新版GB3836系列标准解读与实施

徐建平

(上海工业自动化仪表研究院,上海 200233)

0 引 言

石油、化工、煤炭等工业生产过程中产生、使用、处理、储存的大多数物料具有可燃性或爆炸性,由于操作不当、设备故障等诸多原因,生产现场将不可避免地产生爆炸性物质的泄漏,并与空气形成潜在爆炸性危险场所。当可燃性物质在空气中的体积分数达到一定值时,遇到足够能量的点燃源,将产生灾难性爆炸事故,从而对人民生命、城市安全、国民经济生产安全构成重大危险。因此,爆炸是石油、化工、煤炭等工业领域最为重要的危险有害因素,无论在工程项目设计、爆炸危险场所区域划分,还是设备选型、安装、使用、维护和修理等环节都必须予以充分辨识,严格按照 GB3836《爆炸性气体环境用电气设备》系列国家标准要求,采取有效的技术对策措施,防止爆炸事故的发生。

长期以来,人们熟知GB3836是专门处理爆炸性气体危险场所用电气设备防爆技术问题的系列标准,它们大多是通过等同(IDT)或修改(MOD)采用国际电工委员会第31技术委员会制定的IEC60079系列标准制定而成的。日前,经全国防爆电气设备标准化技术委员会几年的努力,依据最新IEC国际标准,对GB3836系列标准中最常用的GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第1部分:通用要求》、GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第 2部分:隔爆型“d”》、GB3836.3-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第3部分:增安型“e”》和 GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第4部分:本质安全型“i”》四个国家标准进行了修订,并新增了本质安全防爆技术相关的 GB3836.18-2010《爆炸性环境 第18部分:本质安全系统》、GB3836.19-2010《爆炸性环境第19部分:现场总线本质安全概念(FISCO)》国家标准,以及0区用设备相关的 GB3836.20-2010《爆炸性环境 第20部分:设备保护级别(EPL)为Ga级的设备》国家标准。这些新标准已于2010年由国家质量监督检验检疫总局(AQSIQ)正式发布,并将在2011年8月1日正式实施(GB3836.20于2011年9月1日实施)。

由于相应的IEC标准在结构、范围、基本概念和技术内容等方面已经作了重大变化,据此修订或制定的新版 GB3836标准的实施将给广大工程技术人员和防爆产品用户带来哪些认知冲击和技术变化,该文试图通过对GB3836系列标准形成历史与现状的介绍,重点分析新版标准总体发展趋势,解读具体的技术变化,并帮助大家了解新版标准贯彻实施要求。

1 GB3836系列标准形成历史与现状

国内防爆技术标准化工作起步相对较晚,大约在20世纪60年代初开始有少量成熟的矿用产品问世,但直到20世纪70年代中期,才由当时的国家标准计量局开启防爆电气设备国家层面的标准化工作,并于1977年正式发布了国内第一个防爆电气设备国家标准,即 GB1336-1977《防爆电气设备制造检验规程》。在此之前仅由一些部门发布了暂行规定,如当时的第一机械工业部、煤炭工业部和石油化学工业部联合发布了《安全火花型防爆电气设备制造检验暂行规定》等行业标准。

1983年,国家成立了全国防爆电气设备标准化技术委员会,并首先参照欧洲相关标准,对GB1336-1977进行了修订,发布了 G B3836.1～4-1983《爆炸性环境用防爆电气设备》系列标准。之后,又陆续参照IEC标准制订发布了GB3836.5～13国家标准和 GB12476《可燃性粉尘环境用电气设备》系列标准,初步形成了中国爆炸性气体环境用和可燃性粉尘环境用防爆电气设备两大系列标准。

在过去十多年时间里,在“优先采用国际或区域标准”的政策指导下,进一步加强了国内防爆标准的制定工作,并于2000年依据IEC标准修订了GB3836.1～4-1983,发布了 GB3836.1～4-2000。随后,先后制定或修订了多个 GB3836国家标准,并于2010年,依据最新 IEC标准又一次对GB3836.1～ 4-2000进行了修订,发布了GB3836.1～4-2010国家标准。

至此,中国GB3836系列标准累计共发布了20个标准。按用途分,这些标准可分为防爆基础标准、设备制造标准和产品应用标准。除其中的GB3836.10-1991《爆炸性环境用防爆电气设备第10部分:气密型电气设备“h”》标准已于2003年废除外,其他标准均系最新有效版本,它们分别是

GB3836.1-2010爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求;

GB3836.2-2010爆炸性环境 第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备;

GB3836.3-2010爆炸性环境 第3部分:由增安型“e”保护的设备;

GB3836.4-2010爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备;

GB3836.5-2004爆炸性气体环境用电气设备第5部分:正压外壳型“p”;

GB3836.6-2004爆炸性气体环境用电气设备第6部分:油浸型“o”;

GB3836.7-2004爆炸性气体环境用电气设备第7部分:充砂型“q”;

GB3836.8-2003爆炸性气体环境用电气设备第8部分:n型电气设备“n”;

