欧洲电梯非电气防爆技术标准对我国的启示（上）

文/江 浩 薛季爱 姚 俊 欧阳惠卿

电梯作为一种垂直运输设备，在各行业均得到了广泛应用。近年来，随着国民经济的快速发展，易燃易爆危险性场所的产业在我国大量兴起，防爆电梯已被越来越广泛地应用于石油、化工、制药、油漆、冶金、科研、城市燃气站等含有爆炸性混合物的场所。服务于爆炸性环境下的电梯，在正常运行和故障状态下若不具备防爆品质，产生的电气火花、机械零部件摩擦和撞击产生的升温，以及机械火花是可能引爆周围爆炸性环境的点燃源，若不采取针对性的技术并加以规范，消除这些安全隐患，一旦发生爆炸事故将带来灾难性后果。

一、防爆电梯非电气设备防爆技术和标准化现状

1.国内

目前，国家针对曳引式电梯有相应的制造、安装安全规范和验收规范：GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》、GB 10060-1993《电梯安装验收规范》等，但上述标准都不包含任何电梯防爆安全技术条款。在目前的标准与规范体系中，国内外的电梯制造与安装安全技术规范和防爆安全技术规范之间都是相对孤立的，国际上也没有防爆电梯制造与安装安全技术规范。由于我国目前尚无防爆电梯专项国家标准，国内绝大部分防爆电梯产品的设计、制造和安装，所依据的企业标准大都是在常规电梯标准的基础上参照GB 3836爆炸性气体环境系列标准和GB 12476可燃性粉尘环境等条件下的相关电气防爆系列标准制订的，局限于电气装置的通用防爆技术要求，而对于非电气部分的防爆要求几乎未涉及。

事实上，防爆电梯作为机电一体化设备，其本身既有电气部分产生的点燃源，又具有非电气部分产生的点燃源，如电梯在正常运行和/或故障状态下机械运动副之间的摩擦和撞击产生的过热表面和机械火花等，防爆电梯非电气部分也必须具备可靠的防爆性能。

2.国外

虽然，国内外目前尚无防爆电梯标准，但欧盟已制定了ATEX防爆指令及EN13463非电气设备防爆系列标准。

欧盟成员国为了消除贸易壁垒，从60年代起开始颁发不同的指令（Directives），以协调各成员国有关产品技术标准规范的要求，且对欧盟所有成员国都是通用和最低限度可接受的。1994年3月23日发布了“潜在爆炸环境用的设备及保护系统”（ATEX 95设备指令94/9/EC）。它规定了计划用于潜在爆炸性环境中设备的技术要求、基本健康、安全要求和设备在其使用范围内投放到欧洲市场前必须采用的合格评定程序。这个指令涉及的设备类型包含机械设备和电气设备，爆炸性环境包含粉尘、可燃性气体、可燃性蒸汽与薄雾。图1为ATEX 94/9/EC的制订过程。由图可知，欧洲国家对设备防爆的要求经历了仅针对电气类设备到针对所有类型设备的过程，这一进步表明欧洲已意识到，设备的电气和非电气部分点燃源必须予以同等对待，并通过技术手段对其进行规范。1999年，欧洲又颁布了ATEX 137工作场所指令99/92/EC，其规定了处于潜在爆炸性危险环境下的工人健康和安全保护的最低要求，该指令主要用于约束设备使用者的行为。在欧洲，设备制造商和使用者，设备生产、装配、使用及维修保养过程均受到由上述两个ATEX指令规则转换的国家法规的约束，以保证设备本身以及在上述过程中与之发生联系的人员安全。该防爆指令的实施，在避免事故发生，确保人身健康及财产安全的前提下，促进了爆炸性环境下设备及保护系统在欧洲市场的贸易流通。

由于非电气设备防爆的相关研究目前在我国尚属起步阶段，非电气防爆相关内容的缺失使得按照各自企业标准生产的防爆电梯从严格意义上说，在源头上都存在不安全的隐患。因此，有必要针对防爆电梯制造与安装安全标准展开针对性研究，解决防爆电梯制造、安装、监督检验和安全监察的技术难点，提高防爆电梯的使用安全性，从而降低该类设备事故的发生，满足社会公共安全需求。为此，我们对此方面展开研究。本文简要介绍欧盟指令及系列标准的主要内容，并结合防爆电梯的特点分析，发掘其对防爆电梯安全技术标准研究的借鉴及指导作用，希望对完善防爆电梯的非电气防爆要求，消除防爆电梯使用中的隐患，保障电梯运行质量的提升有所帮助。

二、EN13463系列标准主要涉及内容

按照ATEX 94/9/EC要求，欧洲标准化委员会潜在爆炸环境——爆炸防范与保护技术委员会（CEN TC305）制定了EN 13463《潜在爆炸性环境中使用的非电气设备》系列标准。该系列标准共包含6个标准，其第一部分规定了适用于潜在爆炸性环境中使用的非电气设备的一些通用基本方法和要求，后续的几个标准则规定了几种具体的不同防护形式，以下简要介绍其主要内容。

