電氣防爆知識

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,電氣防爆知識,,,,危險區(qū)域分類,世界各國對危險場所區(qū)域劃分不同，但大致分為兩大派系： 中國和大多數(shù)歐洲國家采用國際電工委員會（,IEC,）的劃分方法，而以美國和加拿大為主要代表的其他國家采用北美劃分方法。,,中國標準,GB3836.14,－,2000《,爆炸性氣體環(huán)境用,電氣,設(shè)備 第,14,部分：危險場所分類,》,的規(guī)定如下：,,防爆,電氣,設(shè)備分類,,,1.,防爆,電氣,設(shè)備分為兩類：,,Ⅰ,類：煤礦用電設(shè)備,,Ⅱ,類：除煤礦外的其他爆炸性氣體環(huán)境用,電氣,設(shè)備,,,2.Ⅱ,類,電氣,設(shè)

2、備，按其場所適用的爆炸性氣體混合物的最大試驗安全間隙或最小點燃電流比，分為,ⅡA,、,ⅡB,、,ⅡC,三類；并按其最高表面溫度分為,T1,～,T6,六組。,,,術(shù)語,,最大試驗安全間隙（,MESG,）,——,指在規(guī)定的試驗條件下，一個殼體充有一定濃度的被試驗氣體與空氣的混合物，點燃后，通過,25mm,長的接合面均不能引燃殼體爆炸性氣體混合物的外殼接合面之間的最大間隙。,,最小點燃電流（,MIC,）,——,在規(guī)定的試驗裝置上，用直流,24V,、,95mH,電感的火花進行,3000,次點燃試驗時，能夠點燃可燃性氣體混合物的最小電流。此電流降低,5%,即不能點燃。,,最小點燃電流比（,MICR,）,

3、——,各種可燃性氣體（或蒸氣）與空氣的混合物的最小點燃電流對甲烷與空氣混合物的最小點燃電流的比值。,,MSG,實驗,,II,類電氣設(shè)備分類,,按其場所適用的爆炸性氣體混合物的最大試驗安全間隙或最小點燃電流比，分為,ⅡA,、,ⅡB,、,ⅡC,三類；并按其最高表面溫度分為,T1,～,T6,六組。,iiC:CS,2,,,H,2,CH4,,除了隔爆型、正壓通風型、本質(zhì)安全型有,IIA,、,IIB,、,IIC,分組外其余防爆類型無此分類,,,防 爆 原 理,隔爆型,d,,,將設(shè)備在正常運行時，能產(chǎn)生火花電 弧的部件置于隔 爆 外殼內(nèi)，隔爆外殼能承受內(nèi)部的爆炸壓力而不致?lián)p失，并能保證內(nèi)部的火焰氣體通過間隙

4、傳播時，降低能量，不足以引爆殼外的氣體。,,增安型,e,,,在正常運行時不會產(chǎn)生電弧，火花和危險高溫，在結(jié)構(gòu)上再進一步采取保護措施，提高設(shè)備的安全性和可靠性。,,正壓型,p,,,保持內(nèi)部保護氣體的壓力高于周圍以免爆炸性混合物進入外殼或足量的保護氣體通過外殼，使內(nèi)部的爆炸性混合物的濃度降至爆炸下限以下。,,本安型,I,,,設(shè)備內(nèi)部的電路在規(guī)定的條件下，正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應均不能點燃爆炸性混合物。,,澆封型,m,,,其將能產(chǎn)生點燃爆炸性混合物的電弧，火花或高溫的部分澆封，使它不能點燃周圍的爆炸性混合物。,,常見的防爆型式,為防止電氣設(shè)備引起周圍爆炸性氣體環(huán)境引燃而采取的特

5、定措施。,,本質(zhì)安全電路：在正常工作和規(guī)定的故障條件下產(chǎn)生任何電火花或任何熱效應均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電路。,,本質(zhì)安全設(shè)備：在其內(nèi)部的所有電路都是本質(zhì)安全電路的電氣設(shè)備。,,隔爆外殼：電氣設(shè)備的一種防爆型式，其外殼能夠承受通過外殼任何結(jié)合面或結(jié)構(gòu)間隙滲透到外殼內(nèi)部的可燃性混合物在內(nèi)部爆炸而不損壞，并且不會引起外部由一種、多種氣體或蒸汽形成的爆炸性環(huán)境點燃。,,隔爆外殼的防爆型式通常稱為隔爆型，用字母“,d”,表示。符號,Ex,表明電氣設(shè)備符合某一種或幾種防爆型式的規(guī)定。,,防爆措施,,1,、采取有效的措施將,電氣,產(chǎn)品可能產(chǎn)生的電火花、電弧和危險高溫與爆炸性混合物隔離或相對隔離，避

