防爆电梯电气安装技术分析与探讨

（湖南省特种设备检验检测研究院 长沙 410117）

随着我国工业经济的飞速发展，石油、化工、制药和航天等涉及危爆的行业如雨后春笋般发展壮大，在这些特殊场合使用的电梯都必须具备一定防爆性能，才能满足行业安全生产的需要，这也促进了防爆电梯的快速增长。但近几年化工企业相继发生多起重特大爆炸、爆燃事故，造成巨大的人身伤亡和财产损失，也对这类特殊企业的设备安全重视程度提高到了前所未有的高度。

1 电气安装常见问题

1.1 电缆引入装置

缺陷1：冗余电缆引入口装配不规范（见图1），门机隔爆箱两处冗余电缆引入口，未采用专用封堵铁片（密封挡板）封堵，而是采取留置一小节线缆封堵。

缺陷2：两根或多根电缆共用一个引入装置（见图2），轿顶隔爆接线箱因电缆引入装置数量不够、未按接线图要求布线造成两根电缆共用一个引入装置。

缺陷3：缆线外径未有效穿过密封圈引入隔爆箱内（见图3），电缆防护外胶皮剥离过长，仅芯线穿过密封圈引入隔爆箱。

1.2 隔爆箱

缺陷1：隔爆结合面在设备运输搬运、安装周转过程因中受到雨水潮湿环境影响，出现表面锈蚀、机械损伤和油漆污损情况（见图4）。

缺陷2：在安装接线、调试环节不可避免将隔爆箱盖板打开，盖板上的紧固螺栓、弹簧垫在拆卸时造成缺失，有时安装人员未按要求配置合适螺栓、弹簧垫，以及紧固螺栓未将弹簧垫压实并圈等（见图5）；

图1 电缆引入装置缺陷1

图2 电缆引入装置缺陷2

图3 电缆引入装置缺陷3

缺陷3：控制柜本安接线箱一般外挂在控制柜隔爆箱外侧，部分安装人员误以为两个箱体为一整体，所以本安接线箱内与隔爆箱间的多余孔洞未封闭、非本安电气部件设置在本安接线箱内（见图6）。

图4 隔爆箱缺陷1

图5 隔爆箱缺陷2

2 分析、处置及建议

2.1 电缆引入装置

GB 31094—2014《防爆电梯制造与安装安全规范》中第5.5.4.1条对防爆电梯电气部件上的电缆引入装置做出了明确要求，从结构上也可以分为两种：密封圈式和浇封式（见图7）。密封圈式的又分为压紧螺母式和压盘式电缆引入装置，密封圈在防爆电气部件中是一个很重要的零件， 由硫化橡胶制成， 橡胶材料是一种压缩变形材料， 在外力作用下它的形状会改变但体积不变。它们都是通过密封圈在压紧螺母（压盘）的作用力下发生变形而封闭密封圈与连通节、电缆之间的缝隙， 从而可以防止可燃性气体进入电气设备的接线空腔内或防止内部爆炸物窜至外部点燃爆炸性气体混合物。

图6 隔爆箱缺陷3

图7 电缆引入装置示意图

分析以上三种缺陷情况产生失爆（使用中的防爆电气设备失去耐爆性能和隔爆性能）的原因，图1中滞留的电缆与密封圈、密封圈与连通节之间在压紧螺母的作用下起到了良好的封闭，但电缆芯线之间存在不可避免的缝隙，尤其是那些芯线之间不致密的电缆，形成了爆炸生成物“传爆”的通道。同理，图2中两根或多根电缆共用一个引入装置的情况，电缆间的缝隙更宽其形成的“传爆”通道截面积更大；图3中电缆外层橡胶防护层剥离过长，密封圈不能有效套在电缆外径上造成密封隔离失效。