GB3836.9-2006爆炸性气体环境用电气设备第9部分:浇封型“m”;

GB3836.11-2008爆炸性环境 第11部分:由隔爆外壳“d”保护的设备最大试验安全间隙测定方法;

GB3836.12-2008爆炸性环境 第12部分:气体或蒸气混合物按照其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级;

GB3836.13-1997爆炸性气体环境用电气设备第13部分:爆炸性环境用电气设备检修;

GB3836.14-2000爆炸性气体环境用电气设备第14部分:危险场所分类;

G B3836.15-2000爆炸性气体环境用电气设备第15部分:危险场所电气安装(煤矿除外);

GB3836.16-2006爆炸性气体环境用电气设备第16部分:电气装置的检查和维护;

GB3836.17-2007爆炸性气体环境用电气设备第17部分:正压房间或建筑物的结构和使用;

GB3836.18-2010爆炸性环境 第18部分:本质安全系统;

GB3836.19-2010爆炸性环境 第19部分:现场总线本质安全概念(FISCO);

GB3836.20-2010爆炸性环境 第20部分:设备保护级别(EPL)为Ga级的设备。

该文所指的新版 GB3836系列标准是指于2010年最新修订并发布的 GB3836.1-2010, GB3836.2-2010,GB3836.3-2010,GB3836.4-2010四个国家标准,以及2010年首次发布的两个与本质安全技术相关的新标准 GB3836.18-2010和GB3836.19-2010,以及一个与0区应用相关的防爆技术标准GB3836.20-2010。

2 新版GB3836系列标准解读

总体而言,新版GB3836系列标准都是等同或修改采用最新IEC标准制定而成的。它们在技术内容上与对应的IEC标准规定的要求是基本一致的。如果说差异,也主要表现在Ⅰ类设备相关的技术要求。但是,就 GB3836系列标准体系而言,这些新版标准与老版 GB3836标准之间存在许多革命性的变化。为了便于大家学习和使用,下面依次就新版 GB3836.1,GB3836.2,GB3836.3和GB3836.4进行逐一解读,并穿插介绍 G B3836.18-2010,G B3836.19-2010和G B3836.20-2010的主要内容。

2.1 GB3836.1 2010相对于 GB3836.1-2000的变化

GB3836.1-2010《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》规定了爆炸性环境用电气设备和Ex元件的结构、试验和标志的通用要求,它是通过修改采用IEC60079-0:2007《爆炸性环境 第0部分:设备通用要求》(Edition 5.0)制定而成的。与IEC60079-0:2007相比,主要修改的内容:增加了Ⅰ类电气设备进行湿热试验的特殊要求(GB3836. 1-2010附录C);增加了Ⅰ类手持式或支架式电钻(及其附带的插接装置)、携带式仪器仪表和灯具外壳材料的要求;增加了对金属制成的Ⅰ类电气设备接线空腔内表面应涂耐弧漆的要求;增加了对于开关、熔断器和灯具补充规定中增设“警告标志”的相关条款不适用于Ⅰ类电气设备的规定;在“耐热试验”和“耐寒试验”之间增加了24 h恢复时间间隔的规定。

因此,总体来说,相对于 IEC60079-0:2007, GB3836.1-2010修改的主要内容大多涉及Ⅰ类电气设备相关的技术要求,即对于Ⅱ类设备,它们在技术上是等同的。相反,相对于老标准 GB3836.1-2000,GB3836.1-2010已在很多方面发生了重大变化,值得引起注意。

a)务必注意到新颁布标准的名称变化,即已由原先的“爆炸性气体环境”变更为“爆炸性环境”。所谓“爆炸性环境”,是指在大气条件下,可燃性物质以气体、蒸气、粉尘、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物被点燃后,能够保持燃烧并自行传播的环境。根据这一定义,意味着GB3836不再仅仅局限于“爆炸性气体环境”,将同时覆盖爆炸性粉尘环境。因此,新版GB3836.1全面扩充了粉尘防爆相关的通用要求,在“设备分类”部分既包括了用于煤矿瓦斯气体环境的Ⅰ类设备、用于煤矿瓦斯气体以外的其他爆炸性气体环境的Ⅱ类设备,也包括了用于煤矿以外的爆炸性粉尘环境的Ⅲ类设备,并将Ⅲ类设备进一步细分为ⅢA(可燃性纤维环境用)、ⅢB(非导电粉尘环境用)和ⅢC(导电粉尘环境用)三类设备。粉尘环境和气体环境防爆标准的融合已成为一种趋势,以后将逐步在其他GB3836修订时得到体现。这里需要提醒的是,在爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境同时出现或可能同时出现的场所,宜考虑它们同时出现的情况,并需要考虑可能附加的保护措施。此外,GB3836.1-2010规定的通用要求,同时适用于“n”型电气设备,即“n”型电气设备首先要符合 GB3836.1-2010,这是相对于GB3836.1-2000的显著差异。

b)GB3836.1-2010引入了“设备保护级别(EPL)”的概念。它是根据设备成为点燃源的可能性和爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境及煤矿甲烷爆炸性环境所具有的不同特征而对设备规定的保护级别。不同类别设备保护级别、保护特征及其使用的区域关系见表1所列。

