浅谈实验室电气设计安全

      实验室建设是一个冷门的特殊行业。对大多是电气设计人员和实验室使用人员来说实验室电气设计是陌生的。实验室电气设计也是最容易被人忽视的一个专业。优秀的实验室电气设计能确保实验室人员和设备的安全、实验室数据的准确和实验室使用的舒适。

实验室按学科划分,分为物理实验室、化学实验室、生物实验室。近年来在各大高校实验室、科研机构实验室、普通企业实验室内已发生过多起实验室爆炸事故。究其原因大多分为两类:一是实验室危险化学品种类复杂,实验室管理不规范和操作人员误操作。二就是电气设计不合理。此类事故多发生在化学类实验室。还有一类事故称为实验室生物安全事故,此类事故究其原因,多为实验室管理不规范和操作人员误操作。但有一点原因比较隐蔽,那就是电气设计不合理。今天我们就来谈论实验室电气设计的安全。

浅谈实验室电气设计安全

在谈论实验室电气设计的安全前,我们先了解一下实验室电气(这里专指强电)设计的内容有哪些,它包含:实验室配电系统、实验室照明、实验室动力、实验室接地系统、实验室暖通动力配电。

(1) 实验室配电系统

设计时首先根据实验室建筑性质实验室性质,综合确定负荷等级,选定供电形式。配电设计时建议根据每个实验室性质和功能不同,划分区域配电。有时也根据实验室使用人员的操作习惯和管理者管理方便,以每个实验间为一个区域配电。有时按照楼层,通过楼层总箱统一配电。总之配电的形式不固定,需根据实际情况选择。

(2) 实验室照明

设计时需要根据使用的不同场所和不同吊顶材质选择不同类型、不同安装方式和不同安全等级的灯具。特别需要注意易燃易爆场所和暗室的灯具选型。根据不同实验室对照度要求进行照度计算,确定各区域灯具个数后进行照明平面设计。

(3) 实验室动力

实验室动力设计较普通工装设计复杂之处在于,实验设备种类繁多,大小不一,对电源品质要求不一。进行实验室动力设计时需精细计算每个供电回路所带设备数量和总功率,选择安全的供电电线截面和匹配的断路器型号。

浅谈实验室电气设计安全

(4) 实验室接地系统

实验室接地系统可分为四类:

① 大部分实验设备使用电源插座的接地极即可;

② 大型落地、高电压设备需要对外壳进行重复接地;

③ 物理实验中涉及到的电磁屏蔽接地;

④ 精密仪器单独接地;

浅谈实验室电气设计安全

(5) 实验室暖通动力配电

实验室暖通含:舒适性空调、精密空调、净化空调、冷源新风、房间排风和设备排风。电气设计需要根据不同负荷、不同性质、选择不同负荷等级的电源进行暖通设备配电。

以上简单描述了实验室电气设计的内容。那么怎样的实验室电气设计才更加合理、安全呢?

有三点主要因数:

(1) 实验室普通区域电气设计根据设备功率选定回路断路器型号和电缆电线电缆截面积。合理的选配关系使回路长期运行时不会过度发热引起跳闸甚至火灾;

(2) 易燃易爆场所的电气设计,本质是通过防爆电气设备和配管配线,将火源与可燃物隔离开。尽量将配电箱放于易燃易爆环境外,否则需要设置防爆配电箱。实验室场所内使用的防爆电气设备通常为隔

浅谈实验室电气设计安全

爆型。后需要确定易燃易爆场所内存储物品的种类,根据种类确定可燃性气体或爆炸性混合物分级、引燃温度分组选定防爆电气设备型号。防爆电气设备的使用需要与防爆绕接管、防爆接头、防爆转接盒配合使用,穿过防爆区域的管线需要做防爆封堵。

可燃性气体或爆炸性混合物分级有:

① A——最大实验安全间隙(MESG)≥0.9(mm),最小点燃电流比(MICR)>0.8

② B——0.9(mm)>最大实验安全间隙(MESG)>0.5(mm)0.8>最小点燃电流比(MICR)>0.45

③ C——最大实验安全间隙(MESG)≤0.5(mm),最小点燃电流比(MICR)<0.45

引燃温度分组:

① T1——450℃以上;

② T2——300~450℃(含);

③ T3——200~300℃(含);

④ T4——135~200℃(含);

⑤ T5——100~135℃(含);

⑥ T6——85~100℃(含);

通过以上数据匹配易燃易爆物的相应分级、分组,选定易燃易爆场所内灯具、开关、插座型号。防爆电气设备型号参数通常表示为Ex   de) ⅡC   T6   Gb ”。

Ex:防爆标记
de:防爆型式:隔爆型增安型
C可燃性气体或爆炸性混合物分级
T6:温度组别:设备允许最高表面温度为85
Gb:设备保护级别(EPL):爆炸性气体环境用设备,具有的保护级别,在正常运行或出现的预期故障条件下不是点燃源。分为GaGbGcDaDbDc

(3) 生物安全实验室电气设计中,环境设备供电形式的选择也很重

要。目的是为了保障生物安全实验场所内的有害物质在停电时不会泄漏至外部环境。这时需要与工艺设计人员确认实验室危险等级以及有害物质传播形式和可能的传播途径。确定有害物质泄露的风险部位。在给有生物安全风险的区域内暖通设备配电时,需要和暖通设计人员沟通停电后暖通设备运行状态。防止有害物质泄漏的暖通设备,需要保障连续不间断供电。这点很容易被一部分设计人员忽略。导致危险源泄漏。

以上简单分享了我在实验室电气设计中涉及到安全的相关经验,仅供大家学习和探讨。后续实验室电气设计分享请关注蜀渝净化微信公众号。


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