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非電氣防爆安全點燃危險評定及其關(guān)鍵技術(shù)分析

文檔作者：湯鵬梁峻王新華蔣漳河徐偉巍文檔來源：廣州特種機電設(shè)備檢測研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月15日
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《電氣防爆》2016年6月 第2期
￡ ￡
防爆技術(shù)應(yīng)用
3 3e
非電氣防爆安全點燃危險評定
及其關(guān)鍵技術(shù)分析
湯鵬，梁峻，王新華，蔣漳河，徐偉巍
(廣州特種機電設(shè)備檢測研究院，廣州510180)
[關(guān)鍵詞]爆炸危險場所；非電氣防爆安全；點燃危險評定；潛在點燃源；有效點燃源
[摘要]爆炸危險場所存在大量的非電氣機械設(shè)備和部件，在其T-作過程中會產(chǎn)生高溫
熱表面、機械火花、靜電等潛在點燃源，對防爆安全造成重大隱患。根據(jù)點燃源的出現(xiàn)頻率，對
非電氣機械設(shè)備和部件進行分類評估，能夠有效避免潛在點燃源成為有效點燃源，是確保機械
防爆安全的重要手段。
[中圖分類號]X932 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1004—9118(2016)02—0022—05
DO1：10．14023／j．cnki．dqfb．2016．02．008
Analysis of Ignition Hazard Assessment and Its Key Technology of
Non Electrie Explosion——proof Safety
Tang Peng，Liang Jun，Wang Xin～hua，Jiang Zhang—he，Xu Wei—wei
(Guangzhou Academy ofSpecial Equipment Inspection&amp;amp; Testing，Guangzhou Guangdong 510180)
Key words：explosive hazardous area；non electric explosion—proof safety；ignition hazard as—
sessment；potential ignition source；effective ignition source
Abstract：There exist a large number of non electric equipments and components in explosive
hazardous area，and it will produce potential ignition sources such as hot surfaces，mechanically
generated sparks and static electricity during its work，which poses a major threat to the explosion—
proof safety，SO we must pay attention to mechanical explosion—proof safety．According to the OC‘
cu~ence frequency of ignition source。ignition hazard~ssessInent gives a classified evaluation of me—
chanical equipments and components，and it can effectively avoid potential ignition source to become
as a effective ignition source，so ignition hazard assessment is a important way to ensure the non
electrie Mechanical explosion—proof safety．
o蠟 譬 磊
