论文部分内容阅读
摘 要：作为爆炸性危险环境的照明设施，它的安全性越来越受到重视。本文结合工程实例对油气站场防爆灯具的选择进行探讨，以便对以后的防爆灯具设计选用起到一定的指导作用。
关键词：油气站场; 防爆灯具;防爆等级
引言
爆炸性气体与空气混合后，遇到火花或高温后会引起爆炸，对人身社会安全可能产生重大危害。对含有爆炸性气体的场所需要限制火花或高温。防爆灯具就是通过限制火花或高温的一种特殊灯具。
1 防爆灯具的原理
常用防爆灯具的防爆原理
一）隔爆型灯具
将灯具在正常工作时能产生火花电弧或高温的部件置于隔爆外壳内，隔爆外壳能承受内部的爆炸压力而不致损坏，并能保证内部的火焰气体通过间隙传播时降低能量，不足以引爆壳外的气体。
二）增安型灯具
在正常工作时不会产生电弧、火花和危险高温，在结构上再进一步采取保护措施，提高灯具的安全性和可靠性。增安型灯具在结构上比隔爆型相對较为简单，因此在使用上受到的限制较多，目前使用越来越少。
三）复合型灯具
该系列灯具主要光源为荧光灯，各部件采用多种防爆型式组合而成。如典型的防爆荧光灯，外壳采用增安型，镇流器采用充砂型，光源采用特殊方式进行燃点，内部的隔离开关采用隔爆型。采用复合型灯具能充分发挥各种防爆型式的优点，从而使灯具使用维护简便，使用场所较为广泛，产品性能优越。
四）”n”型灯具（无火花型）
通过限制内部的电弧火花或热表面的部件的方法而实现的防爆灯具，该灯具与增安型灯具差别不大，但相对使用的光源多一点，使用的场所限制较多。
五）本安型灯具
通过限制内部的能量，从而保障灯具在正常或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃爆炸性混合物。本安型灯具主要为一些功率较小的LED光源的灯具，功率一般在10W以下。
2 防爆灯具的选择
一、灯具选择
防爆灯具的选用应根据爆炸危险场所的类别和区域等级以及在该场所中存在的爆炸性混合物的级别、组别来选择。选用防爆灯具要满足以下条件：
（1）要满足危险场所划分的危险区域来选用相应的电气防爆类型;根据爆炸环境出现的频率和持续的时间把危险场所划分为不同的区域。气体场所分为三个区域，即0区、1区、2区。0区：爆炸性环境中的爆炸混合物以气体、蒸汽或薄雾形式出现或长时间存在的场所。1区：在正常运行时，爆炸性环境中可能气体、蒸汽或薄雾形式的爆炸性混合物的场所，是防爆电气设备的典型应用场所。2区：在正常运行时，爆炸性环境中不太可能出现气体，蒸汽或薄雾形式的爆炸性混合物，如果出现也只是偶尔发生并且短时间存在的场所。粉尘场所分为三个区域，即20区，21区和22区。20区：在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘欲空气混合物和可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘和空气混合物形成但未划入20区的场所。该区域包括充入或排放粉尘直接相邻的场所、出现粉尘和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘于空气混合物的场所。22区：在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物但未划入21区的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21区;
（21）要根据危险环境可能存在的易燃易爆气体或者粉尘的种类来选择防爆电气设备的级别和温度组别;
（3）考虑其他环境条件对防爆性能的影响（例如：化学腐蚀、盐雾、高温高湿、沙尘雨水，或振动的影响）;
（4）保证安装使用维护的特殊性;
（5）选用具有防爆合格证以及国家相应认证的产品。根据以上要求，选择防爆灯具的防爆类型，要根据爆炸性气体环境的区域等级及范围决定，如1区范围内必须采用隔爆型灯具;2区内的固定灯具可采用隔爆和增安型，移动式灯具必须采用隔爆型。所选防爆灯具的级别或组别不应低于爆炸危险环境中爆炸混合物级别和组别。同时要考虑环境对防爆灯具的影响，应满足环境温度、空气湿度、腐蚀或污染性物质等各种不同环境的要求。要根据不同的环境要求选择灯具的防护等级和防腐等级。尤其是在爆炸性气体环境中存在腐蚀性气体时，选择具有相应防腐性能的灯具是至关重要的。
二、防护要求
（1）灯具必须有透明件，对透明件的要求是：a.能承受按GB3836.1 热剧变试验和冲击试验的考验;b.不允许制成带螺纹的结构。灯具应设置断开电源后才能打开透明件的联锁装置，或用有“断电源后开盖”字样的警告牌代替。Ⅰ类设置警告牌的灯具，其灯座部件须符合GB1444-78《螺纹防爆灯座》的要求。灯具的进线腔与光源腔之间，须用反光罩或其他隔热措施隔开。与灯座口全连通的连接件须标志符号“0”。灯具的金属保护网与外壳须可靠固定。
