談石油天然氣管道工程防爆燈具的選型與安裝

□王雙喜 趙偉 王亞廣

關(guān)鍵詞：石油天然氣；管道工程；防爆燈具；安裝；選型

一、石油天然氣管道工程項(xiàng)目選型及使用防爆燈具出現(xiàn)的幾種現(xiàn)象

石油天然氣管道工程項(xiàng)目使用的防爆燈具按其功能分為防爆和照明兩種形式。由于其具有防爆和照明雙重特性，因而在安裝和選型時(shí)必須按照相應(yīng)規(guī)范執(zhí)行。

1.在設(shè)計(jì)選型增安型防爆燈具時(shí)要求在燈具內(nèi)裝高壓氣體放電燈

隨著無極燈和LED燈等新光源的出現(xiàn)，部分用戶在選型時(shí)往往要求內(nèi)裝無極燈和LED等新光源。GB3836.3-2010中5.3.1條明確規(guī)定：“光源應(yīng)是下列光源類型之一：具有符合GB/T1406.1-2008的單插腳無啟動(dòng)器熒光燈（Fa6）；具有符合GB18774-2002的G5或G13的管式雙插腳熒光燈，插腳有黃銅制造，燈頭和燈座符合5.3.3的規(guī)定，這樣的燈應(yīng)接成啟動(dòng)和運(yùn)行無陰極預(yù)熱的電路；符合GB/T10681-2009和GB14196.1-2008的通用照明鎢絲白熾燈。”顯然，高壓氣體放電燈、無極燈和LED均不符合以上要求。隨著設(shè)計(jì)院和用戶對(duì)防爆標(biāo)準(zhǔn)理解的加深，此類現(xiàn)象目前已經(jīng)很少出現(xiàn)了。

2.供貨商過度宣傳其產(chǎn)品的防護(hù)等級(jí)達(dá)到防浸水IPX7，導(dǎo)致部分用戶往往要求燈具的防護(hù)等級(jí)也要達(dá)到IPX7

GB4208-2008中的相關(guān)條文明確規(guī)定，IPX6是戶外使用的最高防護(hù)等級(jí)，而IPX7/IPX8的使用是僅限于防浸水/防潛水的，除非標(biāo)識(shí)IPX6/IPX7的產(chǎn)品才可使用在戶外以及浸水。

3.部分用戶要求不嚴(yán)

一些用戶對(duì)防爆燈具現(xiàn)場(chǎng)的安裝沒有嚴(yán)格的要求，往往認(rèn)為只要廠家出廠的燈具產(chǎn)品符合防爆要求即可。殊不知防爆是一個(gè)系統(tǒng)工程，不但要嚴(yán)格按照要求安裝燈具，還要重視與燈具安裝相關(guān)的管線、接口等符合防爆要求。一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則整個(gè)防爆系統(tǒng)將會(huì)失效，防爆燈具也就不能發(fā)揮應(yīng)有的防爆功能。

4.對(duì)限制呼吸型燈具不了解

限制呼吸型燈具是近幾年發(fā)展起來的新型產(chǎn)品，由于一些用戶對(duì)防爆原理不了解導(dǎo)致用戶不認(rèn)可這種防爆形式。若用戶了解防爆原理和使用要求，限制呼吸型燈具將會(huì)有很大的發(fā)展空間。

二、防爆燈具的選型

在石油天然氣管道工程危險(xiǎn)環(huán)境用的防爆燈具，主要可分為隔爆型、增安型、本安型和限制呼吸型等，由于本安型涉及較少，故文中主要討論工廠用固定式燈具。

1.隔爆型燈具

隔爆型燈具主要是依靠產(chǎn)品外殼的強(qiáng)度和結(jié)合面的間隙來防止燈具內(nèi)爆炸所產(chǎn)生的火焰?zhèn)鞑ブ林車ｋU(xiǎn)環(huán)境中，進(jìn)而達(dá)到防爆的目的。隔爆型燈具的結(jié)構(gòu)包括純隔爆結(jié)構(gòu)，以及光源腔是隔爆型、接線箱腔是增安型的復(fù)合型防爆結(jié)構(gòu)。因其對(duì)內(nèi)裝光源沒有限制（低壓鈉燈除外，因?yàn)槠洳辉试S使用在危險(xiǎn)場(chǎng)所），可用于危險(xiǎn)場(chǎng)所1區(qū)和2區(qū)，所以其使用范圍最廣。