隨著機械設(shè)備和部件等非電氣設(shè)備在爆炸危 作。相關(guān)事故調(diào)查也顯示，非電氣設(shè)備和部件點
險場所中使用的不斷增多，非電氣機械防爆安全 燃源引起的爆炸事故數(shù)量增多，例如，2013年山
[收稿日期]2016—05—09
[基金項目]國家質(zhì)檢總局科技計劃項目《防爆特種設(shè)備非電氣部件點燃危險辨識及評定方法研究》(項目編號：2015QK263)
[作者簡介]湯鵬，男，1990年生，碩士，主要從事機械防爆安全的研究及檢驗工作。
一22 —
· 防爆技術(shù)應(yīng)用· 非電氣防爆安全點燃危險評定及其關(guān)鍵技術(shù)分析
東省青島市“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏
爆炸特別重大事故的直接原因¨ 就是由液壓破
碎錘在蓋板上撞擊形成的機械火花引起的，因此，
非電氣機械防爆安全亟待重視。
點燃危險評定是確保非電氣機械防爆安全的
重要手段，通過點燃危險評定確定設(shè)備的保護級
別和溫度組別，是保障非電氣機械防爆安全的核
心工作。因此，有必要依據(jù)國內(nèi)外非電氣機械防
爆的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合相關(guān)概念、注意事項和指導(dǎo)原
則，對點燃危險評定的流程和關(guān)鍵技術(shù)進行分析。
1 機械安全與防爆安全
現(xiàn)代工業(yè)的機械化程度已經(jīng)非常高，人們借
助成套機械設(shè)備和機械部件可以輕松地完成自身
難以完成的任務(wù)，然而機械安全形勢依然嚴(yán)峻，機
械傷害事故屢見不鮮。傳統(tǒng)的機械傷害形式主要
有壓、碾、夾、割、攪、燙等，會對人身造成重大傷
害，但隨著機械設(shè)備使用范圍的不斷擴大，越來越
多的成套機械設(shè)備、機械部件被使用在爆炸危險
場所。眾所周知，爆炸危險場所存在著大量的可
燃性氣體、可燃性粉塵或者可燃性氣粉混合物，防
爆安全事關(guān)重大。機械設(shè)備在能量傳輸和運動過
程中，不可避免地會發(fā)生摩擦、沖擊、碰撞等工況，
產(chǎn)生高溫、機械火花等潛在點燃源，對設(shè)備的防爆
安全帶來重大隱患和挑戰(zhàn)。因此，當(dāng)機械安全與
防爆安全相結(jié)合，便產(chǎn)生了一個全新的安全領(lǐng)域
分支—— 機械防爆安全。
2 點燃危險評定
機械防爆安全不同于電氣防爆安全的最大區(qū)
別 在于機械設(shè)備和部件的點燃危險評定。電
氣設(shè)備的能量可以根據(jù)負載的電壓、電流值進行
量化，從而確定其安全閾值；而機械設(shè)備和部件的
點燃源則相對較為隱蔽，其能量難以量化，因此，
需要對機械設(shè)備和部件進行點燃危險評定。實際
上，點燃危險評定的本質(zhì)是風(fēng)險評估，通過點燃危
險評定的步驟和流程對機械設(shè)備和部件的保護級
別和溫度組別進行合理評估，從而確定機械設(shè)備
和部件的安全閾值和使用范圍。由此可知，點燃
危險評定是確保機械防爆安全的核心和關(guān)鍵。
2．1 評定步驟及流程
根據(jù)機械防爆的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)l3。J，點燃危險評
定可概括為以下四步：
(1)點燃危險辨識
(2)點燃危險評估
(3)采取保護措施
(4)確定保護級別
上述步驟是點燃危險評定的一般步驟，結(jié)合
實際評定過程將其繪制成流程圖，如圖1所示。
從實施流程圖可以看出，點燃危險評定的過程環(huán)
環(huán)相扣，通過不斷地評估和判定推動整個點燃危
險評定的進程，最終確定機械設(shè)備和部件的保護
級別。實際上，點燃危險評定的過程既是制訂保
護措施的過程，又是檢查保護措施是否滿足相應(yīng)
防爆要求的過程。
2．2 點燃危險辨識
點燃危險辨識是點燃危險評定的基礎(chǔ)。需要
先了解清楚可能存在點燃源(possible ignition
source)、設(shè)備相關(guān)點燃源(equipment related igni—