6、免使用環(huán)境中的點燃爆炸；例如：隔爆外殼型式和澆封型式等。,,2,、通過限制電路中的點燃能量來達到防止點燃的目的；例如：本質(zhì)安全型式。,,3,、采取一系列措施避免,電氣,設(shè)備或電路產(chǎn)生電火花、電弧和危險高溫；例如：增安型式等。,,防爆,電氣,產(chǎn)品的外觀判定,1,、防爆,電氣,產(chǎn)品殼體容積要相對較大，保證一定的散熱能力，這一點對燈具來講尤為重要。隔爆型產(chǎn)品的鑄造鋁合金外殼要具有一定的厚度，一是能夠承受內(nèi)部爆炸壓力，使殼體不會變形或破碎；二是保證在使用中和維修后，能夠繼續(xù)保證其隔爆性能。,,2,、隔爆型外殼結(jié)構(gòu)的,電氣,設(shè)備觀察窗的透明件與殼體之間的密封，一定要采用膠粘處理，而不許采用橡膠襯墊密封。

7、,,3,、一定要保證防爆,電氣,產(chǎn)品引入裝置中的橡膠密封圈內(nèi)徑與工程設(shè)計所配電纜外徑相一致。,,防爆標識,,Ex???d?? I,,Ex??? d??? IIC??? T6,,|???? |???? |???? |,－－－－－－,-,溫度組別,,,|???? |???? |,,|???? |???? |,－－－－－－－－－－－－,-? II,類防爆類別,,,|???? |,,|???? |,－－－－－－－－－－－－－－－－－－,-,隔爆型,,,|,,|,－－－－－－－－－－－－－－－－－－－,-,防爆標識,,,,防爆標識,2,Ex,ia,I,,|????? |????? |,－－－－－－－

8、－－－－－－－,-? I,類煤礦用電氣設(shè)備,,,|????? |,,|????? |,－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－,-,本質(zhì)安全型,ia,等級,,,|,,|,－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－??? 防爆標識,,,Ex,ia,IIC?? T4,,|??? ?|????? |??? ?|,－－,-,溫度組別,,,|?? ? |????? |,,|?? ? |????? |,－－－－－－－－,II,類防爆類別,,,|?? ? |,,|?? ? |,－－－－－－－－－－－－－－,-,本質(zhì)安全型,ia,等級,,,|,,|,－－－－－－－－－－－－－－－－－－

9、－－? 防爆標識,,,本質(zhì)安全防爆技術(shù),本質(zhì)安全是指通過控制設(shè)備本身能量水平，使其在正常工作或故障條件下均低于點燃爆炸性氣體的臨界條件，不至產(chǎn)生火花或低于點燃爆炸性氣體的溫度，而不是通過其他方式屏蔽或阻攔。,,通過設(shè)計等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會造成事故的功能。本質(zhì)性安全結(jié)構(gòu)僅適用于弱電流回路，如測試儀表、控制裝置等小型電氣設(shè)備上。無論是正常情況下，還是非正常情況下產(chǎn)生的電火花或危險溫度，都不會使爆炸物質(zhì)引爆，因此使安全性較高的防爆結(jié)構(gòu)，其中電路或設(shè)備上的所有元件表面溫度必須小于規(guī)定，以防止熱效應引起的點燃。,,本質(zhì)安全型防爆結(jié)構(gòu)的電氣回路必須

10、于其它電路隔離，以防混線電磁或靜電感應，特別使結(jié)構(gòu)外部的配線，要采取周密的措施，才能確保電氣設(shè)備和配線的防爆性能。,,本質(zhì)安全防爆技術(shù)的原理與特點,本安防爆技術(shù)實際上是一種低功率設(shè)計技術(shù)。例如對于氫氣,(ⅡC),環(huán)境，必須將電路功率限制在,1.3W,左右。由此可見，本安技術(shù)能很好的適用于工業(yè)自動化儀表。針對電火花和熱效應是引起爆炸性危險氣體爆炸的主要引爆源，本質(zhì)安全技術(shù)通過限制電火花和熱效應這兩個可能的引爆源來實現(xiàn)防爆。在正常工作和故障狀態(tài)下，當儀表產(chǎn)生的電火花或熱效應的能量小于一定程度時，低度表不可能點燃爆炸性危險氣體而產(chǎn)生爆炸。它實際上是一種低功率設(shè)計技術(shù)。原理是從限制能量入手，可靠地將

