防爆电气设备通用性能要求与实验室认可分析

潘 锋，蒋漳河

（1.中国合格评定国家认可中心，北京 100062；2.国家防爆设备质量监督检验中心（广东），广东 广州 510760）

防爆电气设备的防爆型式包括隔爆型（d）、增安型（e）、本质安全型（i）、正压型（p）、“n”型、充油型（o）、充砂型（q）和浇封型（m）等[1]。根据 IEC 6009-0和GB 3836.1标准规定，防爆电气设备的防爆性能主要与产品的通用机械性能、环境性可靠性和相应防爆型式的专项要求相关[2-4]。其中，防爆电气设备的抗冲击、跌落、振动等通用机械性能和耐寒、耐热、耐腐蚀、耐老化等环境可靠性是基本要求，也是影响防爆电气设备可靠性设计和制造的关键因素[5]。如何通过试验来检测评定防爆电气设备的通用机械性能和环境可靠性是指导企业进行产品设计和保障产品防爆安全性能质量的关键。

1 通用机械性能要求

1.1 抗冲击试验

1）技术要求。被测样品承受直径为 25 mm、质量为1 kg的半球形淬火钢制冲头从规定的高度 h自由下落产生的冲击能量。

2）合格判据。①冲击试验后样品外壳的损伤不应导致设备电气防爆型式的失效，但设备外壳轻微的损坏、表面涂漆的脱落、散热片或其他类似元件的破裂和轻微凹陷忽略不计;②试验后钢化玻璃、网罩不应出现破裂，变形等现象;③试验后外风扇的保护罩、通风孔挡板和电缆引入装置不应出现位移或变形，不应与活动部件发生碰撞或摩擦。

1.2 跌落试验

1）技术要求。对于手提式或便携式的防爆电气产品应能通过至少从1 m的高度跌落到水平混凝土地面4次的跌落试验。

2）合格判据。试验后出现的外壳损伤不应影响设备的防爆型式失效。

1.3 绝缘套管扭转试验

1）技术要求。设备中连接件使用的绝缘套管应能承受扭转试验，并保证所有部位不转动。

2）合格判据。绝缘套管承受GB 3836.1—2010规定试验力矩时绝缘套管不会转动。

1.4 电缆夹紧试验

1）技术要求。用来夹紧防爆电气设备电缆和引入装置使用的弹性密封圈或者金属（复合）密封圈或者填料应能通过夹紧试验[2，6]。

2）合格判据。①对于非铠装电缆、带编织覆盖层电缆：在环境温度为（20±5）℃条件下，施加规定的拉力6 h，如果芯轴或电缆样品位移量小于6 mm，则电缆夹紧试验为合格，其中规定拉力为：20倍芯轴或电缆直径（以mm为单位，电缆引入装置为圆形电缆），或6倍电缆周长（以mm为单位，电缆引入装置为非圆形电缆）；②对于铠装电缆（通过密封套内装置夹紧铠装层的电缆引入装置）：在环境温度为（20±5）℃条件下，施加规定拉力（120±10）s，如果铠装部位的位移可忽略不计，则电缆夹紧试验为合格，施加的规定拉力为：80倍电缆直径（以mm为单位，I类电气设备用铠装电缆），或20倍电缆直径（以mm为单位，II类或III类电气设备用铠装电缆）。

2 环境可靠性要求

2.1 外壳防护等级

外壳防护等级（IP代码）是指外壳对危险部件、固体异物进入或对水的进入具有一定的保护程度。防护等级的代号标识以“IPXX”的形式表示，第1个数字表示产品防尘、防止外物侵入的等级；第2个数字表示产品防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大，表示其防护等级越高[7]。防爆电气设备外壳防护等级试验包括防尘试验与防水试验，是设备工作安全性能和寿命的保障。防尘试验是验证防爆电气产品外壳防止接近危险部件和防止固体异物进入的防护等级。防水试验的目的是验证防爆电气产品外壳防止水进入的防护等级。

2.2 防爆电气设备的温度组别

防爆电气设备的温度组别按照电气设备工作过程中允许的最高表面温度来划分，与爆炸性气体、粉尘的引燃温度分组相对应。Ⅰ类电气设备表面可能堆积粉尘时，允许最高表面温度为150℃，采取措施防尘时为450℃。所有防爆型式的Ⅱ类、Ⅲ类电气设备分为T1～T6组，防爆电气设备的最高表面温度分组见表1[1-2]。