tion source)、潛在點燃源(potential ignition source)
和有效點燃源(effective ignition source)四條術(shù)語
及相互關(guān)系，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 13463—1：2009對此進
行了歸納，如圖2所示。
點燃危險辨識的主要內(nèi)容是對設(shè)備所有的潛
在點燃源進行辨識。此步驟的關(guān)鍵在于從設(shè)備相
關(guān)點燃源中找出所有的潛在點燃源，這需要全面
考慮設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行環(huán)境、材料以及
人為因素等。但是，這一步并不需要考慮潛在點
燃源能否成為有效點燃源，這樣做的目的在于避
免思維限制、漏掉任何一個潛在點燃源。
2．3 點燃危險評估
點燃危險評估的實質(zhì)是分析潛在點燃源的出
現(xiàn)頻率，是點燃危險評定的關(guān)鍵步驟。點燃危險
評估定性地把潛在點燃源按其出現(xiàn)頻率進行分
類，即在正常運行、預(yù)期故障和罕見故障條件下可
能出現(xiàn)的潛在點燃源。正常運行是指設(shè)備在其設(shè)
計參數(shù)范圍內(nèi)的運行狀況；預(yù)期故障是指實際運
行中正常出現(xiàn)的干擾或設(shè)備故障；罕見故障是指
在罕見情況下出現(xiàn)的故障，兩個獨立的預(yù)期故障
可視為一個罕見故障。潛在點燃源出現(xiàn)在正常運
行條件下，表明其出現(xiàn)頻率很高；潛在點燃源出現(xiàn)
在預(yù)期故障條件下，表明其出現(xiàn)頻率較高；潛在點
燃源出現(xiàn)在罕見故障條件下，表明其出現(xiàn)頻率較
低。潛在點燃源不同的出現(xiàn)頻率對應(yīng)著不同的風(fēng)
險程度，出現(xiàn)頻率越高說明點燃風(fēng)險越高，則設(shè)備
的保護級別可能相對較低。
～ 23 —
《電氣防爆》2016年6月 第2期
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圖1 點燃危險評定流程圖
圖2 幾種點燃源的定義和相互關(guān)系
因此，正確地分析潛在點燃源的出現(xiàn)頻率是此
步驟的關(guān)鍵。潛在點燃源的出現(xiàn)頻率與機械設(shè)備
和部件的工況密切相關(guān)，不同的工況對應(yīng)著不同的
運行條件，即正常運行、預(yù)期故障和罕見故障分別
對應(yīng)著不同的工況。因此，熟悉設(shè)備的運行條件和
一24 一
工況是進行點燃危險評估的前提。
2．4 采取保護措施
采取保護措施規(guī)避點燃危險是確保機械防爆
安全的重要手段。采取保護措施有一定的順序，其
原則如下：
· 防爆技術(shù)應(yīng)用· 非電氣防爆安全點燃危險評定及其關(guān)鍵技術(shù)分析
— — 保證不能形成點燃源
— — 保證點燃源不能成為有效點燃源
— — 阻止爆炸性環(huán)境接觸點燃源
— — 承受爆炸并阻止火焰?zhèn)鞑?
GB 25286-2010規(guī)定了5種防燃型式，分別
為限流外殼型“fr”、隔爆外殼型“d”、結(jié)構(gòu)安全型
“ c ”
、控制點燃源型?b’和液浸型“k”，其具體情況
見表1。上述5種防燃型式可單獨使用也可與其
他防燃型式一起使用，對不同保護級別的機械設(shè)備
和部件進行保護。但是，限流外殼型“fr”不適于與
非Gc／Dc級設(shè)備保護類型一起使用。此外，值得
說明的是，除了上述規(guī)定的5種防燃型式外，任何
能夠降低點燃風(fēng)險的措施都是可取的，至于能否有
效降低風(fēng)險，需要結(jié)合實際情況進行判定。
表1 幾種防燃型式的對應(yīng)關(guān)系
保護措施 防爆原理 可提供設(shè)備保護級別
限流外殼型“f 阻止爆炸性環(huán)境
r” 接觸點燃源 Gc／Dc
隔爆外殼型?d’ 承受爆炸并阻止 G
火焰?zhèn)鞑?a、Gb／Da、Db
結(jié)構(gòu)安全型“ 保證不能形成
c” 點燃源 Ga、Gb／Da、Db