表1 设备保护级别、保护特征及其使用区域关系

续 表 1

c)标准开始关注更多的潜在爆炸点燃源。按照国际最新防爆技术研究成果,共有13种可能的潜在爆炸点燃源,它们依次是热表面、火焰/热气体、机械火花、电气点燃源、杂散电流和阴极腐蚀保护、静电、雷电、电磁波、离子辐射、高频辐射、超声、绝热压缩和冲击波、化学反应。历史上, GB3836系列主要考虑电气点燃源(包括电火花和由电引起的热效应),兼顾了有关非金属外壳材料表面抗静电集聚的要求。最新修订发布的GB3836.1,一方面补充了“静电”相关技术要求和试验方法,同时考虑了超声波、光辐射和电磁辐射等潜在点燃源,并规定了相应的能量限值。不同类别和级别的设备对其可能存在的超声波、光辐射和电磁辐射允许的或功率限制,见表2～3所列。

表2 电磁辐射源安全限值(9 kHz～60 GHz)

表3 光辐射和超声波能量限值

d)GB3836.1-2010进一步明确了设备标志的次序、关联设备的详细标志、特定气体的标志、小型设备的标志等,使得标志的要求更加细化、具体,并增加了超小型电气设备、Ex元件标志和警示标志的要求等。归纳起来,就防爆标志表述方法的具体变化主要掌握以下几个方面:

1)EPL将被逐渐引入设备防爆标志和防爆型式,因此基于新版标准的设备防爆标志可有两种表示方法。一种是在传统的防爆标志中增设备(总体)保护级别(Ma,Mb,Ga,Gb,Gc,Da,Db,Dc)。例如,使用增安型“e”(EPL Gb)和正压外壳“px”型(EPL Gb)的电气设备,最高表面温度125℃(T4),用于除易产生瓦斯的煤矿外的爆炸性气体环境,则其防爆标志可以表示为:Ex e pxⅡC 125℃(T4)Gb。这样依据标志中的 Gb,可马上知晓该设备可适用于1区爆炸型气体环境。又如,带本质安全型“ia”(EPL Ga)输出电路的隔爆外壳“d”(EPL Gb)的电气设备,最高表面温度满足 T6组别要求,用于除易产生煤矿瓦斯气体外的ⅡC级爆炸性气体环境,则其防爆标志可表示为:Ex d [ia Ga]ⅡC T6 Gb。同样从标志中给出的 EPL级别,可马上知晓该设备可适用于1区爆炸型气体环境,而隔爆外壳中本质安全关联电路的输出端可与位于0区爆炸性气体环境的本质安全设备相连。

另一种是采取传统的防爆标志方法,见表4所列,需在传统的防爆型式符号后面,依据其实际适用的区域,加上a,b或c。其中,a,b,c表示适用于0区,1区,2区(注:已带上a,b,c的防爆型式符号除外。如,0区本质安全技术为ia)。

表4 基于EPL的防爆型式符号举例

这样,上述列举的设备防爆标志又可分别表达为Ex eb pxb ⅡC 125℃(T4)和 Ex db[ia]ⅡC T6。

2)Ⅱ类设备的防爆标志中不再允许单独出现设备类别“Ⅱ”,必须按新标准中对外壳的要求,同时标出合适的级别,如“ⅡA”,“ⅡB”或“ⅡC”。以前,人们认识到“增安型”、“正压型”、“浇封型”等防爆技术,与气体的级别没有关系,因此在进行设备标志时通常可以忽略设备类别(如,Ex eⅡT4, Ex pxⅡ130℃),并可理解成该设备可适用于Ⅱ类C级气体。然而,由于新版标准规定了更具体的要求,例如给出了更多的关于避免设备非金属外壳静电电荷积聚的技术措施或评价方法,其中一些方法取决于气体的级别(如 G B3836.1-2010第七章表6～8),因此为了便于统一,新标准规定以后基于任何防爆型式的Ⅱ类设备标志必须同时给出设备级别。即使设备不受外壳牵制,也应标注为“ⅡC”。

