电气防爆技术

CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page1防爆基础理论概要CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page2爆炸性危险场所•爆炸性环境：可能发生爆炸的环境（气体和粉尘）。凡涉及爆炸性物质生产、加工、处理、储存、运输的场所都可能形成爆炸性环境。•危险场所：爆炸性环境大量出现或预期出现的数量足以要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门预防措施的区域。•在石油、化工、煤炭等生产领域将不可避免地产生爆炸性物质的泄漏，并与空气形成爆炸性危险场所。据资料：–在煤矿井下，2/3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60-80%属爆炸性危险场所；–在化学工业中，约有80%以上的生产车间属爆炸性危险场所。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page3防爆基本原理•产生爆炸的基本条件(爆炸三角形原理)空气（氧气）CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page4防爆基本原理（续）•防止爆炸发生的基本方法–避免形成爆炸性环境–排除/削除可能的点火源CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page5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针对性，有必要对爆炸性物质分类、级、组，以及对爆炸危险区域分区。物质点燃特性丙烷乙烯氢气电火花，uJ1806020温度，℃466(T1)425(T2)560(T1)CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page6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-MiningIndustry–II类：工厂用–SurfaceIndustry–III类：爆炸性粉尘和纤维环境用•II类设备分级分组：同气体分级、分组–分级：分为A,B,C三级(仅指隔爆、本安设备)–分组：分为T1〜T6六组。•它与气体温度组别不同，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类设备不分级分组，但III类设备分为A、B型设备。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page7爆炸性危险物质分类•中国将爆炸性物质分为三类：I类：矿井甲烷；II类：爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾)；III类：爆炸性粉尘和纤维。•北美将爆炸性物质分为三类(级)。它们分别是：ClassI–爆炸性气体；ClassII–爆炸性粉尘；ClassIII-纤维。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page8爆炸性气体分级(基于MESG和MICR)CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page9爆炸性危险气体分组CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page10爆炸性危险区域划分•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。•区域划分时应考虑以下主要因素：1）存在危险物质的可能性2）危险物质的释放量3）危险物质的特性（如密度,甲醇-1.1；环氧乙烷-1.52）4）环境条件（如气压、温度、湿度以及通风情况等）5）远离释放源的距离6）危险物质泄漏监控设施配置情况7）爆炸后果的严重性CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page11爆炸性危险区域的划分􀁺我国防爆标准与IEC标准一样，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。它们对应的定义如下：0区：在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地或长时期存在的场所。（1000h/y以上）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。（10h/y以内）􀁺对于粉尘场所，同样划分为3个区域，即20、21和22区。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page12爆炸性危险区域划分对照CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page13ZONE2ZONE1ZONE0ZONE0ZONE1ZONE2可燃液体排放孔贮罐法兰泵管道爆炸性危险区域的划分CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page14主要电气防爆技术CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page15主要防爆技术1.隔爆型(Exd)2.本安型(Exia/ib)3.增安型(Exe)4.正压型(Expx,py,pz)5.油浸型(Exo)6.充砂型(Exq)7.n型(ExnA,nC,nL,nR,nZ)8.浇封型(Exm)9.粉尘防爆(tD，DIPA/B)解决的主要点燃源：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。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page16通用要求－GB3836.1-2000（续）•运行温度：-20℃～+40℃，否则证书编号有后缀“X”。•最高表面温度：必须小于设备温度组别对应的温度(与防爆型式有关)。•内置大电容和加热元件：要求测定延时开盖时间，并设警告牌。•外壳材料材料：金属：II类含镁量≼6%，I类≼15%）；非金属：表面电阻1GΩ，或限制表面积（I、IIA、IIB类≼100cm2，IIC≼20cm2），或其它措施（合理的结构设计/设置警告牌），且材料COT应高于最高温度10℃，满足耐热、耐寒性；耐光照（或证号后加“X”）试验。•机械强度：冲击试验－通常II类7Jmax；I类20Jmax；携带式还需进行跌落试验：1m高，4次。•外壳防护等级：并非所有的防爆技术均要求具有足够的IP等级。Exe、DIP产品一般满足IP54，但Exd不一定满足IP54。具体设备选型时必须同时考虑环境相适应要求。如，户外：IP54。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page17隔爆型－Exd•设计依据标准：GB3836.1-2000、GB3836.2-2000•隔爆型电气设备：具有隔爆外壳的电气设备。•隔爆外壳：应能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸向外部周围爆炸性混合物传播。(1区防爆技术)•原理：允许危险气体进入隔爆外壳，外壳内可能产生爆炸。但要求外壳必需具有足够的强度；且各外壳结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结合面而导致外部环境爆炸。•是间隙防爆技术，依靠间隙、啮合长度来达到降温/熄火效果。•欧美间区别：“Flameproof”－“Explosion-proof”。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page18隔爆型－Exd(续)•强度设计：至少参考压力的1.5倍。通常IIB/1MPa,IIC/1.5MPa•隔爆接合面是指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。“W”“L”CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page19CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page20增安型－Exe•设计依据标准：GB3836.1-2000、GB3836.3-2000•增安型电气设备：一种对在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的设备结构上，进一步采取措施，提高其安全程度，防止产生危险温度、电弧、火花的可能性的电气设备。(1区防爆技术)•原则：要求设备在正常工作和认可的过载条件下不会产生电火花、电弧和危险温度。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page21增安型－Exe(续)•主要技术措施：接线端子防松、可靠的结构连接、载流限制、电气间隙/爬电距离、外壳防护能力、绕组绝缘、温度保护等。•对于通用接线盒，需通过试验确定允许的最大耗散功率，并保证不超过外壳材料、绝缘部件、温度组别允许的温度。•外壳不要求具有承受内部爆炸的强度，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火花，因此一般不设计为Exe。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page22HazardousareaCEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page23本质安全型－Exi•设计依据标准：GB3836.1-2000、GB3836.4-2000•本质安全型电气设备：指其内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备,即该电路在标准规定条件（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。(0/1区防爆技术)•是一种以抑制点火源能量为防爆手段的“安全设计”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和热效应分别小于爆炸性危险气体的最小点燃能量和自燃温度。例如，H2，19uJ，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•工业过程自动化仪表。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page24CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page25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）-合理选择元器件额度参数、载流导线截面等-结构及电路的分隔措施•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用要求，不需认证即可接入本安防爆系统。CEAGSicherheitstechnikGmbHname.ppt/01.08.2002/Eg/Page26本质安全型－Exi(续)•电气设备类型1、本安设备-其内部所有电路都是本质安全电路的电气设备。2、关联设备–装有本安电路和非本安电路，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)•本安设备的类别1、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。本安设备可安装在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于0区的防爆电气设备。2、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。本安设备可安装在1区、2区危险场所。本安关联设备可连接到1区、2区危险场所。•本质安全技术是一个系统的概念由本安设备、关联设备和连接电缆组成。CEAGSicherheitstechnikGmbHname