防爆灯的多样性与设计指南

   防爆灯，这一专为可燃性气体和粉尘存在的危险场所设计的灯具，旨在防止灯内部可能产生的电弧、火花和高温引燃周围环境中的可燃性气体和粉尘。通过严格的标准，如GB3836和IEC60079，防爆灯达到了防爆要求，确保了使用安全。同时，不同环境下可燃性气体混合物的复杂性，对防爆灯的防爆等级和形式提出了不同的挑战，这也进一步推动了防爆灯技术的不断创新与进步。

一、内容概要

   随着石油、化工、矿业等领域的迅猛发展，照明灯具在生产、仓储及救援等领域的应用日益广泛，其种类也愈发繁多。然而，在存在爆炸性气体的危险场所中，如何防范照明灯具可能引发的意外爆炸，已成为一项紧迫而重要的研究课题。由于照明灯具在作业过程中不可避免地会产生电火花或高温表面，这些火花或高温一旦与现场的爆炸性气体混合物接触，便有可能引发严重的爆炸事故，直接威胁到国家财产和人民的生命安全。因此，照明灯具的防爆技术问题已引起了社会各界的广泛关注和高度重。

二、应用领域

  照明灯具的防爆技术不仅适用于石油、化工、矿业等高危领域，还广泛应用于生产、仓储及救援等众多场合。在这些环境中，照明灯具的防爆性能显得尤为重要，因为它直接关系到作业人员的人身安全和财产保护。因此，掌握照明灯具的防爆技术，对于确保这些领域的安全生产具有重要意义。

   1. 适用于爆炸性气体环境，包括1区和2区危险场所；

   2. 适用于IIA、IIB、IIC级爆炸性气体环境；

   3. 适用于可燃性粉尘环境，如20区、21区、22区；

   4. 适用于温度组别为T1至T6的环境。

三、性能特点

       1、采用T8LED灯管，该灯管高效节能，相较于传统的T8荧光灯管，节能效果好，提升率超过50%。
       2、通过精心设计的配光系统，LED光源的光型和发光角度得到了精准控制，有效减少了光污染和无效光利用。其光线柔和，无眩光，能够减轻作业人员的眼部疲劳，进而提升工作效率。
      3、灯具外壳采用轻质铝合金材料，经过压铸成型工艺打造，表面则经过高压静电喷塑处理，确保了产品的耐用性和美观性。
      4、灯具内部设有专门的接线腔，并配备了专用接线端子，简化了安装过程。用户可以直接进线安装，无需额外设置接线盒。
      5、更换灯管时，只需轻松拆下端盖，即可直接进行灯管更换，操作简便快捷。
      6、此外，还可根据客户需求选配国际品牌的T5荧光灯管，其光效优异，更贴合实际照明需求，与T8荧光灯管相比，节电效果可达30%左右。
      7、同时，灯具可配备应急装置，当外界断电时，灯具能自动切换至应急照明状态，确保照明持续稳定。
        1）分类
   防爆灯的分类方式多种多样，通常可以根据其选用的光源、防爆结构型式以及使用方式来进行划分。在光源方面，防爆灯可以分为防爆白炽灯、防爆高压汞灯、防爆低压荧光灯以及混合光源灯等类型。根据防爆结构的不同，灯具又可以分为隔爆型灯具、增安型灯具和复合型灯具。此外，还可以根据使用方式的不同，将防爆灯进一步划分为固定式防爆灯具和携带式防爆灯具。
       2）防爆型式
防爆灯的防爆型式多种多样，主要包括隔爆型、增安型、正压型、无火花型和粉尘防爆型等五种。此外，还可以通过组合这些防爆型式，形成复合型和特殊型的防爆灯。
       3）隔爆型（d）
隔爆型防爆灯将可能点燃炸性气体混合物的所有部件都严密地封闭在一个外壳之内。该外壳设计得极为坚固，足以承受任何接合面或结构间隙可能渗透进来的可燃性混合物在内部发生的爆炸，而不会受到损坏。同时，它还能确保内部的火焰气体在通过间隙传播时，其能量会大幅降低，从而无法引爆外壳内的气体。
       4）增安型（e）
增安型防爆灯是在正常运行条件下，通过采取额外措施来确保电气设备的安全。这些措施旨在防止设备内部和外部部件可能产生的危险温度、电弧和火花。通过结构上的进一步保护，增安型防爆灯不仅提高了设备的可靠性，还确保了其安全性能。
       5）正压型（p）
正压型防爆灯通过维持设备外壳内部的保护气体压力，确保其高于周围防爆性环境的压力，从而提供安全保障。这种设备具备系统内部保护静态正压或持续空气或惰性气体流动的功能，有效限制可燃性混合物进入外壳内部。此外，它还能带走设备内部非正压状态时进入外壳的可燃性气体，进而防止在外壳内形成潜在的危险。
       6）本质安全型（i）
  本质安全型防爆灯在正常工作和规定的故障条件下，其内部电路产生的任何火花或效应均不足以点燃规定的防爆性气体环境。这种设备具有内在的安全性，无需额外的防爆措施即可在潜在危险环境中使用。
       7）浇封型（m）

