防爆起重机危险点燃源辨识及预防措施

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防爆起重机是指符合防爆标准要求，用于可能发生爆炸的气体和/或粉尘环境，在规定条件下不会引起周围爆炸性环境点燃的具有防爆功能的起重机械。根据 《特种设备目录》防爆起重机包括防爆桥式起重机、防爆梁式起重机、防爆钢丝绳电动葫芦和防爆气动葫芦等设备品种。除防爆气动葫芦仅为机械结构外，其余品种均由机械结构和电气设备2部分组成。只有当2部分都达到防爆性能要求时，方可称作防爆起重机，才可申请获取生产许可证和防爆合格证 。

防爆起重机由金属结构、机构、零部件、安全保护装置和电气设备组成，除应具备普通起重机所要求的机械和电气安全性能外，还应满足防爆安全的要求。既要考虑单个防爆电气设备产生的火花、高温，还要考虑因机械部件运动产生的碰撞、摩擦所导致的机械火花和高温。在使用过程中，起重机的起升机构、运行机构都可能会产生碰撞或摩擦，极易产生危险火花和高温，进而可能导致易燃易爆物质爆炸。由爆炸三角形原理(易燃物质、氧化剂、引燃源)可知，防爆起重机使用场所的易燃物质和氧化剂 (空气)是客观存在的，-般为爆炸性气体1区或2区；可燃性粉尘2l或 22区 。因此，需要从防爆起重机整机系统防爆安全的角度去分析和预防可能产生的危险点燃源。

1 防爆起重机危险点燃源分类依据 GB 25285.12Ol0《爆炸性环境 爆炸预防和防护 第 1部分：基本原则和方法》，结合防爆起重机的机械、电气结构和运行过程，其使用过程中可能形成的危险点燃源可分为固有危险点燃源和第三方危险点燃源2大类，见图1。防爆起重机固有危险点燃源是指使用时起升、运行机构起(制)动和运行过程中可能产生的电气火花、高温，国家质检总局2010年科技计划项目 (2010QK087)、广东省质量技术监督局2010年科技项 目 (2010CT06)《起重运输机械》 2013(2)防爆起重机整机系统运行过程中危险点燃源设备固有危险点燃源电气设备类l l静电放电l l机械碰撞摩擦类1)电气部件火花正常状态下接通、断出现火花②故障状态的绝缘击穿、短路产生火花2)电气部件表面高温① 电路短路设备过载接触不良1)电气部件塑料外壳表面聚集静电2)操作人员、带电介质产生附着静电1)机械撞击火花车轮、卷简、钢丝绳 、挡绳装置 、制动器、缓冲器、吊钩等产生碰撞摩擦火花2)机械摩擦高温车轮与轨道、卷筒与钢丝绳、制动轮与闸瓦、减速箱等制动、运行摩擦产生高温图 1 防爆起重机整机系统危险点燃源第三方危险点燃源1)防爆类型、级别组别选型不符现撤境2)防爆电气布线与设备安装缺陷接线端子接触不良、接地不符要求② 电气配线不符要求3)防爆日常检查维护措施不 当4)不当作业或使用非防爆工具5)外界环境高温热源机械 件摩棼 导 的 花、高 。.防爆起 险点燃源分析见表l 重机第三方危险点燃源则主要与选型、 安装过程、表 1 防爆起重机电气设备危险点燃源运行环境、检查维护等环节有关。

