Проектирование и выбор взрывозащищенного электрооборудования
2025-08-08
Взрывозащищённое электрооборудование — это особый вид электрооборудования, применяемого во взрывоопасных средах (где горючие газы, пары, пыль или волокна смешиваются с воздухом, образуя взрывоопасную смесь). Его проектирование и выбор напрямую связаны с безопасностью производства и должны строго соответствовать действующим стандартам и учитывать особенности окружающей среды. Ниже подробно изложены основные моменты проектирования и выбора:
1. Ключевые моменты проектирования взрывозащищенного электрооборудования
Основой взрывозащищённого электротехнического проектирования является предотвращение воспламенения окружающих взрывоопасных смесей от искр, высоких температур или дуг, возникающих в электрооборудовании . Проектирование должно основываться на трёх принципах: «взрывобезопасность», «адаптация к условиям окружающей среды» и «избыточность безопасности».
1. Уточните параметры взрывоопасной среды и приведите их в соответствие с проектными условиями.
Перед проектированием необходимо четко определить основные параметры среды использования, которые станут основой проектирования:
•Классификация опасных зон : Классифицируйте газовую среду в зависимости от частоты и продолжительности присутствия взрывоопасных веществ (GB 50058):
•Зона 0: Зона, в которой взрывоопасные газовые смеси присутствуют постоянно или в течение длительного времени;
•Зона 1: Зона, где иногда могут присутствовать взрывоопасные газовые смеси;
•Зона 2: Зона, где наличие взрывоопасных газовых смесей маловероятно (или существует в течение очень короткого времени).
Пылевая среда (GB 12476.1):
•Зона 20: Зоны, где взрывоопасные пылевые облака существуют постоянно или в течение длительных периодов времени;
•Зона 21: Зоны, где иногда могут образовываться взрывоопасные пылевые облака;
•Зона 22: Зона, где возникновение взрывоопасных пылевых облаков маловероятно (или возможно в течение очень короткого времени).
•Характеристики взрывчатых веществ : включая тип вещества (газ/пар/пыль), температуру воспламенения (T1-T6, что соответствует максимальной температуре воспламенения 450°C-85°C), предел взрываемости (чем ниже нижний предел, тем выше опасность), минимальную энергию воспламенения (например, 0,28 мДж для метана и 0,019 мДж для водорода) и т. д.
2. Выберите подходящий тип взрывозащиты с учетом экологических рисков.
Различные типы взрывозащищенных изделий обеспечивают взрывобезопасность за счет разных принципов и должны выбираться в зависимости от уровня опасности для окружающей среды и характеристик материала:
| Взрывозащищенный тип | символ | Основные принципы | Применимая среда | Типичные применения |
| Взрывозащищенный тип | д | Корпус способен выдерживать внутреннее давление взрыва и препятствовать распространению пламени наружу. | Зона 1, Зона 2 (газ); Зона 21, Зона 22 (пыль) | Взрывозащищенные двигатели и выключатели |
| Повышенная безопасность | е | Избегайте источников возгорания путем оптимизации конструкции (например, усиления изоляции и ограничения повышения температуры) | Зона 2 (газ); Зона 22 (пыль) (Не применимо к зонам 0/1/20/21) | Взрывозащищенные светильники и распределительные коробки |
| Искробезопасный | я | Энергия цепи крайне мала (≤ минимальной энергии воспламенения) и не может воспламенить взрывоопасные смеси. | Все зоны (особенно Зона 0/20, где требуется защитное ограждение) | Датчики и приборы |
| Тип положительного давления | п | Ввести в оболочку защитный газ (например, воздух, азот) для поддержания положительного давления, чтобы предотвратить проникновение взрывоопасных веществ. | Зона 1, Зона 2 (газ) | Шкафы управления, вентиляционное оборудование |
| Тип литья | м | Для герметизации цепи используйте эпоксидную смолу или другие материалы, чтобы изолировать ее от контакта со взрывоопасными веществами. | Зона 1, Зона 2 (газ) | Малые реле, датчики |
| Пылевзрывозащищенное исполнение | ОКУНАТЬ | Корпус предотвращает проникновение пыли или ограничивает выход пламени/давления в случае внутреннего возгорания. | Зоны 20, 21 и 22 (пыль) | Двигатели и переключатели для работы в пылевой среде |
Принцип конструкции : чем выше уровень опасности (например, зона 0/20), тем выше должен быть выбран уровень взрывозащиты (например, искробезопасный тип i, взрывозащищенный тип d); для зон с низкой степенью опасности (например, зона 2/22) можно выбрать более дешевые типы, например, повышенный тип безопасности e.
