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爆炸危险环境电气防爆措施

在爆炸危险性环境中使用的电气设备,为了防止和减少引爆因素,必须在设备本体防爆和运行防爆两个方面采取必要措施。

一、电气防爆原理与措施

(一)电气防爆基本原理

电气设备引燃爆炸混合物有两方面原因:一是电气设备产生的火花、电弧,二是电气设备表面(即是爆炸混合物相接触的表面)发热。电气防爆就是将设备在正常运行时产生电弧、火花的部件放在隔爆外壳内,或采取浇封型、充沙型、充油型或正压型等其它防爆形式以达到防爆目的;对在正常运行时不会产生电弧、火花和危险高温的设备,如果在其结构上再采取一些保护措施(增安型电气设备),使设备在正常运行或认可的过载条件下不发生电弧、火花或过热现象,这种设备在正常运行时就没有引燃源,设备的安全性和可靠性就可进一步提高,同样可用于爆炸危险环境。

(二)电气防爆基本措施

1.宜将正常运行时产生火花、电弧和危险温度的电气设备和线路,布置在爆炸危险性较小或没有爆炸危险的环境内。电气线路的设计、施工应根据爆炸危险环境物质特性,选择相应的敷设方式、导线材质、配线技术、连接方式和密封隔断措施等。

2.采用防爆的电气设备。在满足工艺生产及安全的前提下,应减少防爆电气设备的数量。如无特殊需要不宜采用携带式电气设备。

3.按有关电力设备接地设计技术规程规定的一般情况不需要接地的部分,在爆炸危险区域内仍应接地,电气设备的金属外壳应可靠接地。

4.设置漏电火灾报警和紧急断电装置。在电气设备可能出现故障之前,采取相应补救措施或自动切断爆炸危险区域电源。

5.安全使用防爆电气设备。即正确地划分爆炸危险环境类别,正确地选型、安装防爆电气设备,正确地维护检修防爆电气设备。

6.散发较空气重的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房以及有粉尘、纤维爆炸危险的乙类厂房,应采用不发火花的地面。采用绝缘材料作整体面层时,应采取防静电措施。散发可燃粉尘、纤维的厂房内表面应平整、光滑,并易于清扫。

二、爆炸危险环境区域划分

爆炸危险环境按场所中存在物质的物态不同,分为爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境。爆炸性气体环境,是指大气条件下气体、蒸气或雾状的可燃物质与空气混合物点燃后,燃烧将传至全部未燃烧混合物的环境。可燃性粉尘环境,是指大气条件下粉尘或纤维状的可燃物质与空气的混合物点燃后,燃烧传至全部未燃混合物的环境。

《爆炸性气体环境用电气设备 14部分危险场所分类》GB 3836.14根据爆炸性气体环境出现的频率和持续时间,将爆炸性气体环境分为三个区,即0区、1区、2区,这与《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058 的分区基本一致。不同的标准对可燃性粉尘环境区域划分不一致,《爆炸危险环境电力装置设计规范》根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间,将爆炸性粉尘环境分为两个区,即10区、11区;而《可燃性粉尘环境用电气设备 1部分:用外壳和限制表面温度保护的电气设备 1节:电气设备的技术要求》(GB12476.1),根据可燃性粉尘/空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层厚度,将可燃性粉尘环境分为三个区,即20区、21区、22区。爆炸危险环境类别及区域等级见表2-8-4

2-8-4 爆炸危险环境类别及区域等级

爆炸危险环境类别

区域等级

场所特征

爆炸性气体环境

0

爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所

1

正常运行时,可能出现爆炸性气体环境的场所

2

在正常运行时,不可能出现爆炸性气体环境,如果出现也是偶尔发生并且是短时间存在的场所

可燃性粉尘环境

20

在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现,其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物/或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部

21

在正常运行过程中,可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物,但未划入20区的场所。该区域包括:与充入或排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所

22

在异常条件下,可燃性粉尘偶尔出现并且只是短时间存在、可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时,则应划分为21

 

三、爆炸性混合物的分类、分级和分组

爆炸性气体、易燃液体和闪点低于或等于环境温度的可燃液体、爆炸性粉尘或易燃纤维等统称为爆炸性物质。在大气条件下,气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合,点燃后,燃烧将在整个范围内迅速传播的混合物,称为爆炸性混合物。

