淺論工業設計的關注點—爆炸危險環境下的電氣設計

鄧崗亮

【摘 要】在工業環境中，易爆炸的作業環境向來是必然存在的，而且對相關員工的生命安全有著很大影響。所以在易爆炸的危險作業環境中，電氣設計環節必須要依據爆炸危險場所的具體特點以及相關規章來落實。因此本文將主要針對爆炸危險環境下電氣設計展開，為電氣作業安全度的提升奠定基礎。

【關鍵詞】爆炸危險環境；電氣設計；

在工業運作過程中，特別是電力領域的運作過程中，易爆炸的危險環境是必然存在的。在這樣的環境下，應當怎樣實行電力設計，能夠將風險度降到最低，確保相關員工的人身安全，是企業最為重要的一項課題。

一、爆炸危險環境分析

爆炸危險環境，通常指現場空氣中含有爆炸性粉塵、氣體以及礦井甲烷等易于引發爆炸的成分的作業環境。在啤酒廠內的爆炸危險環境主要包括爆炸性粉塵危險環境和爆炸性氣體危險環境。在以上爆炸危險環境當中，對電氣系統進行設計時必須要依據爆炸危險環境的實質特點，嚴格遵照相關設計規范與基準進行設計，要始終貫徹以防范為主的原則，因地制宜運用嚴謹的預防思想，使得設計方案更符合特殊危險環境的電氣安全需求。

本文對于電氣設計環節的研究分析，主要是針對在有可能發生易燃成分泄露進而引發爆炸現象的環境。因爆炸危險環境具備一定的特殊性，所以這種環境下的電氣設計環節，也有與一般電氣設計之間的區別，應當比一般環境下的設計更加嚴謹。第一是針對危險區域進行更加精準的劃分，第二依據危險區域具體的范圍與等級，結合爆炸性物質的具體成分與級別，來選取相關的防爆電氣設備。第三確保設計方案符合國家現行以及行業現行的相關法規與標準，保證設計方案的規范性[1]。

二、爆炸危險環境下的電氣設計要點

（一）爆炸危險區域的劃分及設備選擇

在劃分爆炸性粉塵環境的過程中，需要根據相應的通風情況、爆炸極限以及粉塵量進行確定，或根據粉塵特性、行業特點、區域使用條件等進行確定，如果形成爆炸性粉塵的范圍小、不容易出現粉塵云或者粉塵不容易外釋，可以根據實際的情況分析。如果采用半封閉建筑物，及露天或通風措施，能適當降低危險區域等級，縮小相應影響范圍，如果有連鎖停車或者除塵裝置，可以劃分成非危險區域。

舉例來說，啤酒的主要原料包括大米和麥芽，在原材料投放及處理過程中會產生少量粉塵，屬于ⅢB級非導電粉塵，而且持續時間短暫，所以投料間和原料處理間可劃分為22區爆炸性粉塵環境；氨制冷站作為啤酒廠的主要冷源，其采用制冷劑以氨為主，而氨屬于爆炸性氣體，其分級為ⅡA級，在設備運行過程中，制冷站會偶爾出現少量的氨泄漏且短時存在，所以可以將氨制冷站劃分為2區爆炸性氣體環境。