11、電路中的電壓和電流限制在一個允許的范圍內(nèi)，以保證儀表在正常工作或發(fā)生短接和元器件損壞等故障情況下產(chǎn)生的電火花和熱效應不致于引起其周圍可能存在的危險氣體的爆炸。,,通常對于氫氣環(huán)境，也就是危險程度最高、最易爆的環(huán)境，必須將功率限制在,1.3W,以下。國際電工委員會,(IEC),規(guī)定，在危險程度最高的危險場所,0,區(qū)，只能采用,Exia,等級的本安防爆技術(shù)。因此，本質(zhì)安全防爆技術(shù)是一種最安全、最可靠、適用范圍最廣的防爆技術(shù)。本質(zhì)安全型儀表設(shè)備按安全程度和使用場所不同，可分為,Exia,和,Exib,。,Exia,的防爆級別高于,Exib,。,Exia,級本質(zhì)安全儀表在正常工作狀態(tài)下以及電路中存在兩

12、起故障時，電路元件不會發(fā)生燃爆。在,ia,型電路中，工作電流被限制在,100mA,以下，適用于,0,區(qū)、,1,區(qū)和,2,區(qū)。,Exib,級本質(zhì)安全儀表在正常工作狀態(tài)下以及電路中存在一起故障時，電路元件不發(fā)生燃爆炸。在,ib,型電路中，工作電流被限制在,150mA,以下，適用于,1,區(qū)和,2,區(qū)。,,本質(zhì)安全防爆技術(shù)的特點,,(1),不需要設(shè)計制造工藝復雜、體積龐大且又笨重的隔爆外殼，因此，本安儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕和造價低等特點。據(jù)資料，建立一個本安型和隔爆型開關(guān)傳輸回路的費用之比約為,1:4,。,(2),可在帶電情況下進行維護、標定和更換儀表的部分零件等。,(3),安全可靠性高。本

13、安儀表不會因為緊固螺栓的丟失或外殼結(jié)合面銹蝕、劃傷等人為原因而降低儀表的安全可靠性。,(4),由于本安防爆技術(shù)是一種“弱電”技術(shù)，因此，本安儀表的使用可以避免現(xiàn)場工程技術(shù)人員的觸電傷亡事故的發(fā)生。,(5),適用范圍廣。本安技術(shù)是唯一可適用于,0,區(qū)危險場所的防爆系統(tǒng)。,(6),對于像熱電偶等簡單設(shè)備，不需特別認證即可接入本安防爆系統(tǒng)。,,,ia,型儀表適用于,0,區(qū)和,1,區(qū)，,ib,型儀表僅適用于,1,區(qū)?；蛘哒f，從本質(zhì)安全角度講，,ib,型儀表適用于煤礦井下，,ia,型儀表適用于工廠。,,本安防爆技術(shù)在的應用,本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)由三部分組成,:,現(xiàn)場本質(zhì)安全儀表、本質(zhì)安全電纜及本質(zhì)安全關(guān)聯(lián)設(shè)

14、備?，F(xiàn)場儀表包括各種安裝在危險場所的一次檢測儀表，以兩線制變送器為代表的本質(zhì)安全點電纜帶有專用接地線，以耐久性的純藍色與其它電纜相區(qū)別,;,關(guān)聯(lián)設(shè)備包括齊納式安全柵、隔離式安全柵、其他形式的具有限流、限壓功能的保護裝置。能將竄入到現(xiàn)場本安設(shè)備的能量限制在安全值內(nèi)，從而確保現(xiàn)場設(shè)備、人員和生產(chǎn)的安全。系統(tǒng)回路以安全柵為界分為本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路。從安全柵通過本質(zhì)安全電纜連接到現(xiàn)場儀表所構(gòu)成的電路為本質(zhì)安全電路,;,從安全柵到,DCS,以及到供電電源的電路為非本質(zhì)安全電路。,,本安電纜,,在特定測試條件（包括正常操作與特定故障狀況）中不會產(chǎn)生火花或熱效應的電路就是本質(zhì)安全的。在這種條件

