工廠隔爆型照明燈具的原理和設計
2014-03-31 11:22:18 來源：渝榮防爆
1 概述
隨著石油、化工等產業的飛速發展，照明燈具在生產、倉儲、救援中的使用越來越廣泛，品種越來越多。
在爆炸性氣體危險場所里如何防止照明燈具事故性爆炸的發生已經成為十分重要的課題。由于照明燈具在工作時不可避免地產生電火花或形成熾熱的表面，它們一旦與生產或救援現場的爆炸性氣體混合物相遇，就會導致爆炸事故的發生，直接危及國家財產和公民的生命安全。
因此，作為使用*廣泛的照明燈具，它的防爆技術問題早已引起了人們的普遍關注和高度重視。
2 隔爆型的原理
根據歐洲標準EN13463-1：2002《爆炸性環境用非電氣設備第1部分：基本方法與要求》的防爆概念和防火類型，隔爆型是采取措施允許內部爆炸并阻止火焰傳爆的一種防爆型式，是*常用的一種防爆類型。由于這種防爆類型的燈具外殼一般使用金屬材料制造，散熱性好，外殼強度高和耐用性好，很受用戶歡迎。而且，許多增安型防爆燈具部件，如燈座、聯鎖開關等，也采用隔爆型結構。
具有隔爆外殼的電氣設備稱為隔爆型電氣設備。如果爆炸性氣體混合物進入隔爆外殼并被點燃，隔爆外殼能承受內部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，并阻止內部的爆炸向外殼周圍爆炸性混合物傳播。這是一種間隙防爆原理，即利用金屬間隙能阻止爆炸火焰的傳播和冷卻爆炸產物的溫度，達到火焰熄滅和降溫，抑制爆炸的擴展的原理設計的一種構造（見圖1）。
3 隔爆燈具的設計
在進行隔爆燈具的結構設計時，制造者往往重點放在隔爆外殼的外形和強度設計上，卻往往忽略了與外殼構成整體的緊固件、引入裝置、透明件、懸掛裝置、標志等其它器件的設計。
圖1 隔爆原理圖
下面，根據GB3838.2-2000《爆炸性氣體環境用電氣設備第! 部分：隔爆型“d”》的要求，在結構設計方面來分析需要注意的一些問題：
⑴外殼緊固件
用螺栓緊固的的隔爆外殼有二種型式：平面和止口。對于平面結構，螺栓不僅起緊固作業，還要保證平面間隙。對于止口結構，當隔爆面只考慮圓筒部分時，螺栓只起緊固作用；當隔爆面需要考慮圓筒加平面時，螺栓不僅起緊固作業，同時起保證平面部分間隙作用。
當在外殼上直接攻螺紋時必須注意：緊固件螺孔盡量不要穿過隔爆外殼，穿過外殼時螺孔底部應留有3mm以上的余量；在使用鋁合金等輕合金材料作隔爆外殼時，由于鋁合金強度較低，因此，經常打開（如更換光源需要打開）的隔爆外殼上使用螺釘緊固時，不應在鋁合金外殼上直接攻螺紋，應通過預埋防松的內外螺紋鋼套，來增加螺孔強度，并防止因螺紋爛牙而失效；不需要用戶在更換光源中或維修時打開，且出廠時已經安裝好的螺栓，可以在外殼上直接攻緊固螺孔，但是不能使用細牙螺紋，盡量使用粗牙螺紋，且有足夠的嚙合扣數來滿足緊固要求。
總之，在設計外殼緊固件時，應首先分清其在隔爆外殼中的作用，是只起緊固作用，還是既起緊固同
時還起保證平面間隙的作用，然后確定螺栓的*大軸向載荷選用合適的螺栓。
⑵引入方式與引入裝置
燈具電纜和導線的引入可以按下述二種方法進行連接：a）間接引入，用接線盒或插接裝置連接的方式；b）直接引入，將電纜和導線直接接入主外殼的連接方式。
值得注意的是，密封圈老化或壓不緊的情況下可以直接產生燃燒或傳爆。因此，在正常工作時產生危險火花、電弧或危險溫度且外殼容積大于2000cm3或GB3836.1《爆炸性氣體環境用電氣設備第1部分：通用要求》第4條劃為ⅡC級的防爆燈具，不適合采用彈性密封圈壓緊式直接引入方式。盡管GB3836.2沒有對此說明，GB3836.15-2000《爆炸性氣體環境用電氣設備第15部分：危險場所電氣安裝（煤礦除外）》對此作出了規定。
通過引入裝置引入到燈具的電纜，從安裝到使用整個過程中，如果有可能受到拉力，引入裝置的壓緊螺母上或靠近引入裝置的燈具內部增加電纜防拔脫壓板，阻止力傳遞到接線端子上和防止電纜可能產生的移動，防止電氣連接的接觸不良或失效。
燈具在設計時可能需要提供一個以上引入裝置，方便用戶不同的安裝要求。出廠時，應將全部的引入裝置都安裝好封堵件，封堵件的結構必須適合防爆型式。或者，僅安裝一個引入裝置，將其余（引入裝置拆除后的）孔用適合防爆型式的悶頭代替。這樣，不會因多余的引入裝置忘記封堵而造成隔爆外殼的失效。
