淺談油漆車間噴漆線幾點安全設計要點

張 攀

（上汽通用汽車有限公司，上海 200120）

引言

油漆車間噴漆線負責油漆工藝的后半程中面漆涂層的噴涂，是整個油漆工藝的重中之重，噴漆區涉及到的化學品種類和設備種類多，生產工藝復雜，為保證生產工藝的順利進行，M+E設計階段應該注意的安全要素不容忽視。

噴漆區應包括以下范圍[1]：

a）噴漆室或噴漆房內部及其相連的排風系統內部；

b）噴漆流水線上密封的內部空間；

c）涂料直接噴到的其他地方；

d）噴漆作業產生的危險量的易燃、可燃蒸汽、漆霧等區域，如與噴房相連的流平室、文丘里等區域。

1 消防設計要點

1.1 噴房室體的材質要求

噴漆房的基礎結構如結構支撐件、室體、排風管道等不應使用鋁材；噴漆房的墻面、天花板、地坪，與噴漆房相連的送風、排風管道、動靜壓室的過濾頂棉等應使用不燃、難燃材料或組件建造。

噴房室體的門窗應使用安全玻璃（夾膜、夾絲等），它是在兩片或多片玻璃間夾以特殊的膠合材料。當受沖擊破碎時其碎片不掉落、不飛濺，能有效地防止或減輕對人體的傷害；安全玻璃在受到撞擊破碎后，由于玻璃中間加層膜的粘接作用，尚能維持一定的密封性，可燃性氣體不會輕易泄露。

1.2 噴房室體的噴淋系統&雨淋系統

噴房噴淋系統作為M+E設計需獨立于B+U的建筑消防噴淋系統，其火災報警信號需連接至建筑消防報警系統。每個噴房需單獨配置噴淋水流量報警，消防噴淋應覆蓋油漆閥組，換色閥組，計量泵，機器人軌道等；噴房室體、漆霧分離系統（文丘里）及排風管道內需配置消防噴淋保護；有循環風利用的室體，文丘里到二級過濾之間的排風風道需配置消防噴淋，參考圖1。

為提高控制火情能力噴房自動段建議同時安裝雨淋系統和噴淋系統（參考圖2），有以下幾方面優點：

a）當噴房發生火災時，同時應用雨淋系統和噴淋系統將大大提高控制火情、撲滅火災的概率；

b）雨淋系統由火災探測系統或手報觸發，響應速度快，出水量大，可迅速撲滅明火；

c）如果雨淋系統受損或發生故障，有可靠性強的閉式噴淋系統來控制火情；

圖2 噴淋系統和雨淋系統的對比

圖2中消防系統水力計算參照GM標準設計[2]，噴淋強度需滿足14L/min/m2，雨淋強度需滿足24L/min/m2；噴淋系統選取大于環境溫度30℃動作溫度的噴淋頭，噴房區域使用普通溫標 57～77℃的噴頭，在環境溫度較高的區域（如洪房入口前）使用高溫標的噴淋頭（參考圖3）。

噴淋頭在安裝時應注意，直立式噴淋頭距屋頂應在0.075m～0.15m之內，兩個噴淋頭間距在2.4m～3.6m之間，噴淋頭距離墻0.5m～1.8m之間，噴淋頭不應被其他障礙物阻擋，影響噴淋效果。

圖3 各種色標的噴淋頭

噴淋系統管網在安裝完畢后，應對其進行強度測試和嚴密性試驗，試驗宜用水進行，干式噴水滅火系統、預作用噴水滅火系統可作氣壓試驗，氣壓試驗的介質宜采用空氣或氮氣。

當系統設計工作壓力等于或小于 1.0Mpa時，水壓強度試驗壓力應為設計工作壓力的1.5倍，且不應低于1.4Mpa；當系統設計工作壓力大于 1.0Mpa時，水壓強度試驗壓力應為該工作壓力加0.4Mpa。水壓嚴密性試驗應在水壓強度試驗和管網沖洗合格后進行，試驗壓力應為設計工作壓力，穩壓24h，應無泄漏；氣壓嚴密性試驗壓力應為 0.28Mpa，穩壓24h，壓力降不應大于0.01Mp。

圖4 某現場噴房自動段消防報警系統示意圖

1.3 噴房室體的消防報警系統

在噴房室體內，噴淋系統、雨淋系統要與消防報警系統配合工作；噴房區域常見消防報警系統有火焰探測器、聲光報警器、手動報警器、可燃氣體探測器等，參考圖4。

圖5 雨淋系統啟動示意圖與聯動關系

紅外線火焰探測器需交叉覆蓋整個區域，每個區域至少4個；噴房內只有一組火焰探測器被觸發而發出預報警時，消防聲光報警器不動作，火警信號發送至消控中心及現場工藝控制柜，工藝柜發出報警，消防聯動被觸發（機器人運動停止、機器人噴涂停止、高壓發生器停止、控制和動力用壓縮空氣停止、輸送鏈停止）；當15s之內有第二組火焰探測器被觸發時，發出主火警，消防聲光報警器動作，啟動雨淋系統，啟用人員疏散預案，參照圖5。

