机械制造企业典型电气防爆安全隐患及对策

广州特种机电设备检测研究院 国家防爆设备质量检测检验中心（广东）梁 峻 蒋漳河 王新华

■引言

机械制造企业在生产、加工、处理、转运或贮存中，使用或产生的易燃易爆物质极易造成火灾爆炸事故，如2014 年江苏中荣金属制品有限公司“8·2”粉尘爆炸事故和广东富华工程机械制造有限公司“12·31”气体爆炸事故等，防火防爆安全在机械制造企业安全生产中占有重要地位[1,2]。科学规范地选择、安装和使用防爆电气设备，并定期维护、检验以达到整体防爆安全，是机械制造企业保障安全生产、减少爆炸事故的重要手段[3]，也是企业安全生产标准化建设的重要内容和安全生产重大隐患判定的关键项目[4,5]。然而，机械制造行业电气防爆安全形势却不容乐观，防爆电气设备不合理、不规范的选型、安装等安全隐患依然存在，本文对典型隐患进行总结分析并给出对策建议，以期为机械制造行业的安全生产提供帮助。

■爆炸危险区域划分

机械制造企业在生产作业中用到氢气、乙炔、甲烷等可燃性气体或稀释剂、清洗剂、汽油等易燃可燃液体，或在作业中生成可燃性粉尘或纤维等，常在机械加工车间、危险化学品库、调漆间、喷涂车间、油库和加油站等区域形成可燃性气体、易燃性液体蒸气或可燃性粉尘与空气的混合物。根据可燃性物质释放源的级别和场所的通风条件，按照可燃性混合物出现的频率和持续时间，将爆炸性气体环境划分为0 区、1 区、2 区，将爆炸性粉尘环境划分为20 区、21 区、22 区。

典型隐患1：爆炸危险区域划分不合理或未划分。

隐患分析：开展爆炸危险区域划分是防爆电气设备正确选型、安装的基础。机械制造企业易燃易爆危险场所在设计阶段极易忽视爆炸危险区域划分的要求，或将防火区域划分图当作防爆区域划分图，是机械制造企业极为典型的安全隐患。

对策建议：企业在设计阶段应委托具备相应能力的第三方机构开展爆炸危险区域的划分工作，并将爆炸危险区域划分图作为重要的设计资料保存。企业在运行阶段若出现上述问题，应立即停止危险区域电气设备的运行并开展危险区域划分工作，分区工作完成后应对电气防爆安全进行检验或评估，结果合格方可投入使用。对于封闭式喷漆室或喷漆房的爆炸危险分区，如图1 所示[6]。

图1 封闭式喷漆室爆炸危险区域划分

■电气设备的选型

爆炸危险场所电气设备的选型要遵循安全可靠、经济合理的原则，根据爆炸危险区域的等级和爆炸危险物质的类别、级别和引燃温度组别进行选型，并应满足使用环境对电气设备的特殊要求。

典型隐患2：电气设备选型不合理或使用非防爆电气设备。

隐患分析：机械制造企业爆炸危险场所电气设备选型存在的常见问题为：1）使用假冒伪劣“防爆”电气设备，或使用非防爆电气设备，如在危险场所使用图2 所示的非防爆消防警铃；2）防爆电气设备的类别与使用环境不匹配，如矿用防爆电气设备在工厂环境使用，粉尘型防爆电气设备用在气体环境等；3）防爆电气设备的级别、温度组别与使用环境不匹配，如氢气（IIC）环境用IIB 级防爆电气设备；4）防爆电气设备与危险区域的等级不匹配，如n 型防爆电气设备用在1 区；5）设备的IP 级别与使用环境不匹配，如室外使用的外壳内有裸露带电件的防爆电气设备防护等级小于IP54；6）设备防腐性能不符合环境要求。

图2 使用非防爆消防警铃

对策建议：电气设备在选型时，设计方应根据危险区域存在的危险物质的类别、级别、组别确定防爆电气设备应满足的类别、级别和温度组别，并根据危险区域的等级、使用环境的特殊要求选择合理的防爆型式、设备保护级别、IP 等级及防腐性能等；设备采购时，应通过正规渠道进行采购，要求供货商提供防爆电气设备的防爆合格证书、CCC 强制性认证证书、检验报告、取证时检验机构备案的图纸、产品出厂合格证、产品使用说明书、质量保证证明文件等；到货后对防爆电气设备的外观进行检查，并审核供货设备与防爆合格证书、报告、图纸的一致性，必要时可邀请或委托第三方机构进行判断。

■电气设备的安装

安装是确保防爆电气设备整体防爆安全极为重要的一环。防爆电气设备的安装主要涉及防爆电气设备自身的安装及其电气线路的安装两部分。

典型隐患3：导管布线与电缆布线混用，不满足各自的布线要求。

隐患分析：机械制造企业防爆电气线路常采用电缆穿镀锌钢管的方式进行布线，若按导管布线考虑，存在的常见问题为：1）钢管与钢管之间采用倒扣连接，钢管连接螺纹上使用聚四氟乙烯密封带；2）钢管附件采用未经防爆认证的水管附件；3）使用非防爆的接线盒或分线盒进行接线，或直接接线，如图3 所示；4）正常运行时有点燃源的外壳，如隔爆型外壳，钢管未设置隔离密封盒；5）隔离密封盒未填充密封填料，或采用密封胶泥进行密封。若按电缆布线考虑，存在的主要问题为：防爆电气设备电缆引入时直接使用钢管与电缆引入口连接，未采用有效的隔离密封措施，如图3 所示。