3)新版标准进一步规范了设备不同部分采用不同防爆技术的复合型电气设备的标志方法,即防爆型式的符号应按字母顺序排列。如,Ex d e ia pxⅡC T6。

4)标准新定义了适用于0区场所的“双重”防爆技术,并规定了其标志方法。标准指出,为了使设备达到EPL Ga的保护级别(即满足0区气体环境应用),可以通过对同一电气设备采用两个独立的EPL Gb防爆型式(同时独立使用两种不同的1区防爆技术,且不会产生共因失效)来实现。此时,设备的防爆标志应包括所使用的两种防爆型式符号,并用“+”相连。例如,使用增安型“e”(EPL Gb)和隔爆外壳“d”型(EPL Gb)的电气设备,基于增安和隔爆原理确定的最高表面温度为T3,用于除易产生瓦斯的煤矿外的ⅡB级爆炸性气体环境,则其防爆标志可以表示为Ex d+eⅡB T3 Ga。更进一步的0区应用防爆技术信息可参见文献[13]。该标准是通过等同采用IEC60079-26:2006《爆炸性环境 第26部分:设备保护级别(EPL)为 Ga级的设备》制定而成的,它详细规定了0区应用的电气设备的结构、试验和标志的特殊要求,包括适合安装在0区和其他区域界面的电气设备的界面分隔与密封的结构要求和标志方法。例如,某一体型温度变送器,假设温度传感器设计为适用于0区的本质安全“ia”电路,变送器外壳设计为适合于1区的隔爆外壳“d”,且外壳内部含有符合本质安全要求的“ia”关联电路,如果该产品按 GB3836.20被认证为可安装在0区和1区界面,则防爆标志应表达为Ex ia/dⅡC T6 Ga/Gb,即“ia”电路部分满足Ga级,可用于0区,“d”部分满足 Gb级,可用于1区,并用“/”表示两者之间必须设置分隔防护措施。如果不采取分隔防护措施,则产品防爆标志应表示为Ex ia dⅡC T6 Gb,即整个产品只能用于1区爆炸性气体危险场所。

5)基本统一了气体和粉尘环境用防爆电气设备的标志方法。如,对于采用适用于导电性粉尘环境的外壳保护型“t”的电气设备(EPL Db),如果其最高表面温度低于175℃,则其防爆标志可表达为Ex tⅢC T175℃Db或 Ex tbⅢC T175℃。如果给出的最高表面温度是在设备表面堆积50 mm厚度时测得低于225℃,则标志应表达为Ex tⅢC T50225℃Db或 Ex tbⅢC T50225℃。

e)新版标准还在其他诸多细节上发生了变化,其中不少变化必须引起防爆电气设备设计、选型、安装、使用和维护相关技术人员的注意。例如:

1)重新引入了设备使用环境条件。新版标准指出:除另有规定外,设备适用于温度为-20～+40℃,压力为80～110 kPa,空气中标准氧体积分数不超过21%的大气条件下存在爆炸性环境的危险场所中使用,对超出该范围的大气条件下使用的电气设备需作特殊考虑,并可要求附加评定和试验。

2)明确了GB3836.1-2010同时也是矿用帽灯(GB7957)、本质安全系统(GB3836.18)和电阻式伴热器(GB19518)等标准的通用要求。

3)增加了“环境温度”和“连续运行温度(COT)”的定义,并在温度一章中强调了“外部热源或冷源”应作为环境影响的因素加以考虑。

4)增加了防爆合格证的定义,并在制造商责任一章中明确了设备取得防爆合格证的要求和程序。

5)修改了防爆合格证书编号后缀符号“U”和“X”的定义。明确符号“U”表示设备是不完整的,不经进一步评定不适合安装使用;符号“X”为识别标志,表明防爆合格证包含设备安装、使用和维护必须遵循的一些基本信息或要求。

6)在Ⅰ类、Ⅱ类电气设备含轻金属外壳材料中增加了对轻金属“锆”质量分数的要求,并对铝、镁、钛和锆在电气设备外壳材料中的质量分数限值作了调整。

7)对灯具的补充规定中,将原先的“透明罩可由网孔小于50 mm×50 mm的保护网保护”改为“透明罩可由网孔小于2 500 mm2的保护网保护”。

8)在型式试验中主要增加了接地连续性试验和非金属材料表面起电试验。

9)明确防爆设备“使用说明书”是制造商应准备的文件,制造商须确保将“明示电气设备完全符合防爆安全技术的使用条件和/或特殊要求”的使用说明书文件提供给用户。标准具体地规定“使用说明书”至少包括下列细节:

防爆设备基本信息摘要和其他设备维护相关的补充信息(如,进口商、修理单位地址等);

设备安装、调试、投运、使用、拆装、维护、修理相关的安全注意事项;

必要的培训要求;

在预定工作条件下,对设备能否安全地用于预定场所中进行判断的详细说明;电气和压力参数、最高表面温度及其他限值;认证相关的特殊安全使用条件(防爆合格证编号后带后缀符号“X”时);

