文/江 浩 薛季愛 姚 俊 歐陽惠卿

電梯作為一種垂直運輸設(shè)備，在各行業(yè)均得到了廣泛應(yīng)用。近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，易燃易爆危險性場所的產(chǎn)業(yè)在我國大量興起，防爆電梯已被越來越廣泛地應(yīng)用于石油、化工、制藥、油漆、冶金、科研、城市燃?xì)庹镜群斜ㄐ曰旌衔锏膱鏊７?wù)于爆炸性環(huán)境下的電梯，在正常運行和故障狀態(tài)下若不具備防爆品質(zhì)，產(chǎn)生的電氣火花、機械零部件摩擦和撞擊產(chǎn)生的升溫，以及機械火花是可能引爆周圍爆炸性環(huán)境的點燃源，若不采取針對性的技術(shù)并加以規(guī)范，消除這些安全隱患，一旦發(fā)生爆炸事故將帶來災(zāi)難性后果。

一、防爆電梯非電氣設(shè)備防爆技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

1.國內(nèi)

目前，國家針對曳引式電梯有相應(yīng)的制造、安裝安全規(guī)范和驗收規(guī)范：GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》、GB 10060-1993《電梯安裝驗收規(guī)范》等，但上述標(biāo)準(zhǔn)都不包含任何電梯防爆安全技術(shù)條款。在目前的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系中，國內(nèi)外的電梯制造與安裝安全技術(shù)規(guī)范和防爆安全技術(shù)規(guī)范之間都是相對孤立的，國際上也沒有防爆電梯制造與安裝安全技術(shù)規(guī)范。由于我國目前尚無防爆電梯專項國家標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)絕大部分防爆電梯產(chǎn)品的設(shè)計、制造和安裝，所依據(jù)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大都是在常規(guī)電梯標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上參照GB 3836爆炸性氣體環(huán)境系列標(biāo)準(zhǔn)和GB 12476可燃性粉塵環(huán)境等條件下的相關(guān)電氣防爆系列標(biāo)準(zhǔn)制訂的，局限于電氣裝置的通用防爆技術(shù)要求，而對于非電氣部分的防爆要求幾乎未涉及。

事實上，防爆電梯作為機電一體化設(shè)備，其本身既有電氣部分產(chǎn)生的點燃源，又具有非電氣部分產(chǎn)生的點燃源，如電梯在正常運行和/或故障狀態(tài)下機械運動副之間的摩擦和撞擊產(chǎn)生的過熱表面和機械火花等，防爆電梯非電氣部分也必須具備可靠的防爆性能。

2.國外

雖然，國內(nèi)外目前尚無防爆電梯標(biāo)準(zhǔn)，但歐盟已制定了ATEX防爆指令及EN13463非電氣設(shè)備防爆系列標(biāo)準(zhǔn)。

歐盟成員國為了消除貿(mào)易壁壘，從60年代起開始頒發(fā)不同的指令（Directives），以協(xié)調(diào)各成員國有關(guān)產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，且對歐盟所有成員國都是通用和最低限度可接受的。1994年3月23日發(fā)布了“潛在爆炸環(huán)境用的設(shè)備及保護(hù)系統(tǒng)”（ATEX 95設(shè)備指令94/9/EC）。它規(guī)定了計劃用于潛在爆炸性環(huán)境中設(shè)備的技術(shù)要求、基本健康、安全要求和設(shè)備在其使用范圍內(nèi)投放到歐洲市場前必須采用的合格評定程序。這個指令涉及的設(shè)備類型包含機械設(shè)備和電氣設(shè)備，爆炸性環(huán)境包含粉塵、可燃性氣體、可燃性蒸汽與薄霧。圖1為ATEX 94/9/EC的制訂過程。由圖可知，歐洲國家對設(shè)備防爆的要求經(jīng)歷了僅針對電氣類設(shè)備到針對所有類型設(shè)備的過程，這一進(jìn)步表明歐洲已意識到，設(shè)備的電氣和非電氣部分點燃源必須予以同等對待，并通過技術(shù)手段對其進(jìn)行規(guī)范。1999年，歐洲又頒布了ATEX 137工作場所指令99/92/EC，其規(guī)定了處于潛在爆炸性危險環(huán)境下的工人健康和安全保護(hù)的最低要求，該指令主要用于約束設(shè)備使用者的行為。在歐洲，設(shè)備制造商和使用者，設(shè)備生產(chǎn)、裝配、使用及維修保養(yǎng)過程均受到由上述兩個ATEX指令規(guī)則轉(zhuǎn)換的國家法規(guī)的約束，以保證設(shè)備本身以及在上述過程中與之發(fā)生聯(lián)系的人員安全。該防爆指令的實施，在避免事故發(fā)生，確保人身健康及財產(chǎn)安全的前提下，促進(jìn)了爆炸性環(huán)境下設(shè)備及保護(hù)系統(tǒng)在歐洲市場的貿(mào)易流通。