1.1 电气设备类点燃源电气设备危险点燃源主要是防爆起重机 电器部件通断、负载或故障产生的电气火花、电煌 高温。例 如，大车、小车 和起升 电动机，电气控制柜，电源开关，电磁制动器线圈或液压驱动电机，照明灯及开关 ，电源插座，限位开关，操纵控制器，超载装置，分线盒；电阻箱，风扇等。防爆起重机电气危电气危险源可能出现的部位 原因分析 电气危险源可能出现的部位 原因分析电动机通断、运行产生 电器元件通断、故障产火 花；负 载、故 障 运 行 生火花 ；电器元件 工作发起升、行走电动机 高温； 配电箱 绝缘击穿短路产生火花 、 大车 热产生 高温；端子 接触不良产生高温高温接线盒 端子接触不良产生高温电气 控制 箱 (空 电器元件通断、故障产气开关、接触器、继 生火花；电器元件工作发 超载限制器 电器元件 通断、故 障产小车 生火花 电器、 熔断器等电器 热产生高温 ； 安全保元件) 端子接触不良产生高温 护装置行走 、起 升 限位 触点通断产生火花电阻箱 负载过热高温 开关端子接触不良产生高温； 接线盒、 开关 电器元件通 断、故 障产 触点通断产生火花 配电及配 电箱、接线盒 、 生火花；端 子接触不 良产 操作控照明灯具 灯具发热产生高温 制 开关、插销、控制器 生高温；短路产生火花、高温电动机通断、运行火花；负载、故障运行高温；绝 大车 行走电机 电动机通断、 运行火花； 缘击 穿 短 路 产 生 火 花、 其他 警铃 、风扇 高温 负载、故障运行高温1.2 静电点燃源静电放电是带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时，因介质产生电离而使带电体上的静电荷部分或全部消失的过程。静电产生的《起重运输机械》 2013(2)外因主要有物体间的摩擦、接触带电，离子或带电粉尘的附着带电，气体、液体或粉体的喷出带电，输送液体管道的流动带电等。防爆起重机静电引燃源分析见表2。

- 83 - 表 2 防爆起重机静电点燃源静电可能出现的部位 原因分析操作控 制器、 电阻率 高 的导 电性较。

聚集静电 接线盒、开关等 差，容易积聚静 电荷。表面电阻率高 于 10 n，带 塑料外壳电设备接地不良人员接触操作面板及按操作控制器 钮等 非金 属绝 缘 材料 而带电摩擦接触带电橡胶缓冲器等非金属材缓冲器 料在 碰 撞、摩擦 过 程 中带电防爆起重机非 环境 中离子或带电粉尘附着带电 的附着在非导 电部件 ，不 导电部件能及时消除而聚集带电1.3 机械碰撞摩擦类点燃源防爆起重机起升、运行机构的起 (制)动和运行过程中都不同程度的存在由运动、机械传动、起 (制)动、运行等引起的碰撞、摩擦等，可能会致使接触面、撞击点温度升高或出现火花。例如，车轮-轨道、卷筒-钢丝绳、制动轮-闸瓦、电缆滑车-滚轮牵引线、缓冲器、吊钩、行程开关碰轮等。

1)机械火花机械火花实质上是摩擦撞击中破碎飞溅出的细小而炽热的材料颗粒 ，这些高温颗粒在空气 中氧化燃烧形成火花，产生于碰撞摩擦过程中。防爆起重机使用过程可能产生的机械火花危险点如下：① 车轮-轨道 车轮踏面、轮缘与轨道运行过快的相互摩擦、紧急制动产生火花；轨道横向位移、高低偏差和接头间隙过大出现撞击火花。

②卷筒-钢丝绳 钢丝绳若有断丝，断丝尖端刮擦槽壁产生火花。

③ 钢丝绳-导绳器 起升过程中卷筒钢丝绳与导绳器发生摩擦。

④ 起升定滑轮-挡绳装置 起升过程中钢丝绳与挡绳装置外壳间隙过杏触发生摩擦。

⑤ 电缆滑车-滚轮牵引线 滑车滚轮与金属- 84 - 牵引线相对运动产生火花。

⑥ 制动轮-闸瓦 起升、行走机构正常减速和紧急制动时制动轮与闸瓦产生摩擦火花。

⑨ 行程开关的碰轮 触板与减速、限位、极限开关的碰轮碰撞。

2)机械高温防爆起重机转动部件的摩擦、电机制动的摩擦、车轮和轨道之间直线运动摩擦均有可能产生高温。防爆起重机运行过程可能产生的机械碰撞摩擦高温危险点如下：① 车轮-轨道 车轮踏面、轮缘与轨道运行过快的相互摩擦、紧急制动产生摩擦高温。