图3 钢管布线未隔离或未使用防爆穿线盒

对策建议：1）严格按照导管布线的要求使用防爆型隔离密封盒、防爆穿线盒等管附件，使用防爆接线盒和分线盒进行分线；钢管与钢管、钢管与钢管附件及钢管与电气设备之间的连接螺纹涂电力复合脂或导电防锈脂，必要时使用活接头；正常运行时有点燃源的外壳距外壳450mm范围内的钢管设置隔离密封盒，采用凝固后不透水、不收缩、无裂纹的填料填塞。2）将钢管作为保护钢管使用，钢管与钢管、钢管与钢管附件及钢管与电气设备之间保持良好的等电位并有效接地；电缆引入时，在保护钢管与引入口之间设置过渡压紧元件，压紧元件先压紧密封圈后再连接钢管。

典型隐患4：电缆或钢管穿过隔墙或楼板时，未采用措施封堵。

隐患分析：电缆或钢管穿过不同危险区域或从安全区进入危险区域时，电缆（电线）与钢管、钢管与隔墙（楼板）之间的间隙未有效封堵，爆炸发生时火焰将通过间隙传播到相邻空间，引起二次爆炸；同时，危险区域隔墙或楼板上的间隙也是释放源，在安全区或相邻区形成危险区域，扩大了危险区域的范围（如图4 所示）。

图4 电缆穿过隔墙未采用防护措施和封堵

对策建议：采用导管布线时，钢管通过隔墙（楼板）时使用隔离密封盒进行隔离密封，隔离密封盒与隔墙（楼板）的距离不应超过300mm；钢管与隔墙（楼板）之间的间隙用防火材料严密堵塞。采用电缆布线时，电缆与保护钢管、电缆或保护钢管与隔墙（楼板）之间的间隙用防火材料严密堵塞。

典型隐患5：防爆电气设备接地缺失或不到位、不规范。

隐患分析：接地存在的常见问题为：1）防爆电气设备内接地、外接地缺失或未接地；2）外接地利用水管或燃气管道作为接地线，未采用专用接地线；3）接地线线径过细，接地电阻值过大；4）铠装电缆引入电气设备时，电缆金属护套未与外接地螺栓连接（如图5 所示）。

图5 设备外接地未有效接地

对策建议：防爆电气设备应设置内接地和外接地螺栓，内接地螺栓应与TN-S 系统的保护线有效连接；除2 区防爆照明灯具以外的电气设备，应采用专用接地干线进行外接地，接地干线与外接地螺栓连接的接地线宜用多股铜芯软绞线，铜芯截面积不小于4mm2，宜用O 型端子与接地螺栓连接，接地电阻不大于4Ω；铠装电缆引入电气设备时，电缆金属护套或钢带应与外接地螺栓有效连接。

典型隐患6：电缆引入装置安装不合理，多余引入口未封堵。

隐患分析：电缆引入口是电气设备防爆性能的薄弱区域，常见问题为：1）电缆引入装置与电气设备的防爆型式不匹配；2）隔爆型设备引入使用设备供货商提供的塑料螺母压紧，如图6所示；3）冗余电缆引入口用水管件封堵或未进行有效封堵，如图6 所示；4）电缆护套外径与密封圈内径尺寸不匹配；5）通过电缆引入装置引入气体管道，如图7 所示；6）单个电缆引入口引入多根电缆；7）电缆引入口未装设压紧密封圈、平垫和压紧螺母，直接用保护钢管、绕性管压紧，如图7 所示。

图6 冗余电缆口未有效封堵

图7 电缆引入装置安装不合理

对策建议：使用与电气设备防爆型式相匹配的电缆引入装置，如隔爆型设备配用隔爆型电缆引入装置，不得使用非金属的压紧螺母；单个电缆引入口只应引入单根电缆，不应该引入气管或其它非电缆物件，电缆护套外径与密封圈内径应匹配，不宜超过±1mm，应按照安装使用说明书的要求进行安装；对于多余未使用电缆引入口，应采用经防爆认证的堵头进行封堵，封堵件应与电气设备的防爆型式相匹配；电缆引入时，电缆引入装置的压紧密封圈、平垫和压紧螺母应完整，与保护钢管、防爆绕性管连接时，压紧螺母宜采用过渡压紧元件。

典型隐患7：防爆设备外壳完整性破坏、紧固件缺失。

隐患分析：设备外壳完整性破坏、紧固件缺失导致防爆性能失效的常见问题为：1）防爆设备外壳遭受未经批准的修改、钻孔或破损等；2）设备外壳与防爆性能相关的紧固件不齐全，或未按要求装设防松垫片、垫圈；3）与设备IP 等级相关的密封圈缺失；4）隔爆型设备隔爆接合面出现划伤或涂油漆（如图8 所示）。

