空调电气防爆设计问题研究

杨庆喜

摘要：空调作为耳熟能详的电气设备，已经越来越广泛地应用到石油化工等易燃易爆危险场所的生产现场中，为了保证安全生产，爆炸性危险场所需要用防爆电器，空调也是需要电气防爆处理的电器，本文结合防爆电器国家标准，分析了空调器防爆设计问题。

关键词：空调器；防爆设计；GB3836标准

空调器的电器部件，有可能产生异常高温、电火花、机械火花、电弧，甚至静电等危险因素，就是空调器中可能形成点燃危险环境的点燃源，要设计防爆空调，电气防爆就要从这些部件入手，依据GB3836系列标准，对不同的电器进行不同防爆型式的设计。

一、防爆压缩机

空调器制冷工作原理防爆压缩机是空调器的心脏，其外壳是由钢板密封焊接制成的压力容器，内装压缩机驱动电机、压缩机组件、压力保护装置、温度保护装置等部件，导线采用密封方式与外壳融为一体，外部仅留出连接插头，保证外壳密封性，其正常工作压力为0.4～2.0MPa。压缩机工作时，通过吸入和排出接口与外部冷凝器、蒸发器及管路连接，整体形成一个密封的空腔，内部为超出外部环境压力的正压腔体。对应防爆电气产品型式分析可知，nC型防爆电器中包含的气密结构产品，是通过熔焊，如钎焊、 铜焊、熔焊或玻璃与金属的熔接来达到气密性能，以阻止外部气体进入内部，使危险介质接触不到点燃源，从而实现防爆。结合压缩机的结构特性可知，该产品可依据GB3836.8-2003进行nC型设计或依据GB3836.5-2005进行正压型设计。

二、防爆室外机风机

防爆室外机风机主要作用是给冷凝器强制通风，使制冷剂从高温高压的气体变成中温的高压液体，由电动机和扇叶组成，室外机风机用电机通常功率相对大一些，而且其安装空间相对开阔，其设计方向比较多，电动机作为行业中比较常见的电器产品，通常可以依据GB3836.2-2010对该电动机进行隔爆型设计，或者依据GB3836.3-2010进行增安型设计，还可以依据GB3836.8-2003进行nA型设计。无论设计哪一种防爆型式都应注意扇叶作为运动部件是一个危险部件，应依据GB3836.1-2010进行相应的保护或限制。

三、防爆室内风机

防爆室内风机主要作用是给蒸发器强制通风，加速低温低压的液态制冷剂对外热交换，把用户需要的冷风或热风送入工作区域。这个电动机一般结构外形不太大，安装空间也比较受限，建议根据GB3836.9-2006进行浇封型设计或依据GB3836.8-2003进行nA 或nC型设计，当然如果空间允许，最好实现的还是依据GB3836.2-2010进行隔爆型设计。同样这里的设计，也要注意扇叶的保护。

四、室外机控制电路

室外机控制电路主要针对室外机风机起动/保护、压缩机起动/保护等动作进行控制，一般包含电路板、电容等器件，这一部分的电器元件较为零散，包含电容、电阻、电感、半导体甚至继电器、接触器等多种元件，既有可能产生火花，也有可能产生高温，为了简单处理，可根据隔爆型产品的原理，对这一部分进行设计。隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备，隔爆外壳是指能承受内部的爆炸压力，并能阻止爆炸火焰向周围环境传播的防爆外壳。显然，这一方案就是把上述所有器件用一个符合隔爆要求的殼体容纳起来，实现防爆。