由于隔爆型燈具結(jié)合面間隙的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防護(hù)的問題，而防爆燈具大多數(shù)是用于戶外或高濕的場(chǎng)合，要求其必須具有較高的防護(hù)性能。因此在選型時(shí)，一定要注明其防護(hù)等級(jí)要求，并考慮防護(hù)的要求。比如，設(shè)置較高的止水口，隔爆面處設(shè)置密封圈。

2.增安型防爆燈具

增安型防爆燈具是指在內(nèi)部電氣元件增加安全系數(shù)的同時(shí)，增加外殼的防護(hù)能力，以達(dá)到防爆的目的。其內(nèi)裝光源有多種限制，從目前標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來看，允許安裝在增安腔內(nèi)的光源有單插腳熒光燈、雙插腳熒光燈、白熾燈和自鎮(zhèn)汞燈。

GB3836.15中的相關(guān)條文規(guī)定，只允許在1區(qū)使用的增安型燈具為單插腳熒光燈。根據(jù)增安型單腳熒光燈的原理，國(guó)內(nèi)防爆廠家將雙腳熒光燈燈座短接，再將電子鎮(zhèn)流器進(jìn)行改進(jìn)，使其在短路、斷路、開路等情況下具有保護(hù)功能，并且可實(shí)現(xiàn)無預(yù)熱啟動(dòng)，使其成為可以在1區(qū)使用的另一種熒光燈。鑒于增安型燈具的防爆原理，即增加電氣元件的安全系數(shù)，故增安型燈具只允許使用在2區(qū)，只有經(jīng)過特殊處理的單腳和雙腳熒光燈才能使用在1區(qū)。GB3836.15中相關(guān)條文規(guī)定，帶有裸露帶電部件的增安型設(shè)備，其防護(hù)等級(jí)至少要達(dá)到IP54。一般來說，增安型防爆燈具的防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP65，均應(yīng)用在戶外或高濕的場(chǎng)所。

3.限制呼吸型燈具

限制呼吸型燈具是指具有能限制氣體、蒸氣和薄霧進(jìn)人的一種外殼的燈具。也就是說，限制呼吸型燈具是一種具有特殊外殼的燈具產(chǎn)品，這種產(chǎn)品增加了殼體限制氣體、蒸氣和薄霧進(jìn)入的能力，所以在短時(shí)間內(nèi)危險(xiǎn)物質(zhì)不會(huì)進(jìn)入燈具，它是專用于2區(qū)危險(xiǎn)環(huán)境中的防爆燈具。由于限制呼吸型燈的主要危險(xiǎn)源就是外殼的限制呼吸能力和產(chǎn)品外表的發(fā)熱問題，所以，在檢驗(yàn)中最高表面溫度的測(cè)定是選擇燈體的表面，與隔爆型產(chǎn)品相同，這也是它與增安型燈具相比具有的最大優(yōu)點(diǎn)，即溫度組別的測(cè)量與隔爆型相同，使用場(chǎng)所與增安型相同（特殊處理的熒光燈除外）。

綜上所述，限制呼吸型燈具是通過殼體良好的密封性限制爆炸性氣體、蒸氣或薄霧進(jìn)入燈體內(nèi)部來達(dá)到防爆目的；隔爆型燈具是利用燈具外殼接合面良好的結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度的外殼來達(dá)到防爆目的；增安型燈具是通過增加燈具本身的安全性來達(dá)到燈具的防爆目的。這3種燈具各自具有不同的特點(diǎn)，3種燈具的使用范圍見表1所列。