③ 制动轮-闸瓦 起升、行走机构正常减速和紧急制动时制动轮与闸瓦摩擦生热。

1.4 第三方危险点燃源影响原因分析防爆起重机防爆部件选型、防爆 电气设备与电气线路安装、日常检查维护等环节和使用环境对防爆起重机整机系统固有防爆性能会产生影响，并可能形成危险点燃源。

1)防爆选型未根据现场危险区域和危险物质的特性选择防爆起重机防爆类型和防爆级别。例如 1区气体危险环境选用 rl型防爆电气设备，粉尘危险环境未选用粉尘防爆型起重机，H 危险环境未选用 IC级防爆等级。

2)防爆电气布线与设备安装缺陷① 电气设备、电缆连接接线端子接触不良产生异常高温；② 电气配电系统未设过载、短路保护产生电气火花、高温；③ 防爆电气设备接地、起重机械金属结构接地不符要求产生漏电或静电放电；④ 防爆电气设备与电缆连接不符要求电气防爆失效。如，电缆引入装置密封圈直径与电缆直《起重运输机械》 2013 (2)径不匹配，电缆引入装置压紧螺母扣数不够，-处电缆引入处进出多根电缆，多余的电缆引入口无堵封盲板，外壳禁锢螺栓不全等。

3)防爆日常检查维护措施不当不合理的检查维护措施使电气防爆和机械防爆失效 ：防爆电气设备隔爆面划伤、隔爆间隙过大；防爆电气设备外壳穿孔、裂纹；防爆部件被更换成非防爆部件或防爆等级不适用；电气设备、电缆腐蚀破坏；机械运动部位润滑不良。

4)不当作业或使用非防爆工具违章动火 (焊接、切削、打磨等)，操作人员、检修人员未使用防爆工具及仪表 (防爆电简、防爆扳手、防爆螺丝批、防爆接地 电阻测试仪等)。

5)外界环境高温热源高温容器、管线安全距离不够或介质泄露。

2 危险点燃源防爆预防技术措施防爆起重机的防爆原理是采取相应措施控制火花、危险高温的产生，即将电气火花、高温和机械火花、高温运用相应的防爆技术加以控制和消除，使其无法引燃所在环境区域 内的爆炸性气体混合物和可燃性粉尘。电气火花、高温通常采用隔爆型 d、本安型 i、增安型 e、正压型 P、浇封型 m、浸油型。和防粉尘点燃型 DIP等措施实现防爆，简称电气防爆技术。机械火花、高温在危险部位采用特殊无火花材质，控制轻合金外壳含镁和钛的量，避免有相对运动机械零部件之间撞击和摩擦实现防爆，简称机械防爆技术 。

2.1 电气危险点燃源预防电气设备类防爆常通过限制与爆炸性物质接触面的温度和电气放电的能量来达到防爆 目的 ，电气 防爆技 术主要 依据 GB 3836-2011和 GB12467-2009系列基础标准。防爆起重机电气系统主要包括强电设备、弱电设备、照明、风扇等 电器以及各电器元件连接电缆等。

1)强电设备及电路的防爆用外壳隔离点燃源。起升行走电动机、电气控制柜、总电源开关、制动器、风扇等-般采用隔爆型d。其防爆原理即是间隙灭焰，将能够引起火花、电或过热的元件部分置于防爆外壳中，以达到阻止内部爆炸生成物向壳外传播而引起爆《起重运输机械》 2013(2)炸的目的。

控制点燃源，减叙花、高温。配线及分线盒、电源开关、操纵及急酮关等-般采用增安型e电气设备。其防爆原理即是使其本身不成为引燃源，即本身采取-定的措施，避免火花、电弧或过热现象的发生。

2)弱电设备及电路的防爆限制火花能量：使电路发生断路、短路故障时产生的火花不能点燃爆炸性混合物而防爆。如，起重量限制器弱电装置采用本安型 i和 d复合型防爆电气设备。