控制點燃源型“b” 保證點燃源不能 G
成為有效點燃源 a Gb，Gc／Da Db Dc
液浸型“k” 阻止爆炸性環(huán)境 G
接觸點燃源 a Gb Gc／Da Db Dc
2．5 確定保護級別
對設(shè)備采取的保護措施進行評估，確定設(shè)備的
保護級別是點燃危險評定的最后一步，也是最為關(guān)
鍵的一步。根據(jù)點燃危險評定的原則，如果采取的
保護措施使得設(shè)備在罕見故障條件下不會出現(xiàn)有
效點燃源，則該設(shè)備的保護級別為Ga／Da級；如果
采取的保護措施使得設(shè)備在預(yù)期故障條件下不會
出現(xiàn)有效點燃源，則設(shè)備的保護級別為Gb／Db級；
如果采取的保護措施使得設(shè)備在正常運行條件下
不會出現(xiàn)有效點燃源，則設(shè)備的保護級別為Gc／Dc
級。其對應(yīng)關(guān)系見表2。
這一步的關(guān)鍵在于結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)與實際情況對采
取的保護措施進行合理的分析，評估是否能夠避免
有效點燃源的出現(xiàn)。有些保護措施是GB 25286—
2010中明確規(guī)定的防燃型式，且其保護程度有明
確規(guī)定，有些保護措施例如限制運行速度、使用無
火花材料等則需要結(jié)合實際情況進行判定和評估。
此外，采取保護措施后是否會引入新的潛在點燃
源，也是得出評定結(jié)果時需要考慮的因素。
表2 設(shè)備保護級別對應(yīng)關(guān)系
設(shè)備類別和 避免有效點燃源 保護能力 適用區(qū)域
保護級別
Ga級 罕見故障 很高 0區(qū)／1區(qū)／2區(qū)
II類 Gb級 預(yù)期故障 高 1區(qū)／2區(qū)
Gc級 正常運行 一般 2區(qū)
Da級 罕見故障 很高 20區(qū)／21區(qū)／22區(qū)
III類 I)b級 預(yù)期故障 高 2l區(qū)／22區(qū)
_
Dc級 正常運行 一般 22區(qū)
3 點燃危險評定關(guān)鍵技術(shù)分析
通過上述分析可知，對點燃源的出現(xiàn)頻率進行
正確評估是點燃危險評定的關(guān)鍵。點燃源不同的
出現(xiàn)頻率對應(yīng)著不同的點燃風(fēng)險，只有正確評估點
燃源的出現(xiàn)頻率，才能確保危險評定結(jié)果的正確
性。此處的點燃源包括潛在點燃源和有效點燃源，
而對潛在點燃源出現(xiàn)頻率的分析對應(yīng)著點燃危險
評定的第二步，對有效點燃源出現(xiàn)頻率的分析則對
應(yīng)著點燃危險評定的第四步。此外，對點燃源進行
檢測和分析，是確定設(shè)備溫度組別的關(guān)鍵。
3．1 潛在點燃源頻率分析
上述分析表明，潛在點燃源的出現(xiàn)頻率與設(shè)備
的工況密不可分。以起重機輪軌機械摩擦為例，其
運行工況主要有正常行駛、原地打滑、沖擊工況、啃
軌和抱死滑動 J，主要的潛在點燃源是高溫?zé)岜?
面和機械火花?，F(xiàn)在的關(guān)鍵是界定正常運行、預(yù)期
故障和罕見故障分別對應(yīng)著哪些工況。一般認為，
正常行駛應(yīng)為正常運行，正常行駛過程中出現(xiàn)的高
溫?zé)岜砻鏋檎＿\行條件下出現(xiàn)的潛在點燃源；滾
動行駛、原地打滑、沖擊工況、啃軌和抱死滑動應(yīng)為
預(yù)期故障，這些工況下出現(xiàn)的高溫?zé)岜砻婧蜋C械火
花為預(yù)期故障條件下出現(xiàn)的潛在點燃源；若是同時
出現(xiàn)沖擊工況和啃軌，則視為罕見故障，此時出現(xiàn)
的高溫?zé)岜砻婧蜋C械火花為罕見故障條件下出現(xiàn)
的潛在點燃源。
對潛在點燃源的出現(xiàn)頻率做出正確評估是極
為關(guān)鍵的一步，這涉及到設(shè)備保護級別判定結(jié)果的
正確性。例如，假設(shè)判定正常行駛中出現(xiàn)的高溫?zé)?
表面為預(yù)期故障條件下出現(xiàn)的潛在點燃源，采取保
護措施將其消除，從而判定該設(shè)備保護級別為Gb／
Db級，而實際上正常行駛過程中出現(xiàn)的高溫?zé)岜?