   浇封型防爆设备通过将可能引发爆炸性混合物点燃的电气部件，如火花、电弧或高温部分，封装在浇封剂（复合物）中，从而确保其无法点燃周围的爆炸性混合物。这种浇封措施不仅有效防止了电气元件的短路和固化电气绝缘，还避免了电路中可能产生的火花、电弧和危险温度等引燃因素。同时，它还能有效控制正常和故障状态下的设备表面温度，进一步确保了使用的安全性。
      8）充油型（o）

   充油型防爆设备通过将设备或其关键部件浸入油中，从而确保防爆性气体环境无法点燃位于油面以上或外壳外部的任何部分。这种设计不仅有效隔绝了潜在的引燃源，还进一步强化了设备的安全性。
       9）充砂型（q）

充砂型电气设备通过在其外壳内填充砂粒或其他特定粉末材料，确保在规定的使用条件下，壳内产生的电弧或高温无法点燃周围的爆炸性气体环境。这种设计为电气设备提供了额外的保护，增强了其安全性。
      10）气密型（h）

   气密型防爆设备以其气密外壳为特色，该外壳能有效地阻止环境中的爆炸性气体混合物侵入设备内部。这种外壳通常采用溶化、挤压或胶粘的方式进行严密封闭，且多数情况下是不可拆卸的，从而确保其密闭性持久可靠。
      11）防护等级

   外壳的防护等级是衡量设备防尘防水能力的重要指标。为了确保电气绝缘不受尘埃、固体异物和水的侵害，多种外壳防护方式被广泛应用。这些防护方式通过特征字母“IP"后跟两个数字进行表征，其中第一个数字代表对尘土、固体异物或人的防护能力，范围从0到6；而第二个数字则表示对水的防护能力，范围从0到8。对于防爆灯具这类密封灯具，其防尘能力至少需达到4级以上，以确保电气绝缘的安全。
       12）支撑面材料

   灯具的支撑面材料选择至关重要，因为它直接关系到灯具的安全使用。室内防爆灯具常常需要安装在诸如木质墙和天花板等普通可燃材料表面上，因此，必须确保灯具的安装表面温度不会超过安全限制。根据灯具是否能够直接安装在普通可燃材料上，我们可以将其分为两大类：一类是仅适用于非可燃表面的灯具，另一类则是适宜直接安装在普通可燃材料上的灯具，这类灯具通常会有特定的标记符号。此外，灯具的安装使用形式也是需要考虑的因素，包括固定式、可移式和携带式等多种选择。
       13）隔爆型原理

   隔爆型防爆原理遵循欧洲标准EN13463-1:2002《爆炸性环境用非电气设备第1部分：基本方法与要求》中的防爆理念。它通过一系列措施，允许设备内部发生爆炸，但能有效阻止火焰的传播。这种防爆类型在灯具领域尤为常见，其外壳通常由金属材料精制而成，不仅散热性能很好，而且外壳坚固耐用，深受用户喜爱。此外，许多增安型防爆灯具的部件，例如灯座和联锁开关，也采用了隔爆型结构设计。具备隔爆外壳的电气设备被称为隔爆型电气设备。当爆炸性气体混合物进入隔爆外壳并点燃时，其强大的爆炸压力将被外壳承受，从而有效阻止内部爆炸向周围爆炸性混合物的传播。这种防爆原理基于金属间隙的冷却和熄灭火焰的特性，通过间隙防爆设计，利用金属间隙阻止爆炸火焰的传播并降低爆炸产物的温度。
       14）设计要点