(一)爆炸性物质的分类

爆炸性物质可分为三类:

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(含纤维)。

(二)爆炸性混合物的分级和分组

爆炸性混合物的危险性,是由它的爆炸极限、传爆能力、引燃温度和最小点燃电流决定的。各种爆炸性混合物按最大试验安全间隙和最小点燃电流分级,按引燃温度分组,主要是为了配置相应电气设备,以达到安全生产的目的。

1.爆炸性气体混合物的分级分组

1)按最大试验安全间隙(MESG)分级。最大试验安全间隙是在标准试验条件下,壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后,通过25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔两部分之间的最大间隙。可见,安全间隙的大小反映了爆炸性气体混合物的传爆能力。间隙愈小,其传爆能力就愈强,危险性愈大;反之,间隙愈大,其传爆能力愈弱,危险性也愈小。爆炸性气体混合物,按最大试验安全间隙的大小分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三级。ⅡA安全间隙最大,危险性最小,ⅡC安全间隙最小,危险性最大。

2)按最小点燃电流(MIC)分级。最小点燃电流是在温度 20-40℃,电压为24V,电感为95 mH的试验条件下,采用IEC标准火花发生器对空心电感组成的直流电路进行3000次火花试验,能够点燃最易点燃混合物的最小电流。最易点燃混合物,是在常温常压下,需要最小引燃能量的混合物。

类爆炸性气体混合物,按照最小点燃电流的大小分为ABC三级,最小点燃电流愈小,危险性就愈大。A最大试验安全间隙最大,最小点燃电流最大,危险性最小;反之,c危险性最大。

3)按引燃温度分组。爆炸性混合物,不需要用明火即能引燃的最低温度,称为引燃温度。引燃温度愈低的物质,愈容易引燃。爆炸性气体混合物按引燃温度的高低,分为T1T2T3T4T5T6六组。T6引燃温度最高,T1引燃温度最低。 

2.爆炸性粉尘混合物的分级分组

爆炸性粉尘混合物级组根据粉尘特性(导电或非导电)和引燃温度高低分为ⅢA、ⅢB二级,T11T12T13三组。

四、防爆电气设备

(一)电气设备的基本防爆型式

1.隔爆型(d):把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内,其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏,并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的点燃。该类型设备适用于1区、2区危险环境。

2.增安型(e):对在正常运行条件下不会产生电弧、火花的电气设备进一步采取一些附加措施,提高其安全程度,防止电气设备产生危险温度、电弧和火花的可能性。它不包括在正常运行情况下产生火花或电弧的设备。该类型设备主要用于2区危险环境,部分种类可以用于1区。

3.本质安全型(i):在设备内部的所有电路都是由标准规定条件(包括正常工作或规定的故障条件)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本质安全电路。该防爆型式分为ia, ib两个等级。该类型设备只能用于弱电设备中,ia适用于0区、1区、2区危险环境, ib适用于1区、2区危险环境。

4.正压型(p):具有正压外壳,可以保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境的压力,阻止外部混合物进入外壳。该类型设备按照保护方法可以用于1区、2区危险环境。

5.油浸型(O):将整个设备或设备的部件浸在油内(保护液),使之不能点燃油面以上或外壳外面的爆炸性气体环境。该类型设备适用于1区、2区危险环境。

6.充砂型(q):在外壳内充填砂粒或其他规定特性的粉末材料,使之在规定的使用条件下,壳内产生的电弧或高温均不能点燃周围爆炸性气体环境。该类型设备适用于1区、2区危险环境。

7.无火花型(n):正常运行条件下,不能够点燃周围的爆炸性气体环境,也不大可能发生引起点燃的故障。该类型设备仅适用于2区危险环境。

8.浇封型(m):将可能产生引起爆炸性气体环境爆炸的火花、电弧或危险温度部分的电气部件,浇封在浇封剂(复合物)中,使它不能点燃周围爆炸性气体环境。该类型设备适用于1区、2区危险环境。

9.特殊型(S):指国家标准未包括的防爆型式。采用该类型的电气设备,由主管部门制定暂行规定,并经指定的防爆检验单位检验认可,方可按防爆特殊型电气设备使用。该类型设备根据实际使用开发研制,可适用于相应的危险环境。