适用时,有关电池参数及更换说明。

2.2 GB3836.2-2010相对于BG3836.2-2000的变化

GB3836.2-2010《爆炸性环境 第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》规定了由隔爆外壳“d”保护的爆炸性气体环境用电气设备结构和试验等要求。这些要求是对 GB3836.1-2010《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》的补充和修改。GB3836.2-2010是通过修改采用 IEC60079-1:2007《爆炸性环境 第1部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》(Edition 6.0),其主要修改的内容是增加了附录 F,即对Ⅰ类电气设备的外壳材质、采用直接引入的条件、电气间隙、爬电距离以及螺纹隔爆接合面防松等作出了补充规定。因此, GB3836.2-2010和IEC60079-1:2007在技术上是基本等同的。但是,相对于 GB3836.2-2000(老标准),GB3836.2-2010已在以下方面作出了重要技术变化:

a)引入了“设备保护级别(EPL)”,由隔爆外壳“d”保护的设备的EPL为Gb或Mb。

b)对“快开式门或盖”、“用螺纹紧固件固定的门或盖”、“螺纹式门或盖”、“呼吸装置”、“排液装置”、“Ex封堵件”等专用术语给出了明确定义。

c)对于“平面接合面”、“圆筒形接合面”和“止口接合面”允许的最大间隙,基于不同的隔爆腔体容积作出了更细分的规定,并增加了多种隔爆结合面类型及其结构要求,如“锥形接合面”、“具有圆弧面的接合面”、“使用毛细管设备的接合面”等。

d)将原 GB3836.2附录A《隔爆外壳的非金属部件》的内容改为正文的专设章节“非金属外壳和外壳的非金属部件”。删除了透明件安装方法的规定,明确了除玻璃以外的透明件应遵守“非金属外壳和外壳的非金属部件”相关要求。

e)增加了对隔爆外壳紧固件(螺栓和螺母)的控制要求。要求将进行隔爆外壳过压试验和不传爆试验期间使用的螺栓或螺母的性能等级,或螺栓、螺母的屈服强度和型号,以警示标志的方式标示在设备上或在相关防爆合格证上。仅在防爆合格证书上规定的,设备制造厂商必须将相关信息纳入产品使用说明书,以引起设备使用者关注。有关螺栓和螺母机械性能的附加资料性信息可参见文献[8]附录G。

f)明确规定了当外壳使用铸铁材料时,材料等级应不低于150级的要求。

g)将隔爆外壳引入装置细分为电缆引入装置、导管密封装置、插头和插座以及电缆连接器、绝缘套管、Ex封堵件,并增加了每种装置的结构和试验要求。

h)在检查与试验方面,增加了测定不同电气设备最高表面温度的试验条件和工况要求(文献[8]表5)。对于使用环境温度低于-20℃的电气设备,为了评估外壳材料可能承受的低温冷脆性影响,规定了爆炸压力测定方法。

i)增加了对灯座、灯(泡)头和对Ⅰ类开关的要求,这些要求构成对 GB3836.1-2010相关要求的补充。当技术内容有冲突时,以GB3836.2-2010规定的要求为准。

j)增加了多个附录。如,附录 E(隔爆外壳内使用的电池)、附录G(螺栓或螺母的机械性能)、附录 H(基于“设备保护级别”对防爆设备进行危险性评定的方法)等。

2.3 GB3836.3-2010相对于 GB3836.3-2000的变化

GB3836.3-2010《爆炸性环境 第4部分:由增安型“e”保护的设备》规定了额定电压不超过11 kV(交流有效值或直流)、由增安型“e”保护的爆炸性气体环境用电气设备的设计、结构、检验和标志要求。这些要求是对 GB3836.1-2010《爆炸性环境第1部分:设备 通用要求》的补充和修改。GB3836.3-2010是通过等同采用IEC 60079-7:2006《爆炸性环境 第7部分:由增安型“e”保护的设备》(Edition 4.0)制定而成的,在技术上与IEC60079-7:2006完全一致。但是,相对于GB3836.3-2000(老标准),GB3836.3-2010已作出了重要技术变化。

a)引入了“设备保护级别(EPL)”,由增安型“e”保护的设备的设备保护级别(EPL)为 Gb或Mb。

b)新增了“工厂连接件”、“现场接线连接件”、“电动机正常运行”、“伴热器”、“额定电压”等术语和定义。

c)改写了原标准中关于“电气连接”的内容,新标准依次按“总则”、“工厂连接件”和“现场连接件”规定了电气连接相关的要求,从而规避了原标准中“内部连接”和“外部连接”的责任主体不清晰的状况。新标准还就“现场接线连接件”增加了端子绝缘材料(拉力)试验。

d)修改了爬电距离和电气间隙表中电压等级和相应的数值,进一步明晰了电压等级与额定电压和电压公差之间的关系。

e)关于设备的外壳防护等级,新标准明确了为防冷凝水聚集而设有排水孔或通风孔的Ⅰ类设备的外壳防护等级不可降低,仍须满足IP54(内部装有裸露带电零部件的外壳)或IP44(内部仅装有绝缘带电零部件的外壳)的要求,并规定了内部装有本质安全型电路或部件的外壳防护等级。

f)对于旋转电机,增加了对可能产生气隙火花的转子结构进行评定的要求,并对绕组的绝缘结构和浸渍方法作出了具体规定。其次还增加了对旋转电机转轴密封的相关要求,以及对摩擦密封和定子绕组接线端子进行极限温度评定的要求。对于额定电压超过1 kV的高压电动机,增加了附加装置配置要求及其定子绕组绝缘系统放电危险性评价和附加(爆炸)试验要求,并在附录 G中给出了电机使用说明书应规定附加措施的建议。关于鼠笼转子电动机,修改了 tE时间试验和计算方法(参见文献[9]附录A),取消了采用计算法代替堵转试验要求确定tE时间要求电机功率超过160 kW的规定。

