05防爆电气设备讲义教材

《05防爆电气设备讲义教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《05防爆电气设备讲义教材（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1,防爆电气设备技术讲座,2,第一章,防爆基础理论概要,3,爆炸性危险场所的定义,危险场所：任何具有潜在爆炸危险的场所。 在石油、化工、煤炭等生产领域将不可避免地形成爆炸性危险环境： 在煤矿井下，三分之二的场所属于爆炸性危险场所； 在石油开采现场和精炼厂约有6080属于爆炸性危险场所； 在化学工业中，约有80以上的生产车间属于爆炸性危险场所。,5,防爆基本原理,产生爆炸的基本原理(爆炸三角形原理) 爆炸性物质; 空气(氧气); 点火源(电火花、炽热表面)。 防止爆炸发生的基本方法 避免形成爆炸性环境理想的方法(很难实现)； 排除、消除可能的点火源实际的方法； 限制其中一个或几个要素，都可以达到

2、防爆要求。如制造正压、爆炸气体浓度监控、限制点燃源(主要手段)。,6,爆炸性危险物质点燃特征,电气设备的电火花和温度是产生爆炸的主要点燃源。 不同爆炸性物质的电火花和温度点燃特性各不相同。 为了使采取的防爆措施更具有针对性，有必要对爆炸性物质分类、分级、分组以及对爆炸性危险区域分区。,7,爆炸性危险物质分类,中国将爆炸性危险物质分为三类： I类：矿井甲烷； II类：爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾)； III类：爆炸性粉尘和纤维。 北美将爆炸性危险物质分为三类(级)： CLASS I：爆炸性气体； CLASS II：爆炸性粉尘； CLASS III：纤维。,8,爆炸性危险气体分级最大试验安全间隙

3、（MESG）或最小点燃电流（MIC）分级,9,爆炸性危险气体分级引燃温度（AIT)分组,10,爆炸性危险区域的划分规范依据,爆炸性危险区域划分的主要标准依据 GB50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范; GB3836.14-2000 爆炸性气体环境用电设备 第14部分 危险场所分类; 中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程(试行)1987年。 爆炸性危险区域主要以爆炸性危险物质出现的频繁程度和持续时间为划分依据,11,影响危险区域划分的主要因素,区域划分时应考虑以下主要因素： 存在危险物质的可能性； 危险物质的释放量； 危险物质的特性(气体的密度等)； 环境条件(气压、温度、

4、湿度以及通风情况等)； 远离释放源的距离； 危险物质泄漏监控设施设置情况； 爆炸后果的严重性；,12,爆炸性危险区域的划分方式,中国防爆标准和IEC爆炸一致，对于爆炸性气体危险场所划分为3个区域，即0区、1区和2区。定义如下： 0区：在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地或长时间存在的场所； 1区：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所； 2区：在正常情况下，爆炸性气体混合物不可能出现，或即使出现也只是短时间存在的场所。 对于粉尘场所，与爆炸性气体危险场所划分相对应同样划分为3个区域，即20、21和22区。,13,爆炸性危险区域划分标准对照表,从定义可知，0(20)区是最危险的，相对而言

5、2(22)区的危险程度最低。,14,爆炸性危险区域划分举例,如图所示是典型的带有呼吸阀的露天油罐的危险区域划分示例。 油罐内部为0区； 一般以呼吸阀阀口半径再加3m为半径，此区域内为1区； 在上述区域外3m为半径，此区域内为2区。,爆炸危险区域的划分属于设计院的职责范围。,15,第二章,电气设备防爆技术标准化现状,16,主要电气防爆技术（防爆型式）,目前我国接受的主要电气防爆技术有： 1、隔爆型(Exd) 6、充砂型(Exq) 2、本安型(Exia/Exib) 7、n型(ExnA/nC/nL,nR,nZ) 3、增安型(Exe) 8、浇封型(Exm) 4、正压型(Exp) 9、气密型(Exh)(

