Techniques de conception spécifiques aux grues destinées aux environnements nucléaires et antidéflagrants : étanchéité, indice de protection antidéflagrante et systèmes de verrouillage de sécurité
防爆起重机（Explosion-proof Crane）是指为存在可燃气体蒸气或可燃粉尘的爆炸性环境设计的专用起重设备。其核心设计原则是在设备正常运行或发生电弧、火花、高温等潜在点燃源时，不引燃周围爆炸性环境。核级天车则在此基础上叠加抗震和防辐射要求。本文结合GB/T 3836-2021和核安全级标准，系统解析防爆等级体系、防爆配置方案以及核级天车的特殊设计。
一、防爆等级与危险场所分类
GB/T 3836-2021将爆炸性环境按危险介质分为气体场所和粉尘场所。气体场所分为0区（连续存在）、1区（正常运行时可能出现）和2区（非正常运行时可能出现），天车适用1区和2区。粉尘场所分为20区、21区和22区，天车适用21区和22区。
防爆标志Ex d e IIB T4 Gb的含义为：d表示隔爆型（外壳能承受内部爆炸且不引燃外部环境）、e表示增安型（增强安全措施不产生电弧火花）、IIB表示气体组别（乙烯级，最高表面温度≤135°C）、Gb表示设备保护级别（高保护级）。
| 防爆标志示例 | 防护型式 | 适用气体 | 温度组别 | 保护级别 |
|---|---|---|---|---|
| Ex d IIC T6 Gb | 隔爆型 | 氢气/乙炔（IIC） | ≤85°C（T6） | 高 |
| Ex e IIB T4 Gb | 增安型 | 乙烯（IIB） | ≤135°C（T4） | 高 |
| Ex d e IIB T4 Gb | 隔爆+增安复合 | 乙烯（IIB） | ≤135°C（T4） | 高 |
| Ex tb IIIC T85°C Db | 粉尘隔爆 | 导电粉尘 | ≤85°C | 高 |
二、防爆天车配置要求
防爆天车与普通天车的主要差异体现在电气和机械部件的防爆改造。下表对比Ex d e IIB T4防爆天车与普通天车的核心配置差异：
| 部件 | 普通天车 | Ex d e IIB T4防爆天车 | 差价 |
|---|---|---|---|
| 电机 | YZP系列变频电机 | YB3/YBZ系列防爆电机 | +50~100% |
| 电气柜 | 普通防护柜 | 防爆正压柜/隔爆柜 | +100~200% |
| 控制按钮 | 普通按钮盒 | 防爆按钮盒（Ex d） | +100~200% |
| 限位开关 | 普通限位 | 防爆限位（Ex d） | +200~300% |
| 照明 | 普通LED灯 | 防爆灯（Ex d） | +100~200% |
| 电缆 | 普通阻燃 | 阻燃+铠装 | +30~50% |
| 车轮/轨道 | 普通钢制 | 无火花材料（铜合金/不锈钢） | +50~100% |
除硬件替换外，防爆天车的电气系统须满足：所有电气设备有防爆合格证、电缆引入采用隔爆格兰头、连接件需防松防电火花、接地采用工作接地加保护接地的双重接地方式、漏电保护设定30mA动作。机械方面要求制动器采用铜基或无火花摩擦材料、钢丝绳采用锌铝合金涂层防锈防打火、吊钩采用铜基合金防止碰撞火花。
运行限制方面，起升速度≤8m/min、大车小车速度≤20m/min，超载限制器设定低于100%即报警，每半年进行一次防爆性能检查。克鲁德重工天车安全监控管理系统支持与防爆天车的联锁对接（详见SIL3安全监控方案）。
三、核级天车特殊设计
核级天车（Nuclear-grade Crane）运行于核电站核岛或常规岛，面临三大特殊要求：抗震（安全停堆地震SSE下保持功能）、防辐射（γ射线和中子辐射环境）、安全等级（核安全级1E级）。
核级天车的材质须采用无卤素低钴材料以减少辐射活化，电机须为1E级核级电机（抗震+耐辐照），控制系统采用冗余PLC双机热备，制动器采用双制动器（任一制动器可独立完成安全制动），电缆采用低烟无卤阻燃HFFR型，油漆使用可去污涂料（光滑表面易清洁）。设计基准要求：在0.3g地震加速度下保持功能、单点故障不影响安全、设计寿命30年，定期进行抗震验证。
核级天车的远程监控和数据记录要求极为严格，所有运行参数、故障事件、维护记录须保存不少于10年，数据不可篡改。克鲁德重工数字化远程监控平台支持核级天车的数据采集与长期存储（详见Solution de surveillance numérique à distance des ponts roulants）。
四、防爆与核级天车的安全联锁设计
防爆天车和核级天车的安全联锁比通用天车更加严格。防爆天车须配置：温度传感器监测电机和电气柜表面温度（超过温度组别上限自动断电）、气体浓度检测仪与天车启停联锁（浓度超标时禁止启动或强制停车）、接地连续监测（接地电阻>4Ω时报警并停机）。核级天车须配置地震触发联锁（地震加速度超阈值自动停车并制动）、辐射剂量监测（操作区超限报警）、冗余电源切换（主电源失效自动切换至应急电源）。
五、克鲁德重工防爆与核级天车方案
克鲁德重工具备防爆天车和核级天车的设计制造资质，防爆产品覆盖Ex d e IIB T4至Ex d IIC T6全等级，核级产品通过核电设备设计制造许可。系统标配防爆/核级专用电气系统、双冗余制动器和安全联锁方案，并提供防爆性能年度检测和核级抗震复验服务。克鲁德重工可提供免费防爆等级评估与方案设计。
Foire aux questions
问：防爆起重机有哪些防爆等级？
A：按GB/T 3836标准，起重机常用防爆标志为Ex db eb ib mb nA IIB/IIC T4/T6 Gb，分别对应不同防爆型式。防爆等级选择取决于危险区域划分（Zone 1/2/21/22）和爆炸性气体/粉尘类别。
问：核环境起重机有哪些特殊设计要求？
A：核环境起重机要求：防辐射密封设计、特殊润滑剂选用（耐辐照）、冗余安全制动系统、抗震设计（按核安全级要求）、远程遥控操作、辐射监测与联锁等。
问：防爆起重机执行哪些标准？
A：防爆设计按GB/T 3836系列标准，起重机部分按JB/T 10219《防爆起重机》，核环境参考RCC-M和ASME相关规范。
