李成光 商志雷

關(guān)鍵詞：化工企業(yè);電氣設(shè)計;安全設(shè)計

化工企業(yè)的實際生產(chǎn)流程特點鮮明，連續(xù)度高且自動化設(shè)備較多，各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都容易出現(xiàn)爆燃等危險事故，一旦出現(xiàn)事故，往往會帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，不單單會中斷生產(chǎn)設(shè)備的工作，還有可能引發(fā)人員傷亡。所以化工企業(yè)的設(shè)計人員應(yīng)該針對化工生產(chǎn)過程中的電氣安全做出完善的規(guī)劃。本文就基于此背景，結(jié)合部分實際設(shè)計的經(jīng)驗，深入論述化工領(lǐng)域的電氣安全設(shè)計。

1 化工企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境

化工企業(yè)從原材料的生產(chǎn)到成品的運輸、存放等環(huán)節(jié)中均有可能產(chǎn)生易燃易爆的物質(zhì)，從而導(dǎo)致安全事故，生產(chǎn)的外部危險環(huán)境涵蓋爆炸和火災(zāi)兩大類。因此，完成相應(yīng)的電氣設(shè)計時，需要根據(jù)具體情況作出調(diào)整。爆炸類環(huán)境主要是指生產(chǎn)環(huán)境中會存在一些易爆的物質(zhì)，諸如氣體、粉塵等。一旦在此環(huán)境中出現(xiàn)火花、高溫或者電弧，就可能引發(fā)爆炸?；馂?zāi)類環(huán)境指的是在化工生產(chǎn)、運輸以及存放等流程中，存在可能會造成火災(zāi)的物質(zhì)。一般來說，可以造成火災(zāi)的危險物質(zhì)有以下幾種：閃點比生產(chǎn)環(huán)境中溫度更高的可燃液體;部分會發(fā)生泄漏卻無法組成爆炸性混合物質(zhì)的可燃液體;無法組成爆炸性混合物質(zhì)的可燃物質(zhì)或者是能夠燃燒的固體。

2 爆炸危險環(huán)境分區(qū)

在容易發(fā)生危險事故的區(qū)域中進行電氣設(shè)計的最重要一步便是對該生產(chǎn)區(qū)域進行有效劃分。根據(jù)國家發(fā)布的《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力設(shè)計規(guī)范》以及電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在劃分容易出現(xiàn)危險事故區(qū)域時引入了釋放源的觀念。釋放源就是指能夠?qū)ν饨绛h(huán)境釋放容易燃燒的物質(zhì)以及釋放出的元素可以組成爆炸性混合物質(zhì)所處的區(qū)域。本質(zhì)來看，釋放源就是構(gòu)成危險環(huán)境區(qū)域的核心要素。根據(jù)易燃物質(zhì)向外釋放的頻率以及持續(xù)時長，能夠?qū)⑨尫旁催M行分級劃定，分別為連續(xù)級、第一級、第二級和多級。實際類別劃分時，不能將存放化工產(chǎn)品的容器或者輸送管道出現(xiàn)的破壞性問題劃入此區(qū)間。也就是說，輸送管道、儲存容器的炸裂不能被當(dāng)作釋放源。爆炸性區(qū)域合理劃定后，便會對電氣裝置的選擇、線路的設(shè)定和安裝以及參考標(biāo)準(zhǔn)有著重要影響。實際電氣設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)參照釋放源所處的級別和具體位置、通風(fēng)情況以及易燃物質(zhì)的特性進行綜合考量。在建筑物內(nèi)，應(yīng)當(dāng)選取廠房作為基本單位來完成危險區(qū)域的劃分，具體能夠分成如下幾個方面：①建筑物內(nèi)部的釋放源;②生產(chǎn)裝置區(qū)的釋放源;③易燃物質(zhì)的貯罐;④非爆炸危險區(qū)域。

3 電氣安全設(shè)計

3.1 電氣設(shè)備的防爆

電氣裝置的防爆措施大多是選用一些控制手段來抑制或者消除設(shè)備在運行中出現(xiàn)的火花、電弧和高溫。較為多見的防爆電氣裝置有：標(biāo)志為ia、ib的安全性裝置;標(biāo)志為d的隔爆類型裝置;標(biāo)志為e的增安類別設(shè)備;以p為標(biāo)志的正壓類別裝置;標(biāo)志為o的充油類別裝置;標(biāo)志為n的無火花類別裝置;充沙類別裝置和部分特殊裝置等。一般的電氣防爆方式有：①采用防爆外殼。在具有防爆能力的殼體中混入爆炸物質(zhì)引起爆炸后，外殼不會出現(xiàn)形變，由縫隙中傳出的火焰，經(jīng)過充分冷卻后，所具有的能量無法將外部爆炸物質(zhì)引燃，達成防爆功能;②采用本質(zhì)安全電路。系統(tǒng)中如果電流、電壓數(shù)值較低時，可以在此線路中進行一定防護，保證該線路或者裝置使用時出現(xiàn)的電火花無法引起爆炸物質(zhì)燃燒;③隔離法，主要應(yīng)用在正壓類別和充油類別的裝置上，原理是通過分離爆炸物質(zhì)和能夠產(chǎn)生火花的危險元素;④控制電氣裝置正常運行中產(chǎn)生的熱量，如增安類別設(shè)備。

