防爆设备指南：类型、环境、标准与故障详解

一、核心原理：防爆基础

防爆设备的本质在于消除“爆炸三角”的任一要素（可燃物、氧气、点火源），主要通过：

隔离点火源：将设备内部可能产生的火花、高温与外部爆炸性环境物理隔离（如隔爆外壳）。

限制能量：确保电路能量低至无法点燃环境（如本安型）。

排除可燃物：通过正压通风等方式阻止爆炸性混合物进入设备内部。

二、防爆设备主要类型及应用环境

关键环境说明：

0区/20区：爆炸性环境持续或长时间存在（如储罐内部）。

1区/21区：爆炸性环境在正常运行时可能出现（如反应釜周围）。

2区/22区：爆炸性环境不太可能出现，即使出现也短时间存在（如远离泄漏源的区域）。

三、核心标准体系

国际标准：IEC 60079 系列（国际电工委员会，全球广泛采用）

欧洲标准：ATEX 指令 (2014/34/EU)（含详细产品与雇主责任要求）

中国标准：GB 3836 系列（等效IEC 60079，强制性国家标准）

北美标准：NEC / CEC (Class I, II, III; Division 1/2; Groups) + UL/CSA 标准

设备必须具有对应区域认证标志（如Ex d IIB T4 Gb），标明防爆型式、气体组别、温度组别和适用区域。

四、防爆设备常见故障深度分析

（1）机械结构与密封失效

隔爆结合面损伤：

故障表现：划痕、腐蚀、变形导致间隙超差。

后果：内部爆炸火焰外泄，引发环境爆炸。

案例：某化工厂泵用电机法兰面腐蚀导致0.3mm缝隙（标准要求<0.15mm），引发氢气爆炸。

检测：使用塞尺、激光测距仪定期检测平面度与间隙。

密封件老化：

表现：电缆引入装置密封圈硬化开裂，隔爆外壳衬垫失效。

后果：粉尘/湿气侵入降低绝缘性能，可燃物进入壳体。

对策：严格按手册周期更换耐化学腐蚀密封件（推荐丁腈橡胶或氟橡胶材质）。

（2）电气系统故障

本安回路干扰：

表现：非本安电缆串入本安系统，接地不良导致电位差。

后果：能量叠加引发点燃风险。

案例：某罐区液位计因信号线与动力线共桥架，导致本安回路感应高压击穿安全栅。

对策：严格分区布线，使用蓝色本安电缆，独立接地系统（接地电阻<1Ω）。

绝缘劣化：

表现：高温、化学腐蚀导致绕组或电缆绝缘电阻下降（低于2MΩ）。

后果：短路打火点燃环境。

检测：定期用2500V兆欧表检测绝缘电阻。

（3）温度控制失效

散热系统故障：

表现：风扇停转、散热片堵塞（粉尘覆盖率达60%以上）。

后果：设备表面温度超过T6组（85℃）限制，点燃可燃物。

对策：安装温度传感器监控（建议阈值设定为T组温度-10℃），定期清理散热通道。

过载运行：

表现：电机电流持续超额定值10%以上。

后果：铜损激增导致温升超标。

对策：配置过载保护继电器（动作时间<设备热时间常数）。

（4）环境适应性故障

腐蚀侵袭：

表现：海上平台设备盐雾腐蚀导致隔爆螺纹锈死。

后果：检修时无法打开设备，强行破坏结构。

对策：选用316L不锈钢外壳，定期涂抹防腐油脂。

粉尘渗透：

表现：IP6X防护设备因密封失效堆积粉尘（如面粉厂设备内部粉尘层>5mm）。

后果：影响散热引发高温，粉尘自燃。

对策：增加正压吹扫系统（维持压力>50Pa）。

（5）认为操作与维护不当

违规检修：

表现：非资质人员更换非原厂零件（如普通螺栓替代高强度防爆螺栓）。

后果：机械强度不足，爆炸时壳体破裂。

案例：某电厂使用普通垫片导致防爆灯在甲烷环境爆炸。

认证破坏：

表现：私自钻孔安装传感器，修改电路结构。

后果：防爆认证失效，设备等同于非防爆产品。

对策：任何改造必须经原厂或认证机构批准。

五、故障预防与设备维护要点

（1）严格执行点检

隔爆面间隙（季度检测，精度0.01mm）

绝缘电阻（半年检测，2500V兆欧表）

温度记录（实时监控，数据存储≥1年）

（2）环境适应性管理

腐蚀区域：年度壁厚检测（减少量>10%即更换）

粉尘场所：周度清理散热通道

（3）专业维保体系

人员必须持有《防爆电气设备安装检修资格证》

使用原厂配件（螺栓强度需达8.8级以上）

维修后重新进行气密试验（压力为设计压力的1.5倍）

（4）智能监控升级

安装温度光纤传感系统（精度±1℃）

振动监测预警轴承故障（提前2周预警）

局放在线监测电气绝缘状态

依据《GB 3836.16-2017》规定：防爆设备维修后必须重新进行相关试验，并由专业机构确认防爆性能。