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非电气防爆安全点燃危险评定及其关键技术分析

文档作者：汤鹏梁峻王新华蒋漳河徐伟巍文档来源：广州特种机电设备检测研究院		点击数：	更新时间： 2021年11月15日
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《电气防爆》2016年6月 第2期
￡ ￡
防爆技术应用
3 3e
非电气防爆安全点燃危险评定
及其关键技术分析
汤鹏，梁峻，王新华，蒋漳河，徐伟巍
(广州特种机电设备检测研究院，广州510180)
[关键词]爆炸危险场所；非电气防爆安全；点燃危险评定；潜在点燃源；有效点燃源
[摘要]爆炸危险场所存在大量的非电气机械设备和部件，在其T-作过程中会产生高温
热表面、机械火花、静电等潜在点燃源，对防爆安全造成重大隐患。根据点燃源的出现频率，对
非电气机械设备和部件进行分类评估，能够有效避免潜在点燃源成为有效点燃源，是确保机械
防爆安全的重要手段。
[中图分类号]X932 [文献标识码]A [文章编号]1004—9118(2016)02—0022—05
DO1：10．14023／j．cnki．dqfb．2016．02．008
Analysis of Ignition Hazard Assessment and Its Key Technology of
Non Electrie Explosion——proof Safety
Tang Peng，Liang Jun，Wang Xin～hua，Jiang Zhang—he，Xu Wei—wei
(Guangzhou Academy ofSpecial Equipment Inspection&amp;amp; Testing，Guangzhou Guangdong 510180)
Key words：explosive hazardous area；non electric explosion—proof safety；ignition hazard as—
sessment；potential ignition source；effective ignition source
Abstract：There exist a large number of non electric equipments and components in explosive
hazardous area，and it will produce potential ignition sources such as hot surfaces，mechanically
generated sparks and static electricity during its work，which poses a major threat to the explosion—
proof safety，SO we must pay attention to mechanical explosion—proof safety．According to the OC‘
cu~ence frequency of ignition source。ignition hazard~ssessInent gives a classified evaluation of me—
chanical equipments and components，and it can effectively avoid potential ignition source to become
as a effective ignition source，so ignition hazard assessment is a important way to ensure the non
electrie Mechanical explosion—proof safety．
o蜡 譬 磊
随着机械设备和部件等非电气设备在爆炸危 作。相关事故调查也显示，非电气设备和部件点
险场所中使用的不断增多，非电气机械防爆安全 燃源引起的爆炸事故数量增多，例如，2013年山
[收稿日期]2016—05—09
[基金项目]国家质检总局科技计划项目《防爆特种设备非电气部件点燃危险辨识及评定方法研究》(项目编号：2015QK263)