（2）对Ⅱ类携带式灯具要求是：a.各部件应采用对化学、机械、电池介质腐蚀等作用具有充分抵抗能力的材料制成。b.外壳及保护网应采用不会因受冲击及跌落而产生危险火花的金属材料制成，或用安全性材料加以包覆。c.透明件与灯泡的间距，灯泡功率小于3W时，不得小于3mm。功率不小于3W时，不得小于5mm。d.透明件与保护网的间距不得小于5mm。网孔面积不得大于2000mm2。e.灯具的引入电缆在夹紧情况下施加15kg力的拉力电缆不得拔脱。f.灯具能承受（GB3836.1）相关条款规定的跌落试验。
3 工程实例
本文以肯尼亚1号成品油管道工程中的PS1增压站为例说明防爆灯具的选择。
一、250W防爆泛光灯的选择，位于污水区域。
根据爆炸危险区域划分图，防爆泛光灯位于爆炸危险区域2区或者附近，因此防爆结构采用各类Ⅱ类防爆灯具都适合。
二、控制配电室内的电池间中的照明
本工程虽然没有对电池间进行爆炸危险区域划分，但考虑电池间可能有氢气泄露，照明依然采用防爆设计。那么防爆等级为多少合适呢？
1）电池间的电池如果是防酸隔爆铅酸蓄电池，那么正常工作情况就会有氢气溢出，电池间则应该划分为1区。
2）电池间的电池如果是阀控式密封铅酸蓄电池，那么在故障时可能有氢气溢出，电池间则应该划分为2区。
本工程是后者，所以电池间如果要划分爆炸危险区域的话应当划分爆炸危险2区。
因为爆炸危险气体是氢气，所以ⅡC 等级可满足要求。
温度组别T1以上都可以满足要求。
尽管本工程中的材料表与BOQ都没有对防爆等级做出要求，但是我们应当明白，防爆等级需要EXde ⅡC T1以上可以满足要求。
由于该站场是成品油站场，主要运输的成分为汽油、柴油、煤油，产生的气体ⅡB 等级即可满足要求。
温度组别T3以上都可以满足要求。
因此本工程材料表选用EXde ⅡB T4是满足需要的
结论
在防爆灯具进行选型时，应该首先确定灯具位于哪个防爆区域，然后再选择合适的防爆结构。随后应当根据爆炸危险区域的爆炸危险气体的爆炸级别和爆炸组别确定防爆等级和温度组别。同时了解厂商的制造水平，在满足安全的前提下，考虑灯具的经济型。
参考文献：
[1]杨文宇.LED防爆灯具的应用和分析[J].电气防爆，2019（05）：30-33.
[2]徐海江，卢巧.船用防爆高压气体放电灯具开盖时间的计算[J].船舶工程，2019，41（S2）：256-260.
（中石化石油工程设计有限公司，山东 东营 257026）
关键词：油气站场; 防爆灯具;防爆等级
引言
爆炸性气体与空气混合后，遇到火花或高温后会引起爆炸，对人身社会安全可能产生重大危害。对含有爆炸性气体的场所需要限制火花或高温。防爆灯具就是通过限制火花或高温的一种特殊灯具。
1 防爆灯具的原理
常用防爆灯具的防爆原理
一）隔爆型灯具
将灯具在正常工作时能产生火花电弧或高温的部件置于隔爆外壳内，隔爆外壳能承受内部的爆炸压力而不致损坏，并能保证内部的火焰气体通过间隙传播时降低能量，不足以引爆壳外的气体。
二）增安型灯具
在正常工作时不会产生电弧、火花和危险高温，在结构上再进一步采取保护措施，提高灯具的安全性和可靠性。增安型灯具在结构上比隔爆型相對较为简单，因此在使用上受到的限制较多，目前使用越来越少。
三）复合型灯具
该系列灯具主要光源为荧光灯，各部件采用多种防爆型式组合而成。如典型的防爆荧光灯，外壳采用增安型，镇流器采用充砂型，光源采用特殊方式进行燃点，内部的隔离开关采用隔爆型。采用复合型灯具能充分发挥各种防爆型式的优点，从而使灯具使用维护简便，使用场所较为广泛，产品性能优越。
四）”n”型灯具（无火花型）
通过限制内部的电弧火花或热表面的部件的方法而实现的防爆灯具，该灯具与增安型灯具差别不大，但相对使用的光源多一点，使用的场所限制较多。
五）本安型灯具
通过限制内部的能量，从而保障灯具在正常或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃爆炸性混合物。本安型灯具主要为一些功率较小的LED光源的灯具，功率一般在10W以下。
2 防爆灯具的选择
一、灯具选择
防爆灯具的选用应根据爆炸危险场所的类别和区域等级以及在该场所中存在的爆炸性混合物的级别、组别来选择。选用防爆灯具要满足以下条件：