2.3 防爆电气设备环境可靠性要求

表1 防爆电气设备的最高表面温度分组

2.3.1 外壳防护等级试验

1）技术要求。对于用在户外和粉尘环境的防爆电气设备根据其使用环境应满足相应的IP防护等级。一般防爆电气设备的外壳防护等级在IP5X与IP6X之间和IPX3至IPX6之间。

2）合格判据。①IP5X防尘试验：试验后，观察滑石粉沉积量及沉积地点，检查确定如不足以影响设备的正常操作或安全，则认为试验合格；②IP6X防尘试验：试验后壳内无明显的灰尘沉积，即认为试验合格；③防水试验：相应等级防水试验结束后，检查进水情况,如果进水以下情况视为合格：进水不足以影响设备的正常操作或破坏安全性、水不积聚在可能导致沿爬电距离引起漏电起痕的绝缘部件上、水不进入带电部件或进入不允许在潮湿状态下运行的绕组、水不积聚在电缆头附近或进入电缆。

2.3.2 温度测定

1）技术要求。①工作温度测得在防爆电气设备额定条件下测试；②最高表面温度在防爆电气设备额定电压的90%～110%之间（输入电压不直接影响设备温升时，在额定电流110%条件下）、设备达到最高表面温度时的最不利条件下进行。

2）合格判据。测得样品各个使用位置的工作温度或最高表面温度，不得高于电气设备和Ex元件上标志的温度组别（表1）。

2.3.3 热剧变试验

1）技术要求。防爆灯具和防爆电气设备观察窗用承受热剧不变试验，试验时设备处于最好工作温度条件下。

2）合格判据。设备在最高工作温度下，用温度为(10±5)℃、直径为1 mm的喷嘴对其喷水，不发生破裂认为合格。

2.3.4 耐热试验

1)技术要求。防爆电气设备的非金属材料外壳或外壳的非金属部件应存放在相对湿度为（90±5）%、温度高于最高工作温度（20±2）℃，至少为80℃的环境中28 d。如果最高工作温度高于75℃，则试验条件为在温度为（95±2）℃、相对湿度为（90±5）%的环境中保持14 d和接着在高于最高工作温度（20±2）℃的空气箱中再保持14 d。

2）合格判据。耐热试验后进行耐寒试验。

2.3.5 耐寒试验

1）技术要求。防爆电气设备的非金属材料外壳或外壳的非金属部件先经耐热试验后，在室温下静置24 h，再在比最低工作温度低(5～10 K)的环境温度下保持24 h。

2）合格判据。耐热、耐寒试验后进行冲击、跌落和外壳防护等级试验进行评定。

2.3.6 光老化试验

1）技术要求。防爆电气设备非金属外壳或外壳的非金属部件（设备的玻璃和陶瓷部件除外）应按GB/T 16422.1—2006标准的规定，在氙灯和模拟太阳光过滤系统的曝光室中进行曝光时间至少为1 000 h试验，样品的黑体温度为（65±3）℃，

2）合格判据。①按GB/T 1043—1993和GB/T 2571—1995规定的冲击弯曲强度，光照后的样品向光照面冲击弯曲强度应为光照前试样弯曲强度的50%以上；②对于冲击弯曲强度试验会发生断裂的材料，则光照试验后，试棒断裂不应超过3根。

2.3.7 I类电气设备的耐化学试剂试验

1）技术要求。防爆电气设备非金属外壳或外壳的非金属部件应进行油和润滑脂、矿用液压液的耐化学试剂试验：①2只样品应放在温度为（50±2）℃，GB/T 1690—2006附录“参考液体”规定的2号油中（24±2）h；②另 2只样品应放在温度为（50±2）℃、含水35%的聚合水溶液构成的阻燃液压液中保持（24±2）h。

