石化电气防爆及安全等级

防爆电气技术基本知识1.爆炸性气体环境的基本知识；2.防爆电气设备的基本原理；3.防爆电气设备的选型；4.国内外防爆电气产品认证介绍。第一部分爆炸性气体环境的基本知识一.爆炸的基本观念要了解爆炸就要熟悉燃烧现象。燃烧现象的出现同时具备以下三个条件：即要有可燃物质、助燃物质和点燃源，三者缺一不可。燃烧是一种化学反应。它是可燃物质在点燃源能量的作用下，在空气或氧气中，进行化学反应，引起温度的升高，释放出热辐射及光辐射的现象。如果燃烧速度急剧加快，温度猛烈上升，导致燃烧生成物和周围空气激烈膨胀，形成巨大的爆破力和冲击波并发出强光和声响，这就是爆炸。二.爆炸性气体（蒸气）混合物的几个主要参数1.可燃性物质指物质本身是可燃性的，或能够产生可燃性气体、蒸气或薄雾。2.爆炸性气体环境在大气条件下，气体或蒸气可燃物质与空气的混合物被点燃后燃烧将传至全部未燃混合物的环境。3.危险场所爆炸性气体环境出现或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采用专门措施的区域。4.闪点闪点是指在标准条件下，使液体变成蒸气的数量能够形成可燃性气体/空气混合物的最低液体温度。液体的闪点越低，引燃的危险程度越大。如环氧丙烷的闪点为-37.2℃，不仅在冬天户外场所蒸发蒸气，而且在常温时会快速蒸发蒸气。液体周围环境温度是影响液体蒸发的主要依据。我国规定了最高环境温度为45℃作为分界线，闪点高于45℃的称可燃性液体；闪点低于45℃的称易燃性液体。5.爆炸极限与范围爆炸极限是指可燃性气体（蒸气）与空气形成的混合物能引起爆炸的最低浓度（爆炸下限）或最高浓度（爆炸上限），介于爆炸下限和上限中间的浓度范围称爆炸范围。爆炸范围越大，则形成爆炸性混合物的机会越多；爆炸下限越低，则形成爆炸的条件越容易。6.相对密度密度是指单位体积的物质质量。相对密度是指可燃性气体（蒸气）与空气密度的比值（空气为1）。相对密度是研究爆炸性混合物扩散范围的重要依据。比空气轻的可燃性气体（蒸气）会扩散至周围空间的上部区域，比空气重的可燃性气体（蒸气）停留在周围的空间下部区域。7.爆炸性危险区域根据爆炸性气体环境出现的频率和持续时间，把危险场所划分为不同的区域。三.爆炸危险场所和防爆等级的划分目前，国际上爆炸危险场所区域和防爆等级的划分主要是依据国际电工委员会IEC标准、欧洲电工标准化委员会CENELEC（EN）标准和美国NEC标准。其中IEC与CENELEC基本相同。目前欧洲等大多数国家标准基本上与IEC79-10的划分原则一致。IEC79-10与NEC500有较大地差异，与NEC505却有相似之处。我国目前实施的GB3836.14-2000《爆炸性气体环境用电气设备第14部分：爆炸危险场所分类》完全等同于IEC79-10标准。爆炸危险场所的分类：IEC标准/欧洲CENELEC(简称CE）规定：Ⅰ类：煤矿用防爆电气设备；Ⅱ类：除煤矿用以外的电气设备（石油和化工用电气设备）。粉尘类：IEC单独制订粉尘标准，用“DIP”表示；CE用G表示气体类，D表示粉尘类防爆电气设备。NEC500和NEC505标准规定：CLASSⅠ：表示除煤矿用以外的气体防爆电气设备；MINING：表示煤矿用防爆电气设备；CLASSⅡ：表示粉尘类防爆电气设备。NEC500与IEC79-10（GB3836.14）区域划分区别（气体）：分类美国标准（NEC500）IEC79-10（GB3836.14）（NEC505）类区CLASSⅠDivision1（1）在正常条件下，易燃性气体或蒸气的危险浓度呈持续性、间隙性或周期性存在的场所。（2）由于修理或维护，或由于泄露的原因引起易燃性气体或蒸气的危险浓度经常存在的场所。（3）由于损坏或流程的误操作，而可能：（a）排出了有危险浓度的易燃性气体；（b）导致其它电气设备同时发生故障。0区爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。1区在正常情况下,可能出现爆炸性气体环境的场所。Division2（1）处理、加工或使用易燃性、挥发性的液体或气体的场所。