15、下使用的連接電氣設(shè)備的電纜即為本安電纜。,,因為連接電纜存在分布電容和分布電感，這都是儲能的。在距離較遠或儀表的設(shè)計參數(shù)接近本質(zhì)安全所允許的最大值情況下，就需要考慮電纜的分布參數(shù)和限制最大長度。因為在電纜發(fā)生故障時，將發(fā)出能量，不同程度上有增加點燃的危險性，影響系統(tǒng)的本安性能。設(shè)計一種分布參數(shù)小、抗外界干擾和抗線間串擾的本安電纜是相關(guān)領(lǐng)域有待解決和提高的問題。,,本質(zhì)安全電纜,,,低電感,.,低電容一般在普通電纜的基礎(chǔ)上按照阻燃,A,類的做就可以了,,阻燃電纜,指在規(guī)定試驗條件下，試樣被燃燒，在撤去試驗火源后，火焰的蔓延僅在限定范圍內(nèi)，殘焰或殘灼在限定時間內(nèi)能自行熄滅的電纜。它的根本特性是：

16、在火災情況下有可能被燒壞而不能運行，但可阻止火勢的蔓延。通俗地講，電纜萬一失火，能夠把燃燒限制在局部范圍內(nèi)，不產(chǎn)生蔓延，保住其他的各種設(shè)備，避免造成更大的損失。,,根據(jù)電纜阻燃材料的不同，,阻燃電纜,分為,含鹵阻燃電纜,及,無鹵低煙阻燃電纜,兩大類。 其中含鹵阻燃電纜的絕緣層、護套、外護層以及輔助材料（包帶及填充）全部或部分采用含鹵的聚乙烯（,PVC,）阻燃材料，因而具有良好的阻燃特性。但是在電纜燃燒時會釋放大量的濃煙和鹵酸氣體，鹵酸氣體對周圍的電氣設(shè)備有腐蝕性危害，救援人員需要帶上防毒面具才能接近現(xiàn)場進行滅火。電纜燃燒時給周圍電氣設(shè)備以及救援人員造成危害，不利于滅火救援工作，從而導致嚴重的

17、“二次危害”。而無鹵低煙阻燃電纜的絕緣層、護套、外護層以及輔助材料（包帶及填充）全部或部分采用的是不含鹵的交聯(lián)聚乙烯（,XLPE,）阻燃材料，不僅具有更好的阻燃特性，而且在電纜燃燒時沒有鹵酸氣體放出，電纜的發(fā)煙量也小，發(fā)煙量也接近于公認的“低煙”水平。,,按國家標準,GB12666.5,－,90《,成束電線電纜燃燒試驗方法,》,中規(guī)定,——,從成品電線電纜上截取試樣，每根試樣的長度為,3.5m,，試樣的根數(shù)按成束電線電纜每米長度所含非金屬材料的不同體積分為三種類別：,A,類：試樣根數(shù)應使每米所含的非金屬材料的總體積為,7L(,升,),。,B,類：試樣根數(shù)應使每米所含的非金屬材料的總體積為,3.

18、5L,。,C,類：試樣根數(shù)應使每米所含的非金屬材料的總體積為,1.5L,。 用噴燈火焰燃燒試樣，,A,類和,B,類試樣供火時間,40min(,分,),，,C,類試樣供火時間,20min,，如試樣炭化部分所達到的高度不超過,2.5m,，則判定試驗結(jié)果為合格。,A,類阻燃最為嚴格，,B,類阻燃要求較高，均適用于對阻燃要求較為嚴格的場合，,C,類阻燃為一般阻燃，適用于大多數(shù)要求阻燃的場合。用戶在訂購阻燃電纜時應根據(jù)需要在,7.2,條規(guī)定的型號“,ZR”,后注明類別代號“（,A,）”或“（,B,）”。未注代號者將視為,C,類阻燃電纜。,,隔爆型儀表,隔爆又稱耐壓防爆，它把能點燃爆炸混合物的儀表部件封

