歐洲電梯非電氣防爆技術標準對我國的啟示（上）

文/江 浩 薛季愛 姚 俊 歐陽惠卿

電梯作為一種垂直運輸設備，在各行業均得到了廣泛應用。近年來，隨著國民經濟的快速發展，易燃易爆危險性場所的產業在我國大量興起，防爆電梯已被越來越廣泛地應用于石油、化工、制藥、油漆、冶金、科研、城市燃氣站等含有爆炸性混合物的場所。服務于爆炸性環境下的電梯，在正常運行和故障狀態下若不具備防爆品質，產生的電氣火花、機械零部件摩擦和撞擊產生的升溫，以及機械火花是可能引爆周圍爆炸性環境的點燃源，若不采取針對性的技術并加以規范，消除這些安全隱患，一旦發生爆炸事故將帶來災難性后果。

一、防爆電梯非電氣設備防爆技術和標準化現狀

1.國內

目前，國家針對曳引式電梯有相應的制造、安裝安全規范和驗收規范：GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規范》、GB 10060-1993《電梯安裝驗收規范》等，但上述標準都不包含任何電梯防爆安全技術條款。在目前的標準與規范體系中，國內外的電梯制造與安裝安全技術規范和防爆安全技術規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規范。由于我國目前尚無防爆電梯專項國家標準，國內絕大部分防爆電梯產品的設計、制造和安裝，所依據的企業標準大都是在常規電梯標準的基礎上參照GB 3836爆炸性氣體環境系列標準和GB 12476可燃性粉塵環境等條件下的相關電氣防爆系列標準制訂的，局限于電氣裝置的通用防爆技術要求，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備，其本身既有電氣部分產生的點燃源，又具有非電氣部分產生的點燃源，如電梯在正常運行和/或故障狀態下機械運動副之間的摩擦和撞擊產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，國內外目前尚無防爆電梯標準，但歐盟已制定了ATEX防爆指令及EN13463非電氣設備防爆系列標準。

歐盟成員國為了消除貿易壁壘，從60年代起開始頒發不同的指令（Directives），以協調各成員國有關產品技術標準規范的要求，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日發布了“潛在爆炸環境用的設備及保護系統”（ATEX 95設備指令94/9/EC）。它規定了計劃用于潛在爆炸性環境中設備的技術要求、基本健康、安全要求和設備在其使用范圍內投放到歐洲市場前必須采用的合格評定程序。這個指令涉及的設備類型包含機械設備和電氣設備，爆炸性環境包含粉塵、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，歐洲國家對設備防爆的要求經歷了僅針對電氣類設備到針對所有類型設備的過程，這一進步表明歐洲已意識到，設備的電氣和非電氣部分點燃源必須予以同等對待，并通過技術手段對其進行規范。1999年，歐洲又頒布了ATEX 137工作場所指令99/92/EC，其規定了處于潛在爆炸性危險環境下的工人健康和安全保護的最低要求，該指令主要用于約束設備使用者的行為。在歐洲，設備制造商和使用者，設備生產、裝配、使用及維修保養過程均受到由上述兩個ATEX指令規則轉換的國家法規的約束，以保證設備本身以及在上述過程中與之發生聯系的人員安全。該防爆指令的實施，在避免事故發生，確保人身健康及財產安全的前提下，促進了爆炸性環境下設備及保護系統在歐洲市場的貿易流通。

由于非電氣設備防爆的相關研究目前在我國尚屬起步階段，非電氣防爆相關內容的缺失使得按照各自企業標準生產的防爆電梯從嚴格意義上說，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準展開針對性研究，解決防爆電梯制造、安裝、監督檢驗和安全監察的技術難點，提高防爆電梯的使用安全性，從而降低該類設備事故的發生，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準的主要內容，并結合防爆電梯的特點分析，發掘其對防爆電梯安全技術標準研究的借鑒及指導作用，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，保障電梯運行質量的提升有所幫助。

二、EN13463系列標準主要涉及內容

按照ATEX 94/9/EC要求，歐洲標準化委員會潛在爆炸環境——爆炸防范與保護技術委員會（CEN TC305）制定了EN 13463《潛在爆炸性環境中使用的非電氣設備》系列標準。該系列標準共包含6個標準，其第一部分規定了適用于潛在爆炸性環境中使用的非電氣設備的一些通用基本方法和要求，后續的幾個標準則規定了幾種具體的不同防護形式，以下簡要介紹其主要內容。