在隔爆灯具的结构设计中，除了关注隔爆外壳的外形和强度，还需综合考虑与外壳构成一体的紧固件、引入装置、透明件、悬挂装置以及标志等器件的设计。接下来，我们将依据GB3838.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：隔爆型“d"》的标准，深入探讨结构设计中的关键要点。
       15）外壳紧固件设计

   隔爆外壳的紧固方式主要有两种：平面紧固和止口紧固。在平面结构中，螺栓不仅用于紧固，还需确保平面间隙的合理。而对于止口结构，当隔爆面仅涉及圆筒部分时，螺栓仅起紧固作用；若隔爆面包含圆筒与平面，则螺栓还需负责保证平面部分的间隙。需注意，若外壳上直接攻螺纹，应避免螺孔穿透隔爆外壳，且穿透时螺孔底部应留有至少3mm的余量。此外，若使用铝合金等轻质材料制作隔爆外壳，且经常需要打开（如更换光源），则不宜直接在铝合金外壳上攻螺纹。建议通过预埋防松的内外螺纹钢套来增强螺孔强度，并防止螺纹损坏失效。对于不需要用户经常打开或在出厂时已安装好的螺栓，则可以在外壳上直接攻紧固螺孔，但需避免使用细牙螺纹，而应选择粗牙螺纹并确保足够的啮合扣数以满足紧固需求。总之，在设计外壳紧固件时，需明确其作用并选用合适的螺栓以确保紧固效果。
      16）引入方式

   电缆和导线的引入通常采用以下两种方法：

       a) 间接引入，即通过接线盒或插接装置进行连接；
       b) 直接引入，也就是将电缆和导线直接接入主外壳的连接方式。

   然而，值得注意的是，在密封圈老化或压紧不充分的情况下，可能会直接导致燃烧或传爆的风险。因此，对于那些在工作时可能产生危险火花、电弧或危险温度，且外壳容积大于2000cm3或被划分为ⅡC级的防爆灯具，不建议采用弹性密封圈压紧式的直接引入方法。尽管GB3836.2标准未对此进行明确规定，但GB3836.15-2000《爆炸性气体环境用电气设备第15部分：危险场所电气安装(煤矿除外)》已作出了相应规定。

   此外，当通过引入装置将电缆引入灯具时，若整个过程中电缆可能受到拉力，则应在引入装置的压紧螺母上或靠近引入装置的灯具内部增加电缆防拔脱压板，以防止力传递到接线端子并阻止电缆的移动，从而确保电气连接的稳定性。

   在设计灯具时，可能需要提供多个引入装置以满足不同用户的安装需求。在出厂前，应确保所有引入装置都已安装好封堵件，且封堵件的结构必须与防爆型式相匹配。或者，也可以仅安装一个引入装置，并用适合防爆型式的闷头封闭其余孔洞，以避免因忘记封堵而导致的隔爆外壳失效问题。
       17）透明件安装

   防爆灯具的核心组件之一是透明件，其安装可靠性直接关系到灯具的整体安全性能。透明件作为外壳中强度的部分，其安装方式的选择至关重要。

   常见的透明件安装方式有三种：首先是直接将透明件密封在外壳内，与外壳形成一体，这种方式简便且广泛适用。在密封过程中，应选用耐温、耐油的橡胶件或环氧树脂等胶粘剂，确保透明件被紧密压实在外壳内。其次，透明件也可以通过衬垫或无衬垫的方式紧固在外壳内。无衬垫时，对透明件接合面的平整度要求甚高，通常适用于小型平板玻璃，且玻璃结合部位需同时磨平，以防止受力不均导致碎裂。最后一种方式是将透明件密封或胶粘在框架上，再将框架紧固在外壳内，从而将透明件作为整体进行更换。这种方式适用于大型设备，特别是那些需要经常更换透明件的场合。

   在安装过程中，应确保透明件受到的内部爆炸力能够直接传递到金属外壳上，避免通过透明件的压板或螺钉等间接传递。同时，安装完成后，透明件不应受到任何应力，以确保其与外壳的结合紧密可靠。

