2012年安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》重點知識(22)

　　第五節(jié)　機械電氣防火防爆安全技術(shù)$lesson$

　　火災(zāi)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(zāi)的事例是很多見的。引起火災(zāi)的電氣原因是僅次于一般明火的第二位原因。

　　火災(zāi)是失去控制且造成損失的燃燒。燃燒是伴有放熱、發(fā)光的激烈的化學反應(yīng)。構(gòu)成燃燒的三要素是可燃物、氧化劑和有一定能量的點火源。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(zāi)分為固體材料火災(zāi)、液體或液化固體火災(zāi)、氣體或液化氣泄漏火災(zāi)和金屬粉塵燃爆火災(zāi)。

　　爆炸是物質(zhì)潛能在瞬間突然釋放或急劇轉(zhuǎn)化，且伴有高壓、體積劇增、高溫、巨響的現(xiàn)象。爆炸分為物理爆炸和化學爆炸。化學爆炸伴有劇烈化學反應(yīng)，分為炸藥爆炸，氣體、蒸氣爆炸和粉塵、纖維爆炸。傳播速度數(shù)十厘米每秒至數(shù)十米每秒的為輕爆，10 m/s～數(shù)百米每秒的為爆炸，達到1000 m/s的為爆轟。形成化學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

　　(一)電氣引燃源

　　1.危險溫度

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

　　1)過熱產(chǎn)生的危險溫度

　　(1)短路。發(fā)生短路時，電流增大為正常時的數(shù)倍乃至數(shù)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，有類似短路電流但比短路電流更為強烈的熱效應(yīng)，也可產(chǎn)生危險溫度。

　　(2)接觸不良。不可拆卸的接點連接不牢、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而松動，可開閉的觸頭沒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。

　　(3)嚴重過載。過載量太大或過載時間太長，可產(chǎn)生危險溫度。

　　(4)鐵芯過熱。電氣設(shè)備鐵芯短路、線圈電壓過高、通電后不能吸合，可產(chǎn)生危險溫度。

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

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

　　(7)機械故障。電動機、接觸器被卡死，電流增加數(shù)倍，可產(chǎn)生危險溫度。

　　(8)電壓波動太大。電壓過高，除使鐵芯發(fā)熱增加外，對于恒電阻負載，還會使電流增大，增加發(fā)熱;電壓過低，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，即可能會引燃成災(zāi)。

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

　　燈座內(nèi)接觸不良會造成過熱，日光燈鎮(zhèn)流器散熱不良也會造成過熱，都可能引燃成災(zāi)。

　　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即構(gòu)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(gòu)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(shè)備正常工作或正常操作過程中產(chǎn)生的電火花。例如，刀開關(guān)、斷路器、接觸器、控制器接通和斷開線路時會產(chǎn)生電火花;插銷拔出或插入時產(chǎn)生的火花;直流電動機的電刷與換向器的滑動接觸處、繞線式異步電動機的電刷與滑環(huán)的滑動接觸處也會產(chǎn)生電火花等。

　　事故火花是線路或設(shè)備發(fā)生故障時出現(xiàn)的電火花，包括短路、漏電、松動、接地、斷線、分離時形成的電火花及變壓器、多油斷路器等高壓電氣設(shè)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(yīng)火花等。

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　　(二)非電氣引燃源

　　1.明火

　　(1)吸煙。包括打火機、火柴和煙頭的明火。

　　(2)取暖器具。包括電爐、取暖用火爐(燃油爐、燃氣爐等)。

　　(3)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)熱及化學反應(yīng)熱

　　包括氧化反應(yīng)發(fā)熱(如油浸物自燃發(fā)熱、煤自燃發(fā)熱)，氧化反應(yīng)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(dǎo)致絕熱壓縮。

　　6.光線

　　紫外線和紅外線有很高的熱效應(yīng)。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

　　(一)危險物質(zhì)

　　爆炸危險物質(zhì)分為以下三類：

　　I類;礦井甲烷;

　　Ⅱ類：爆炸性氣體、蒸氣、薄霧;

　?、箢悾罕ㄐ苑蹓m、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(dǎo)電性和爆炸性分為ⅢA級和ⅢB級。

　　(二)危險環(huán)境

　　1.氣體、蒸氣爆炸危險環(huán)境

　　(1)0區(qū)。指正常運行時連續(xù)出現(xiàn)或長時間出現(xiàn)或短時間頻繁出現(xiàn)的爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區(qū)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(nèi)部氣體空間)外，很少存在0區(qū)。

　　(2)1區(qū)。指正常運行時可能出現(xiàn)(預(yù)計周期性出現(xiàn)或偶然出現(xiàn))的爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區(qū)域。

　　(3)2區(qū)。指正常運行時不出現(xiàn)，即使出現(xiàn)也只可能是短時間偶然出現(xiàn)的爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區(qū)域。