19、閉在一個外殼內(nèi)，該外殼特別牢固，能承受內(nèi)部爆炸性混合物的爆炸壓力，并阻止向殼外的爆炸性混合物傳爆。這就是說，隔爆型儀表的殼體內(nèi)部是可能發(fā)生爆炸的，但不會傳到殼體外面來，因此這種儀表的各部件的接合面，如儀表蓋的螺紋圈數(shù)，螺紋精度，零點，量程調(diào)整螺釘和表殼之間，變送器的檢測部件和轉(zhuǎn)換部件之間的間隙，以及導線口等，都有嚴格的防爆要求。隔爆型儀表除了較笨重外，其他比較簡單，不需要如安全柵之類的關(guān)聯(lián)設(shè)備。但是在打開表蓋前，必須先把電源關(guān)掉，否則萬一產(chǎn)生火花，便會暴露在大氣之中，從而出現(xiàn)危險。,,本質(zhì)安全型（,intrinsic safety,）儀表,本質(zhì)安全型儀表又叫安全火花型儀表。它的特點是儀表在

20、正常狀態(tài)下和故障狀態(tài)下，電路、系統(tǒng)產(chǎn)生的火花和達到的溫度都不會引燃爆炸性混合物。它的防爆主要由以下措施來實現(xiàn)：①采用新型集成電路元件等組成儀表電路，在較低的工作電壓和較小的工作電流下工作；②用安全柵把危險場所和非危險場所的電路分隔開，限制由非危險場所傳遞到危險場所去的能量；③儀表的連接導線不得形成過大的分布電感和分布電容，以減少電路中的儲能。本制安全型儀表的防爆性能，不是采用通風、充氣、充油、隔爆等外部措施實現(xiàn)的，而是由電路本身實現(xiàn)的，因而是本質(zhì)安全的。它能適用于一切危險場所和一切爆炸性氣體、蒸氣混合物，并可以在通電的情況下進行維修和調(diào)整。但是，它不能單獨使用必須和本安關(guān)聯(lián)設(shè)備

21、（安全柵）、外部配線一起組成本安電路，才能發(fā)揮防爆功能,,防爆柵,,安全火花防爆系統(tǒng)的概念,,防爆柵的設(shè)計思路：,,傳統(tǒng),--,包括充油型、充氣型、隔爆型等，將可能產(chǎn)生火花的電路從結(jié)構(gòu)上與爆炸性氣體隔開；,,新型,--,（安全火花型）電路設(shè)計上考慮防爆，將電路在短路、開斷及誤操作下產(chǎn)生的火花限制在爆炸性氣體的點燃能量之下。,,歸類：屬于本質(zhì)安全防爆儀表，比結(jié)構(gòu)防爆儀表高一等級。,,防爆儀表與防爆系統(tǒng),,性質(zhì),--,安全火花防爆儀表,和,安全火花防爆系統(tǒng),屬于兩個不同的概念；,,內(nèi)容,--,防爆儀表只保證儀表內(nèi)部不產(chǎn)生危險火花，不包括外部引線（電源線、信號線等,---,注：系統(tǒng)與儀表的區(qū)別,）,

22、。,,定義,--,由安全火花儀表和經(jīng)過防爆柵連接組成的工業(yè)控制系統(tǒng)。,安全火花防爆系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（注意：防爆柵的作用）,,,防爆柵：,安全保持器，用途,--,限制送往現(xiàn)場單元的電壓、電流，保證進入現(xiàn)場的電功率在安全范圍之內(nèi)。,,防爆柵的局限性：,只能限制進入現(xiàn)場的瞬時功率，必須與安全火花型儀表配合。,,安全火花防爆系統(tǒng)的充分必要條件：,,（,1,）在危險現(xiàn)場的儀表必須是安全火花型；,,（,2,）現(xiàn)場儀表與非危險場所之間的電路連接必須經(jīng)過防爆柵。,,防爆柵的定義及局限性,,,安全火花防爆的等級,,（安全火花防爆的實質(zhì),—,限制火花的能量）,,爆炸性混合物的最小引爆電流（條件：直流電壓≤,30V,）,,防爆柵的基本工作原理,,主要種類：電阻式、齊納式、隔離式,,（,1,）電阻式：,電阻串聯(lián)于電源線或信號線限制進入危險現(xiàn)場的電流，缺點：電源、信號受衰減。,,（,2,）齊納式：,,利用串聯(lián)電阻限流、利用并聯(lián)齊納穩(wěn)壓管限壓。,,