一25 —
《電氣防爆》2016年6月 第2期
面是正常運行條件下出現(xiàn)的潛在點燃源，采取適當(dāng)
的保護措施消除點燃源，其設(shè)備保護級別應(yīng)為Go／
Dc級。此處錯誤的判斷潛在點燃源的出現(xiàn)頻率，
導(dǎo)致該設(shè)備保護級別的評估結(jié)果偏高，沒有起到降
低風(fēng)險的作用。
3．2 有效點燃源頻率分析
采取保護措施后，仍然可能出現(xiàn)的點燃源為有
效點燃源。對有效點燃源的出現(xiàn)頻率進行分析是
EN 13463：2009的最新做法，這一方面能夠避免上
述錯誤，另一方面也增大了評定的難度，因為這對
評估人員的要求更高。
同上例，起重機輪軌在正常行駛過程中出現(xiàn)的
高溫?zé)岜砻鏋檎＿\行條件下出現(xiàn)的潛在點燃源，
根據(jù)GB 25286-2010，即EN 13463：2001的原則，
采取有效的保護措施使其不能成為有效點燃源，則
直接判定該設(shè)備保護級別為Ge／De級。這樣的做
法僅需確保采取保護措施有效即可，是較為保守的
評估方式。但是根據(jù)最新的EN 13463：2009的原
則，需對采取保護措施后有效點燃源的出現(xiàn)頻率進
行重新判定，若該保護措施確保有效點燃源在正常
運行條件下不出現(xiàn)，則判定該設(shè)備保護級別為Gc／
Dc級；若該保護措施非常有效，能夠確保即使在預(yù)
期故障條件下也不會出現(xiàn)有效點燃源，則應(yīng)判定該
設(shè)備保護級別為Gb／Db級；若是能夠確保即使在
罕見故障條件下也不會出現(xiàn)有效點燃源，則應(yīng)判定
該設(shè)備保護級別為Ga／Da級。這樣的做法對評估
人員的要求更高，但也更加科學(xué)。
對潛在點燃源的出現(xiàn)頻率進行分析決定了設(shè)
備保護級別的下限，而對有效點燃源的出現(xiàn)頻率進
行分析則決定了設(shè)備保護級別的上限，對兩者做出
正確判斷是點燃危險評定的關(guān)鍵。
3．3 點燃源檢測技術(shù)
上述分析表明，對點燃源的出現(xiàn)頻率進行正確
分析是確定設(shè)備保護級別的關(guān)鍵。除此之外，對點
燃源進行識別和檢測，確定設(shè)備的溫度組別也是點
燃危險評定的重要工作。
機械設(shè)備和部件在工作過程中極易產(chǎn)生機械
火花和高溫?zé)岜砻妫@是威脅機械防爆安全的兩大
潛在點燃源 。對于機械火花，主要采取控制運
動間隙、限制運行速度和使用無火花材料等手段進
行消除。對于高溫?zé)岜砻?，可采用預(yù)埋熱電偶或紅
外熱成像的方法進行溫度采集。通常情況下，產(chǎn)生
高溫?zé)岜砻娴膮^(qū)域范圍較大且較為分散，故需結(jié)合
實際工況以及設(shè)備運行狀況對每一個有可能產(chǎn)生
高溫?zé)岜砻娴膮^(qū)域進行溫度采集，對比采集數(shù)據(jù)后
獲得設(shè)備的最高表面溫度，從而確定設(shè)備的溫度組
別。
4 結(jié)語
目前，國際上在不斷重視爆炸危險場所用機械
設(shè)備和部件的防爆安全。歐洲有關(guān)機械防爆的標(biāo)
準(zhǔn)已經(jīng)更新到EN 13463：2009版本，而基于此標(biāo)準(zhǔn)
制訂的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 80079—36：2016和ISO
80079—37：2016也于2016年2月正式頒布，這標(biāo)
志著機械防爆安全在世界范圍內(nèi)受到重視。掌握
好點燃危險評定技術(shù)，通過點燃危險評定確定機械
防爆設(shè)備或部件的保護級別和溫度組別，是確保機
械防爆安全關(guān)鍵。
參考文獻
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漏爆炸特別重大事故調(diào)查組．山東省青島市“11·22”
中石化東黃輸油管道泄漏爆炸特別重大事故調(diào)查報告
【EB／OL]．(2014／01／1 1)http：／／www．chinasafety．gov．
cn／newpage／Contents／Channel 21679／2014／01 10／244575／
content_ 244575．htm．
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