五、防爆换向电磁阀

防爆换向电磁阀是冷暖双功能空调专有器件，根据用户选择的制冷或制热功能，切换制冷剂流向，完成冷暖功能交换，由一个机械阀体和一个全塑封电磁线圈组成。根据电磁阀外壳为全塑封结构特点，结合防爆电器中浇封型或nC型产品分析，nC型在压缩机设计方向中已有解释，这里不做赘述。浇封型产品是将有可能引燃爆炸性混合物的火花和过热表面封入复合物。复合物一般是环氧树脂或其他可塑非金属化合物。显然换向电磁阀可以依据GB3836.8-2003进行nC型设计，当然如果要求保护等级较高，还可以依据GB3836.9-2006对该部件进行浇封型设计。

六、防爆室内/室外温度传感器

一般采用热电阻或热电偶式温度传感器，该器件为无源工作器件，仅作信号反馈，功率极低，属于简单原件范畴，无储能元件，外部通常是全塑封结构。考虑分析本质安全型电气产品、无火花型电器产品、nC气密型电器产品特点，无火花型电器产品即正常工作时不产生电弧、电火花或热表面的设备；nC不再赘述；本安型电器设备是将设备内部和暴露于潜在爆炸性环境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能产生点燃的水平。比对传感器特点和上述三种防爆型式特性，显然传感器可依据GB3836.8-2003进行nC型设计或nA型设计。当然，为了提高保护等级，也可以对该部件依据GB3836.4-2010进行本质安全性设计，如果依照GB3836.4-2010进行设计，就要考虑这个器件所连接的关联设备，同样须进行相应防爆型式的保护。

七、防爆电伴热带

防爆电伴热带是缠绕在压缩机上的预热器件，防止外部环境温度过低，压缩机无法起动时，对压缩机进行预热，保证空调器正常工作，这一部件通常采用半导体型式的伴热电缆实现，对于该部件，可在市场上采购已经取得防爆合格证的伴热电缆换装即可。

八、防爆辅助加热器

防爆辅助加热器当空调制热功能发挥后，还不能满足环境要求时，空调室内机配装的辅助加热器会发挥辅助加热功能，这个部件一般就是电阻式加热器，加热功率较高，是一个比较危险的部件，不建议在防爆空调中保留该功能，如果必须保留，那一定要对加热器的加热工作过程进行严格控制，以实现加热器温度管控，保证不会因为其异常高温点燃周边危险环境，因此可根据GB3836.3-2010电阻式加热器补充要求，对这一部件进行电器控制保护，控制其加热过程。

九、送风摆叶电机

送风摆叶电机主要是为了保证能够在最大空间及时送到冷/热风，而设置的风向导流摆叶驱动部件，一般功率不大，外形较小，不太容易进行防爆设计，当该电动机功率允许时，可依据GB3836.4-2010进行本质安全型设计。

十、室内机显示/接收/操作面板

这部分部件的主要作用，是为用户提供空调器工作状态显示，操控空调器的不同功能，一般柜机是由贴膜式按键、电路板、液晶显示器组成，挂机则是由遥控接收电路和液晶显示器组成，根据这些电路功率小、无打火器件的特点，可依据GB3836.4-2010进行本质安全型设计（注意关联部件要进行相应防爆型式的保护）；当然，也有一些不太要求美观的场所，可以把这一操控部分直接移装入隔爆型壳体，但是对于遥控器控制的空调器，则需要把空调

遥控器改造成线控结构，把遥控器的发射部件一并移装入隔爆箱。

综上所述，本文对空调器各电器部件的设计方向做了一些简单介绍，由于爆炸性危险场所分类、分区不同，空调器设计方向不仅仅局限于此，以上所述各种设计方向，可根据需求，组合选择，不过无论各电器部件怎样设计，都应依照GB3836.15-2000的要求，对各器件间采用适用的电缆进行连接，保证电路连接可靠，等电位连接可靠。

参考文献：

[1] GB 3836.1-2010 爆炸性环境 [S].

[2] GB 3836.15-2000 爆炸性气体环境用电气设备 [S].

[9] GB/T 7725-1996 房间空气调节器[S].

[10] GB/T 15765-2006 房间空气调节器用全封闭型电动机-压缩机[S].