冷凍站及其控制室應設置備用照明，采用自帶蓄電池的應急照明燈具，持續供電時間不小于30分鐘，備用照明作為正常照明的一部分。

爆炸危險環境內的事故通風應選用相應防爆等級的風機，其負荷等級應按二級負荷供電，且應在室內外設置啟停控制按鈕，并與氣體或粉塵濃度探測器聯動。

（二）防雷與接地設計要點

對于存在爆炸危險的環境來說，防雷設計是最為重要的一項工作。啤酒廠中爆炸危險場所的防雷等級應劃為地二類防雷建筑物，但與其他正常環境場所位于同一建筑物內，當二類防雷建筑物部分的面積之和小于建筑物總面積的30%且不可能遭直接雷擊時，整棟建筑物可以確定為第三類防雷建筑物。根據爆炸環境的具體防雷特點來分析，相關人員應更加注意以下幾點。其一是接閃器的安設。接閃器的具體用途，是能夠在爆炸危險環境當中保護建筑物不受損害。接閃器的結構主要有三種：架空接閃網或接閃線、獨立的接閃桿、直接加裝在建筑物上的避雷設施，而且接閃網或避雷帶的布設，應當沿易受雷擊的部位展開。對于冷凍站未安裝阻火器的氨放散管，應按單獨設置接閃桿對其進行保護，詳細的保護范圍計算準則，可參見《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010。其二是防雷的接地設計。這一環節的具體設計與防雷效果有著密切關聯。建筑上安設的避雷裝置，接地部分應確保與電氣設備防雷電感應接地進行合并安設，并且要取整體接地電阻的最小值，在不需要合并的情況下，應根據相關規范中對于安全距離的要求進行設置。針對安全范圍進行設計時，應當確保防止雷電直擊的人工接地部分，距離建筑物入口、出口貨人行道的整體距離不小于3米，在整體距離小于3米時，則應當采取以下措施。其一是要確保水平接地的局部深埋范圍不小于1米。其二是在水平接地部分，應事先包附絕緣層，確保安全，設計人員在設計過程中，可選取50到80毫米厚度的瀝青層進行絕緣處理，其具體寬度應當在超過接地體2米的距離。其三是要使用瀝青碎石地面設計，或在設備接地體部分的表層預先敷設50-80毫米厚的瀝青保護層，其具體寬度也應當超過接地體2米的距離。此外在對防雷接地裝置進行設置的過程中，還可以利用環形的接地裝置網，這樣的裝置網，其具體作用是對各類感應過電壓的削減。進而確保防雷接地裝置各種接地形式的達成，另外一點是只有對并列的管道要采用串聯的接地方式，其他則應當采取并聯形式[2]。

（三）系統的防靜電設計

首先在卸氨臺或卸油臺等易引發安全問題的部分，應當預先設置好對接地線進行跨接的接地端子，并且適當增設靜電接地預警裝置。其二是在成品油的作業場所，應當事先設置具備消除人體靜電功能的裝置，以確保后續作業不會因靜電而產生影響。其三是在輸油管道等部分，應當事先做好等電位的聯接并確保接地穩定。其四是在地上部分或管溝部分安設的輸油管道分支點以及兩端，包括直線段每隔200～300米的位置，應事先安設能夠起到防靜電作用的接地裝置。其五是防靜電接地、建筑物防雷接地、電氣設備的工作接地部分以及信息系統的接地部分等，宜共用接地裝置，其具體的接地電阻不應超過1歐。

（四）配電所、變電所的布置

依據《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058-2014具體條文規定來分析，配電所、變電所以及控制室的具體設計要點，主要包含以下兩點。其一是配電所、變電所以及控制室的具體位置，應當布置在爆炸危險區域的范圍之外，當為正壓室時，可布置在1區、2區之內。其二是對于易燃物質重量超過空氣重量的爆炸性危險環境，1區、2區周遭的配電所、變電所以及控制室之內的地面設置，較比室外的地面應當高出0.6米左右。以上幾個要點，都是對爆炸危險環境下電氣設計環節影響十分重大的重點。因此在設計過程當中，設計人員應當針對這幾項要點進行更深入的思考，確保設計方案安全性的提升，這樣才能保證在后續的每個施工環節當中，現場爆炸可能性都能得到最大程度的削減，為每個作業環節奠定更加可靠的安全基礎[3]。

結語：

在容易出現爆炸問題的作業環境下，電氣系統設計的細化，以及設計方案安全系數的提升，能夠確保施工過程中的爆炸風險得到最大程度的削減，進而保證每個人的生命安全都不受到影響，這不僅僅避免企業利益流失，更能體現以人為本的原則。是當前電氣系統設計過程中最應重視的問題

參考文獻：

[1]王悅，宋文華，宋相杰，程寶東，張焜.爆炸危險環境電氣系統安全評價方法研究[J].南開大學學報（自然科學版），2016，（05）：79-83.

[2]李向光，付薇，李寶云.淺談國內外爆炸危險環境的電氣設計[J].電氣防爆，2014，（04）：26-29.

[3]廖珍書，馮北平，秦亮.淺談爆炸危險環境的電氣設計[J].建筑電氣，2008，（05）：6-13.

（作者單位：中輕（廣州）輕工設計有限公司）