由于非電氣設(shè)備防爆的相關(guān)研究目前在我國尚屬起步階段，非電氣防爆相關(guān)內(nèi)容的缺失使得按照各自企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的防爆電梯從嚴(yán)格意義上說，在源頭上都存在不安全的隱患。因此，有必要針對防爆電梯制造與安裝安全標(biāo)準(zhǔn)展開針對性研究，解決防爆電梯制造、安裝、監(jiān)督檢驗和安全監(jiān)察的技術(shù)難點，提高防爆電梯的使用安全性，從而降低該類設(shè)備事故的發(fā)生，滿足社會公共安全需求。為此，我們對此方面展開研究。本文簡要介紹歐盟指令及系列標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容，并結(jié)合防爆電梯的特點分析，發(fā)掘其對防爆電梯安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究的借鑒及指導(dǎo)作用，希望對完善防爆電梯的非電氣防爆要求，消除防爆電梯使用中的隱患，保障電梯運行質(zhì)量的提升有所幫助。

二、EN13463系列標(biāo)準(zhǔn)主要涉及內(nèi)容

按照ATEX 94/9/EC要求，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會潛在爆炸環(huán)境——爆炸防范與保護(hù)技術(shù)委員會（CEN TC305）制定了EN 13463《潛在爆炸性環(huán)境中使用的非電氣設(shè)備》系列標(biāo)準(zhǔn)。該系列標(biāo)準(zhǔn)共包含6個標(biāo)準(zhǔn)，其第一部分規(guī)定了適用于潛在爆炸性環(huán)境中使用的非電氣設(shè)備的一些通用基本方法和要求，后續(xù)的幾個標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定了幾種具體的不同防護(hù)形式，以下簡要介紹其主要內(nèi)容。

1.EN 13463-1∶2009——潛在爆炸環(huán)境中使用的非電氣設(shè)備

EN 13463-1∶2009《潛在爆炸性環(huán)境中使用的非電氣設(shè)備—第一部分：基本方法與要求》為在潛在爆炸環(huán)境中使用的非電氣設(shè)備設(shè)計、制造、檢測、標(biāo)注提供了基本方法與要求。設(shè)備的防爆技術(shù)要求與使用環(huán)境密切相關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)使用環(huán)境對設(shè)備進(jìn)行了分組（Group），每組分不同的類（Category）。其防護(hù)級別和安全要求也不相同，如表1所示。

表1 設(shè)備分組分類及安全要求

標(biāo)準(zhǔn)的另一重要內(nèi)容是對設(shè)備及部件進(jìn)行點燃風(fēng)險評估的流程和原則，評估須根據(jù)設(shè)備所屬組類辨識不同工況組合下的點燃源，并按照如下順序考慮使點燃源失效的方法和/或采取防爆措施：保證不會產(chǎn)生點燃源；保證點燃源失效；保證爆炸性環(huán)境與點燃源的隔離；控制爆炸和防止火勢蔓延。標(biāo)準(zhǔn)的其它內(nèi)容還包括設(shè)備溫度、非金屬部件、輕金屬材料、可移除部件、標(biāo)注及產(chǎn)品說明書等要求。

該標(biāo)準(zhǔn)屬通用標(biāo)準(zhǔn)，各種材料或零部件的具體性能指標(biāo)并未給出定量值，但均與設(shè)備組類有關(guān)，需由設(shè)備制造商和使用者確認(rèn)在考慮的工況下不會引起爆炸事故。材料及部件的性能要求必須通過試驗予以驗證，測試都應(yīng)在最不利于相關(guān)爆炸防范、防護(hù)的條件下進(jìn)行。為保證設(shè)備極限情況下防護(hù)措施的有效性，這一前提是必需的。有關(guān)設(shè)備的試驗分為4大類：機械性能試驗、最高表面溫度測量、與防護(hù)等級相關(guān)的設(shè)備非金屬部分檢測、熱沖擊試驗，試驗要求同樣也根據(jù)設(shè)備組類不同存在差異。

2.EN 13463-2∶2004——關(guān)于限流外殼實現(xiàn)爆炸防護(hù)

