第五節   機械電氣防火防爆安全技術(shù)

　　火災和爆炸往往造成重大的人員傷亡和巨大的經(jīng)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(jiàn)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(fā)光的激烈的化學(xué)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(diǎn)火源。不同物質(zhì)燃燒的火焰溫度高達2000～3000℃，破壞力極大。燃燒產(chǎn)物也給人帶來(lái)很大的危險。例如，7％～10％的CO2能使人窒息而死亡，0.5％的CO經(jīng)20～30min能使人死亡，0.05％的SO2或0．05％的NO和NO2短時(shí)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(zhì)，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(zhì)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(xué)爆炸?；瘜W(xué)爆炸伴有劇烈化學(xué)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(xué)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

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　　1.危險溫度

　　電氣設備運行時(shí)發(fā)熱和溫度都限制在一定范圍內，但在異常情況下可能產(chǎn)生危險溫度。

　　1）過(guò)熱產(chǎn)生的危險溫度

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

　?。?）接觸不良。不可拆卸的接點(diǎn)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(dòng)而松動(dòng)，可開(kāi)閉的觸頭沒(méi)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(chǎn)生危險溫度。特別是不同種類(lèi)金屬連接處，由于二者的理化性能不同，連接將逐漸惡化，產(chǎn)生危險溫度。

　?。?）嚴重過(guò)載。過(guò)載量太大或過(guò)載時(shí)間太長(cháng)，可產(chǎn)生危險溫度。

　?。?）鐵芯過(guò)熱。電氣設備鐵芯短路、線(xiàn)圈電壓過(guò)高、通電后不能吸合，可產(chǎn)生危險溫度。

　?。?）散熱失效。電氣設備散熱油管堵塞、通風(fēng)道堵塞、安裝位置不當、環(huán)境溫度過(guò)高或距離外界熱源太近，使散熱失效，可產(chǎn)生危險溫度。

　?。?）接地及漏電。接地電流和集中在某一點(diǎn)的漏電電流，可引起局部發(fā)熱，產(chǎn)生危險溫度。

　?。?）機械故障。電動(dòng)機、接觸器被卡死，電流增加數倍，可產(chǎn)生危險溫度。

　?。?）電壓波動(dòng)太大。電壓過(guò)高，除使鐵芯發(fā)熱增加外，對于恒電阻負載，還會(huì )使電流增大，增加發(fā)熱；電壓過(guò)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(huì )使電流增大，增加發(fā)熱。兩種情況都可產(chǎn)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(fā)熱部件緊貼可燃物或離可燃物太近，即可能會(huì )引燃成災。

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

　　燈座內接觸不良會(huì )造成過(guò)熱，日光燈鎮流器散熱不良也會(huì )造成過(guò)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(lái)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(guò)程中產(chǎn)生的電火花。例如，刀開(kāi)關(guān)、斷路器、接觸器、控制器接通和斷開(kāi)線(xiàn)路時(shí)會(huì )產(chǎn)生電火花；插銷(xiāo)拔出或插入時(shí)產(chǎn)生的火花；直流電動(dòng)機的電刷與換向器的滑動(dòng)接觸處、繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機的電刷與滑環(huán)的滑動(dòng)接觸處也會(huì )產(chǎn)生電火花等。

　　事故火花是線(xiàn)路或設備發(fā)生故障時(shí)出現的電火花，包括短路、漏電、松動(dòng)、接地、斷線(xiàn)、分離時(shí)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(fā)生的閃絡(luò )等。

　　事故火花還包括由外部原因產(chǎn)生的雷電火花、靜電火花、電磁感應火花等。

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　　1．明火

　?。?）吸煙。包括打火機、火柴和煙頭的明火。

　?。?）取暖器具。包括電爐、取暖用火爐（燃油爐、燃氣爐等）。

　?。?）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(fā)熱及化學(xué)反應熱

　　包括氧化反應發(fā)熱（如油浸物自燃發(fā)熱、煤自燃發(fā)熱），氧化反應發(fā)熱，發(fā)酵發(fā)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(dòng)器的摩擦等。

