选了防爆空压机后,控制柜还需要做防爆处理吗?
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在化工、制药、涂装、油气以及部分存在可燃气体、蒸气或粉尘的生产场所,普通空压机可能无法直接满足现场使用要求,因此需要根据危险区域等级选择适合的防爆设备。
实际选型过程中,经常会遇到一个问题:
已经选择了防爆空压机,配套的控制柜或者电控机柜是不是也必须采用防爆结构?
答案并不是简单的“必须”或者“不需要”。
真正需要判断的是:控制柜安装在哪里,这个位置是不是爆炸危险区域,以及空压机所声明的防爆范围是否已经包含整个电气控制系统。
换句话说,“空压机是防爆型”并不能自动证明旁边所有电气设备都可以直接安装在危险区域内。
首先要弄清楚什么叫“防爆空压机”
工业设备中所说的“防爆空压机”,可能存在不同含义。
有些设备只是将普通电机更换成适用于相应爆炸性环境的防爆电机;
有些设备同时对电机、风机、电磁阀、传感器、接线盒以及部分控制元件进行了防爆配置;
还有一些产品按照完整设备或者成套设备进行设计,其防爆范围覆盖整套空压机系统。
这几种情况并不完全相同。
因此,在采购设备时不能仅查看产品名称中有没有“防爆”两个字,而应进一步确认设备技术文件、防爆标志、适用环境以及认证覆盖的具体部件。
如果防爆认证只覆盖电机,那么不能因为电机满足防爆要求,就认为普通控制柜、普通变频器或者普通电气元件也自动具备相同的防爆能力。
判断机柜是否需要防爆,首先看安装位置
控制柜是否需要采取防爆措施,最重要的判断条件之一,是它所处的位置。
爆炸性气体环境通常需要进行危险场所分类;爆炸性粉尘环境同样需要根据实际工艺和粉尘释放情况划分危险区域。
现行标准中,爆炸性气体环境的场所分类仍执行 GB 3836.14-2014;爆炸性粉尘环境场所分类则有 GB/T 3836.35-2021。
因此,同一套空压系统可能出现两种完全不同的情况。
控制柜安装在爆炸危险区域内
如果控制柜本身位于已经划定的爆炸危险区域内,那么它不能简单按照普通工业控制柜处理。
此时需要根据:
危险区域等级;
爆炸性物质类型;
气体或者粉尘特性;
设备类别;
温度组别或允许表面温度;
设备保护级别;
环境条件;
安装方式
等因素进行电气设备选型。
也就是说,真正需要满足要求的不只是一个金属柜体,而是整个控制系统在该危险环境下不能形成不可接受的点燃源。
控制柜安装在非危险区域
如果经过正式的危险区域划分后,控制柜被布置在非爆炸危险区域,例如独立电气室或者危险区域边界之外,那么通常没有必要单纯因为空压机采用防爆型,就把远端控制柜也做成同样的防爆结构。
这种设计在工业项目中具有实际意义。
部分不适合直接布置在危险区域内的变频器、PLC、电源、接触器以及其他控制元件,可以集中布置在符合设计要求的安全区域,通过合适的电缆和现场防爆设备对危险区域内的空压机进行控制。
但是,这并不意味着把控制柜搬出去以后就可以忽略整个系统的防爆设计。
从安全区域进入危险区域的电缆、接线、现场按钮、传感器、电磁阀、接线盒以及电缆引入装置,仍然需要根据相应区域和防爆设计要求进行选择和安装。
机柜“防爆”并不是给普通柜子加厚外壳
这是防爆设备选型中比较容易出现的误解。
普通电气柜更换成厚钢板柜体,或者提高防护等级,并不意味着它就变成了适用于爆炸性环境的防爆控制柜。
防护等级和防爆性能解决的是两个不同的问题。
例如,较高的 IP 防护等级主要涉及防止固体异物或者水进入设备,而爆炸性环境设备关注的则包括设备是否可能成为点燃源,以及相应防爆型式能否满足预期危险环境。
所以不能简单使用:
“柜体密封很好”;
“柜门很厚”;
“里面不会进灰”;
“电箱是户外型”
这些条件来代替防爆设备选型。
对于安装在爆炸性环境中的电气设备,需要根据适用的防爆保护型式和设备要求进行整体判断。
控制柜里面有哪些容易被忽略的点燃源
空压机控制系统内部通常包含较多电气元件,例如:
断路器;
接触器;
继电器;
开关电源;
PLC;
变频器;
软启动器;
触摸屏;
按钮和指示灯;
接线端子;
散热风扇。
这些元件在正常运行、开关动作或者故障状态下,可能出现电弧、火花或者温升。
因此,如果普通控制柜直接放置在爆炸危险环境中,仅仅因为外面的空压机使用了防爆电机,并不能消除控制柜本身可能存在的点燃风险。
这也是为什么防爆设计必须从整个电气系统考虑,而不能只检查电机。
使用变频器的防爆空压机尤其需要确认控制柜位置
永磁变频或者普通变频防爆空压机还需要特别注意变频控制部分。
变频器本身包含功率电子器件、直流母线、电容、散热系统等结构,并不是简单把普通变频器放进一个金属箱中就能够满足所有爆炸危险环境的安装条件。
因此实际工程中经常需要在两种方案之间进行选择。