（2）通常采用可靠的机械通风装置，预防可燃性气体或蒸气形成危险浓度的地方。（3）与1类1区地区邻近的场所，危险浓的度的易燃性气体或蒸气可能偶尔流通的场所。2区在正常情况下,不可能出现爆炸性气体环境,如果出现也是偶然发生并且仅是短时间存在的场所。▲有关释放源的概念释放源是指可能把可燃气体、薄雾或液体释放到大气中以至形成爆炸性混合物的某个部位或某个点。（1）连续级释放源连续释放或预计长期释放的释放源。如：处理容器的内部，与大气相通的储罐，在储油（液）槽中油(液)上方的蒸气空间和低于水平面的空间等。（2）第一级释放源正常运行时，预计可能周期性或偶尔释放的释放源。如：设备正常运行时，会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门的密封件处；正常操作时会向大气释放物质的取样点（3）第二级释放源在正常运行时，预计不可能释放，如果释放也仅是偶尔和短时释放的释放源。如：法兰、管接头、连接件；在正常运行时不可能出现释放的泵、压缩机和阀门的密封件处、安全阀、排气孔。（4）多级释放源由上述两种或多种级别组成的释放源。按连续级或第一级释放源来划分。▲通风通风，即空气流动，使新鲜的空气置换释放源周围的大气以促进可燃性气体逸散。通风速率适当，也能避免爆炸性气体环境的持久性，影响区域类型。通风主要形式：A）自然通风；B）人工通风，整体或局部通风。A.自然通风这是一种由于风和/或温度梯度作用造成的空气流动的通风类型。在露天场所，自然通风通常足以确保消散场所中出现任何爆炸性环境。自然通风在某些户内场所也可能有效，例如：在墙壁上和/或房顶有开口建筑物。B.人工通风通过人工的方法，使空气流动。例如：采用通风机或排气装置。人工通风主要用于户内或封闭的空间场所。场所中的人工通风可以是整体通风，也可以是局部通风。采用人工通风可达到：缩小区域范围；缩短爆炸性环境持续时间；防止爆炸性环境的产生。对危险场所的通风，一般情况下，通风用空气应从非危险场所抽取。◆通风等级根据GB3836.14-2000附录B，B3条的规定，分为以下三个通风等级：1.高级通风（VH）：能够在释放源处瞬间降低其浓度，使其低于爆炸下限的浓度，区域范围很小，甚至可以忽略不计。2.中级通风（VM）：能够控制浓度，虽然释放源正在释放中，使得区域界限外部的浓度稳定地低于爆炸下限，并且在释放源停止释放后，爆炸性环境持续存在时间不会过长。3.低级通风（VL）：在释放源释放过程中，不能控制其浓度，并且/或在释放源停止释放后，也不能阻止爆炸性环境持续存在。通风等级的确认主要与以下参数有关：1）可燃性物质的爆炸下限（LEL）；2）释放源的释放级别；3）释放速率（dG/dt)max;4）换气次数；5）环境温度等。通风的有效性：通风的有效性影响着爆炸性环境的存在和形成，因此，当确定区域类型时，需要考虑通风的有效性。1）良好：通风连续地存在；2）一般：在正常运行时，预计通风存在。允许发生短时、不经常的不连续通风；3）差：不能满足“良好”或“一般”标准的通风，但预计不会出现长时间的不连续通风。注：对于差的通风都不能满足的通风条件，不得考虑成有通风条件的场所。危险场所划分举例NEC500与IEC79-0（GB3836.1)的分级区别IEC定义:由于每一种气体/蒸气的物理、化学性质不同，其点燃、爆炸的特性也各不相同。根据气体/蒸气的最大试验安全间隙和最小点燃能量的大小，将其划分不同的级别：即ⅡA、ⅡB、ⅡC，其中ⅡA级的约占全部气体/蒸气的80%左右，ⅡB级的约占15～20%左右，ⅡC级的仅确认有6种。爆炸性气体/蒸气混合物分级,主要是便于该环境的隔爆型电气设备和本质安全型电气设备的制造及应用。其他防爆结构类型不存在级别划分。美国标准NEC500中国标准GB3836.1类级气体、液体或粉尘环境级ⅠA乙炔ⅡC(IEC还包括：CS2)B氢气丁乙烯、氧化乙烯ⅡBⅡAC环丙烷乙醚乙烯乙醛D丙酮乙醇氨苯丁烷汽油丙烷NEC500与IEC79-0（GB3836.1)的分级区别:IEC与NEC对气体点燃温度组别划分的区别：所谓点燃温度是指:在规定的测试条件下,点燃爆炸性介质所需的最低温度。