防爆电气知识培训.ppt

*1 爆炸危险环境（或场所） 电 气 防 爆 技 术 主讲人：胡富民 *2 爆炸危险场所定义： 在大气条件下，气体、蒸汽或雾状、粉尘或纤 维状的可燃物质与空气构成的混合物，在该混合物 中点燃后，燃烧或爆炸将传遍整个未燃混合物的场 所。 防爆电气设备定义： 按规定条件设计制造而不会引起周围爆炸性混 合物（爆炸危险场所）爆炸的电气设备。 *3 电气防爆技术目前我国尚存在一些误区 一.防火、防爆概念混淆 二.只要电气设备选用防爆就解决防爆问题 1.ex标志：不是防爆标志是英文explosion的简写 ，是一个“警示标志” 它包含质量安装使用维修保养检修 2.防爆电气设备有各种型式，共11种型式 是根据不同的防爆原理决定，而适用于不同的爆 炸危险场所区域。 *4 3.防爆电气设备有不同的等级 爆炸性气体环境，根据不同的易燃物质分19个等级 爆炸性粉尘环境，根据不同的易燃物质分6个等级 4.爆炸危险场所有不同的区域等级 根据释放源和现场通风状况而决定 爆炸性气体环境分三个区域 爆炸性粉尘环境分二个区域 *5 三.常用的防爆电气设备型式（如隔爆型）是 不密封的。 一般不能在户外使用 四.我国石油、化工行业，现场电气布线电缆 或导线窜钢管保护。钢管不是防爆钢管， 仅仅起机械损伤保护 五.爆炸危险场所电气一定要达到整体防爆概 念 *6 防火、防爆概念混淆 1.爆炸的种类很多，基本分三大类：物理性爆炸、化学 性爆炸、核爆炸。要防止爆炸的发生，都有相应的措施， 称为防爆。因此防爆一定要讲清楚对象是什么爆炸。特别 是化学反应引起爆炸的防爆措施和本讲义爆炸性环境爆炸 的防爆措施的混淆，甚至将二种爆炸也混淆。 化学反应引起爆炸指发生在化学反应釜、反应塔等装 置里，而爆炸性环境指装置和管道里易燃物质泄漏到大气 中与空气混合，形成爆炸性混合物的爆炸，是环境空间的 爆炸。 采取防爆的方法截然不同，前者用严格控制工艺参数 （温度、压力、流量）手段和装置增加安全阀、爆破膜等 ，后者用防爆电气设备。 *7 2.防火（易燃物质）和防爆（爆炸性环境）的区别 消防有双重意义，一是采取防止火灾发生的措施，另 外万一发生火灾还应采取可灭火的措施，相应的提出下列 主要防火要求： （1）按易燃物质的不同等级提出建筑物不同的耐火等级规 定； （2）为了控制火灾的火势量，提出建筑物的面积规定； （3）为了控制火灾对周围建筑物的影响，提出对与相邻建 筑物的间距规定； （4）为了便于人员发生火灾后逃生，提出建筑物必要逃生 通道； （5）为了解决初始火灾的灭火，提出必须配备的灭火设施 。 *8 3.易燃物质分类： （1）gbj16-（2001年版）建筑设计防火规范将物品的 火灾危险性分成五大类，把易燃物质分在甲、乙、丙前三 类中。 甲类：闪点60 ）的闪点为基准。 *9 （2）gb50160-（1999版）石油化工企业设计防火规 范将易燃气体分为甲类和乙类（相同于gbj16），将易燃 液体分为甲a、甲b、乙a、乙b、丙a、丙b类。 甲a类：液化烃、 甲b类：闪点120 可燃液体。 上述45 是世界城市月平均气温，120 是重柴油的闪点 *10 （3）gb12268-90 “危险货物品表” 为了易燃物质的运输和包装要求，与国际接轨分为 低闪点液体 闪点45 粉尘 粒径 1200um 纤维 爆炸性混合物 举例氢、乙炔 、乙烯 甲苯、酒 精、汽油 乙二醇、 柴油 镁、铝、萘 、聚乙烯、 小麦粉、矿 粉、煤粉 棉纤维 、人 造短纤维 第一节 爆炸性混合物的基本特征 *15 二.燃烧 定义：燃烧是一种放热、发光的氧化反应。 例如： c + o2 co2 （发白光） s + o2 so2 （发紫光） 2 h2 + o2 2h2o （发兰光） 而： 4fe+ 3o2 2fe2 o3 没有热量和光,不能称为燃烧 *16 三.爆炸 定义：由于氧化反应或者其他放热反应而引起压力和温度的骤升现象 物理性爆炸：由于物质的体积膨胀,引起压力和温度的骤升造成容器外壳 破损，产生爆炸 简单化学爆炸：因受外界振动引起某些物质自身分解产生 压力，温度骤升现象. 复杂化学性爆炸：因受外界压力触发，炸药会自身分解氧 气，引起氧化反应，造成压力、温度骤升现象 爆炸 化学性爆炸 化工生产的各类化学反应（如硝化、脂化、聚合、催化、 氧化等等）引起爆炸：因工艺条件（温度、压力、速率等） 失控，引起压力、温度骤升现象。