　　5．絕熱壓縮

　　關(guān)閉壓縮機的排水閥等操作可導致絕熱壓縮。

　　6．光線(xiàn)

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

　　二、危險物質(zhì)和危險環(huán)境

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　　爆炸危險物質(zhì)分為以下三類(lèi)：

　　I類(lèi)；礦井甲烷；

　?、蝾?lèi)：爆炸性氣體、蒸氣、薄霧；

　?、箢?lèi)：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(diǎn)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。

　?。ǘ┪ｋU環(huán)境

　　1．氣體、蒸氣爆炸危險環(huán)境

　?。?）0區。指正常運行時(shí)連續出現或長(cháng)時(shí)間出現或短時(shí)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(zhì)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。

　?。?）1區。指正常運行時(shí)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。

　?。?）2區。指正常運行時(shí)不出現，即使出現也只可能是短時(shí)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(huán)境

　?。?）10區。指正常運行時(shí)連續或長(cháng)時(shí)間或短時(shí)間頻繁出現爆炸性粉塵、纖維的區域。

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

　　3.火災危險環(huán)境

　　火災危險環(huán)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(huán)境。

　　三、防火防爆技術(shù)

　?。ㄒ唬┚C合防火防爆技術(shù)

　　1.限制形成爆炸性混合物

　　包括采取密閉作業(yè)、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(chē)裝置、監測裝置、信號裝置、報警裝置等自動(dòng)裝置。

　　3．消除點(diǎn)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(fēng)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(chǎng)房的泄壓、泄爆設計。

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　　1.防爆電氣設備

　　1）防爆電氣設備類(lèi)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(zhì)安全型（標志i）、正壓型（標志p）、無(wú)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(huán)境的電氣設備選型

　　應根據電氣設備安裝環(huán)境的類(lèi)型和等級、電氣設備的種類(lèi)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(huán)境內爆炸性混合物的級別和組別，典型例子見(jiàn)表1—13至表1—15.

　　2.防爆電氣線(xiàn)路

　　在爆炸危險環(huán)境中，電氣線(xiàn)路安裝位置的選擇、敷設方式的選擇、導體材質(zhì)的選擇、連接方法的選擇等均應根據環(huán)境的危險等級進(jìn)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(xiàn)路。

　　2）敷設方式選擇

　　爆炸危險環(huán)境中電氣線(xiàn)路主要有防爆鋼管配線(xiàn)和電纜配線(xiàn)。

　　3）隔離密封

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

　　4）導線(xiàn)材料選擇

　　爆炸危險環(huán)境危險等級1區的范圍內，配電線(xiàn)路應采用銅芯導線(xiàn)或電纜。在有劇烈振動(dòng)處應選用多股銅芯軟線(xiàn)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(huán)境危險等級2區的范圍內，電力線(xiàn)路應采用截面積4m㎡及以上的鋁芯導線(xiàn)或電纜，照明線(xiàn)路可采用截面積2．5 m㎡.及以上的鋁芯導線(xiàn)或電纜。

　　5）允許載流量

　　1區、2區絕緣導線(xiàn)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(cháng)延時(shí)過(guò)電流脫扣器整定電流的1.25倍。引向低壓籠型感應電動(dòng)機支線(xiàn)的允許載流量不應小于電動(dòng)機額定電流的1.25倍。

　　6）電氣線(xiàn)路的連接

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

　　2區的電氣線(xiàn)路若選用鋁芯電纜或導線(xiàn)時(shí)，必須有可靠的用銅鋁過(guò)渡接頭。

　　第六節  主要機械電氣安全有關(guān)技術(shù)規程與標準

　　1.機械制造企業(yè)安全質(zhì)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(fēng)險評價(jià)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(shù)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(huán)境電力裝置設計規范（GB 50058——1992）