美国标准NEC500最高温度（℃）中国标准GB3836.1T2T2AT2BT2CT2DT3T3AT3BT3CT4T5T6T145030028026023021520018016513512010085T1T2T3T4T5T6四.IEC与NEC防爆标志的区别NEC防爆电气设备标识与IEC规定的表示方法有较大的差异，一般不标注防爆类型，仅仅标注适用的类别、区、级别和温度组别。而IEC和我国标准却标示其防爆标示、电气设备的防爆结构、类别和级别、温度组别。上述两种防爆标识各有优缺点，但是，按照我国标准和规范要求，NEC标识不适合我国国情。例如：NEC500表示：ClassⅠ,Division1,GroupC,T3A温度组别C级1区I类（气体）危险场所此标志的特点：对于用户来讲，不需了解该电气设备的防爆结构类型，只需确认其使用的环境和爆炸危险介质的等级和点燃温度组别即可。NEC505表示：CLASSⅠ，ZONE1，AExdⅡBT6温度组别煤矿以外用B级隔爆型防爆1区气体类•IEC和我国标准表示：Ex＋防爆结构＋类别＋级别＋组别例如：ExdⅡBT4温度组别：T1～T6Ⅱ类工厂用（除煤矿用以外）B级隔爆型防爆电气设备又例如：ExeⅡT2表示：增安型工厂用温度组别T2（允许设备发热温度低于300℃）。Exedia[ia]ⅡCT6表示：增安性、隔爆型、本质安全型（含安全栅）工厂用C级温度组别T6（允许设备发热温度低于85℃），一般情况下，具有此防爆标志的电气设备为防爆电气系统。CENELEC标准表示：防爆标志分为两部分：Ⅱ1GEExdⅡBT6温度组别工厂用B级隔爆型防爆气体类1区除煤矿以外用Ex六.我国标准转化为国际标准情况我国在2000年8月1日陆续开始实施新版的标准：GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆性“d”》GB3836.3-2000《爆炸性气体环境用电气设备第3部分：增安型“e”》GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”》GB3836.14-2000《爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类》GB3836.15-2000《爆炸性气体环境用电气设备第15部分：危险场所电气安装》第二部分防爆电气设备的基本原理本文主要介绍：隔爆型“d”、增安型“e”、浇封型“m”、本质安全型“i”和正压型（p)电气设备。隔爆型电气设备隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备，防爆标志为“d”。其制造检验标准应符合GB3836.2-2000标准的要求。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。电气设备外壳的内部由于呼吸作用会进入周围的爆炸性气体混合物，当设备产生电火花及危险高温时，将引燃壳内的爆炸性气体混合物，形成巨大的爆破力及冲击波。一方面隔爆外壳应能承受内部的爆炸压力而不破损；另一方面隔爆外壳的接合面应能阻止爆炸火焰向壳外传播点燃周围的爆炸性气体混合物。因此隔爆外壳应有耐爆性及隔爆性两种特性。隔爆型结构示意：1.隔爆外壳的耐爆性隔爆外壳中产生的爆炸压力受爆炸性气体混合物的浓度、外壳的容积及形状、点火源的位置、接合面间隙、爆炸性气体混合物的初始压力及温度等的影响。隔爆型电气设备的外壳材料均用金属材质制成。常用的有钢板、铸钢、铸铝合金、铸铁等材料。当采用铸铝时，应用抗拉强度不低于12Mpa，含镁量不低于6%的铝合金。当外壳容积不大于0.01升时，可采用陶瓷材料制造；当外壳容积不大于0.5升时，可采用塑料材料制造，但塑料外壳的结构强度受成型工艺及易自然老化的影响，一般用于外壳容积小于0.1升的隔爆部件。2.隔爆外壳的隔爆性由于制造、安装、维护等原因，隔爆外壳不可能是天衣无缝的整体，而是由许多个零部件组成。零件间的连接