噴房兩側需配備手動啟動雨淋按鈕和緊急停止按鈕，該按鈕位置距每個噴漆間出口的步行距離不應超過23m；按鈕報警信號還應與工廠消防控制中心聯動，以提供報警信號。

每個噴房區域均需配備可燃氣體探測器，通過設定探測目標氣體、報警限值，降低可燃氣體聚積產生的潛在爆炸風險。

需要注意的是噴房內的氣氛環境多為混合物，現場多采用催化燃燒型或紅外型可燃氣體探測器，其并不能識別特定氣體成分，其原理是通過測量混合物的碳氫鍵數量或燃燒熱值等，再以標定及工作時設定的目標氣體為基準，來得出相應濃度。對于混合氣體，業內常規做法是選擇含量最多(惡劣情況)或者爆炸危險性高（LEL最低）的物質作為目標探測氣體。

某工廠參考國標與北美 GM 的標準定義了以下報警限值：可燃氣體（溶劑）探測器的一級報警設定值為20%LEL，本地光訊報警，報警信號傳至消控中心；二級報警設定值為40%LEL，本地聲光報警，報警信號傳至消控中心，同時激活工藝聯動，包括停止噴漆、停止機運線、停止油漆循環泵等。

1.4 噴房室體的通風及報警聯動關系

噴漆室應設置安全通風系統，來保證噴漆室內易燃易爆氣體、蒸汽的體積濃度小于其爆炸下限的25%。涂裝作業開始前應先開風機，后啟動噴漆設備；作業結束時應先關閉噴漆設備，后關風機，其報警聯動關系參考圖6。

當供風空調（ASU）采用循環風技術且過濾棉為阻燃材料（北美標準要求過濾棉有ANSI/UL-900認證）時，ASU、動靜壓室及其之間的送風風道不需要配備消防噴淋，文丘里到循環風空調（RAU）的回風風管需加消防噴淋及可燃氣體探頭；當 ASU采用全新鮮風且過濾棉為阻燃材料時，ASU及動靜壓室、送風管道不需配備消防噴淋。

根據GB1444-2006《涂裝作業安全規程 噴漆室安全技術規定》中要求，噴漆室除了滿足安全通風外，任何形式的濕式或干式噴漆室還需滿足一定的控制風速，參考圖 7。正常工作狀態噴房相對潔凈區和廠房均保持微負壓，潔凈區相對噴房和廠房保持正壓，參考圖8。

圖6 噴房供排風報警聯動關系

圖7 GB1444-2006中噴房風速的要求[3]

2 防爆設計要點

2.1 防爆分區劃分

涂裝生產過程中易發生的重大安全事故除火災外還有爆炸事故。由于作業過程中，噴槍、霧化器等設備所產生的危害量的易燃、可燃蒸汽、漆霧在于空氣混合后易形成爆炸性氣氛，遇點火源后會有爆炸隱患。

參照GB50058中的定義，對爆炸性氣體環境應根據爆炸性氣體混合物出現的頻率程度和持續時間分為0區、1區、2區，分區應符合下列規定[4]：

0）區應為連續出現或長期出現爆炸性氣體混合物的環境；

1）區應為在正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環境；

2）區應為在正常運行時不太可能出現爆炸性氣體混合環境，或即使出現也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環境。

圖9 防爆分區定義

根據上述定義，我們可以把噴漆區定義成以下防爆分區（圖10）。噴漆區域的防爆分區劃分應由具有防爆設計資質單位提供的防爆分區設計圖，并提供帶出圖章和總工程師簽字的藍圖。

圖10 噴漆區防爆分區劃分

2.2 防爆分區電器選型

涂裝作業場內的電器安全，必須符合整體防爆的要求，即電機、電器、照明、線路、開關、接頭等都必須符合防爆安全要求；爆炸性氣體環境內安裝的電器設備應遵循所處的防爆分區選取相應類、級、組電器，以及相應的防爆類型。

防爆電器的類別和級別選型應根據爆炸性混合物的種類選型；設備溫度組別可根據爆炸性混合物的引燃溫度（最低閃點）選型(參照圖11)。爆炸性氣體環境用電器設備的防爆型式根據區域類別選型（參照圖12）。

圖11 電器設備防爆類級組選型標準

防爆電器采購選型時，設備供應商應提供產品的防爆證書認證。進口設備防爆證書要由有認證資質的機構頒發，如德國EC的ATEX認證、德國PTB的ATEX認證、歐盟IEC的EX認證等，認證所采用的實驗參考標準需滿足EN60079系列標準；國產設備防爆證書要由第三方具有防爆認證資質的機構頒發。以上信息要在防爆電氣設備的銘牌、防爆標志上體現。