EN 13463-2∶2004《潛在爆炸性環(huán)境中使用的非電氣設(shè)備—第二部分：通過限流外殼實現(xiàn)的保護(hù)“fr”》主要涉及設(shè)備通過限流外殼實現(xiàn)爆炸防護(hù)應(yīng)當(dāng)遵循的技術(shù)及安全要求。這種防護(hù)形式通過外殼限制周圍爆炸性混合物進(jìn)入外殼內(nèi)，使其在外殼內(nèi)的濃度低于爆炸下限，實現(xiàn)爆炸防護(hù)。

該方法適用于僅可能偶然、短時間引發(fā)爆炸性的環(huán)境中，其應(yīng)用局限于II組3類設(shè)備。限流外殼所包含的設(shè)備可能在正常運行時產(chǎn)生點燃源，但必須保證外殼本身不成為點燃源；這種防護(hù)不適用于點燃源為明火的情況。標(biāo)準(zhǔn)中主要條款是有關(guān)限流外殼內(nèi)外溫度差及其變化率。由于限流外殼主要通過限制殼內(nèi)外氣體的交換實現(xiàn)爆炸防護(hù)，一旦內(nèi)外溫差過大引起內(nèi)外壓差過大，形成呼吸作用將爆炸性氣體引入殼內(nèi)，即可能使防護(hù)失效。對于構(gòu)成外殼的密封件、彈性襯套等，標(biāo)準(zhǔn)給出了試驗條件和指標(biāo)，主要溫度、時間和壓力。限流外殼防護(hù)水平較低，適用范圍也較窄，但結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。

3.EN 13463-3∶2005——關(guān)于采用隔爆外殼保護(hù)設(shè)備

EN 13463-3∶2005《潛在爆炸性環(huán)境中使用的非電氣設(shè)備—第三部分：通過隔爆外殼實現(xiàn)的保護(hù)“d”》規(guī)定了采用隔爆外殼保護(hù)設(shè)備的設(shè)計、評定、結(jié)構(gòu)和試驗要求。隔爆外殼的防爆機理使用高強度外殼將爆炸限制在外殼之內(nèi)，外殼既不會嚴(yán)重變形，火焰也不會通過接合面進(jìn)入外部的爆炸性環(huán)境中。隔爆外殼基本參數(shù)為隔爆結(jié)合面長度和隔爆間隙，如圖2所示。隔爆外殼保護(hù)適用面廣，幾乎所有組、類設(shè)備都可以使用，是一種防護(hù)水平較高的防爆形式。

圖2 隔爆外殼

標(biāo)準(zhǔn)要求在確定使用這種保護(hù)形式之前必須對被保護(hù)對象按照EN 13463-1的要求進(jìn)行點燃危險評估，確定其適用性。本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容針對隔爆外殼，如外殼強度、隔爆連接、隔爆外殼的引入裝置等。

由于電氣類設(shè)備隔爆外殼標(biāo)準(zhǔn)已指定并實施多年，因此該標(biāo)準(zhǔn)主要條款均參考電氣隔爆外殼標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)內(nèi)容，并針對非電氣設(shè)備部分條款做了針對性修改，但總體差異不大。

4.EN 13463-5∶2003——有關(guān)結(jié)構(gòu)安全型防護(hù)

EN 13463-5∶2003《潛在爆炸性環(huán)境中使用的非電氣設(shè)備—第五部分：通過結(jié)構(gòu)安全實現(xiàn)的保護(hù)“c”》規(guī)定了結(jié)構(gòu)安全型防護(hù)的技術(shù)要求。結(jié)構(gòu)安全的機理是在設(shè)備設(shè)計、制造及材料選擇上應(yīng)用合理的工程原理，使機械故障可能造成的點燃溫度或點燃火花的危險降低到非常低的水平。此種防護(hù)類型適用范圍也相當(dāng)廣泛，在應(yīng)用此種防護(hù)之前須進(jìn)行點燃風(fēng)險評估確定其適用性。

另涉及有關(guān)構(gòu)成一臺設(shè)備中存在相對運動容易產(chǎn)生點燃源的部件，如活動部件、軸承、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等，要求其結(jié)構(gòu)應(yīng)使其允許耗散的最大動能，在所有暴露于爆炸性環(huán)境的部件處，既不會超過最高允許表面溫度，也不會產(chǎn)生易燃火花。

由于是通過設(shè)計來降低點燃風(fēng)險，因此對在爆炸環(huán)境下使用的設(shè)備設(shè)計、材料、潤滑和密封以及型式試驗等方面要求很高。該標(biāo)準(zhǔn)給出了設(shè)備設(shè)計應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)，設(shè)備制造商可通過不同的途徑實現(xiàn)其要求。（未完待續(xù)）