1.EN 13463-1∶2009——潜在爆炸环境中使用的非电气设备

EN 13463-1∶2009《潜在爆炸性环境中使用的非电气设备—第一部分：基本方法与要求》为在潜在爆炸环境中使用的非电气设备设计、制造、检测、标注提供了基本方法与要求。设备的防爆技术要求与使用环境密切相关，标准根据使用环境对设备进行了分组（Group），每组分不同的类（Category）。其防护级别和安全要求也不相同，如表1所示。

表1 设备分组分类及安全要求

标准的另一重要内容是对设备及部件进行点燃风险评估的流程和原则，评估须根据设备所属组类辨识不同工况组合下的点燃源，并按照如下顺序考虑使点燃源失效的方法和/或采取防爆措施：保证不会产生点燃源；保证点燃源失效；保证爆炸性环境与点燃源的隔离；控制爆炸和防止火势蔓延。标准的其它内容还包括设备温度、非金属部件、轻金属材料、可移除部件、标注及产品说明书等要求。

该标准属通用标准，各种材料或零部件的具体性能指标并未给出定量值，但均与设备组类有关，需由设备制造商和使用者确认在考虑的工况下不会引起爆炸事故。材料及部件的性能要求必须通过试验予以验证，测试都应在最不利于相关爆炸防范、防护的条件下进行。为保证设备极限情况下防护措施的有效性，这一前提是必需的。有关设备的试验分为4大类：机械性能试验、最高表面温度测量、与防护等级相关的设备非金属部分检测、热冲击试验，试验要求同样也根据设备组类不同存在差异。

2.EN 13463-2∶2004——关于限流外壳实现爆炸防护

EN 13463-2∶2004《潜在爆炸性环境中使用的非电气设备—第二部分：通过限流外壳实现的保护“fr”》主要涉及设备通过限流外壳实现爆炸防护应当遵循的技术及安全要求。这种防护形式通过外壳限制周围爆炸性混合物进入外壳内，使其在外壳内的浓度低于爆炸下限，实现爆炸防护。

该方法适用于仅可能偶然、短时间引发爆炸性的环境中，其应用局限于II组3类设备。限流外壳所包含的设备可能在正常运行时产生点燃源，但必须保证外壳本身不成为点燃源；这种防护不适用于点燃源为明火的情况。标准中主要条款是有关限流外壳内外温度差及其变化率。由于限流外壳主要通过限制壳内外气体的交换实现爆炸防护，一旦内外温差过大引起内外压差过大，形成呼吸作用将爆炸性气体引入壳内，即可能使防护失效。对于构成外壳的密封件、弹性衬套等，标准给出了试验条件和指标，主要温度、时间和压力。限流外壳防护水平较低，适用范围也较窄，但结构简单，成本较低。

3.EN 13463-3∶2005——关于采用隔爆外壳保护设备

EN 13463-3∶2005《潜在爆炸性环境中使用的非电气设备—第三部分：通过隔爆外壳实现的保护“d”》规定了采用隔爆外壳保护设备的设计、评定、结构和试验要求。隔爆外壳的防爆机理使用高强度外壳将爆炸限制在外壳之内，外壳既不会严重变形，火焰也不会通过接合面进入外部的爆炸性环境中。隔爆外壳基本参数为隔爆结合面长度和隔爆间隙，如图2所示。隔爆外壳保护适用面广，几乎所有组、类设备都可以使用，是一种防护水平较高的防爆形式。

图2 隔爆外壳

标准要求在确定使用这种保护形式之前必须对被保护对象按照EN 13463-1的要求进行点燃危险评估，确定其适用性。本标准主要内容针对隔爆外壳，如外壳强度、隔爆连接、隔爆外壳的引入装置等。

由于电气类设备隔爆外壳标准已指定并实施多年，因此该标准主要条款均参考电气隔爆外壳标准有关内容，并针对非电气设备部分条款做了针对性修改，但总体差异不大。

4.EN 13463-5∶2003——有关结构安全型防护

EN 13463-5∶2003《潜在爆炸性环境中使用的非电气设备—第五部分：通过结构安全实现的保护“c”》规定了结构安全型防护的技术要求。结构安全的机理是在设备设计、制造及材料选择上应用合理的工程原理，使机械故障可能造成的点燃温度或点燃火花的危险降低到非常低的水平。此种防护类型适用范围也相当广泛，在应用此种防护之前须进行点燃风险评估确定其适用性。

另涉及有关构成一台设备中存在相对运动容易产生点燃源的部件，如活动部件、轴承、传动系统、制动系统等，要求其结构应使其允许耗散的最大动能，在所有暴露于爆炸性环境的部件处，既不会超过最高允许表面温度，也不会产生易燃火花。

由于是通过设计来降低点燃风险，因此对在爆炸环境下使用的设备设计、材料、润滑和密封以及型式试验等方面要求很高。该标准给出了设备设计应达到的目标，设备制造商可通过不同的途径实现其要求。（未完待续）