2.3 防爆區域供風要求

根據燃燒爆炸三要素，任何一個爆炸需要同時具備可燃物、氧氣和點火源；噴漆區域的設計，一方面要求選取防爆電器、靜電接地等來控制點火源，另一方面要求噴漆區域滿足一定的通風換氣次數。

噴漆區內室內通風換氣次數至少滿足25次/h；在通風凈化設備和系統中，易燃易爆的氣體、蒸氣的體積濃度不應超過其爆炸下限濃度的 25%；具體各工藝段的風速要求可參照圖7中數值。

3 防靜電設計要點

3.1 設備接地的要求

由于噴漆作業而存在的危險量的易燃和可燃性蒸氣、漆霧存在，易形成易燃易爆的危險氣氛環境，設備、管路、人體所攜帶的靜電荷就會成為點火源，需要及時的釋放掉。

對輸送涂料的工藝管線需將管路接地和跨接，并控制涂料流速在1m/s以下；處于爆炸、火災危險場所的排風管道及易燃易爆物料儲存設備等，均應采取靜電接地措施；電氣設備的金屬外殼、金屬構架、金屬配線管及其配件、電纜保護管、電纜的金屬護套等非帶電的裸露金屬部分均應接地。

圖13 直接靜電接地形式

國標中要求靜電接地系統靜電接地電阻值不應大于1兆歐,出于現場控制考慮，我們要求采用金屬導體進行直接靜電接地的總靜電接地電阻值小于100歐，參考圖13；當接地過程中包含非金屬導體的間接靜電接地其總阻值應小于 1兆歐。

噴房接地銅排作為等電位接地排，目的在于對進入噴房的電器設備和所有金屬體進行有效接地，該接地銅排布置在噴房室體上部或下部皆可，但需充分考慮臨時接地的可操作性。接地銅排布置在噴房室體上部時，建議為每個工位設置一個接地引下線以方便臨時接地。另外需加強對接地銅排的保潔，防止漆霧積聚。

靜電接地干線的布置，應符合下列要求：

有利于設備、管道及需要在現場作靜電接地的移動物體的接地；

靜電接地干線在裝置內宜閉合環形布置，不同標高的接地干線之間至少應有兩處連接。

靜電接地要區分與其他等電位接地形式的異同點。通常現場涉及到以下幾種接地形式：

防雷等電位連接--是將分開的導電裝置各部分用等電位連接導體或電涌保護器(SPD)做等電位連接。它包括在內部防雷裝置中，其目的是減小建筑物金屬構件與設備之間或設備與設備之間由雷電流產生的電位差。防雷等電位連接區別于電氣安全的等電位連接，最主要是將不能直接連接的帶電體通過電涌保護器做等電位連接。

工作接地—供電系統變壓器的中性點直接接地為工作接地，工作接地可以保證電器設備可靠地運行，降低人體接觸電壓。

保護接地—所有電器設備在正常工作情況下，不帶電的金屬部分作良好的接地，為接地保護，保護接地主要保護人員的工作安全。

靜電接地—設備移動或物體在管道中移動，因摩擦而產生靜電，它聚集在管道、容器和儲罐或加工設備上，形成很高的電位對人體安全及設備和建筑物都有危險。作為靜電接地，靜電一旦產生就導入地中以消除其聚集的可能。

在特殊情況下，當幾種接地形式共用一個接地裝置的，接地體和引下線的安裝必須符合防雷裝置接地標準要求，接地電阻取其中最小值，參考圖14。

圖14 幾種接地形式的異同點

涂裝車間按第二類防雷建筑物設防，通常會利用廠房的金屬屋面、鋼屋架、四周的鋼柱及基礎鋼筋作為防雷接地保護，所以廠房最外圈立柱不應作為設備等電位接地排的接地引下線，防止雷電引起的強烈反電勢造成設備短路。

3.2 其他防靜電要求

噴房內使用的其它非金屬物品也應滿足相應防靜電的要求；根據 GB14444-2006涂裝作業安全規程噴漆室安全技術規定中規定，噴房內使用的塑料膜宜是不燃或難燃的；同理，噴漆機器人防護服應采取防靜電阻燃材質，防護服經過清洗重復使用時，需定期進行防靜電檢測，對防靜電功能失效的防護服要及時報廢換新。

通常情況下，通過提升空氣濕度有助于提高空氣的導電性，能及時消除靜電積聚；所以，在保持噴房工藝條件的情況下，應保持噴房空氣濕度在50%以上。

4 總結

油漆車間噴漆區由于其工藝的復雜性，在 M+E階段應綜合設備、工藝、材料、人員等多方面因素，消除火災、爆炸等安全隱患，達到防患未然的目的。

[1] GB 6514-2008涂裝作業安全規程涂漆工藝安全及其通風凈化.

[2] GTR-34950EFireProtection.

[3] GB 14444-2006涂裝作業安全規程噴漆室安全技術規定.

[4] GB50058-2014爆炸危險環境電力裝置設計規范.