一种方案是采用经过相应设计和验证、适合目标危险区域使用的控制系统。
另一种方案是把变频器以及主要控制设备布置在非危险区域,将防爆电机和需要安装在现场的相应设备留在危险区域。
哪种方案更合理,需要结合现场区域划分、设备距离、控制要求、散热条件以及项目设计要求确定。
防爆电机符合要求,不代表整套空压机已经符合要求
一台空压机包含的不只是电动机。
除了主电机以外,还可能存在:
冷却风机电机;
电磁阀;
压力传感器;
温度传感器;
压力开关;
控制面板;
急停按钮;
接线盒;
加热装置;
排水装置;
其他辅助电气设备。
如果这些设备位于爆炸危险区域,就需要分别判断其是否适用于对应环境,或者确认它们是否已经包含在整套设备的防爆设计和认证范围内。
对于成套设备,更合理的做法是查看整套设备的技术文件以及相应的认证范围,而不是自己根据某一个零部件的防爆证书推断整机情况。
我国现行 GB/T 3836.34-2021 专门针对爆炸性环境中的成套设备,这也说明多个防爆部件组合在一起以后,不能简单理解为“每个零件防爆,所以整套设备自然防爆”。
电缆接口也不能忽略
即使控制柜本身满足相应要求,如果电缆入口处理不正确,整个安装仍然可能存在问题。
因此,在防爆电气系统中,还需要关注:
电缆引入装置;
防爆格兰头;
接线盒;
堵头;
密封结构;
接地;
电缆类型;
线路敷设;
不同区域之间的电气连接。
现行 GB 3836.15-2024 的适用内容就包括爆炸性环境电气设备的设计、选型和安装,因此项目最终需要按照完整的电气装置,而不是仅仅按照一个控制柜进行判断。
气体防爆和粉尘防爆不能混为一谈
还有一个常见问题,是看到设备具有“防爆”标志以后,就认为既可以用于可燃气体环境,也可以用于可燃粉尘环境。
实际并不能这样判断。
爆炸性气体环境和爆炸性粉尘环境在场所分类、设备选择以及保护要求方面存在区别。
例如,石化生产中可能主要关注可燃气体和蒸气,而粮食、木材加工、部分化工粉料生产中,则可能需要重点考虑可燃粉尘。
因此,在空压机和控制柜选型之前,应首先明确现场究竟属于哪一种爆炸危险环境,而不是先购买一个笼统标注“防爆”的设备以后再进行判断。
最稳妥的判断方法是什么
如果现场已经确定需要使用防爆空压机,可以按照下面的逻辑判断配套控制柜。
首先确认危险区域划分。
明确空压机安装位置、控制柜安装位置分别属于危险区域还是非危险区域。
第二步确认爆炸性物质。
明确现场主要风险来自可燃气体、蒸气还是可燃粉尘,并取得工程设计所需要的相关参数。
第三步确认空压机防爆范围。
检查设备资料,确认“防爆空压机”到底是只有电机采用防爆设计,还是包括控制系统、辅助电气设备在内的整套设备。
第四步确认控制柜安装方式。
如果控制柜处于危险区域,应根据该区域要求选择相应的控制设备和防爆方案。
如果控制柜能够布置在经过确认的非危险区域,可以根据整个项目的电气设计决定是否使用普通工业控制柜,而不是机械地要求所有控制柜都采用防爆外壳。
最后还要检查现场连接设备。
包括按钮、仪表、传感器、电磁阀、电缆入口、接线盒以及其他位于危险区域内的电气部件。
只有整个系统的边界都确认以后,才能判断防爆设计是否完整。
已经买了防爆空压机,还要不要另外购买防爆控制柜?
可以总结成一句话:
不是看空压机有没有“防爆”名称,而是看控制柜所在区域以及整机防爆认证是否覆盖控制柜。
如果控制柜位于需要使用相应防爆电气设备的危险区域,而现有空压机的认证和设计范围并没有包括这个普通控制柜,那么就不能直接把普通柜体作为配套设备安装在该区域。
如果控制柜布置在经过设计确认的非危险区域,则应根据项目整体电气设计进行选型,并不是所有远程控制柜都必须采用防爆结构。
如果厂家提供的是一套完整的防爆空压机成套设备,则应进一步核对产品技术文件和认证范围,确认控制柜、主电机、风机、传感器及其他电气部件是否已经包括在设备防爆设计之中。
防爆选型的重点不是增加设备,而是确认防爆边界
防爆空压机项目容易出现两个极端。
一种是只购买防爆电机,随后把整台空压机都当成防爆设备;
另一种则是不考虑危险区域划分,把所有控制柜、线路和辅助设备一律更换成高成本的防爆产品。
这两种方式都不是理想的工程判断方法。
合理的做法是先进行危险区域划分,再确定设备安装位置,根据爆炸性介质和区域要求选择适用设备,同时确认整套空压系统的防爆边界。
对于控制柜而言,如果能够合理布置在非危险区域,可以减少复杂的现场防爆电气设备;如果必须安装在危险区域,则需要按照相应的防爆要求进行设计、选型和安装。
因此,选购防爆空压机时,除了询问排气量、压力和功率,还应该向设备供应方明确确认:
防爆范围包含哪些部件?控制柜安装位置有什么要求?现场哪些电气设备属于防爆认证或者设计覆盖范围?
把这些问题在设备选型阶段确认清楚,通常比设备安装完成以后再补做防爆改造更加合理。