⑶透明件的安裝
防爆燈具離不開透明件，而透明件又是外殼部件中強度*低的部件，因此透明件安裝是否可靠直
接影響防爆燈具的安全性能。下面分析一下三種常用的透明件安裝方式：
a）直接密封在外殼內，與外殼形成一個整體。這種方法簡單實用、使用廣泛。密封材料應選用耐溫、耐油的橡膠件，或使用環氧樹脂等膠粘劑將透明件密封在外殼內并壓緊。
b）用襯墊或不用襯墊，直接將透明件緊固在外殼內。不用襯墊時透明件接合面的平整度要求很高，一般適合小型平板玻璃且將玻璃結合部位同時磨平，不然玻璃受力不均，容易碎裂。
c）密封或膠粘在一個框架上，框架緊固在外殼內，這樣可以將透明件作為整體更換。這種結構在燈具中使用很少，在一些須要經常更換透明件的大型設備上，將透明件和框架作為一個整體部件更換。透明件與框架的密封可以參考a）的型式。
在結構上，應盡量使透明件受到的（內部爆炸產生的）力直接傳遞到金屬外殼上，通過透明件的壓板和或螺釘再傳遞到金屬外殼上是不合適的，同時，透明件安裝后不能受到應力，這樣才能保證透明件與外殼結合可靠。
⑷懸掛裝置
燈具的安裝不應僅靠一個螺釘。用吊環安裝、或使用鋼管直接連接時，應另外設計一個防止扭轉松動的措施，防止在振動等狀態下的松動
一般提供2個以上安裝螺釘（孔），防止旋轉。當使用鋼管直接連接時，必須提供防扭轉和防松措施。
⑸燈具的標志
燈具的標志不但需要提供燈具的正確安裝、使用的信息，而且要提供燈具的維護、保養的信息。
燈具的標志至少包括三類：防爆類型標志、警告類標志、銘牌。我在產品檢驗中經常發現許多產品的標志不完整，應該引起注意。
a）防爆類型標志
外殼應該有永久醒目的防爆標志，在受到化學腐蝕、振動、沖擊等情況下都應醒目可靠。如，在壓鑄外殼明顯處用凸紋或凹紋壓鑄出“ExdⅡCT4”
一個設備有二個或二個以上不同類型的防爆結構時，并且不是一體化設計的產品，如：燈具的鎮流器箱通過電纜或者鋼管連接燈具主體的，應該分別標志出各自的防爆等級標志。
b）警告標志
一個車間或廠房的燈具一般用多個防爆開關分開控制，或者一個防爆開關控制一臺防爆燈具，因此，大多數的防爆燈具不必設計聯鎖開關。但當用警告標志替代聯鎖開關時，在外殼能夠打開的部位，均應該有醒目的“斷電后才能開蓋”字樣的警告標志。
c）銘牌
銘牌不僅需要GB3836.1第27條的內容，同時標注出燈具的相關參數，如氣體放電燈應該標注頻率、光源功率等，滿足燈具的一般特性要求。
4 設計時如何考慮燈具的一般安全要求
大家知道，防爆燈具的特殊要求國家標準是GB3836系列標準，GB3836系列標準等同、等效或非等效采用IEC60079系列標準。
通用燈具的安全要求國家標準是GB7000系列標準，GB7000系列標準等同采用IEC60598系列標準。
防爆燈具是可在爆炸性氣體環境中使用的特殊燈具，目前國內生產企業的在設計生產和使用防爆燈具時，僅考慮GB3836系列標準的要求，GB7000系列標準的相關規定往往被忽視。
IEC60598-1的第六版的第0章對防爆燈具還應符合相應的安全要求做了規定，同時我們還注意到，在IEC60079-0的2000年版在標準的開頭也有相同的規定，也就是說，在IEC標準體系中，防爆電氣特殊標準和燈具一般安全要求標準對防爆燈具還應符合相應的安全要求的規定是完全吻合的。
IEC60598-1第0章對其與IEC60079系列標準的關系的表述是：“對IEC60079覆蓋的防爆燈具，除了IEC60079的要求以外， 還要符合IEC60598-1系列相關標準的要求，當GB7000系列標準與IEC60079標準有矛盾時，優先考慮IEC60079的規定�！�
IEC60079-0第1章第二段的表述是：“除了直接關系的爆炸危險的要求以外，本標準沒有規定特殊的安全要求�！�
按照IEC60598-1和IEC60079-0標準的規定，我們進行防爆燈具的設計應使防爆燈具符合防爆標準的同時符合通用燈具的安全要求。例如對一個隔爆型投光燈具來說，除了符合GB3836.3（IEC60079-1） 標準的規定以外，還應符合GB7000.7（IEC60598-2-5）的要求。
1 概述