1.EN 13463-1∶2009——潛在爆炸環境中使用的非電氣設備

EN 13463-1∶2009《潛在爆炸性環境中使用的非電氣設備—第一部分：基本方法與要求》為在潛在爆炸環境中使用的非電氣設備設計、制造、檢測、標注提供了基本方法與要求。設備的防爆技術要求與使用環境密切相關，標準根據使用環境對設備進行了分組（Group），每組分不同的類（Category）。其防護級別和安全要求也不相同，如表1所示。

表1 設備分組分類及安全要求

標準的另一重要內容是對設備及部件進行點燃風險評估的流程和原則，評估須根據設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：保證不會產生點燃源；保證點燃源失效；保證爆炸性環境與點燃源的隔離；控制爆炸和防止火勢蔓延。標準的其它內容還包括設備溫度、非金屬部件、輕金屬材料、可移除部件、標注及產品說明書等要求。

該標準屬通用標準，各種材料或零部件的具體性能指標并未給出定量值，但均與設備組類有關，需由設備制造商和使用者確認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，測試都應在最不利于相關爆炸防范、防護的條件下進行。為保證設備極限情況下防護措施的有效性，這一前提是必需的。有關設備的試驗分為4大類：機械性能試驗、最高表面溫度測量、與防護等級相關的設備非金屬部分檢測、熱沖擊試驗，試驗要求同樣也根據設備組類不同存在差異。

2.EN 13463-2∶2004——關于限流外殼實現爆炸防護

EN 13463-2∶2004《潛在爆炸性環境中使用的非電氣設備—第二部分：通過限流外殼實現的保護“fr”》主要涉及設備通過限流外殼實現爆炸防護應當遵循的技術及安全要求。這種防護形式通過外殼限制周圍爆炸性混合物進入外殼內，使其在外殼內的濃度低于爆炸下限，實現爆炸防護。

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

3.EN 13463-3∶2005——關于采用隔爆外殼保護設備

EN 13463-3∶2005《潛在爆炸性環境中使用的非電氣設備—第三部分：通過隔爆外殼實現的保護“d”》規定了采用隔爆外殼保護設備的設計、評定、結構和試驗要求。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，外殼既不會嚴重變形，火焰也不會通過接合面進入外部的爆炸性環境中。隔爆外殼基本參數為隔爆結合面長度和隔爆間隙，如圖2所示。隔爆外殼保護適用面廣，幾乎所有組、類設備都可以使用，是一種防護水平較高的防爆形式。

圖2 隔爆外殼

標準要求在確定使用這種保護形式之前必須對被保護對象按照EN 13463-1的要求進行點燃危險評估，確定其適用性。本標準主要內容針對隔爆外殼，如外殼強度、隔爆連接、隔爆外殼的引入裝置等。

由于電氣類設備隔爆外殼標準已指定并實施多年，因此該標準主要條款均參考電氣隔爆外殼標準有關內容，并針對非電氣設備部分條款做了針對性修改，但總體差異不大。

4.EN 13463-5∶2003——有關結構安全型防護

EN 13463-5∶2003《潛在爆炸性環境中使用的非電氣設備—第五部分：通過結構安全實現的保護“c”》規定了結構安全型防護的技術要求。結構安全的機理是在設備設計、制造及材料選擇上應用合理的工程原理，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。此種防護類型適用范圍也相當廣泛，在應用此種防護之前須進行點燃風險評估確定其適用性。

另涉及有關構成一臺設備中存在相對運動容易產生點燃源的部件，如活動部件、軸承、傳動系統、制動系統等，要求其結構應使其允許耗散的最大動能，在所有暴露于爆炸性環境的部件處，既不會超過最高允許表面溫度，也不會產生易燃火花。

由于是通過設計來降低點燃風險，因此對在爆炸環境下使用的設備設計、材料、潤滑和密封以及型式試驗等方面要求很高。該標準給出了設備設計應達到的目標，設備制造商可通過不同的途徑實現其要求。（未完待續）