6、已归入n型) 5、充油型(Exo) 10、粉尘防爆(DIP) 解决主要点燃源：由电气因素引起的电火花和热效应。 非电气设备防爆技术在中国尚处于起步阶段（包括机械摩擦火花、静电火花和光辐射等）。,17,防爆电气设备的类、级、组,按设备适用的环境，分为三类： I类：矿井用Mining Industry II类：工厂用Surface Industry III类：爆炸性粉尘和纤维环境用 II类设备分级分组：和爆炸性气体分级、分组相同。 分级：分为A、B、C三级(仅指隔爆、本安设备) 分组：分为T1T6六组。与爆炸性气体温度组别不同是指设备最高表面温度，且它的确定与防爆型式有关。 I类和III类设备不分

7、级分组，但III类设备分为A/B型设备。,18,中国与欧洲防爆电气设备分类与危险区域关系表,19,中国与IEC EPLS防爆电气设备分类与危险区域关系表,20,第三章,电气设备防爆技术简介,21,主要防爆技术隔爆型Exd,设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.2-2000 隔爆外壳定义：能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并能阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播的电气设备外壳(I区防爆技术)。 允许危险气体进入隔爆外壳，外壳内可能产生爆炸。但要求外壳必须具有足够的强度；且各外壳接合面必须具有足够长的啮合长度和足够小的间隙，以确保内部爆炸不会穿过隔爆接合面而导致外部环境爆

8、炸。 是间隙防爆技术，依靠间隙、啮合长度来达到降温、熄火效果。 欧洲和北美的区别：“Flameproof” “Explosion-proof”。,22,主要防爆技术隔爆型Exd(续),强度设计：至少为参考压力的1.5倍。通常IIB为1MPa，IIC为1.5MPa。 隔爆接合面定义为阻止内部爆炸向外壳周围爆炸性气体混合物传播。隔爆外壳各个部件相对表面配合在一起的接合面，称为隔爆接合面。 接合面结构形式与要求： 平面接合面：表面粗糙度、啮合宽度、间隙 圆筒接合面：表面粗糙度、啮合宽度、间隙 止口接合面：表面粗糙度、啮合宽度、间隙 螺纹接合面：啮合精度、啮合扣数、螺距大于0.7mm 防锈措施：电镀、

9、磷化、涂防锈油、不准涂刷油漆。,23,主要防爆技术增安型Exe,设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.3-2000 定义：对在正常运行条件不会产生电弧或火花的电气设备采取进一步措施，提高其安全程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和电火花的可能性的型式(I区防爆技术)。 要求设备在正常工作和认可的过载条件下不会产生危险温度、电弧和危险温度。 增安型技术是一种德国技术。原则上可以适用于1区场所，但国际间或行业间认可程度略有不同。,24,主要防爆技术增安型Exe(续),主要技术措施：接线端子放松、电气间隙/爬电距离、外壳防护等级、绕组绝缘、温度保护等。 外壳不要求具有承受内部爆炸的

10、强度、但至少应能承受规定的机械冲击，且具有IP54的外壳防护等级。 典型应用：接线盒、电磁线圈(阀)、照明灯具、变压器和无刷电机等。自动化仪表通常存在调零/调满度的电位器或选择开关，即认为正常情况下会产生电火花，因此一般不设计为Exe。,25,主要防爆技术本质安全型Exi,设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.4-2000 定义：在标准规定的条件(包括正常工作和规定的故障条件)下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路(0/I区防爆技术)。 是一种以抑止点火源能量为防爆手段的“安全”技术。要求设备在正常工作和故障状态下可能产生的电火花或热效应分别小于爆

11、炸性危险气体的最小点燃能量和自燃温度。例如：氢气19uJ 560。 本安技术实际上是一种低功率设计技术。因此它能很好地适用于工业自动化仪表。,26,主要防爆技术本质安全型Exi(续),基本设计技术措施(电路与结构设计方面)： 限制电压； 限制电流； 限制能量(含储能元件：电容和电感)； 合理选择元器件额定参数、载流导线截面等； 电路和结构的分隔措施。 本安防爆的技术和商务特征： 制造工艺简单、体积小、重量轻、造价低(开关回路1:4)； 易于实现较高防爆级别的设计； 可带电操作与维护； 安全可靠性高； 可有效避免人员触电伤亡事故发生； 适用范围广(ia等级是唯一的0区技术)； 简单设备只需满足通