（在反应釜、反应塔内） 爆炸性混合物爆炸：因生产用的反应釜、泵、阀门管道等 泄漏出的易燃物质，与环境中空气混和成爆炸性混 合物，一旦被电气火花点燃，引起环境的压力和温 核爆炸 度骤升现象 *17 燃烧三要素： 点火源 明火 电气火花 静电火花 雷电火花 机械火花 危险高温 易燃物质 空气 *18 爆炸三要素： 点火源 明火 电气火花 静电火花 雷电火花 机械火花 危险高温 易燃物质 空气 *19 四.与防爆电气有关的爆炸技术参数 1.爆炸极限 爆炸性混合物中的易燃物质与空气的比例，并不 是什么比列都会点燃引起爆炸的，只有在某一个范围 内，如氢气的爆炸极限是4%75%。其中4%是氢气 的爆炸下限，75%是氢气的爆炸上限。 2.自燃温度 爆炸性混合物除用火花可以点燃，也可以用加热温 度来点燃，凡能引起爆炸性混合物爆炸的最低温度， 称为自然温度。如氢气的自然温度为560 *20 3.爆炸压力 爆炸性混合物在爆炸极限内被点燃后引起爆炸，必然会产生 冲击压力波，它的最大压力值称为爆炸压力： 由于大气压力是一个大气压，所以无论易燃物质压力多高， 要形成爆炸混合物，必须在一个大气压下。因此，爆炸压力是 在一个大气压下（初始压力为0）爆炸性混合物产生的最大压力 。不同的爆炸性混合物爆炸压力是不一样的，在0.8mpa左右。 但是由于爆炸性环境空间很大，如果爆炸性混合物不能全部 爆炸完，则还会连续传遍整个未燃的爆炸性混合物，会引起压 力增加现象。也就是二次、三次甚至更多次爆炸，每次的爆炸 压力，是爆炸性混合物被前一次爆炸压力预压后压力（初始压 力）的倍数。 *21 爆炸压力和浓度关系曲线爆炸压力和初始压力关系曲线 *22 4.最大试验安全间隙（mesg） 在标准规定试验条件下，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。 *23 浓度%间隙mm外腔 40.7爆炸 40.6不爆炸 100.6爆炸 100.5不爆炸 200.5爆炸 200.4不爆炸 320.4爆炸 320.3不爆炸 400.3不爆炸 500.3不爆炸 600.3不爆炸 700.3不爆炸 800.3不爆炸 h2爆炸性混合物mesg举例 mesg试验示意图 *24 5.最小点燃能量（mie） 在规定的试验条件下，能点燃最易点燃被试验气体或 蒸气与空气的混合物的最小能量。 *25 最小点火能量与浓度关系曲线 emin mie试验示意图 *26 爆炸性 混合物 爆炸极限 % 自然温度 爆炸压力 mpa 最大安全试验间 隙 mesg（mm） 最小点火能量 mie（mj） 甲烷5155370.721.140.28 丙烷2.19.54660.900.920.26 乙醚1.7481700.920.870.19 乙烯2.3364250.800.650.06 氢4755600.740.290.019 乙炔1.5823051.030.370.019 爆炸性混合物的爆炸技术参数举例 *27 第二节 爆炸性混合物的类别与级组划分 一.爆炸性混合物的分类 分三大类 类：煤矿井下甲烷 类：工厂用气体、蒸汽、薄雾 类：粉尘、纤维 *28 二.爆炸性混合物的分级 1.爆炸性气体、蒸汽的分级 （1）按最大试验安全间隙分级（mesg） mesg=1.14 (mm) 煤矿井下甲烷，为类不分级，标志 0.9mesg270270t200200t140 a 非导电性可燃纤维 木棉纤维、烟草纤维、 纸纤维 、亚麻、亚硫酸 盐纤维 素、人造毛短纤 维 木质纤维 非导电性爆炸性粉尘 小麦、玉米、砂糖、橡胶 、染料、聚乙烯、苯酚树 脂 可可、米糖 b 导电性爆炸性粉尘 镁、铝、铝青铜、锌、 钛、焦炭、炭黑 铝（含油）、铁、 煤 火炸药粉尘黑火药tnt 硝化棉、吸收药 、黑索金、特屈 儿、泰安 表2-4 爆炸性粉尘的分类、分级、分组举例表 *33 第三章 爆炸危险场所区域范围划分 第一节 爆炸危险场所的分类和分级 一.爆炸危险场所的分类、分级 1.分类 按爆炸危险场所存在易燃物质与空气混合的状态，分为爆炸性 气体危险场所和爆炸性粉尘危险场所两大类。 2.分级 （1）爆炸性气体危险场所 按爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分三个区域 1）0级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物，连续地、 段时间频繁出现或长时间存在的场所。 *34 2）1级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所 。 3）2级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不 正常情况下偶尔短时间出现。 （3）爆炸性粉尘危险场所 按可燃性粉尘和空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层厚度 分为三个区域。 1）20级区域：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和/或可能形成无法控 制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。 2）21级区域：在正常运行过程中可能产生可燃浓度的可燃粉尘与 空气混合物的场所 3）22级区域：在正常运行下，可燃性粉尘与空气混合物不能出现 ，仅在异常条件下，可燃粉尘偶尔出现并且只是短时间存在的场所 。 *35 二.爆炸性危险场所区域等级的判断原则 1. 爆炸性混合物的理化特性 2. 释放源的状态 3. 相对密度 4. 通风状态 5. 设备、装置的结构和外界配置情况 *36 第二节 爆炸危险场所区域划分 图3-1 非开敞的建筑物爆炸危险区域范围 *37 图3-2 开敞的注送站爆炸危险区域范围 *38 图3-3 局部开敞的注送站爆炸危险区域范围 *39 图3-6 有呼吸阀的露天油罐爆炸危险区域范围 *40 表3-1 与爆炸危险区域相邻场所的等级划分表 危险区域等级用有门的墙隔开相邻场所等级附注 一道有门隔墙两道有门隔墙 （通过走廊或套间） 气体0区1区两道隔墙 门框之间 的净距离 不应小于 2米 1区2区非危险场所 2区非危险场所 粉尘10区11区 11区非危险场所非危险场所 *41 第四章 防爆电气设备的防爆原理 和基本技术 要求 第一节 防爆电气设备的防爆原理 一.间隙防爆原理（d） 一个外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压 力，并有一个或几个金属面缝隙可以阻止内部的爆炸 向外壳周围爆炸性气体混合物传播，达到防爆要求。 二.小于点燃能量防爆原理（ia/ib） 有效降低电气电路的电压、电流、储能元件的数 值，保证电路正常工作或规定的故障状态下产生的电 火花和热效应能量，都低于规定的爆炸性气体混合物 最小点燃能量，达到防爆要求。 *42 三.阻止点火源与爆炸性混合物相接触防爆原理（p 、o、q、m、h） 采取有效可靠措施（如通风、充油、充砂、浇封、气 密），使点火源与周围爆炸性气体混合物隔离，达到防爆 要求。 四.在特定的条件下提高电气设备的电气安全措施 防爆原理（e、n） 在正常工作时不会产生电火花和热效应的电气设备 ，进一步提高电气安全措施，达到防爆要求。 *43 第二节 防爆电气的基本要求 一.防爆电气设备的通用技术标准 环境温度：-2040 表面温度： 外壳材质要求： 外壳紧固件要求： 接线绝缘件要求： 接线盒和接线连接件要求： 电缆或导线引入装置要求： 接地要求： 接线要求： *44 图4-18 接线盒 *45 图4-6 图4-7 图4-8 *46 电缆或导线引入装置 组成： 带夹紧 喇叭口 不带夹紧 压紧螺母式 连接钢管 1.压紧元件 带夹紧 压盘式 喇叭口 不带夹紧 连接钢管 2.平垫圈 配电缆用 3.橡胶密封圈 配导线用 4.平垫板（2mm厚） *47 图4-1 压盘式引入装置 *48 图4-2 压紧螺母式引入装置 *49 图4-3 橡胶密封圈结构 *50 二.防爆电气设备的隔爆型技术要求 隔爆外壳 （1）定义 （2）隔爆外壳的强度 （3）外壳的材质 （4）外壳的防护 隔爆接合面 （1）定义 （2）隔爆接合面形式 （3）隔爆接合面的结构参数 （4）隔爆接合面的表面粗糙度 （5）隔爆接合面的防锈措施 *51 衬垫 隔爆外壳紧固 接线盒 电缆或导线引入装置 隔爆外壳上观察窗 *52 图4-9 平面隔爆接合面图4-10 平面隔爆接合面 *53 图4-11 圆筒隔爆接合面图4-12 圆筒隔爆接合面 *54 图4-13 止口隔爆接合面图4-14 止口隔爆接合面 *55 图4-15 螺纹隔爆接合面 *56 隔爆型电气设备不同等级对隔爆间隙要求 l(mm)l1(mm)w(0.1v2)mm 12.580.4 a12.580.3 b12.580.2 c12.580.1 *57 第三节 防爆电气设备的分类、分级、分组 一.