3. Конструктивное проектирование: Усиление взрывозащитных барьеров
•Конструкция взрывобезопасной поверхности (для взрывозащиты типа D):
Поверхности стыков корпуса (например, фланцы и резьбовые соединения) должны соответствовать требованию «длины зазора» (чем меньше зазор и больше его длина, тем выше огнестойкость), а шероховатость поверхности должна быть ≤ 6,3 мкм (во избежание искрообразования). Например, для оборудования класса I (угольные шахты) взрывобезопасный зазор должен быть ≤ 0,5 мм, а длина стыка — ≥ 12,5 мм.
•Выбор материала :
корпус должен быть изготовлен из высокопрочных, устойчивых к коррозии материалов (например, серый чугун, нержавеющая сталь), и следует избегать использования изоляционных материалов, склонных к статическому электричеству (например, необработанный пластик); движущиеся части (например, подшипники) должны избегать возникновения искр от трения, также можно использовать медные сплавы (например, бронзу).
•Контроль температуры :
Температура поверхности оборудования (включая нагревательные элементы) не должна превышать «максимально допустимую температуру поверхности» взрывоопасных веществ в окружающей среде. Например, для оборудования, работающего с газами группы Т4 (температура воспламенения от 200°C до 135°C), максимальная температура поверхности должна быть ≤135°C.
•Проводка и герметизация :
Провода должны быть изготовлены из термостойких и маслостойких изоляционных материалов (например, силиконовой резины), а площадь поперечного сечения должна соответствовать требованиям по токовой нагрузке; отверстия для проводов должны быть герметизированы взрывобезопасной герметизирующей замазкой или кабельными вводами, чтобы исключить проникновение взрывоопасных веществ; клеммные колодки должны быть прочными (чтобы не было люфта и искр) и иметь достаточные зазоры (чтобы исключить утечку тока).
4. Резервная конструкция: повышение безопасности и надежности
•Для ключевых цепей используется двойная или усиленная изоляция, чтобы избежать выхода из строя взрывобезопасной цепи из-за отказа в одной точке;
•Добавьте температурную защиту (например, тепловые реле) и защиту от перегрузки по току (например, предохранители), чтобы предотвратить перегрузку и нагрев оборудования;
•Оборудование, работающее в запыленной среде, должно быть спроектировано с пыленепроницаемыми конструкциями (например, с зазорами лабиринтного типа) для предотвращения накопления пыли и плохого рассеивания тепла.
2. Ключевые моменты при выборе взрывозащищенного электрооборудования
При выборе следует сосредоточиться на «адаптации к окружающей среде», «соответствии характеристикам» и «соответствии требованиям», чтобы избежать рисков для безопасности, вызванных неправильным выбором.
1. Выбор по параметрам взрывоопасной среды
•Классификация опасных зон : для зоны 0 требуется искробезопасность (i) или взрывозащищённость (d); для зоны 2 можно выбрать повышенную безопасность (e) или искробезопасность (n).
Пример: для зоны топливного резервуара (зона 1) на заправочной станции требуется взрывозащищённость (d), а для зоны в трёх метрах от резервуара (зона 2) можно выбрать повышенную безопасность (e).