2）合格判据。试验结束后，试样从液体槽内取出，擦干并放置在试验室内24 h。然后每一个外壳试样应通过外壳冲击、跌落和相应的IP等级试验。

3 通用机械性能和环境可靠性试验程序

防爆电气设备通用机械性能和环境可靠性试验主要分金属外壳、外壳的金属部件和外壳的玻璃件，非金属外壳或外壳的非金属部件2类进行，根据IEC 60079-0-2017和GB 3836.1—2010标准规定，防爆电气设备通用机械性能和环境可靠性试验程序如图 1[3，8-9]。

4 实验室认可注意事项

4.1 质量管理文件

图1 防爆电气设备通用机械性能和环境可靠性试验程序

2018年3月1日，中国合格评定国家认可委员会（CNAS）正式发布 CNAS-CL01-G001：2018《CNASCL01<检测和校准实验室能力认可准则>应用要求》及相关应用说明，防爆电气检测领域涉及的应用说明文件包括CNAS-CL01-A003：2018《检测和校准实验室能力认可准则在电气检测领域的应用说明》。CNAS认可文件体系中认可规则、认可准则、认可说明属于检测实验室应该强制执行的文件。因此，防爆电气设备检测实验室要根据中国合格评定国家认可委员会（CNAS）的要求及时进行质量手册换版，并于2020年11月30日前完成新版CL01的转换工作[10-11]。

4.2 检测能力描述

防爆电气领域检测实验室属于特定专业领域。根据以往数据统计，CNAS认可的现有防爆电气领域检测实验室中存在一些属于同一项检验能力而不同实验室间的表述不一样的问题。为了规范检测和校准实验室认可能力围的表述，提高实验室和评审组对相同能力表述的一致性，CNAS发布了系列关于能力描述的认可说明文件，如CNAS-EL-03：2016《检测和校准实验室认可能力范围表述说明》。后续CNAS会对各实验室的检测能力表述进行严格审查，各实验室申请能力认可时参照CNAS-EL-03：2016的通用要求进行检测能力的描述。

4.3 资源要求

CNAS-GL001：2018《实验室认可指南》是 CNAS对检测实验室等开展认可活动的程序和要求的解释，供申请或已获CNAS认可的所有实验室参考使用，也适用于防爆电气领域检测实验室。在资源保障方面，“足够的资源”是指有满足CNAS要求的人员、环境、设备设施等，实验室专业技术人员的专业领域、人员数量、检验检测经历应该和实验室的检验检测工作量和相应专业领域的要求相匹配。对于防爆电气领域检测实验室还应满足CNAS-CL01-A003：2018《检测和校准实验室能力认可准则在电气检测领域的应用说明》核查表中关于人员、设施和环境条件、设备、检测物品的处置等的补充要求和规定，具体如下：

1）人员。① 实验室的质量负责人、技术负责人和授权签字人等主要管理人员和检验检测专业技术人员应与实验室或其所在法人机构签订长期固定的劳动合同，且不能同时在其他同类型实验室从事同类的检测活动；② 实验室所有操作专门设备、从事检测、评价结果、签署检测报告的人员应具有相应的电气检测基础理论和专业知识；③实验室应制定培训计划使从事电气领域检测人员了解必要的安全防护措施，以防止检测中会出现的电击、热危险、燃烧、机械损伤、有毒有害气体、化学、辐射等对人身构成威胁。

2）设施和环境条件。①实验室的检测环境能够持续满足相应检测标准的要求：包括，防爆电气领域检测项目的特性和所要求的测量准确度，实验室应配备足够且符合检测标准要求的电源容量以及满足检测工作需要的操作空间等；②具有确保工作人员健康和安全的保护措施。

3）设备。① 实验室应配有与其所开展检验检测领域专业和检验检测工作量所需的仪器设备和标准物质，并且具备完全的使用权；②实验室应配有与专业领域检测标准所规定的主要项目的仪器设备和辅助设备；③辅助设备须满足检测标准的指标要求，如果辅助设备的参数指标会对检测结果产生显著影响，则应对该辅助设备进行校准确认。

5 结语

根据 IEC 60079-0-2017 和 GB 3836.1—2010标准规定，分析总结了防爆电气设备通用机械性能和环境可靠性的技术要求，并制定了型式试验程序和试验用仪器设备。根据实验室认可通用要求，结合防爆电气检测专业实验室的技术特点，归纳了开展实验室认可活动的注意事项，能为制造企业和检测实验室提供参考和指导。