      五、铭牌标志

         A. 防爆标志：明确标示产品的防爆等级，确保安全使用。
        B. 基本标志：包括产品全称、型号、生产厂家、注册商标以及出厂日期等关键信息。
        C. 性能安全标志：详细列出额定电压、电流、标称频率、光源功率和数量，以及允许的环境温度范围和特定的适用环境标志。
        D. 防爆合格证编号：证明产品已通过防爆检验站的严格检验，确保质量合格。

此外，还包括一些附加说明，如防爆灯具的允许工作位置、特殊光源的选用要求，以及电源电缆或导线的绝缘材料在灯具内的最高温度限制等。这些详细信息对于确保正确安装、使用及维修防爆灯具至关重要。
       E. 蓄电池信息：对于配备蓄电池的灯具，必须明确标示蓄电池的种类、公称电压以及公称容量，以确保安全使用，避免潜在损失和危险。
       F. 照明距离提示：对于具有聚光或类似功能的防爆灯具，需特别注明其离被照物体的最短距离，以防范被照物体因过度照射而受损或引发燃烧。
      G. 镇流器与电容器信息：提供镇流器线圈的额定最高工作温度tω(C)以及电容器的额定最高工作温度tc(C)，同时附上详细的接线图，以确保灯具及其组件的稳定性和安全性。
       六、灯具选型

     在选择灯具时，需综合考虑其性能、使用场合、安全要求以及经济成本等多个因素。确保所选灯具能够满足特定的照明需求，同时具备良好的安全性和耐用性。此外，还需关注灯具的环保性能，以符合可持续发展的要求。

       1、选择型号

   在选用防爆灯具时，必须充分重视其长期安全、可靠、高效工作的保障环节，包括选用、安装、使用和维护。选用人员需深入了解防爆灯具的基本工作原理，并熟识防爆标志。同时，应根据爆炸性危险场所的等级，精准选择灯具的防爆类别、型式、级别与温度组别。此外，还需结合使用环境条件和工作要求，合理挑选具备各种功能的防爆灯具，例如，户外使用的灯具外壳防护等级需至少达到IP43以上。在需要辨别颜色的场所，应避免选用高压汞灯和高压钠灯，因为这两种光源的显色性相对较差。最后，务必详细阅读产品使用说明书，全面了解产品的使用性能、注意事项以及产品局限性，并仔细核对产品所有标志的内容，以确保正确选用和使用防爆灯具。
        2、光源选择

      (1)、白炽灯虽然仍然被广泛使用，但其发光效率较低且寿命相对较短，正逐渐被LED等新型光源所替代。目前，单插头无起动器荧光灯、自镇流高压汞灯以及高压钠灯是应用较多的光源类型。

      (2)、单插头无起动器荧光灯，作为一种冷阴极气体放电灯，其发光原理是通过电极间的放电激发灯管内壁的荧光物质，从而发出明亮的光芒。这种荧光灯不仅发光效率高（约为白炽灯的3倍），而且使用寿命长，起动时无需起动器，安全性好，非常适合制成增安型照明灯具。

      (3)、自镇流高压汞灯则是一种混合光源灯，结合了高压汞蒸气放电、白炽体和荧光质三种发光方式。它具有亮度高、结构简单、起动速度快等优点，同时改善了光色，克服了传统高压汞灯需要外加镇流器的缺点。然而，其寿命相较于普通荧光高压汞灯有所缩短。高压钠灯则是一种高压钠蒸汽放电灯，以其高效能、低耗电、强透雾性和长寿命等特点受到青睐。

      (4)、LED光源以其体积小、寿命长、效率高等特点脱颖而出，可连续使用长达10万个小时，有望成为未来照明领域的主流。尽管如此，LED光源在白光照明中的显色性仍有所不足，需要进一步提高。目前，通过RGB混色处理等方法可以提升显色性，但技术普及尚需时日。此外，LED光源的价格相对较高，但从综合成本来看，其在许多场合下的应用仍然能够节省大量成本。
      3、结构型式