12、用要求，不需认证即可接入本安防爆系统。,27,主要防爆技术本质安全型Exi(续),电气设备类型 本质设备其内部所有电路都是本质安全电路的电气设备。 关联设备装有本安电路和非本安电电路，且结构使非本安电路不能对本安电路产生不利影响的电气设备(关联设备一般安装在安全场所)。 本质安全设备的类别 Exia直至两个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本质设备可安装在0区、1区、2区危险场所。本安关联设备可连接到0区、1区、2区危险场所。Exia本安设备是唯一可安装在0区的防爆电气设备。 Exib直至一个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本质设备可安装在1区、2区危险场所。本安关联设备

13、可连接到1区、2区危险场所。,28,主要防爆技术本质安全型Exi(续),最小点燃曲线的概念 最小点燃电流：用标准电火花试验装置，在电阻和电感电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最小电流。 最低点燃电压：用标准电火花试验装置，在电容电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最低电压。 最小点燃曲线：最小点燃曲线包括最小点燃电流曲线和最低点燃电压曲线。它是通过大量电火花试验确定的点燃爆炸性气体混合物的临界值曲线。是设计人员设计本安电路的重要依据。国家标准GB3836.4-2000附录A给出了这些曲线。,29,主要防爆技术本质安全型Exi(续),安全系数 由于点燃曲线中给出的最小点燃电流(或电压)值是点燃临界值。

14、不能直接使用。使用时，应考虑相应的安全系数。 所谓安全系数是指最小点燃电流(或电压)与本安电路的设计电流(或电压)相比的倍数。即最小点燃电流(或电压)/本安电路设计电流(或电压)。具体安全系数取值见下表： 通常情况下，对于电感电路利用降低电流、电容电路降低电压、电阻电路降低电流或电压的方法达到规定的安全系数。,30,主要防爆技术本质安全型Exi(续),最小点燃曲线的应用 例1：找出一个与28V直流电源(蓄电池)相串联的限流 电阻的最小值。使该电路适用于氢气危险场所。 该电路属于IIC电阻性电路； 考虑电源波动10%的因素,电源 E=28x(1+0.1)=30.8V。取E=31V。 查电阻性II

15、C最小点燃曲线(GB3836.4附录A1曲线)可 知，电源电压最小点燃电流为140mA。取安全系数1.5， 则允许的最大电流最小点燃电流/安全系数70mA。 由此可得出与28V直流电源串联的最小电阻值 R=28V/70mA400 考虑电阻器允许误差精度为5，限流电阻的阻值 至少为420 。,31,主要防爆技术正压型Exp,设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.5-2004 定义：用保持外壳内部气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，以阻止外部爆炸性气体进入的外壳。 现行标准所指的正压技术(I区防爆技术) 即通过换气使外壳内部的1区爆炸性环境置换为“安全区域”，并通过保持适当正压，

16、使周围危险气体不能进入外壳。这样未经防爆设计和认可的普通电气设备可安全地安装在外壳内。 正压外壳分为“正压通风”、“正压补偿”和“静态正压”三种。 是一种较为复杂的防爆技术，但有时是唯一的技术。,32,主要防爆技术正压型Exp(续),主要技术措施：用空气或惰性气体换气。换气时间满足试验测定时间；用压力检测控制器监控内部压力，当压力高于设计规定值(50Pa)时，外壳内部电气设备自动得电；主电源与压力互锁联动，当压力低于规定值时就切断主电源；监控设备通常需要采用其他防爆技术。 典型应用：控制柜、仪表盘、分析仪器、正压小屋等。 注意：换气取风口和出风口的安全(在危险区内，取风口高于地面9m或爆炸危险区1.5m以上)。 最新IEC标准规定的主要型式有3种： px：将正压外壳内的危险等级从1区降到非危险区域 py：将正压外壳内的危险等级从1区降到2区 pz：将正压外壳内的危险等级从2区降到非危险区域,33,主要防爆技术浇封型Exm,设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.9-2004 是一种较新的隔离防爆技术(I区防爆技