g)修改了灯具的灯座和灯头的要求,原标准附录A“灯座和灯头”相关的内容列入了正文,新增了灯座与灯头之间电气接触相关要求,进而对管式双插脚荧光灯结构作出了新的补充规定,并增加了对双插脚灯头与灯座连接的二氧化硫试验和振动试验,用以验证灯管每个插脚和灯座之间的电气接触经腐蚀后和在震动条件下的安全可靠性。此外,对于由电子镇流器供电的灯管,为了避免灯管寿命终期(EOL)在灯头部位产生过热,标准以附录 H规定了T8,T10和T12型灯管的不对称脉冲试验和不对称功率试验的程序,以验证其配套镇流器具有足够的保护作用。

h)对于测量仪表和仪表用互感器,明确规定具有运动线圈的测量仪表不能设计成增安型。

i)对于增安型设备用电池,新增加了容量不超过25 Ah的原电池和蓄电池的要求,同时对单体电池充、放电的安全性要求作出了详细的规定。

j)对于通用接线盒和分线盒,标准新增了资料性附录E,具体给出了通用接线盒和分线盒额定值的两种表达方法,即最大耗散功率法和规定布置法。

2.4 GB3836.4-2010相对于 GB3836.4-2000的变化

GB3836.4-2010《爆炸性环境 第 4部分:由本质安全型“i”保护的设备》规定了爆炸性气体环境用本质安全型设备以及与爆炸性气体环境用本质安全电路连接的关联设备的术语、结构、试验和标志等要求。这些要求是对 GB3836.1-2010《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》的补充和修改(排除条款除外)。GB3836.4-2010是通过修改采用 IEC 60079-11:2006《爆炸性环境 第11部分:由本质安全型“i”保护的设备》(Edition 5.0)制定而成的,在技术上与IEC60079-7:2006相比仅存在以下差异:

a)对设备的内部布线,增加了“本安导线和非本安导线应尽量分开布置”的要求。

b)在6.5条款中增加了“Ⅰ类电气设备的本质安全电路一般不允许利用地线作为回路,但因需要接地保护的除外”的注解。

c)改写了有关同时具有电感和电容电路的火花试验注意事项(10.1.5.2条),删除了其中关于线性电路评定相关的内容。

但是,相对于 GB3836.4-2000(老标准),本次修订的主要变化:

a)标准增加了ic保护等级(是“n”型中的“nL”),这样本质安全设备和关联设备的本质安全部分共有三种保护等级“ia”、“ib”和“ic”,分别属于0区、1区和2区防爆技术,依据 GB3836.1-2010引入的“设备保护级别(EPL)”概念,由本质安全型“i”保护的设备的设备保护级别(EPL)分别为Ga或Ma,Gb或Mb,Gc。

b)对两个导电部件之间的间距,增加了最大污染等级为2级的印制电路板和变压器以外的隔离元件可选择的降低间距的要求(文献[10]附录F)。

c)标准以附录E给出了电路急剧短路瞬间允许通过附加瞬态能量的测试方法。

d)在附录B中增加了适用于较大试验电流(3～10 A)的火花试验装置,并详细规定了其结构和参数。

e)修改了印制电路板印制线的温度组别对应的最大允许电流值(文献[10]表4),其中大多数限值趋于更为严格。

f)增加了使用电阻限制电容放电的技术要求,规定该电阻在满足结构要求的同时,其耗散功率(瓦)额定值在数值上应至少等于CU2,其中电容C的单位为法拉、电压U的单位是伏特。此外,标准附录A还引入了由串联电阻保护电容时电容量有效值降低的评定方法,给出了较为保守的电容有效值允许降低系数。

g)对于电池和电池组试验,规定了由若干个分立的电池组成或由较小的电池组(其结构安排符合本标准规定的隔离和其他要求)组成的电池组,其每个分立单元应单独进行火花点燃和表面温度试验或评定,给出了允许不进行单体电池火花点燃试验的条件。此外,标准还增加了电池箱(盒)内部压力应不高于大气压力30 kPa的要求,并对试验验证方法作出了具体规定。

h)引入了具有内部电压自举(升高)功能的集成电路(如,背光显示集成块)的本质安全电路故障条件分析、处理方法,并规定了如果集成电路任一外部插脚上不出现升高的电压,而且没有使用像电容或电感这样的外部转换元件(如,EEPROM),则其外部插脚上不需要考虑内部高电压,否则可认为集成电路的所有外部插脚上都可能会出现升高的电压。

i)规定了表面安装器件(SMD)可靠连接的方法,凡符合标准规定要求的连接可认为不会发生开路故障。

j)关于点燃曲线及数据表(附录A),标准在数据表中增加了Ⅰ类电路允许的短路电流值和允许的电容值,同时指出了仅用点燃曲线/数据表评定同时具有电感和电容电路本质安全性能的局限性(如,储能电容可以增强电源对电感的供电),此时应对电容和电感的组合电路通过火花试验评定,但对于被评定的总电感或电容,比点燃曲线允许值的1%还小的情况除外。