•Тип взрывоопасного вещества : для газовой среды выберите «оборудование, взрывобезопасное для газа» (маркировка Ex содержит «G»), а для пылевой среды — «оборудование, взрывобезопасное для пыли» (маркировка Ex содержит «DIP» или «D»). Избегайте их смешивания.
•Группа температуры возгорания : Температурная группа устройства (T1–T6) должна быть выше или равна группе температуры возгорания вещества в окружающей среде. Например, если в окружающей среде присутствует эфир (группа T4, температура возгорания 160 °C), устройство должно иметь класс T4 или выше (T4, T5, T6).
2. Проверьте целостность маркировки взрывозащиты.
Маркировка взрывозащиты является основным идентификатором взрывозащищённости оборудования. При выборе модели необходимо убедиться, что маркировка соответствует экологическим требованиям. Полный формат маркировки взрывозащиты:
Ex + тип взрывозащиты + категория оборудования + температурная группа + уровень защиты.
•Пример: Ex d IIB T4 Gb
•Ex: маркировка взрывозащиты; d: взрывозащищенный тип; IIB: подходит для газа класса IIB (например, пропана); T4: температурная группа; Gb: уровень защиты оборудования (для зоны 1).
•Требования: «Категория оборудования», «температурная группа» и «уровень защиты» маркировки взрывозащищенности оборудования должны быть ≥ экологических требований (например, для зоны 1 требуется уровень Gb, для зоны 2 требуется уровень Gc).
3. Сопоставьте функции устройства с требованиями сценария.
•Тип оборудования : выберите взрывозащищенные лампы, взрывозащищенные двигатели, взрывозащищенные выключатели, взрывозащищенные приборы и т. д. в соответствии с областью применения и убедитесь, что мощность, напряжение и интерфейс соответствуют системе (например, скорость взрывозащищенного двигателя должна соответствовать требованиям привода).
•Уровень защиты (код IP) : выберите уровень в зависимости от запылённости и влажности окружающей среды. Например, для использования на открытом воздухе под дождём требуется IP65 (пылезащита и защита от струй воды), а для использования в пыльной мастерской — IP6X (полная пылезащита).
•Способ установки : настенный, вертикальный, переносной и т. д. должен быть адаптирован к сценарию установки (например, для узкого пространства следует выбирать компактное устройство).
4. Обеспечение соответствия и сертификации
•Соответствие стандартам : на внутреннем рынке они должны соответствовать стандартам GB 3836 (защита от взрыва газа) и GB 12476 (защита от взрыва пыли); на экспорт они должны соответствовать сертификатам ATEX (ЕС), IECEx (международный) и другим.
•Проверьте сертификат : требуйте, чтобы оборудование было снабжено сертификатом взрывозащиты (выданным признанным на национальном уровне агентством по контролю взрывозащиты, таким как CQST или NEPSI), чтобы избежать выбора продукции без сертификата или с просроченным сертификатом.
5. Учитывайте простоту использования и обслуживания.
•При выборе модели необходимо предусмотреть место для обслуживания (например, взрывозащищенное оборудование должно легко разбираться для обслуживания, чтобы избежать повреждения огнестойкой поверхности);
•Отдавайте приоритет изделиям с четкой маркировкой, такой как «номер сертификата взрывозащиты» и «дата производства», для удобства отслеживания.
3. Резюме
Проектирование и выбор взрывозащищённого электрооборудования должны осуществляться с учётом рисков. На этапе проектирования необходимо контролировать источники возгорания, учитывая тип взрывозащищённого оборудования, его конструкцию и материалы. На этапе выбора необходимо провести проверку соответствия экологическим параметрам, проверку маркировки взрывозащиты и функциональную адаптацию для обеспечения надлежащего и безопасного использования оборудования. Кроме того, для предотвращения ухудшения характеристик взрывозащищённого оборудования после длительного использования требуется регулярное техническое обслуживание в соответствии с «Правилами технического обслуживания взрывозащищённого электрооборудования для взрывоопасных сред».