防爆灯的防爆结构型式选择，需依据爆炸性气体环境的区域等级和范围来定。例如，在1区范围内，必须选用隔爆型灯具；而在2区内，固定灯具既可采用隔爆型也可采用增安型，但移动式灯具则必须选用隔爆型。所选防爆灯的级别或组别，不得低于该爆炸危险环境中爆炸混合物的级别和组别。同时，还需考虑环境因素对防爆灯的影响，确保其能满足不同环境条件，如环境温度、空气湿度、腐蚀或污染性物质等的要求。在选择时，应根据特定环境要求确定灯具的防护等级和防腐等级，特别是在存在腐蚀性气体的爆炸性气体环境中，选择具有相应防腐性能的灯具显得尤为重要。

过去，石化企业中爆炸危险场所主要使用隔爆型照明灯具。然而，随着增安型电气设备在2区爆炸危险场所的广泛应用，增安型和复合型照明灯具也逐渐受到青睐。增安型灯具在保持一定防爆性能的同时，还具有重量轻、价格实惠、安装维护便捷以及使用寿命长等优势。目前，在石化企业中最为常见的复合型电气设备是增安—隔爆复合型防爆电气设备，它通常由隔爆部件、增安型接线端子和增安外壳三部分组成，既保留了隔爆型的安全性能，又融合了增安型的诸多优点。
       七、安装要点

   在安装防爆灯前，务必仔细核对铭牌与产品说明书，确认防爆型式、类别、级别、组别等关键信息的一致性。同时，要检查外壳的防护等级、适宜的安装方式以及紧固件的要求。在安装过程中，应确保防爆灯固定稳固，紧固螺栓不得随意替换，弹簧垫圈必须齐全。对于防尘和防水用的密封圈，应按照原样妥善放置。在电缆进线处，需确保电缆与密封垫圈紧密结合，电缆断面呈圆形，且护套表面无凹凸等瑕疵。若存在多余的进线口，应依据防爆类型进行严密封堵，并拧紧压紧螺母以确保进线口的密封性。
   八、维护与检修

  防爆灯的维护与检修至关重要，它能确保灯具的持续稳定运行。在检修过程中，应着重检查灯具的紧固件是否松动，密封圈是否完好，以及电缆进线口是否密封严密。同时，还要定期清洁灯具，以保持其良好的散热性能。在维护时，必须遵循相关安全规范，确保操作安全无误。
       1、日常维护要点

   在日常检修维护过程中，需关注以下几点。首先，确保防爆灯在打开前能自动切断电源，虽然这通常因联锁装置复杂而难以实现，但大多数灯具会在外壳显著位置设置“严禁带电打开"等警告牌以提醒操作。此外，还需注意灯泡断电后的表面高温问题，特别是白炽灯、高压汞灯和高压钠灯这类灯泡表面温度高的光源，因其能快速打开盖，存在点燃爆炸性气体混合物的风险。因此，在检修时需特别小心。

   其次，更换灯泡（管）时，应妥善保护防爆灯的隔爆接合面，避免损伤。清洗后的隔爆面需涂上磷化膏或204-1防锈油，严禁涂抹其他油漆。同时，隔爆面上不得有锈蚀层，轻微锈蚀经清洗后应无麻面现象。对于用于防尘、防水的密封圈，必须保证其完好无损，这一点对增安型灯具尤为关键。若密封圈损坏严重，应立即更换为相同规格、材质的密封圈，必要时需更换整个灯具。此外，还应仔细检查灯罩是否完好，如有破裂应立即更换。
       2、定期维护维修

      (1) 维护维修人员必须接受专业培训，充分了解灯具的性能和使用要求。他们需要具备丰富的专业知识，并对灯具的结构了如指掌。

      (2) 定期清除防爆灯具外壳上的积尘和污垢，以提升灯具的光效和散热性能。清洁过程中，可以根据灯具外壳的防护等级，选择喷水清洗（灯具上明确标识可喷水以上）或湿布擦拭。需注意，在喷水清洗时必须切断电源，并且严禁使用干布擦拭灯具的塑料外壳（透明件），以避免产生静电。

     (3) 仔细检查灯具的塑料外壳（透明件）是否有严重变色现象。若出现显著变色，可能表示塑料已老化。同时，要检查透明件是否有受异物冲击的痕迹，以及保护网是否松动、脱焊或腐蚀。一旦发现这些问题，应立即停止使用，并及时进行维修或更换。