k)修改了可靠变压器(包括电源变压器和非电源变压器)的例行试验,进一步明确了试验的电流和持续时间,并给出了可选择的提高电压、缩短试验时间的方法。

此外,本质安全技术是一个系统的概念。通常,本质安全系统一般有本质安全设备、关联设备和两者的连接电缆三部分组成。任何不合理的参数配置和结构配置都将导致一个本质安全系统本安防爆性能的失效。为此,为了指导本质安全防爆技术的正确应用,在修订 GB3836.4的同时,等同采用IEC60079-25:2003《爆炸性气体环境用电气设备 第25部分:本质安全系统》(Edition 1.0)、IEC60079-27:2008《爆炸性环境 第27部分:现场总线本质安全概念(FISCO)》(Edition 2.0),首次制定发布了 GB3836.18-2010《爆炸性环境 第18部分:本质安全系统》、GB3836.19-2010《爆炸性环境 第19部分:现场总线本质安全概念(FISCO)》两个本质安全技术应用相关的国家标准,从而丰富了 GB3836系列标准,为本质安全系统的安全应用提供了强大的技术支撑。

GB3836.18-2010《爆炸性环境 第18部分:本质安全系统》主要规定了由本质安全型“i”保护的部分或全部用于Ⅱ类爆炸性环境的本质安全系统的结构和评定要求,适合于来自制造厂商、咨询机构或最终用户的本质安全系统设计技术人员使用。该标准是对 GB3836.1-2010和 GB3836.4-2010的补充或修改,当在技术内容上有冲突时,以GB3836.18-2010为准。有关本质安全系统安装有关的要求可参见GB3836.15。

需要指出的是,最近IEC正式发布了IEC60079-25:2010《爆炸性环境 第25部分:本质安全系统》(Edition 2.0)。与 GB3836.18采用的IEC60079-25:2003相比,它不仅将范围从Ⅱ类扩充到了Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类,引入了“ic”保护等级,覆盖了FISCO系统的要求,而且还增加了本质安全系统用电缆配置相关的要求、电缆参数测试方法和简单设备在本质安全系统中应用的要求等。

GB3836.19-2010《爆炸性环境 第19部分:现场总线本质安全概念(FISCO)》详细规定了基于现场总线本质安全系统概念(FISCO —Fieldbus Intrinsically Safe COncept)的 FISCO供电电源、FISCO现场设备、终端器、连接电缆的要求,以及FISCO本质安全系统集成规则和安装实践。FISCO适合于按IEC61158-2物理层标准设计、基于曼彻斯特编码、由总线供电的现场总线系统。该标准跟GB3836.18-2010一样,主要适合于来自制造厂商、咨询机构或最终用户的本质安全系统设计技术人员使用。FISCO设备及其系统的结构和安装要求源自 GB3836.4-2010,GB3836.15和GB3836.18-2010,但基于 GB3836.19-2010构建的FISCO系统可以优化现场总线本质安全系统的配置,确保现场总线系统“多负载”特征的体现。GB3836.19-2010规定了“ia”,“ib”和“ic”三种FISCO系统,可分别满足0区、1区和2区场所应用。其中,“ic”FISCO系统,实际上就是文献[15]所指的FNICO(Fieldbus Non-Incendive COncept)系统,即是基于现行标准 GB3836.8-2003中“nL”能量限制技术的现场总线系统。

3 新版GB3836系列标准实施

爆炸是工业生产最重要的危险、有害因素之一,预防爆炸性事故的发生已成为工业生产永恒的主题。依据《中华人民共和国标准化法》,GB3836防爆系列标准系国家强制性标准,它们构成了爆炸性环境用各种防爆型式的产品设计、认证和应用的强制性技术要求。依据《中华人民共和国安全生产法》和《中华人民共和国产品质量法》,贯彻实施GB3836系列标准不仅是确保石油、化工、煤炭等具有潜在爆炸危险作业场所防爆安全的基础前提,更是防爆安全相关各方的法律责任和义务。

如前所述,新发布GB3836系列标准在内容上已经发生诸多重要技术变化,至2011年8月1日后,这些变化都将成为强制要求,必须予以贯彻执行。因此,无论是防爆产品制造厂商、检验机构,还是防爆工程项目设计院、业主(防爆产品用户)相关的技术人员,都必须仔细研读新版标准,掌握标准变化的内容,辨识对职责范围内工作的影响,并在标准实施过渡期内做好充分的准备。