10.粉尘防爆型:采用限制外壳最高表面温度和采用尘密防尘外壳来限制粉尘进入,以防止可燃性粉尘点燃。根据其防爆性能,可选用于20区、21区或22区危险环境。

(二)防爆电气设备类别

1.爆炸性气体环境用电气设备分为I类和Ⅱ类两种类别。

I类:煤矿用电气设备。

Ⅱ类:除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。其中,Ⅱ类隔爆型“d”和本质安全型“i”电气设备又分为ⅡA、ⅡB、Ⅱc类。Ⅱ类n型电气设备如果包括密封断路装置、非故障元件或限能设备或电路,该设备应是ⅡA、ⅡB、ⅡC类,并按表2-8-5选型。

2-8-5气体/蒸气分级与设备类别间关系

 

气体/蒸气分级

最大试验安全间隙(MESG)mm

最小点燃电流比(MICR

设备类别

IIA

≥0.9

>0.8

IIA,IIBIIC

IIB

O5<MES<o.9

0. 45≤MICR≤0.8

IIBIIC

IIC

≤0.5

<0.45

IIC

 

2.可燃性粉尘环境用电气设备分为A型尘密设备、B型尘密设备、A型防尘设备、B型防尘设备。

(三)防爆电气设备温度组别

Ⅱ类爆炸性气体环境用电气设备,按其最高表面温度分为TlT2T3T4T5T6六组,应按对应的Tl-T6组的电气设备的最高表面温度不超过可能出现的任何气体或蒸气的引燃温度选型。温度组别、表面温度和引燃温度之间的关系见表2-8-6

2-8-6温度组别、表面温度和引燃温度之间的关系

电气设备的温度组别

电气设备的最高表面温度t()

气体或蒸气的引燃温度I()

T1

450

450<t

T2

300

300<t≤450

T3

200

200<t≤300

T4

135

135<t≤200

T5

100

100<t≤135

T6

85

85<t≤100

 

(四)防爆标志

防爆电气设备的防爆标志内容包括:防爆型式+设备类别+温度。防爆标志示例如下:

I类隔爆型:Exd I

I类特殊型:Exs I

B类隔爆型T3组:ExdBT3 

A类本质安全型ia等级T5组:ExiaAT5

采用一种以上的复合型式,须先标出主体防爆型式,后标出其他防爆型式。如Ⅱ类主体增安型并具有正压型部件T4组:Exep II T4

对只允许使用于一种爆炸性气体环境中的电气设备,其标志可用该气体化学分子式或名称表示,这时可不必注明温度组别。如Ⅱ类用于氨气环境的隔爆型:Exd (NH3) ExdⅡ氨。

对Ⅱ类电气设备的标志,可标温度组别,也可标最高表面乏温度,或二者都标出。如最高表面温度为125℃的工厂用增安型:ExeT4Exe (12YC)Exe 125 (T4) 

复合型电气设备,应分别在不同防爆型式的外壳上标出相应的防爆型式。

c类本质安全型ib等级关联设备T5组:Ex(ib) CT5

对于粉尘防爆设备,如可用于21区的A型设备,最高表面温度TA170℃,其防爆标志为: DIP A21 TA170℃或者:DIP A21 TAT3;如可用于22区的B型设备,最高表面温度B200℃,其防爆标志为:DIP B22 TB200℃或者DIP B22rB T3。最高表面温度TATB可标温度,或按表2-8-5标温度组别或两者都标。

(五)防爆电气设备选用原则

1.电气设备的防爆型式应与爆炸危险区域相适应。

2.电气设备的防爆性能应与爆炸危险环境物质的危险性相适应;当区域存在两种以上爆炸危险物质时,电气设备的防爆性能应满足危险程度较高的物质要求。爆炸性气体环境内,防爆电气设备的类别和温度组别,应与爆炸性气体的分类、分级和分组相对应;可燃性粉尘环境内,防爆电气设备的最高表面温度应符合规范规定。

3.应与环境条件相适应。电气设备的选择应符合周围环境内化学的、机械的、热、霉菌以及风沙等不同环境条件对电气设备的要求,电气设备结构应满足电气设备在规定的运行条件下不降低防爆性能的要求。

4.应符合整体防爆的原则,安全可靠、经济合理、使用维修方便。

更多资料请点击:安全技术

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