3)粉尘危险环境的防爆根据粉尘环境危险区域划分和介质特性选用粉尘防爆型起重机 (Ⅲ类 Da、Db和 Dc级)。

4)连接电缆的防爆非本安回路配线，-般采用橡套圆形电缆及压紧螺母式引人装置以防止拔脱和可靠密封，且电缆中间不允许有接头，必要时应设防爆接线盒。

2.2 静电危险点燃源预防有危险带电的导电部件应该采扔地和等电位连接措施来预防静电危险。对于非导电材料的静电采用接地措施很难消除，可采取用导电胶、导电漆涂覆于塑料外壳表面；控制非导电材料的表面电阻和表面积。如防爆起重机橡胶缓冲器等非金属材料表面电阻应不大于 10 Q J。此外，还应采取消除人体静电、环境中离子或带电粉尘等措施。

2.3 机械碰撞摩擦危险点燃源预防机械摩擦、碰撞等非电气类防爆也可通过限制零部件 的的温度或释放 的能量来实现防爆 目的 。防爆起重机碰撞摩擦通常采取选择合适材质、表面特殊处理、控制相对运动速度等措施。

1)使用无火花材料 主要是将摩擦、撞击部位采用无火花材料。无火花材料指在-定速度范围内运行不会因为碰撞或摩擦而产生危险性火花的材料。例如，青铜、铍青铜、黄铜、不锈钢、表面电阻不大于 l0 Q的工程塑料、木材等。

2)防爆钢丝绳电动葫芦和防爆单梁起重机通常采用带有内制动隔爆型电动机 (隔爆型 d或结构安全型c)。防爆桥式起重机要求有附加制动器，要求控制制动轮与闸瓦间隙和采用无火花材质闸瓦。

- 85 - 3)润滑措施 卷筒、吊钩滑轮组、导绳器等相对运动部位通过润滑措施减少摩擦。并定期检查钢丝绳有无断丝。

4)轨道间隙 运行轨道连接处采用焊接，焊缝应打磨平整。要求横向位移和高低差应不大于0.5 mm，轨道接头间隙应不大于 1 mm。

5)起升、运行速度限制 根据 JB/T 1O219-2001《防爆梁式起重机》、JB/T 5897-2006《防爆桥式起重机》的规定，ⅡB危险环境不应超过25 m/min；1 C危险环境不应超过 16 m/min。

6)安全警示 起升定滑轮与挡绳装置之间、联轴器与防护罩之间、吊钩罩壳外应 标止触地、碰撞”等警告标记。

7)Ⅱc环境特殊要求 当防爆级别为Ⅱc级时，车轮踏面及轮缘部分、导绳器应采用不因撞击或摩擦而引起爆炸的铜合金等无火花材料制造。

电缆滑车上的小滚轮及限位开关上的碰轮，应采用青铜黄铜或表面电阻不大于 10 Q的工程塑料制造。牵引绳应采用不锈钢钢丝绳。

8)温度监测保护系统 对于高速旋转的电机轴承、制动器等容易发生非零速制停产生摩擦高温的表面可以设置温度监测控制系统。

2.4 第三方危险点燃源预防与防爆起重机固有防爆性能不同，第三方危险点燃源主要来源于人为、外界环境对整机系统的防爆性能影响。

1)正确的防爆选型 要求设计单位、使用单位根据使用场所危险介质的类型和危险程度，选择相应防爆类型、防爆级别组别的防爆起重机。

2)合格的防爆电气设备电气线路安装 应从安装人员的防爆技术培训考核和安装过程的验收检验从源头消除影响整机系统防爆性能的因素。

3)合理检查和维护措施 依据 GB 3836.16-201 1检查维护标准的要求制定和实施合理的检查与维护措施是防爆起重机在用安全的保障。

3 结论防爆安全性能是防爆起重机整机系统安全性能的重要组成部分之-，整机系统的防爆安全性能与设备的固有防爆安全性能 (设计、制造)、安装质量 (防爆安装要求)、使用 (维护保养、安全操作)和安全管理均有关。经典的防爆理论即是传统的电气防爆思路，通过控制电气设备的电气火花及危险高温等来防止形成引燃源。非电气防爆部分是整机系统的防爆安全性能不可或缺的环节，故应系统地分析防爆起重机使用过程中可能形成的电气火花及危险高温、机械碰撞 (摩擦)火花及危险高温、静电等危险点燃源，并采取相应的预防技术和管理措施，最大限度降低防爆起重机的潜在风险，才能保障设备的安全运行。