[作者简介]汤鹏，男，1990年生，硕士，主要从事机械防爆安全的研究及检验工作。
一22 —
· 防爆技术应用· 非电气防爆安全点燃危险评定及其关键技术分析
东省青岛市“11·22”中石化东黄输油管道泄漏
爆炸特别重大事故的直接原因¨ 就是由液压破
碎锤在盖板上撞击形成的机械火花引起的，因此，
非电气机械防爆安全亟待重视。
点燃危险评定是确保非电气机械防爆安全的
重要手段，通过点燃危险评定确定设备的保护级
别和温度组别，是保障非电气机械防爆安全的核
心工作。因此，有必要依据国内外非电气机械防
爆的相关标准，结合相关概念、注意事项和指导原
则，对点燃危险评定的流程和关键技术进行分析。
1 机械安全与防爆安全
现代工业的机械化程度已经非常高，人们借
助成套机械设备和机械部件可以轻松地完成自身
难以完成的任务，然而机械安全形势依然严峻，机
械伤害事故屡见不鲜。传统的机械伤害形式主要
有压、碾、夹、割、搅、烫等，会对人身造成重大伤
害，但随着机械设备使用范围的不断扩大，越来越
多的成套机械设备、机械部件被使用在爆炸危险
场所。众所周知，爆炸危险场所存在着大量的可
燃性气体、可燃性粉尘或者可燃性气粉混合物，防
爆安全事关重大。机械设备在能量传输和运动过
程中，不可避免地会发生摩擦、冲击、碰撞等工况，
产生高温、机械火花等潜在点燃源，对设备的防爆
安全带来重大隐患和挑战。因此，当机械安全与
防爆安全相结合，便产生了一个全新的安全领域
分支—— 机械防爆安全。
2 点燃危险评定
机械防爆安全不同于电气防爆安全的最大区
别 在于机械设备和部件的点燃危险评定。电
气设备的能量可以根据负载的电压、电流值进行
量化，从而确定其安全阈值；而机械设备和部件的
点燃源则相对较为隐蔽，其能量难以量化，因此，
需要对机械设备和部件进行点燃危险评定。实际
上，点燃危险评定的本质是风险评估，通过点燃危
险评定的步骤和流程对机械设备和部件的保护级
别和温度组别进行合理评估，从而确定机械设备
和部件的安全阈值和使用范围。由此可知，点燃
危险评定是确保机械防爆安全的核心和关键。
2．1 评定步骤及流程
根据机械防爆的相关标准l3。J，点燃危险评
定可概括为以下四步：
(1)点燃危险辨识
(2)点燃危险评估
(3)采取保护措施
(4)确定保护级别
上述步骤是点燃危险评定的一般步骤，结合
实际评定过程将其绘制成流程图，如图1所示。
从实施流程图可以看出，点燃危险评定的过程环
环相扣，通过不断地评估和判定推动整个点燃危
险评定的进程，最终确定机械设备和部件的保护
级别。实际上，点燃危险评定的过程既是制订保
护措施的过程，又是检查保护措施是否满足相应
防爆要求的过程。
2．2 点燃危险辨识
点燃危险辨识是点燃危险评定的基础。需要
先了解清楚可能存在点燃源(possible ignition
source)、设备相关点燃源(equipment related igni—
tion source)、潜在点燃源(potential ignition source)
和有效点燃源(effective ignition source)四条术语
及相互关系，欧洲标准EN 13463—1：2009对此进
行了归纳，如图2所示。
点燃危险辨识的主要内容是对设备所有的潜
在点燃源进行辨识。此步骤的关键在于从设备相
关点燃源中找出所有的潜在点燃源，这需要全面
考虑设备的结构、工作原理、运行环境、材料以及
人为因素等。但是，这一步并不需要考虑潜在点
燃源能否成为有效点燃源，这样做的目的在于避
免思维限制、漏掉任何一个潜在点燃源。
2．3 点燃危险评估
点燃危险评估的实质是分析潜在点燃源的出
现频率，是点燃危险评定的关键步骤。点燃危险
评估定性地把潜在点燃源按其出现频率进行分
类，即在正常运行、预期故障和罕见故障条件下可
能出现的潜在点燃源。正常运行是指设备在其设
计参数范围内的运行状况；预期故障是指实际运
行中正常出现的干扰或设备故障；罕见故障是指
在罕见情况下出现的故障，两个独立的预期故障
可视为一个罕见故障。潜在点燃源出现在正常运
行条件下，表明其出现频率很高；潜在点燃源出现
在预期故障条件下，表明其出现频率较高；潜在点
燃源出现在罕见故障条件下，表明其出现频率较
低。潜在点燃源不同的出现频率对应着不同的风
险程度，出现频率越高说明点燃风险越高，则设备