表1 3種燈具的使用范圍

類型隔爆型增安型增安型熒光燈限制呼吸型爆炸危險(xiǎn)區(qū)域0區(qū)1區(qū)2區(qū)×√√×√×√√×√××所用光源除低壓鈉燈之外的所有光源白熾燈、自鎮(zhèn)汞燈單腳/雙腳熒光燈除低壓鈉燈之外的所有光源

防爆燈具的種類不同，有其各自的特點(diǎn)，根據(jù)隔爆型、增安型、限制呼吸型等3種燈具的選型要點(diǎn)、溫度組別、內(nèi)裝光源類型等進(jìn)行匯總、比較（見表2所列）。

表2 3種燈具性能比較

類型可使用的危險(xiǎn)區(qū)域溫度組別所使用光源備注隔爆型1區(qū)、2區(qū)增安型增安型熒光燈限制呼吸型2區(qū)1區(qū)、2區(qū)2區(qū)溫度組別較高，低功率或冷光源可達(dá)T5/T6溫度組別較低，一般不超過T4溫度組別較低，一般不超過T4溫度組別較高，低功率或冷光源可達(dá)T5/T6除低壓鈉燈之外的所有光源白熾燈、自鎮(zhèn)汞燈單腳/雙腳熒光燈除低壓鈉燈之外的所有光源透明件較厚，需要達(dá)到一定的強(qiáng)度透明件只要達(dá)到相應(yīng)防護(hù)等級(jí)要求即可透明件只要達(dá)到相應(yīng)防護(hù)等級(jí)要求即可透明件要求低于第一條和第二條

4.光源的選擇

對(duì)光源的選擇主要是根據(jù)不同光源本身的特點(diǎn)，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和照明標(biāo)準(zhǔn)來選擇的。目前，石油化工危險(xiǎn)場(chǎng)所使用的光源類型主要有以下幾種，金鹵燈、高壓鈉燈、熒光燈（含節(jié)能燈）、白熾燈、無極燈、LED燈等。而白熾燈屬于高能耗光源，市場(chǎng)上目前已漸漸淘汰。每種光源都有其各自的特點(diǎn)和使用限制，幾種常用光源的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)所總結(jié)見表3所列。

表3 幾種常用光源的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)所

類型白熾燈熒光燈金鹵燈使用場(chǎng)所屬于高能耗光源，目前已漸漸淘汰，主要用于需要頻繁開關(guān)的場(chǎng)所功率有所限制，一般單管最大功率為36瓦（40瓦），其光線柔和，不刺眼，主要用于戶內(nèi)和辦公場(chǎng)所功率較大，可以用于較高的廠房照明；小功率可以用于裝置區(qū)的護(hù)欄式安裝高壓鈉燈主要用于戶外照明（如路燈、高桿燈、廣場(chǎng)泛光照明等）無極燈特點(diǎn)價(jià)格低廉；瞬時(shí)啟動(dòng)；顯色性100；無電磁干擾、光效低；平均壽命只有1 000小時(shí)光效較高；配電子鎮(zhèn)流器可瞬時(shí)啟動(dòng)；平均壽命可達(dá)10 000小時(shí)；需要帶鎮(zhèn)流器；光線柔和光效高；平均壽命可達(dá)10 000小時(shí)以上；顯色性一般；需要帶鎮(zhèn)流器等電氣附件；熱啟動(dòng)性能差；不能瞬時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間為8～10分鐘光效高；平均壽命可達(dá)20 000小時(shí)以上；顯色性較差；需要帶鎮(zhèn)流器等電氣附件；熱啟動(dòng)性能差；不能瞬時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間為10～15分鐘；發(fā)黃光，透霧性強(qiáng)光效較高；平均壽命可達(dá)60 000小時(shí)以上；顯色性較好；需要帶高頻發(fā)生器；可以瞬時(shí)啟動(dòng)；初期投資成本較高LED燈光效高；平均壽命可達(dá)50 000小時(shí)以上；顯色性好；需要帶恒流/恒壓源；可以瞬時(shí)啟動(dòng)；初期投資成本較高；單面發(fā)光，燈具效率較高光線較柔和，平均壽命長(zhǎng)；適用于不方便更換的場(chǎng)所以及節(jié)能改造；因其功率有所限制（目前防爆LED燈最大功率為200瓦），一般不適用于高大廠房的照明LED燈無燈座，可適用于震動(dòng)較大的場(chǎng)所；冷光源，可用于對(duì)溫度比較敏感的場(chǎng)合；色溫可調(diào)，可作為路燈和廣場(chǎng)泛光照明；因其功率有所限制（目前防爆LED燈最大功率為200瓦），一般不適用于高大廠房的照明