电缆引入装置安装要求建议：

1）密封圈的硬度应与电缆护套材料相匹配，硬度太大密封圈在压紧时将可能伤害电缆的绝缘，太小失去密封隔爆作用，不应老化失去弹性、变质、变形、开裂；

2）冗余引入装置应有密封挡板；

3）引入电缆时，电缆应穿过压紧装置、金属垫圈、密封圈、金属垫圈依次放入压紧；

4）有压线板的引入电缆必须用压线板压紧。；

5）应采用防爆引入装置中的专用金属垫圈，专用金属垫圈在压力作用下迫使密封圈变形，密封电缆引入口相关联的缝隙， 这就要求垫圈的直径（内径和外径）与引入电缆相匹配，能够实现这种密封效果。

2.2 隔爆箱

隔爆箱的隔爆外壳通常由壳体、盖、紧固件以及穿越壳壁的操纵杆或转轴等组成，隔爆箱的防爆安全性能主要“隔爆外壳”和“隔爆间隙”来保证。可以限制爆炸生成物将外壳爆破，并且限制内部较大的爆炸火花通过任何“隔爆间隙”窜到壳外，当有较小的火花经过符合宽度、间隙和表面粗糙度要求的隔爆结合面后，其火花能量被冷却、吸收，不足以点燃隔爆箱周围的爆炸性气体。

根据这样的防爆原理，隔爆型电气设备的外壳必须具有足够的机械强度，承受内部爆炸时产生的爆炸压力时不会发生严重的变形或损坏；外壳各零部件之间的缝隙，即“隔爆间隙”必须具有合适的机械尺寸，能够降低外壳内部爆炸生成物窜出外壳时所携带的能量，甚至阻止爆炸生成物窜出外壳。

隔爆箱的外壳强度在制造时通过型式试验验证其隔爆能力，安装时主要是保证其“隔爆间隙”符合标准要求。依据GB 3836.2—2010《爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》规定：平面式、圆筒式或止口式结合面隔爆间隙为0.08～0.40之间，平均粗糙度Ra≤6.3μm。

图4中隔爆结合面因锈蚀、机械损伤或油漆污损将导致隔爆间隙、表面粗糙度增大；图5中隔爆箱紧固螺栓或弹簧垫缺失、未配置合适弹簧垫、弹簧垫未紧实等都将直接导致隔爆外壳盖板不能压实。紧固件通常是保持其防爆型式完整性的重要部分，尤其隔爆型及部分粉尘防爆型设备等必须采用特殊紧固件，它们起紧固隔爆接合面或保持外壳密封性的作用，对保证防爆型式的完整性至关重要。如果紧固件的螺距、公差配合等不达标，则易出现脱落、松动等问题，从而影响设备的防爆性能，形成安全隐患。图6隔爆箱多余孔洞未封闭、非本安电气部件未设置在隔爆箱内，直接造成电气装置触头暴露在爆炸性气体环境中，在触头动作时产生的电弧火花极易点燃爆炸性气体，导致严重的爆炸事故发生。

隔爆型设备装配的建议：

1）非本安电气部件和关联设备的非本质安全电路必须设置在隔爆箱内部；

2）清理隔爆接合面，可以涂以适量的中性凡士林等合格的防锈油，或进行磷化处理；

3）逐件检查确保紧固件紧可靠紧固、盲孔用螺钉长度和盲孔螺纹深度匹配；

4）隔爆面上应无任何损伤。

防爆电梯使用场所的生产一般具有高温高压、深冷负压、易燃易爆、毒性介质、高度腐蚀性等特点，对防爆安装工艺操作控制的要求非常苛刻，为了确保防爆电梯安装完成后运行安全，往往会从工艺的安全设计和安全控制、防火防爆等几个方面去综合考虑，从源头上消除隐患，在过程中控制风险。从上述列举的两个方面问题可见，防爆电梯安装要求施工人员在掌握基本电梯安装技术的基础上，还需熟悉和掌握防爆电气部件和防爆非电气部件的专业知识。而笔者在防爆电梯监督检验时经常发现由于防爆电梯安装施工人员缺少防爆专业知识或对防爆专业知识掌握不够导致防爆电梯在安装中出现一些不符合规范的潜在安全隐患，这需要引起大家的高度重视。

3 结束语

以上从几个方面分析了防爆电梯电气安装中常见的一些问题，对发现的问题进行了分析并提出了相关解决方法，提出的观点希望得到同行们的批评、指正，以期通过交流能够更好地保障防爆电梯安全。