的保护级别可能相对较低。
～ 23 —
《电气防爆》2016年6月 第2期
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图1 点燃危险评定流程图
图2 几种点燃源的定义和相互关系
因此，正确地分析潜在点燃源的出现频率是此
步骤的关键。潜在点燃源的出现频率与机械设备
和部件的工况密切相关，不同的工况对应着不同的
运行条件，即正常运行、预期故障和罕见故障分别
对应着不同的工况。因此，熟悉设备的运行条件和
一24 一
工况是进行点燃危险评估的前提。
2．4 采取保护措施
采取保护措施规避点燃危险是确保机械防爆
安全的重要手段。采取保护措施有一定的顺序，其
原则如下：
· 防爆技术应用· 非电气防爆安全点燃危险评定及其关键技术分析
— — 保证不能形成点燃源
— — 保证点燃源不能成为有效点燃源
— — 阻止爆炸性环境接触点燃源
— — 承受爆炸并阻止火焰传播
GB 25286-2010规定了5种防燃型式，分别
为限流外壳型“fr”、隔爆外壳型“d”、结构安全型
“ c ”
、控制点燃源型⋯b’和液浸型“k”，其具体情况
见表1。上述5种防燃型式可单独使用也可与其
他防燃型式一起使用，对不同保护级别的机械设备
和部件进行保护。但是，限流外壳型“fr”不适于与
非Gc／Dc级设备保护类型一起使用。此外，值得
说明的是，除了上述规定的5种防燃型式外，任何
能够降低点燃风险的措施都是可取的，至于能否有
效降低风险，需要结合实际情况进行判定。
表1 几种防燃型式的对应关系
保护措施 防爆原理 可提供设备保护级别
限流外壳型“f 阻止爆炸性环境
r” 接触点燃源 Gc／Dc
隔爆外壳型⋯d’ 承受爆炸并阻止 G
火焰传播 a、Gb／Da、Db
结构安全型“ 保证不能形成
c” 点燃源 Ga、Gb／Da、Db
控制点燃源型“b” 保证点燃源不能 G
成为有效点燃源 a Gb，Gc／Da Db Dc
液浸型“k” 阻止爆炸性环境 G
接触点燃源 a Gb Gc／Da Db Dc
2．5 确定保护级别
对设备采取的保护措施进行评估，确定设备的
保护级别是点燃危险评定的最后一步，也是最为关
键的一步。根据点燃危险评定的原则，如果采取的
保护措施使得设备在罕见故障条件下不会出现有
效点燃源，则该设备的保护级别为Ga／Da级；如果
采取的保护措施使得设备在预期故障条件下不会
出现有效点燃源，则设备的保护级别为Gb／Db级；
如果采取的保护措施使得设备在正常运行条件下
不会出现有效点燃源，则设备的保护级别为Gc／Dc
级。其对应关系见表2。
这一步的关键在于结合标准与实际情况对采
取的保护措施进行合理的分析，评估是否能够避免
有效点燃源的出现。有些保护措施是GB 25286—
2010中明确规定的防燃型式，且其保护程度有明
确规定，有些保护措施例如限制运行速度、使用无
火花材料等则需要结合实际情况进行判定和评估。
此外，采取保护措施后是否会引入新的潜在点燃
源，也是得出评定结果时需要考虑的因素。
表2 设备保护级别对应关系
设备类别和 避免有效点燃源 保护能力 适用区域
保护级别
Ga级 罕见故障 很高 0区／1区／2区
II类 Gb级 预期故障 高 1区／2区
Gc级 正常运行 一般 2区
Da级 罕见故障 很高 20区／21区／22区
III类 I)b级 预期故障 高 2l区／22区
_
Dc级 正常运行 一般 22区
3 点燃危险评定关键技术分析
通过上述分析可知，对点燃源的出现频率进行
正确评估是点燃危险评定的关键。点燃源不同的
出现频率对应着不同的点燃风险，只有正确评估点
燃源的出现频率，才能确保危险评定结果的正确
性。此处的点燃源包括潜在点燃源和有效点燃源，
而对潜在点燃源出现频率的分析对应着点燃危险
评定的第二步，对有效点燃源出现频率的分析则对
应着点燃危险评定的第四步。此外，对点燃源进行
检测和分析，是确定设备温度组别的关键。
3．1 潜在点燃源频率分析
上述分析表明，潜在点燃源的出现频率与设备
的工况密不可分。以起重机轮轨机械摩擦为例，其
运行工况主要有正常行驶、原地打滑、冲击工况、啃
轨和抱死滑动 J，主要的潜在点燃源是高温热表
面和机械火花。现在的关键是界定正常运行、预期
故障和罕见故障分别对应着哪些工况。一般认为，
正常行驶应为正常运行，正常行驶过程中出现的高