5.其他

燈具的選型除了防爆形式和光源之外，還有其他的要求。比如，安裝方式、安裝位置、防護(hù)要求、防腐要求、配光要求等。

三、防爆燈具的安裝

防爆燈具的安裝是否規(guī)范，關(guān)系到整個(gè)防爆系統(tǒng)的安全性，是保障防爆燈具長(zhǎng)期安全、可靠、高效工作不可或缺的環(huán)節(jié)，應(yīng)予以充分重視。防爆燈具的安裝應(yīng)嚴(yán)格按照GB3836.15和GB5008的要求進(jìn)行。

第一，現(xiàn)場(chǎng)安裝人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，并取得防爆電氣安裝資格證方能安裝施工。

第二，安裝前，必須詳細(xì)閱讀防爆燈具使用說明書，明確產(chǎn)品所有標(biāo)識(shí)內(nèi)容的含義。

第三，嚴(yán)格按照產(chǎn)品使用說明書規(guī)定的要求準(zhǔn)確安裝防爆燈具，如有些燈具有指定的安裝位置、燈具安裝有角度要求等。

第四，防爆燈具應(yīng)盡量安裝在危險(xiǎn)性較小的地方，能安裝在非危險(xiǎn)區(qū)域的不放在危險(xiǎn)區(qū)域，能安裝在2區(qū)的不放在1區(qū)，能放在1區(qū)的不放在0區(qū)。

第五，安裝時(shí)應(yīng)考慮到腐蝕、高溫等因素，盡量遠(yuǎn)離高溫點(diǎn)、腐蝕性較強(qiáng)的區(qū)域，實(shí)在無法避免時(shí)，則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。

第六，安裝時(shí)應(yīng)盡量避免雨水直接沖刷隔爆面，降低水壓，減少燈具的浸水概率。

第七，根據(jù)GB3836.15中10.1規(guī)定，安裝時(shí)，應(yīng)注意防止隔爆面與固體障礙物（如鋼架、墻、安裝板、管道或其他電氣設(shè)備）之間的距離。

第八，打開燈具進(jìn)行接線或安裝光源時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)隔爆面；隔爆面上不允許有砂礫等，也不允許磕碰，在安裝時(shí)，最好要涂覆符合標(biāo)準(zhǔn)的防銹油脂（如204-I型置換型防銹油）。

第九，嚴(yán)格按照燈具銘牌和說明書中的相關(guān)信息選擇合適的光源類型及功率，嚴(yán)禁擅自更換光源類型或功率。

第十，燈具進(jìn)線口處應(yīng)選擇合適外徑大小的電纜，使其符合接線口處橡皮圈的過線范圍要求，達(dá)到防爆、防護(hù)的目的。

第十一，燈具內(nèi)部接線端子一般只能接2.5平方毫米及以下線徑的電纜，如果選用電纜線徑過大，則燈具內(nèi)部接線端子會(huì)壓不緊，如果在增安腔內(nèi)部則可能會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的點(diǎn)燃火花。

第十二，燈具的布線系統(tǒng)應(yīng)符合相應(yīng)的防爆標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)禁擅自取消橡皮圈直接過電纜的現(xiàn)象。

第十三，電纜穿過密封圈時(shí)，應(yīng)留有一定的余量，一般應(yīng)超過密封圈長(zhǎng)度8毫米左右。

（作者單位：中油管道物資裝備有限公司）

DOI：10.3963/j.issn.1006-8864.2017.01.025