　　2.粉塵、纖維爆炸危險環(huán)境

　　(1)10區(qū)。指正常運行時連續(xù)或長時間或短時間頻繁出現(xiàn)爆炸性粉塵、纖維的區(qū)域。

　　(2) 11區(qū)。指正常運行時不出現(xiàn)，僅在不正常運行時短時間偶然出現(xiàn)爆炸性粉塵、纖維的區(qū)域。

　　3.火災(zāi)危險環(huán)境

　　火災(zāi)危險環(huán)境分為21區(qū)、22區(qū)和23區(qū)，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(zāi)危險環(huán)境。

　　三、防火防爆技術(shù)

　　(一)綜合防火防爆技術(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、緊急停車裝置、監(jiān)測裝置、信號裝置、報警裝置等自動裝置。

　　3.消除點火源

　　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，強化通風等措施。

　　5.耐燃結(jié)構(gòu)和抗爆結(jié)構(gòu)

　　包括建筑的耐燃結(jié)構(gòu)，容器和設(shè)備的抗爆結(jié)構(gòu)。

　　6.隔離和間距

　　包括防油堤、防爆墻等設(shè)施及保持防火、防爆間距。

　　7.泄壓

　　包括容器、廠房的泄壓、泄爆設(shè)計。

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　　(二)電氣防爆

　　1.防爆電氣設(shè)備

　　1)防爆電氣設(shè)備類型

　　防爆型電氣設(shè)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)、無火花型(標志n)和特殊型(標志s)設(shè)備。例如dⅡBT4是隔爆型、ⅡB級、T4組的防爆型電氣設(shè)備。

　　2)危險環(huán)境的電氣設(shè)備選型

　　應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備安裝環(huán)境的類型和等級、電氣設(shè)備的種類選用防爆型電氣設(shè)備。所選用的防爆電氣設(shè)備的級別和組別不應(yīng)低于該環(huán)境內(nèi)爆炸性混合物的級別和組別，典型例子見表1―13至表1―15.

　　2.防爆電氣線路

　　在爆炸危險環(huán)境中，電氣線路安裝位置的選擇、敷設(shè)方式的選擇、導(dǎo)體材質(zhì)的選擇、連接方法的選擇等均應(yīng)根據(jù)環(huán)境的危險等級進行。

　　1)位置選擇

　　應(yīng)當在爆炸危險性較小或距離釋放源較遠的位置敷設(shè)電氣線路。

　　2)敷設(shè)方式選擇

　　爆炸危險環(huán)境中電氣線路主要有防爆鋼管配線和電纜配線。

　　3)隔離密封

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

　　4)導(dǎo)線材料選擇

　　爆炸危險環(huán)境危險等級1區(qū)的范圍內(nèi)，配電線路應(yīng)采用銅芯導(dǎo)線或電纜。在有劇烈振動處應(yīng)選用多股銅芯軟線或多股銅芯電纜。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(qū)的范圍內(nèi)，電力線路應(yīng)采用截面積4m┫及以上的鋁芯導(dǎo)線或電纜，照明線路可采用截面積2.5 m┫.及以上的鋁芯導(dǎo)線或電纜。

　　5)允許載流量

　　1區(qū)、2區(qū)絕緣導(dǎo)線截面和電纜截面的選擇，導(dǎo)體允許載流量不應(yīng)小于熔斷器熔體額定電流和斷路器長延時過電流脫扣器整定電流的1.25倍。引向低壓籠型感應(yīng)電動機支線的允許載流量不應(yīng)小于電動機額定電流的1.25倍。

　　6)電氣線路的連接

　　l區(qū)和2區(qū)的電氣線路的中間接頭必須在與該危險環(huán)境相適應(yīng)的防爆型的接線盒或接頭盒附近的內(nèi)部。1區(qū)宜采用隔爆型接線盒，2區(qū)可采用增安型接線盒。

　　2區(qū)的電氣線路若選用鋁芯電纜或?qū)Ь€時，必須有可靠的用銅鋁過渡接頭。

　　第六節(jié)　主要機械電氣安全有關(guān)技術(shù)規(guī)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(jiān)管管二字[2005])11號)

　　2.機械安全風險評價的原則(GB/T 16856――1997)

　　3.機械加工設(shè)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(dǎo)則(GB/T 13869――1992)

　　6.防止靜電事故通用導(dǎo)則(GB 12158―― 1990)

　　7.起重機械吊具與索具安全規(guī)程(LD 48 ――1993)

　　8.通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范(GB 50055―― 1993)

　　9.低壓配電設(shè)計規(guī)范(GB 50054――1995)

　　10.電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范(GB 50169――1992)

　　11.漏電保護器安裝和運行(GB 13955――1992)

　　12.建筑防雷設(shè)計規(guī)范(GB 50057――1994)

　　13.爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范(GB 50058――1992)

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