ci之和不應(yīng)大于關(guān)聯(lián)設(shè)備允許的最大外部電容Co；2）本安設(shè)備的最大內(nèi)部電感Li與電纜電感Li之和不應(yīng)大于關(guān)聯(lián)設(shè)備允許的最大外部電感Lo；3）本質(zhì)安全設(shè)備的最大輸入電壓Ui、最大輸入電流Ii和最大輸入功率Pi不應(yīng)小于關(guān)聯(lián)設(shè)備的最大輸出電壓Uo、最大輸出電流Io和最大輸出功率Po。

本質(zhì)安全設(shè)備必須配備關(guān)聯(lián)設(shè)備或關(guān)聯(lián)電路才能使用，關(guān)聯(lián)設(shè)備若安裝在爆炸危險(xiǎn)場所，需采取相應(yīng)的防爆措施；本質(zhì)安全電路端子與非端子之間應(yīng)可靠的隔離，間距不低于50mm 或用隔板進(jìn)行隔離；本質(zhì)安全電路電纜與非本質(zhì)安全電纜應(yīng)隔離布線，在本質(zhì)安全端子上標(biāo)記，本質(zhì)安全電纜/電線宜采用淺藍(lán)色標(biāo)識。

■檢查和維護(hù)

有效的檢查和維護(hù)是持續(xù)保障電氣設(shè)備防爆性能的必要手段，對設(shè)備的安全運(yùn)行具有重要作用。

典型隱患9：防爆設(shè)備設(shè)施檢查和維護(hù)不到位，或未建立檢查和維護(hù)計(jì)劃。

隱患分析：機(jī)械制造企業(yè)對防爆電氣設(shè)備設(shè)施認(rèn)識不到位，未建立設(shè)備設(shè)施檢查維護(hù)計(jì)劃，或缺乏專業(yè)的人員開展檢查和維護(hù)工作。如隔爆型設(shè)備隔爆面銹蝕嚴(yán)重、隔爆面參數(shù)不符合要求導(dǎo)致隔爆性能失效，又如長期不維護(hù)導(dǎo)致銘牌模糊不清或缺失等，都是由檢查和維護(hù)不到位造成的安全隱患。

對策建議：機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)對電氣設(shè)備制定專門的檢查和維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，在設(shè)備運(yùn)行之前，應(yīng)開展初始檢查，為保證電氣設(shè)備長期使用時處于良好狀態(tài)，應(yīng)開展連續(xù)監(jiān)督和定期檢查，并根據(jù)檢查結(jié)果及時維護(hù)；初始檢查和定期檢查應(yīng)委托具有防爆電氣檢驗(yàn)資質(zhì)的安全生產(chǎn)檢測檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，并由企業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的人員開展連續(xù)監(jiān)督檢查和維護(hù)工作，檢查的項(xiàng)目及檢查的方式應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備的防爆型式參照GB/T 3836.16-2017 與AQ 3009 進(jìn)行確定[7,8]。

■電氣設(shè)備的管理

科學(xué)的管理對防爆電氣設(shè)備的安全使用具有重要的促進(jìn)作用。較之石油化工企業(yè)，機(jī)械制造企業(yè)對防爆電氣設(shè)備的管理能力明顯不足、管控方式有限，造成電氣設(shè)備帶“病”運(yùn)行。

典型隱患10：防爆設(shè)備管理制度缺失，未建立系統(tǒng)的防爆設(shè)備檔案。

隱患分析：防爆電氣設(shè)備安全管理存在的常見問題為：1）對爆炸危險(xiǎn)場所危險(xiǎn)化學(xué)品的管控不足，缺少管理制度或管理臺賬，對危險(xiǎn)化學(xué)品的理化特性認(rèn)識不清；2）沒有系統(tǒng)性地建立設(shè)備設(shè)施檔案，防爆電氣設(shè)備設(shè)施檔案缺失嚴(yán)重；3）未建立有效的防爆電氣安全管理制度，設(shè)備長時間處于缺乏管理的狀態(tài)；4）對防爆電氣作業(yè)人員管理不到位，檢查、維護(hù)、修理人員專業(yè)技能不足。

對策建議：系統(tǒng)地建立防爆電氣設(shè)備設(shè)施檔案，包括：防爆合格證證書、CCC強(qiáng)制性認(rèn)證證書、檢驗(yàn)報(bào)告、產(chǎn)品出廠合格證、產(chǎn)品使用說明書、質(zhì)量保證證明文件等；建立危險(xiǎn)化學(xué)品臺賬管理制度，對新導(dǎo)入的危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)確認(rèn)防爆電氣設(shè)備是否符合使用要求；建立防爆電氣設(shè)備設(shè)施管理制度，對電氣設(shè)備的檢查、維護(hù)和修理進(jìn)行規(guī)范，明確作業(yè)人員的專業(yè)技能和檢查的頻次、內(nèi)容、人員、維護(hù)和修理的要求，對引入第三方機(jī)構(gòu)對防爆電氣設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)的，應(yīng)規(guī)定檢驗(yàn)的周期和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的資質(zhì)能力等。

■結(jié)語

機(jī)械制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中廣泛使用或產(chǎn)生易燃易爆危險(xiǎn)物質(zhì)，可燃性氣體、易燃性液體蒸汽或可燃性粉塵的空氣混合物是火災(zāi)爆炸事故的重要危險(xiǎn)因素，對企業(yè)電氣防爆安全提出高要求。機(jī)械制造企業(yè)電氣防爆安全隱患類型眾多，主要表現(xiàn)在危險(xiǎn)分區(qū)不規(guī)范或未劃分、防爆電氣設(shè)備的選型、安裝、檢查與維護(hù)不合理或不能滿足防爆要求，以及安全管理制度缺失或不系統(tǒng)等五個方面十類典型隱患。本文通過列舉法對典型隱患進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，并針對性地給出對策和建議，為機(jī)械制造企業(yè)電氣防爆安全工作提供參考。