（1）要满足危险场所划分的危险区域来选用相应的电气防爆类型;根据爆炸环境出现的频率和持续的时间把危险场所划分为不同的区域。气体场所分为三个区域，即0区、1区、2区。0区：爆炸性环境中的爆炸混合物以气体、蒸汽或薄雾形式出现或长时间存在的场所。1区：在正常运行时，爆炸性环境中可能气体、蒸汽或薄雾形式的爆炸性混合物的场所，是防爆电气设备的典型应用场所。2区：在正常运行时，爆炸性环境中不太可能出现气体，蒸汽或薄雾形式的爆炸性混合物，如果出现也只是偶尔发生并且短时间存在的场所。粉尘场所分为三个区域，即20区，21区和22区。20区：在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘欲空气混合物和可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘和空气混合物形成但未划入20区的场所。该区域包括充入或排放粉尘直接相邻的场所、出现粉尘和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘于空气混合物的场所。22区：在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物但未划入21区的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21区;
（21）要根据危险环境可能存在的易燃易爆气体或者粉尘的种类来选择防爆电气设备的级别和温度组别;
（3）考虑其他环境条件对防爆性能的影响（例如：化学腐蚀、盐雾、高温高湿、沙尘雨水，或振动的影响）;
（4）保证安装使用维护的特殊性;
（5）选用具有防爆合格证以及国家相应认证的产品。根据以上要求，选择防爆灯具的防爆类型，要根据爆炸性气体环境的区域等级及范围决定，如1区范围内必须采用隔爆型灯具;2区内的固定灯具可采用隔爆和增安型，移动式灯具必须采用隔爆型。所选防爆灯具的级别或组别不应低于爆炸危险环境中爆炸混合物级别和组别。同时要考虑环境对防爆灯具的影响，应满足环境温度、空气湿度、腐蚀或污染性物质等各种不同环境的要求。要根据不同的环境要求选择灯具的防护等级和防腐等级。尤其是在爆炸性气体环境中存在腐蚀性气体时，选择具有相应防腐性能的灯具是至关重要的。
二、防护要求
（1）灯具必须有透明件，对透明件的要求是：a.能承受按GB3836.1 热剧变试验和冲击试验的考验;b.不允许制成带螺纹的结构。灯具应设置断开电源后才能打开透明件的联锁装置，或用有“断电源后开盖”字样的警告牌代替。Ⅰ类设置警告牌的灯具，其灯座部件须符合GB1444-78《螺纹防爆灯座》的要求。灯具的进线腔与光源腔之间，须用反光罩或其他隔热措施隔开。与灯座口全连通的连接件须标志符号“0”。灯具的金属保护网与外壳须可靠固定。
（2）对Ⅱ类携带式灯具要求是：a.各部件应采用对化学、机械、电池介质腐蚀等作用具有充分抵抗能力的材料制成。b.外壳及保护网应采用不会因受冲击及跌落而产生危险火花的金属材料制成，或用安全性材料加以包覆。c.透明件与灯泡的间距，灯泡功率小于3W时，不得小于3mm。功率不小于3W时，不得小于5mm。d.透明件与保护网的间距不得小于5mm。网孔面积不得大于2000mm2。e.灯具的引入电缆在夹紧情况下施加15kg力的拉力电缆不得拔脱。f.灯具能承受（GB3836.1）相关条款规定的跌落试验。
3 工程实例
本文以肯尼亚1号成品油管道工程中的PS1增压站为例说明防爆灯具的选择。
一、250W防爆泛光灯的选择，位于污水区域。
根据爆炸危险区域划分图，防爆泛光灯位于爆炸危险区域2区或者附近，因此防爆结构采用各类Ⅱ类防爆灯具都适合。
二、控制配电室内的电池间中的照明
本工程虽然没有对电池间进行爆炸危险区域划分，但考虑电池间可能有氢气泄露，照明依然采用防爆设计。那么防爆等级为多少合适呢？
1）电池间的电池如果是防酸隔爆铅酸蓄电池，那么正常工作情况就会有氢气溢出，电池间则应该划分为1区。
2）电池间的电池如果是阀控式密封铅酸蓄电池，那么在故障时可能有氢气溢出，电池间则应该划分为2区。
本工程是后者，所以电池间如果要划分爆炸危险区域的话应当划分爆炸危险2区。
因为爆炸危险气体是氢气，所以ⅡC 等级可满足要求。
温度组别T1以上都可以满足要求。
尽管本工程中的材料表与BOQ都没有对防爆等级做出要求，但是我们应当明白，防爆等级需要EXde ⅡC T1以上可以满足要求。
由于该站场是成品油站场，主要运输的成分为汽油、柴油、煤油，产生的气体ⅡB 等级即可满足要求。
温度组别T3以上都可以满足要求。
因此本工程材料表选用EXde ⅡB T4是满足需要的
结论
在防爆灯具进行选型时，应该首先确定灯具位于哪个防爆区域，然后再选择合适的防爆结构。随后应当根据爆炸危险区域的爆炸危险气体的爆炸级别和爆炸组别确定防爆等级和温度组别。同时了解厂商的制造水平，在满足安全的前提下，考虑灯具的经济型。
参考文献：
[1]杨文宇.LED防爆灯具的应用和分析[J].电气防爆，2019（05）：30-33.
[2]徐海江，卢巧.船用防爆高压气体放电灯具开盖时间的计算[J].船舶工程，2019，41（S2）：256-260.
（中石化石油工程设计有限公司，山东 东营 257026）