一、防爆冷风机核心国际和国家标准
IEC 60079 系列标准(国际电工委员会): 这是国际上最广泛认可的防爆电气设备系列标准,也是许多国家标准的基础。
IEC 60079-0: 通用要求。 是所有后续特定防爆类型标准的基础,规定了防爆设备的通用设计、制造、检验和标志要求。
IEC 60079-1: 隔爆外壳“d”。 规定了通过坚固外壳承受内部爆炸并阻止其点燃外部环境的防爆方式的设计要求(常用于电机、控制箱)。冷风机电机和控制部分常用此方式。
IEC 60079-2: 正压外壳“p”。 规定通过保持外壳内部保护气体压力高于外部环境,防止爆炸性混合物进入的设计要求(可用于整个设备或内部隔间)。
IEC 60079-5: 充砂型“q”。 规定通过用沙子或其他细小颗粒填充外壳,防止内部产生的电弧或高温点燃外部环境的设计要求(应用相对较少)。
IEC 60079-6: 油浸型“o”。 规定通过将设备或其部件浸入保护油中,防止点燃的设计要求(应用相对较少)。
IEC 60079-7: 增安型“e”。 规定在正常运行时不会产生火花、电弧或危险高温的设备上,采取额外措施(如在正常工作条件下提高安全裕度、加强绝缘、可靠连接等)的设计要求。常用于接线端子、照明等。冷风机的接线盒、连接件等常用此方式。
IEC 60079-11: 本质安全型“i”。 规定通过限制电路中的能量(电火花和热效应)到即使在故障状态下也不足以点燃特定爆炸性混合物的水平的防爆方式的设计要求(常用于传感器、仪表、低功率控制电路)。冷风机本身的强电主回路通常不用此方式,但可能用于关联的控制信号回路。
IEC 60079-15: “n”型保护。 规定在正常运行时和预期故障条件下不会产生电弧、火花或危险高温的设备的设计要求(包括无火花型、封闭型、密封型、限制呼吸型、限制能量型等)。适用于2区或粉尘环境。
IEC 60079-31: 防粉尘点燃“t”。 规定防止粉尘点燃外壳的设计要求(外壳保护型)。
GB 3836 系列标准(中国国家标准): 中国国家标准,基本等同于IEC 60079 系列标准,是国内的强制性或推荐性标准。
GB 3836.1: 爆炸性环境第1部分:设备 通用要求。 (等同 IEC 60079-0)
GB 3836.2: 爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备。(等同 IEC 60079-1)
GB 3836.3: 爆炸性环境第3部分:由增安型“e”保护的设备。(等同 IEC 60079-7)
GB 3836.4: 爆炸性环境第4部分:由本质安全型“i”保护的设备。(等同 IEC 60079-11)
GB 3836.5: 爆炸性环境第5部分:由正压外壳“p”保护的设备。(等同 IEC 60079-2)
GB 3836.7: 爆炸性环境第7部分:充砂型“q”。(等同 IEC 60079-5)
GB 3836.8: 爆炸性环境第8部分:由“n”型保护的设备。(等同 IEC 60079-15)
GB 3836.9: 爆炸性环境第9部分:由浇封型“m”保护的设备。(等同 IEC 60079-18)
GB 12476 系列标准(中国国家标准): 可燃性粉尘环境用电气设备的标准(部分内容也被整合或参考GB 3836.31)。
GB 12476.1: 可燃性粉尘环境用电气设备第1部分:通用要求。
GB 12476.5: 可燃性粉尘环境用电气设备第5部分:外壳保护型“tD”。(等同 IEC 60079-31)
ISO 80079-36 & 80079-37: 这两项标准规范了非电气设备(如机械设备)在爆炸性环境中的防爆要求。对于冷风机来说,其旋转的风机叶轮、驱动轴、轴承、皮带传动等机械部件必须符合这些标准(或等效的国家标准,如 GB 25285/25286),以防止因摩擦火花、高温表面、静电等机械原因引发点燃。
二、关键设计原则与要求
设备保护级别(EPL): 设备必须根据其安装区域的危险程度(Zone 0/1/2 或 Zone 20/21/22)设计并达到相应的 EPL (Ga/Gb/Gc 或 Da/Db/Dc)。例如,Zone 1 环境需要 EPL Gb 的设备。