      (4) 如果光源损坏，应立即关闭灯具并通知更换，以防止镇流器等电气元件因光源无法启动而长期处于异常状态。

      (5) 在潮湿环境中使用的灯具，如果灯腔内积水，应及时清除并更换密封部件，以确保外壳的防护性能不受影响。

      (6) 打开灯罩时，必须遵循警告牌的指示，先切断电源然后再打开灯罩。

     (7) 打开灯罩后，应顺便检查隔爆结合面是否完好无损，橡胶密封件是否变硬或变粘，导线绝缘层是否有发绿和碳化的现象，以及绝缘件和电气元件是否有变形和焦痕。一旦发现这些问题，必须及时进行维修或更换。

     (8) 在维修或更换光源、零部件和电气元件时，应确保其型号、规格、尺寸和性能与原元件一致。

    (9) 在关盖前，应用微湿的布轻轻擦拭灯具的回光和透明件，以提高灯具的光效。同时，在隔爆结合面上应薄薄地涂上一层204-1置换型防锈油。关盖时需注意密封圈是否保持在原位并起到良好的密封作用。

    (10) 灯具的密封部分应尽量避免频繁拆卸和打开，以确保其密封性能的持久性。

   九、使用注意事项

   在操作和维护防爆灯具时，务必遵循一系列重要的安全指南。这些注意事项不仅关系到灯具的性能和寿命，更与人员的安全息息相关。遵循这些指南，将确保防爆灯具能够安全、有效地为生产和生活提供照明服务。
      1、携带式灯具的电缆选择与注意事项

   携带式灯具通常分为由馈电网供电和自带电源两种类型。对于由馈电网供电的灯具，其电缆选择至关重要。从防爆接线箱（盒）或防爆插销至灯具的连接，应选用橡套电缆，并确保接地或接零线芯在同一护套内。特别强调的是，电缆的主线芯最小允许截面应达到25平方毫米，且应选用YC、YCW重型橡套电缆。此外，携带式灯具的电缆绝不允许存在中间接头，以确保安全无虞。

       2、防爆安全管理的实际案例与教训

  曾有一次，某单位在夜晚抢修输送泵时，接入了两盏临时防爆灯，其防爆标志为dIICT4。当钳工拿起灯具靠近泵体细看时，灯具引燃了从泵体泄漏的气体，导致其中一人面部灼伤。经检查，灯具的防爆性能并无问题，问题最终锁定在灯具电缆上。原来，在距灯具仅15米处，存在一个电缆接头，虽然用绝缘包布进行了缠绕，但在拖曳过程中，电缆线芯裸露在外。当钳工提起灯具照射泵体时，裸露的线芯不慎碰到设备基础槽钢上，引发了对地打火，进而点燃了混合气体。这起事故深刻暴露了防爆安全管理上的不足。在事故发生后，单位对所有携带式灯具及其电缆线进行了全面的检查与整改，消除了类似事故的隐患。这起事故再次提醒我们，在电气防爆安全管理上，任何侥幸心理都是不可取的，必须严格遵循相关规程和要求。

      3、隔爆型与增安型电气设备简介

   隔爆型电气设备能够承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并有效阻止爆炸向周围环境传播。其外壳标志为“d"。而增安型电气设备则是在正常运行条件下不会产生可能点燃爆炸性混合物的高温和电弧、火花。其结构上采取了一系列措施来提高安全裕度，以避免在正常和认可的过载条件下出现电弧、火花或高温。这类电气设备的标志为“e"。了解这些不同类型的防爆电气设备及其原理，对于确保安全使用至关重要。
电气设备引燃可燃性气体混合物的原因主要有两个方面：一是电气设备产生的火花和电弧，二是电气设备表面与可燃性气体混合物接触部分的发热。为了确保安全，我们可以采取不同的防爆措施。对于可能产生电弧或火花的设备部件，可以将其置于隔爆外壳内，或者选择浇封型、充砂型、充油型或正压型等防爆型式。而对于增安型电气设备，其设计旨在确保在正常运行时不会产生电弧、火花和危险高温。通过在结构上增加额外的保护措施，我们可以进一步降低设备在正常运行或认可的过载条件下发生电弧、火花和过热现象的风险，从而提高其安全性和可靠性。这种类型的设备在正常运行时没有引燃源，因此非常适合用于爆炸危险环境。