面向危险化学品生产的电气控制安全技术研究

引言

危险化学品生产过程中，电气控制系统作为关键环节，其安全性直接影响生产过程的稳定性和人员设备的安全。随着化工产业向自动化、智能化方向发展，电气控制系统的复杂程度显著提升，传统安全技术已难以满足高风险环境下的防护需求。研究面向危险化学品生产的电气控制安全技术，对于重大事故，保障生产安全具有重要意义，是当前化工安全生产领域亟待解决的技术难题。

1 危险化学品生产特点

危险化学品生产具有工艺复杂、环境严苛、风险多元等显著特征，其生产过程往往涉及高温高压、易燃易爆、有毒有害等极端工况条件。原料与产品多具强腐蚀性和挥发性，对设备材质和密封性能提出特殊要求，同时反应过程中常伴随放热、气体释放等物理化学变化，使得工艺控制难度显著增加。生产装置多为连续化大型设备群，各单元操作相互关联，局部故障可能引发系统性风险。作业环境存在大量可燃气体、粉尘和蒸气，与空气混合后极易形成爆炸性混合物，微小的点火源就可能引发灾难性事故。此外，化学反应往往具有非线性特征，在临界状态下可能出现失控反应，对温度、压力等参数的精确控制要求极高。这种特殊的生产属性决定了电气控制系统不仅要满足常规的自动化需求，还必须具备高级别的安全防护功能，任何电气故障都可能成为重大事故的诱因，因此需要建立多层次的安全防护体系。

2 危险化学品生产电气控制风险分析

2.1 电气设备故障风险

在危险化学品生产环境中，电气设备故障可能引发连锁性灾难后果，电机过载或短路产生的电弧和高温足以引燃周围可燃物质，造成严重的火灾爆炸事故。控制系统的误动作可能导致反应釜温度、压力等关键参数失控，引发设备超压破裂或危险化学品泄漏。仪表信号传输故障会使操作人员获取错误的生产状态信息，做出不当的工艺调整决策。变频器等电力电子设备产生的谐波会干扰精密仪表的正常工作，造成测量数据失真。继电器触点接触不良可能导致安全联锁系统失效，在紧急情况下无法及时切断危险源。

2.2 静电与雷击风险

静电积累和雷击放电在危险化学品生产中构成重大隐患，物料在管道内高速流动时产生的静电荷如不能及时导除，可能达到数千伏的高电位，在适当条件下发生放电火花。粉体物料在输送、筛分过程中因摩擦带电，积聚的静电能量足以引燃大多数可燃性粉尘云。操作人员穿着化纤衣物产生的身体静电也成为潜在点火源，特别是在进行取样、加料等作业时危险系数倍增。雷击不仅可能直接损坏电气设备，其产生的电磁脉冲还会干扰控制系统运行，雷电流通过接地系统传导可能引起地电位升高，造成跨步电压危害。夏季雷暴天气时，敞开式储罐区、装车栈台等场所的雷击风险尤为突出，一旦引燃挥发的可燃蒸气将造成灾难性后果，这类事故往往具有突发性强、破坏范围广的特点，常规防护措施难以完全消除风险。

2.3 电气线路老化风险

长期运行中的电气线路老化是潜在的重大危险源，绝缘材料在高温、腐蚀性气体作用下逐步劣化，导致绝缘电阻下降和泄漏电流增大，可能引发短路起火事故。电缆接头处因氧化、松动导致接触电阻增大，持续发热可能引燃周围可燃物。穿线管密封失效使腐蚀性气体侵入，加速导线腐蚀和绝缘层脆化。地下电缆长期受潮导致绝缘性能降低，可能引发电气火灾且难以早期发现。配电柜内导线排布混乱造成散热不良，加速绝缘老化进程。这些线路老化问题具有渐进性和隐蔽性，常规检查难以全面发现，往往在出现明显故障时才引起注意，而此时可能已经形成严重安全隐患。

3 面向危险化学品生产的电气控制安全技术措施

3.1 防爆电气设备选用

在危险化学品生产区域必须严格选用符合防爆要求的电气设备，根据爆炸性危险环境分区选择相应防爆等级的设备，包括隔爆型、增安型、本质安全型等多种防爆形式。隔爆型设备通过强化外壳结构和接合面精度，确保内部爆炸不会引燃外部环境，适用于 1 区等高危险场所。本质安全型设备限制电路能量在安全水平以下，特别适合仪表信号回路等低功率系统。设备选型时需考虑具体介质的引燃特性，如氢气环境要求更严格的防爆措施。安装时应确保防爆接合面完好无损，电缆引入装置符合防爆要求，任何不当的改装都会破坏防爆性能。定期检查防爆面是否有腐蚀或损伤，紧固件是否齐全紧固，防爆标志是否清晰可辨。对于特殊腐蚀性环境，还需选择适合的防腐材质外壳，避免因壳体腐蚀导致防爆性能失效。

3.2 电气接地与接零保护

完善的接地系统是危险化学品生产装置电气安全的基础保障，所有电气设备金属外壳必须可靠接地，接地电阻值应符合规范要求。防静电接地要与其他接地系统分开设置，采用铜覆钢等耐腐蚀材料，确保静电电荷能及时泄放。仪表系统应设置独立的信号参考地，避免地环路干扰影响测量精度。变压器中性点接地要符合系统运行方式要求，低压系统一般采用 TN-S 接地形式，保证故障时保护装置能可靠动作。储罐、管道等金属设备要做等电位联结，防范雷击引起的电位差危害。特别要注意潮湿、腐蚀性环境中的接地连续性，定期检测接地电阻变化情况。移动设备要使用带有接地线的防爆插头插座，确保临时用电安全。对于计算机控制系统，要建立完整的逻辑接地体系，防止电磁干扰影响系统稳定运行。

3.3 电气防火与灭火技术

电气火灾的预防与扑救需要专门的技术对策，配电室等重要场所应设置温度监测和烟雾报警系统，早期发现火灾隐患。电缆通道要采用防火分隔和封堵措施，限制火灾蔓延范围，选择阻燃或耐火电缆可延缓火势发展。变压器等大型设备应配备自动灭火系统，通常采用气溶胶或细水雾等不影响电气绝缘的灭火介质。高压开关柜可安装电弧光保护系统，在短路弧光出现时快速切断电源。电气火灾扑救必须使用合适的灭火器材，二氧化碳和干粉灭火剂不会造成设备二次损害。灭火后要充分通风才能恢复供电，防止残留灭火介质影响绝缘性能。建立电气设备过热预警机制，通过红外检测等技术手段发现潜在过热点。重要控制系统应配置不间断电源，确保火灾时能完成安全停车操作。

结束语

面向危险化学品生产的电气控制安全技术研究仍需在防爆性能提升、智能预警、系统可靠性等方面持续突破。未来应加强多学科交叉融合，推动新材料、人工智能等新技术在电气安全领域的创新应用。通过技术升级和标准完善，构建更高效、更智能的电气安全防护体系，为化工安全生产提供坚实保障，助力行业绿色可持续发展。

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