防爆电气设备的分类、分级、分组 1、分类： 按爆炸性混合物的分类方法，也分成三类： 类：适用于煤矿井下的防爆电气设备 类：适用于工厂爆炸性气体危险场所的防爆电气设备 类：适用于工厂爆炸性粉尘危险场所的防爆电气设备 2、分级： 只有隔爆型和本质安全型防爆电气设备按mesg和 micr分四个等级，其他防爆型不分级。 3、分组： 按爆炸性气体混合物的分组方法，也分成六组t1t6。 按爆炸性粉尘混合物分组方法，分成三组 *58 二.防爆电气设备的防爆标志 防爆电气设备的组别（表示设备 的最高表面温度） 防爆电气设备的类、级别（表示 设备可使用的易燃物质场所） 防爆电气设备的防爆型式符号（ 复合式可标二个以上代号） 符号 隔爆型d, 增安型e，本质安全型ia/ib，正压型p 充油型o，充砂型q，无火化型n，浇封型m 气密型h，特殊型s，粉尘型dip a/b *59 防爆标志举例 l d：使用在煤矿井下的隔爆型电气设备。 l dbt4：使用在工厂爆炸性气体场所 隔爆型、b级、 t4组防爆电气设备。 l et4：使用在工厂爆炸性气体场所 增安型、t4组防爆电 气设备。 l iact4：使用在工厂爆炸性气体场所 本安型、c级、 t4组防爆电气设备。 l edbt4：使用在工厂爆炸性气体场所 主体增安型、部 件隔爆型、b级、t4组复合型防爆电气设备。 l dipa21t12：使用在工厂爆炸性粉尘场所 粉尘型a型、 21区域、t12组防爆电气设备。 *60 北美防爆体系的分类、分级、分组 l 北美将爆炸性混合物分为三级相当中国的分类。如 class代表气体，class代表粉尘，class代表纤维 。 l 将爆炸性气体和粉尘、纤维共分为八组，其典型代表物质 有： l groupa 代表气体是乙炔； l groupb 代表气体是氢气； l groupc 代表气体是乙稀； l groupd 代表代表气体是丙烷和甲烷； l groupe 代表代表金属导电粉尘，电阻率小于105cm； l groupf 代表碳粉尘，电阻率为105-108cm； l groupg 代表农业粉尘和非导电粉尘，电阻率大于 108cm。 l 爆炸性纤维不分组，直接用class表示。 *61 中国和北美爆炸性混合物分级对照表 典型易燃物质中国标准北美（group） 甲烷 d 丙烷a 乙稀bc 氢气 c b 乙炔a 镁粉 b e 炭黑f 淀粉ag 木棉纤维aclass *62 中国和北美爆炸性混合物分级对照表 引燃温度t（）北美标准中国标准 450t1t1 450t300t2t2 300t280t3 t3 280t250t3a 250t230t3b 230t200t3c 200t180t4 t4 180t165t4a 165t160t4b 160t135t4c 135t120t5 t5 120t100t5a 100t85t6t6 *63 第五章 防爆电气的选用方法 爆炸危险区域防爆电气设备防爆型式符号 0区 本质安全型ia等级ia 为0区特殊设计防爆型式s0 1区 本质安全型ia等级ib等级ia，ib 隔爆型d 增安型（填用）e 正压型p 充油型o 充砂型q 浇封型m 气密型h 为1区特殊设计防爆型式s1 2区 无火化型n 增安型e 适用于1区的防爆型式 *64 第六章 爆炸危险场所电气 线路的安装和施工要求 电气线路进入防爆电气设备应注意下列要求： 1、电气线路可用电缆或导线布线，其中导线必须用镀锌钢管保护，仅是 机械保护不是防爆钢管。 2、电缆或导线进入电气设备时，必须配相应的橡胶密封圈，电缆的外径 与橡胶密封圈的内径相配合，误差1mm；导线的根数必须与橡胶 密封圈的孔数相同，配合尺寸误差0.5mm。 3、电气设备的电缆或导线引入装置安装橡胶密封圈处，不应有细纹，与 橡胶密封圈外径配合尺寸误差1mm。 4、橡胶密封圈的硬度应在邵氏4555度间。 5、橡胶密封圈和压紧螺母之间应有一个金属垫圈，防止损坏橡胶密封圈 。 *65 6、为保证电缆或导线引入装置达到密封要求，安装完毕电缆的外护 套或导线的绝缘层应在橡胶密封圈里。 7、为保证电缆或导线引入装置达到密封要求，可用电缆外径2倍的 kgf，不能拉动电缆。 8、多余的电缆或导线孔入口，应用2mm金属垫片，放在压紧螺母 和橡胶密封圈之间，拧紧压紧螺母达到堵封，不能用丝堵堵封。 9、电缆或导线引入口，不能镀锌钢管直接拧