温热表面为正常运行条件下出现的潜在点燃源；滚
动行驶、原地打滑、冲击工况、啃轨和抱死滑动应为
预期故障，这些工况下出现的高温热表面和机械火
花为预期故障条件下出现的潜在点燃源；若是同时
出现冲击工况和啃轨，则视为罕见故障，此时出现
的高温热表面和机械火花为罕见故障条件下出现
的潜在点燃源。
对潜在点燃源的出现频率做出正确评估是极
为关键的一步，这涉及到设备保护级别判定结果的
正确性。例如，假设判定正常行驶中出现的高温热
表面为预期故障条件下出现的潜在点燃源，采取保
护措施将其消除，从而判定该设备保护级别为Gb／
Db级，而实际上正常行驶过程中出现的高温热表
一25 —
《电气防爆》2016年6月 第2期
面是正常运行条件下出现的潜在点燃源，采取适当
的保护措施消除点燃源，其设备保护级别应为Go／
Dc级。此处错误的判断潜在点燃源的出现频率，
导致该设备保护级别的评估结果偏高，没有起到降
低风险的作用。
3．2 有效点燃源频率分析
采取保护措施后，仍然可能出现的点燃源为有
效点燃源。对有效点燃源的出现频率进行分析是
EN 13463：2009的最新做法，这一方面能够避免上
述错误，另一方面也增大了评定的难度，因为这对
评估人员的要求更高。
同上例，起重机轮轨在正常行驶过程中出现的
高温热表面为正常运行条件下出现的潜在点燃源，
根据GB 25286-2010，即EN 13463：2001的原则，
采取有效的保护措施使其不能成为有效点燃源，则
直接判定该设备保护级别为Ge／De级。这样的做
法仅需确保采取保护措施有效即可，是较为保守的
评估方式。但是根据最新的EN 13463：2009的原
则，需对采取保护措施后有效点燃源的出现频率进
行重新判定，若该保护措施确保有效点燃源在正常
运行条件下不出现，则判定该设备保护级别为Gc／
Dc级；若该保护措施非常有效，能够确保即使在预
期故障条件下也不会出现有效点燃源，则应判定该
设备保护级别为Gb／Db级；若是能够确保即使在
罕见故障条件下也不会出现有效点燃源，则应判定
该设备保护级别为Ga／Da级。这样的做法对评估
人员的要求更高，但也更加科学。
对潜在点燃源的出现频率进行分析决定了设
备保护级别的下限，而对有效点燃源的出现频率进
行分析则决定了设备保护级别的上限，对两者做出
正确判断是点燃危险评定的关键。
3．3 点燃源检测技术
上述分析表明，对点燃源的出现频率进行正确
分析是确定设备保护级别的关键。除此之外，对点
燃源进行识别和检测，确定设备的温度组别也是点
燃危险评定的重要工作。
机械设备和部件在工作过程中极易产生机械
火花和高温热表面，这是威胁机械防爆安全的两大
潜在点燃源 。对于机械火花，主要采取控制运
动间隙、限制运行速度和使用无火花材料等手段进
行消除。对于高温热表面，可采用预埋热电偶或红
外热成像的方法进行温度采集。通常情况下，产生
高温热表面的区域范围较大且较为分散，故需结合
实际工况以及设备运行状况对每一个有可能产生
高温热表面的区域进行温度采集，对比采集数据后
获得设备的最高表面温度，从而确定设备的温度组
别。
4 结语
目前，国际上在不断重视爆炸危险场所用机械
设备和部件的防爆安全。欧洲有关机械防爆的标
准已经更新到EN 13463：2009版本，而基于此标准
制订的国际标准ISO 80079—36：2016和ISO
80079—37：2016也于2016年2月正式颁布，这标
志着机械防爆安全在世界范围内受到重视。掌握
好点燃危险评定技术，通过点燃危险评定确定机械
防爆设备或部件的保护级别和温度组别，是确保机
械防爆安全关键。
参考文献
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漏爆炸特别重大事故调查组．山东省青岛市“11·22”
中石化东黄输油管道泄漏爆炸特别重大事故调查报告
【EB／OL]．(2014／01／1 1)http：／／www．chinasafety．gov．
cn／newpage／Contents／Channel 21679／2014／01 10／244575／
content_ 244575．htm．
[2]迈克尔·贝尔，寇晓光．防爆非电气设备的点燃危险评
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