图8 设备外壳完整性破坏

对策建议：防爆设备的安装应严格遵循安装说明书的要求，外壳上紧固螺栓及垫片、垫圈、密封圈等附件应完整；安装时不得出现未经批准的修改或钻孔，外壳破损影响防爆性能时应进行更换；隔爆型设备应保护好隔爆接合面，隔爆接合面可涂覆防锈导电膏，不得涂覆油漆，隔爆接合面划伤影响防爆性能时应按制造商的要求修复或更换。

典型隐患8：本质安全系统安装与布线不规范。

隐患分析：本质安全型电气设备的安装有特殊要求，存在的常见问题为：1）本质安全型设备未配备安全栅，或本质安全系统的本质安全设备和关联电路的安全参数不匹配；2）安全栅等关联设备使用在危险区域但未采取防爆措施；3）本质安全电路电缆与非本质安全电缆在同一钢管内布线未有效隔离；4）本质安全电路端子与非本质安全端子的距离过短。

对策建议：本质安全系统的本质安全设备、关联设备与连接电缆的分布电容、电感及相关电气参数应满足：1）本质安全设备的最大内部电容Ci与电缆电容Ci之和不应大于关联设备允许的最大外部电容Co；2）本安设备的最大内部电感Li与电缆电感Li之和不应大于关联设备允许的最大外部电感Lo；3）本质安全设备的最大输入电压Ui、最大输入电流Ii和最大输入功率Pi不应小于关联设备的最大输出电压Uo、最大输出电流Io和最大输出功率Po。

本质安全设备必须配备关联设备或关联电路才能使用，关联设备若安装在爆炸危险场所，需采取相应的防爆措施；本质安全电路端子与非端子之间应可靠的隔离，间距不低于50mm 或用隔板进行隔离；本质安全电路电缆与非本质安全电缆应隔离布线，在本质安全端子上标记，本质安全电缆/电线宜采用浅蓝色标识。

■检查和维护

有效的检查和维护是持续保障电气设备防爆性能的必要手段，对设备的安全运行具有重要作用。

典型隐患9：防爆设备设施检查和维护不到位，或未建立检查和维护计划。

隐患分析：机械制造企业对防爆电气设备设施认识不到位，未建立设备设施检查维护计划，或缺乏专业的人员开展检查和维护工作。如隔爆型设备隔爆面锈蚀严重、隔爆面参数不符合要求导致隔爆性能失效，又如长期不维护导致铭牌模糊不清或缺失等，都是由检查和维护不到位造成的安全隐患。

对策建议：机械制造企业应对电气设备制定专门的检查和维护保养计划，在设备运行之前，应开展初始检查，为保证电气设备长期使用时处于良好状态，应开展连续监督和定期检查，并根据检查结果及时维护；初始检查和定期检查应委托具有防爆电气检验资质的安全生产检测检验机构进行，并由企业有经验的人员开展连续监督检查和维护工作，检查的项目及检查的方式应根据电气设备的防爆型式参照GB/T 3836.16-2017 与AQ 3009 进行确定[7,8]。

■电气设备的管理

科学的管理对防爆电气设备的安全使用具有重要的促进作用。较之石油化工企业，机械制造企业对防爆电气设备的管理能力明显不足、管控方式有限，造成电气设备带“病”运行。

典型隐患10：防爆设备管理制度缺失，未建立系统的防爆设备档案。

隐患分析：防爆电气设备安全管理存在的常见问题为：1）对爆炸危险场所危险化学品的管控不足，缺少管理制度或管理台账，对危险化学品的理化特性认识不清；2）没有系统性地建立设备设施档案，防爆电气设备设施档案缺失严重；3）未建立有效的防爆电气安全管理制度，设备长时间处于缺乏管理的状态；4）对防爆电气作业人员管理不到位，检查、维护、修理人员专业技能不足。

对策建议：系统地建立防爆电气设备设施档案，包括：防爆合格证证书、CCC强制性认证证书、检验报告、产品出厂合格证、产品使用说明书、质量保证证明文件等；建立危险化学品台账管理制度，对新导入的危险化学品应确认防爆电气设备是否符合使用要求；建立防爆电气设备设施管理制度，对电气设备的检查、维护和修理进行规范，明确作业人员的专业技能和检查的频次、内容、人员、维护和修理的要求，对引入第三方机构对防爆电气设备进行检验的，应规定检验的周期和检验机构的资质能力等。

■结语

机械制造企业在生产过程中广泛使用或产生易燃易爆危险物质，可燃性气体、易燃性液体蒸汽或可燃性粉尘的空气混合物是火灾爆炸事故的重要危险因素，对企业电气防爆安全提出高要求。机械制造企业电气防爆安全隐患类型众多，主要表现在危险分区不规范或未划分、防爆电气设备的选型、安装、检查与维护不合理或不能满足防爆要求，以及安全管理制度缺失或不系统等五个方面十类典型隐患。本文通过列举法对典型隐患进行了较为详细的分析，并针对性地给出对策和建议，为机械制造企业电气防爆安全工作提供参考。