温度组别(T-Class): 设备任何外露表面的最高表面温度(在特定环境温度下,考虑所有可能的故障状态)必须低于其安装环境中可能存在的爆炸性气体/粉尘混合物(或粉尘层)的最低点燃温度。设计时必须严格控制发热元件(电机、压缩机等)的温度。
气体组别: 设备必须标明其适用的爆炸性气体组别(IIA, IIB, IIC)。
结构设计:
外壳强度与密封(特别是隔爆型): 外壳必须足够坚固以承受内部爆炸压力而不损坏,火焰通路(法兰间隙)的长度和间隙必须严格控制,防止火焰和高温气体喷出。密封与防护等级(IP Rating): 外壳必须有效防止粉尘或水进入,保护内部元件并防止爆炸性混合物渗入(对于增安型、正压型等尤其重要)。防护等级通常要求较高(如 IP65 或更高)。
材料选择: 避免使用铝镁合金等轻金属(除非有特殊设计防止摩擦火花),所有材料应能承受预期的机械应力、环境腐蚀和温度。
紧固件: 使用符合标准的特殊防爆紧固件(如堵头螺栓),并施加正确的扭矩。
电气系统:
防爆类型应用: 选择合适的防爆保护类型(d, e, p, i, n, tD 等)组合用于设备的不同部件(电机、控制箱、接线盒、开关、传感器等)。
元件认证: 所有内部使用的电气元件(开关、接触器、继电器、端子、导线、保护器件等)必须是经过认证可用于相应防爆类型和区域的元件。
接线与连接: 连接必须牢固可靠,防止松动产生火花或过热。增安型接线端子需满足特殊要求。
接地: 所有可触及的金属部件必须良好接地,防止静电积累。
非电气点燃源控制(根据 ISO 80079-36/37):
机械火花: 风机叶片、轴、轴承的设计、选材和间隙必须确保在正常运行、启动、停止以及异物进入等情况下,摩擦、碰撞不会产生有效点燃能量的火花。可能需使用无火花材料(如青铜、特定不锈钢)或特殊设计。
表面温度: 除了电气发热源,机械摩擦产生的热点(如轴承)也必须严格控制,不超过规定的T-Class。可能需要温度监控。
静电: 所有非金属部件(风扇叶片、风道、外壳涂层)必须采用抗静电材料或进行抗静电处理,防止静电积累和放电。接地措施同样重要。
冲击/摩擦: 设计应防止外部冲击或维护工具可能引起的撞击火花。
铭牌与标志: 设备必须有清晰、永久、符合标准的铭牌,标明:
制造商名称或商标
设备型号和序列号
防爆标志(如 Ex db eb mb IIC T4 Gb / Ex tb IIIC T135°C Db)
适用的气体组别、温度组别、防护等级(IPXX)
额定参数(电压、电流、功率、频率)
环境温度范围
认证机构标志和证书编号
安装和使用说明的引用
文件: 提供详细的使用说明书、安装手册和维护手册,明确其适用的危险场所类别、安装要求、操作条件和维护规程。
特殊要求:
防腐: 用于化工、海洋等腐蚀性环境时,外壳和内部元件需要额外的防腐处理或材料(如不锈钢外壳、特种涂层)。
振动: 风扇旋转会产生振动,设计和支撑结构必须保证振动不会导致部件松动、损坏或产生额外摩擦。
三、认证与合规
强制性认证: 在大多数国家和地区,拟用于爆炸性环境的防爆冷风机必须经过国家授权或国际认可的第三方认证机构按照上述标准进行严格的检验、测试和评估,获得 “防爆合格证” 或等效证书(如 ATEX 认证、IECEx 认证、UL/CSA Hazardous Location 认证、中国NEPSI 认证)。
工厂审核: 制造商的生产质量体系通常也需要通过认证机构的审核。
持续监督: 认证机构会进行定期的工厂监督检查,确保批量生产的产品持续符合认证要求。
总结
设计一台合格的防爆冷风机是一个复杂的系统工程,必须严格遵循 IEC 60079 / GB 3836 系列标准以及 ISO 80079-36/37(或 GB 25285/25286)标准,全面考虑电气点燃源和机械摩擦、高温表面、静电等非电气点燃源的控制。设计需要精确的温度管理、坚固可靠的结构、正确的材料选择、符合要求的电气和非电气元件,并最终通过权威机构的严格认证。
核心要点:遵循标准(IEC/GB + ISO)、控制点燃源(电气+机械)、精确温度管理、可靠结构、严格认证。 在具体设计和选型时,务必咨询专业的防爆工程师和认证机构。