a)对于防爆产品制造厂商,一方面对将要开发和正在开发的新产品必须严格按相关的新版标准进行设计、取证和组织生产;另一方面应认证审视新版标准对已取证并批量生产的防爆产品的影响。尽管对于新标准正式实施前已取得防爆合格证书的产品,在证书有效期内可以继续生产和销售,但由于产品使用者往往因人而异,特别是新的建设项目一定要求选择符合最新标准的产品,因此从这个意义上讲,防爆产品制造厂商宜在标准实施前完成对产品的重新取证工作,必要时应依据新标准进行相应的设计变更、使用说明书完善等工作,以确保产品市场销售的连续性和稳定性。

b)对于防爆检验机构,它是确保检验结果有效性的责任主体。因此,作为检验机构,在充分学习和掌握新版本标准的同时,要全面完善必要的检验和试验手段,以满足基于新版标准开展防爆检验认证的能力要求。在此基础上,防爆检验机构应以标准宣贯培训、技术交流等形式广泛开展新版标准的技术传播和推广工作;在受理检验业务时,还应友情提示申请防爆产品检验取证的制造厂商标准转版的原则和程序,帮助制造厂商在新旧版本标准转换过程中少走弯路。

c)对于工程项目设计院,设计技术人员是工程项目整体防爆设计和产品正确选型的责任主体,一方面在设计项目时必须自新版标准执行之日起,严格将之确立为设计依据标准;另一方面必须具备足够的能力和知识,依据新版标准的规定,正确实施防爆产品选型和/或系统配置,并确保选择的产品已按新标准取得有效防爆合格证书。有一点必须指出的是,确保设计文件在防爆要求方面的一致性非常重要,切忌出现依据标准为最新标准,但设备选型表给出的防爆标志仍为老标志等现象。

d)对于防爆产品最终用户,其业主是正确使用防爆产品的责任主体。因此,业主有义务配备或使用具有一定防爆专业知识的人员,确保使用的防爆产品符合国家法律、法规和标准,确保其作业行为符合防爆要求。新版标准强调了产品使用说明书的要求,一方面制造厂商必须履行义务,将检验机构认可的使用说明书随产品一起提交用户;另一方面作为产品使用者必须在使用前认真阅读产品使用说明书,确保产品的安装、使用、维护和修理等活动符合产品使用说明书和相关国家标准规定的要求。

4 结束语

新版GB3836系列标准的有效实施涉及产品设计、生产制造、检验认证、工程设计、设备选型、采购验货、安装验收、检查维护等诸多环节。鉴于新版GB3836系列标准在技术内容上更具系统性、完整性、协调性、科学性和先进性,可以相信,只要各相关责任方各尽所能、各司其职,新版 GB3836系列标准的贯彻执行一定能顺利落到实处,并为国内工业防爆技术进步和安全生产形势的根本好转发挥更大的作用。

[1] 徐建平.工业自动化仪表与系统手册[M].北京:中国电力出版社,2008:437.

[2] 徐建平.防爆工程项目质量现状与对策措施[J].石油化工自动化,2006,42(4):94-100.

[3] 国家质量技术监督局.GB3836.1—2000爆炸性气体环境用电气设备 第1部分:通用要求[S].北京:中国标准出版社,2000.

[4] 国家质量技术监督局.GB3836.2—2000爆炸性气体环境用电气设备 第2部分:隔爆型“d”[S].北京:中国标准出版社,2000.

[5] 国家质量技术监督局.GB3836.3—2000爆炸性气体环境用电气设备 第3部分:增安型“e”[S].北京:中国标准出版社,2000.

[6] 国家质量技术监督局.GB3836.4—2000爆炸性气体环境用电气设备 第4部分:本质安全型“i”[S].北京:中国标准出版社,2000.

[7] 国家质量监督检验检疫总局.G B3836.1—2010爆炸性环境第1部分:设备 通用要求[S].北京:中国标准出版社,2010.

[8] 国家质量监督检验检疫总局.GB3836.2—2010爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备[S].北京:中国标准出版社,2010.

[9] 国家质量监督检验检疫总局.GB3836.3—2010爆炸性环境第3部分:由增安型“e”保护的设备[S].北京:中国标准出版社,2010.

[10] 国家质量监督检验检疫总局.GB3836.4—2010爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备[S].北京:中国标准出版社,2010.

[11] 国家质量监督检验检疫总局.GB3836.18—2010爆炸性环境 第18部分:本质安全系统[S].北京:中国标准出版社,2010.

[12] 国家质量监督检验检疫总局.GB3836.19—2010爆炸性环境 第19部分:现场总线本质安全概念(FISCO)[S].北京:中国标准出版社,2010.

[13] 国家质量监督检验检疫总局.GB3836.20—2010爆炸性环境 第20部分:设备保护级别(EPL)为Ga级的设备[S].北京:中国标准出版社,2010.

[14] IEC.IEC60079—25 Explosive Atmospheres— Part 25: Intrinsically Safe ElectricalSystems[S]. International Electrotechnical Commission,2010.

[15] IEC.IEC60079—27 Electrical Apparatus for Explosive Gas Atmospheres—Part 27:Fieldbus Intrinsically Safe Concept (FISCO)and Fieldbus Non-incendive Concept(FNICO)[S]. International Electrotechnical Commission,2005.