3.2 電纜的防爆設(shè)計

首先，應(yīng)該將輸送電能的管道、通路以及溝槽位置進行充分密封，防止內(nèi)部的液體、氣體和可燃物質(zhì)向外擴散，也避免在溝槽位置積聚容易發(fā)生危險的物質(zhì)。其次，對于電纜所經(jīng)過的鄰近位置也需要密封，通常采用鋼管進行防護。此外，還需要對穿孔電纜以及穿墻位置的孔洞處進行有效密封。

4 線路選擇及敷設(shè)要求

如果在易燃易爆的危險環(huán)境中進行電氣線路鋪設(shè)時，需要選取危險最低的區(qū)域，架設(shè)電氣線路的通道、溝槽時，需要在不同區(qū)域間通過，就必須使用非燃燒性質(zhì)的材料對孔洞進行密封。系統(tǒng)中照明電路以及低壓線路的額定電壓必須高于工作電壓，最低為500V。處在爆炸性氣體環(huán)境中，如果空氣比重大于易燃物質(zhì)，電氣線路鋪設(shè)應(yīng)當(dāng)選取低位置或者采用溝槽鋪設(shè)。而空氣比重較輕時，則應(yīng)該將電氣線路架設(shè)在高處或者進行埋地處理;電纜溝槽鋪設(shè)中，需要填充砂;高空架設(shè)時，選取橋架最為適宜。電氣線路間盡可能不直接相連。無法避免直接相連時，需要使用熔焊、壓接等技術(shù)手段。如果線路電纜是鋁芯結(jié)構(gòu)，同設(shè)備連接時應(yīng)選用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換接頭。

5 爆炸危險環(huán)境的接地設(shè)計

5.1 接地

根據(jù)電氣裝置有關(guān)的接地標(biāo)準(zhǔn)來看，處在爆炸危險環(huán)境之中，期望各個電氣裝置均可以安全工作，所以裝置要有效接地。電氣裝置選用的金屬殼體以及線路接線盒，外部要配有接地螺栓，同時標(biāo)注相應(yīng)符號。爆炸危險環(huán)境中，除了所有的照明設(shè)備外，電氣裝置應(yīng)當(dāng)配備有獨立的接地線路，如果該接地線路同相線處在同一管道中，要設(shè)置相等的絕緣。此時，電纜線路的金屬外殼功能僅為輔助接地。

5.2 防雷

防雷建筑物一般分為兩大類，其一是具有0區(qū)、1區(qū)或10區(qū)的爆炸危險環(huán)境的建筑物。另外一類是2區(qū)或11區(qū)的爆炸危險環(huán)境的建筑物以及1區(qū)爆炸危險環(huán)境出現(xiàn)的電火花難以引發(fā)爆炸等危險事故的建筑物?；ぴO(shè)備內(nèi)鏤空設(shè)計的塔、存儲容器以及工藝等，首先要設(shè)置防雷接地，并且該接地位置最少為兩處。一般來說，兩個接地位置間距最大為30m。

5.3 靜電接地

靜電接地作為降低靜電荷累計的主要手段之一，應(yīng)當(dāng)對危險環(huán)境中會出現(xiàn)靜電的裝置進行必要的靜電接地。

5.4 變配電設(shè)備的防雷設(shè)計

變配電裝置在實際投入使用中，不僅會遭受到直擊雷威脅，還有一定概率被雷電波侵入導(dǎo)致設(shè)備損壞。因此，在對變配電裝置進行具體的防雷設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)從以下幾個角度出發(fā)：第一，保證架設(shè)的避雷線路和避雷網(wǎng)絡(luò)能夠有效覆蓋所有需要保護的變配電裝置;第二，防止架設(shè)的避雷線路和避雷裝置由于雷擊出現(xiàn)高電位反沖風(fēng)險。第三，由于變配電裝置同線路連接，所以雷擊可能性較高。

6 化工企業(yè)電氣防火災(zāi)設(shè)計

第一，如果消防水泵房裝置的動力提供為電源時，應(yīng)當(dāng)保證其達到相關(guān)規(guī)定中對于一級負(fù)荷供電的標(biāo)準(zhǔn)，第二，要保證消防水泵房以及配電室配備有專門的應(yīng)急照明裝置，同時采用蓄電池作為備用供電源，保證持續(xù)供電周期至少為30min。第三，消防低壓裝置末端的一級配電設(shè)備和配電箱可以自動切換，同時選用耐火電線進行配電線路架設(shè)。第四，在甲類氣體設(shè)備中，由于其比重大于空氣，所以要采用阻燃型電纜進行架空構(gòu)建。第五，對于各個電氣裝置應(yīng)當(dāng)采用的保護設(shè)備，要防止電氣裝置出現(xiàn)短路保護以及過負(fù)荷保護。第六，搭建起完善的自動化電氣火災(zāi)監(jiān)管系統(tǒng)，一旦在被保護線路中檢測出超過預(yù)警值的參數(shù)，就需要立即向外發(fā)出警報并快速確定事故位置。

7 結(jié)束語

綜上所述，化工單位的生產(chǎn)流程危險程度較高，環(huán)境中容易產(chǎn)生引發(fā)危險事故的元素。對于化工企業(yè)的電氣裝置來說，在實際工作過程中可能會由于短路、過載、火花、電弧等情況造成火源的出現(xiàn)，一旦外部環(huán)境過高，就會導(dǎo)致爆炸或燃燒事故的發(fā)生。