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IEC防爆基础知识培训 培训大纲 一爆炸的概念二IEC60079 GB3836 2000标准的对应三IEC60079常用的几个基本术语四IEC60079气体防爆的基础知识 防护等级概念五IEC61241 GB12476粉尘防爆的基础知识 一 防爆电器基础理论 爆炸的概念 1 爆炸概念 指物质从一种状态 经过物理或化学变化 忽然变成另一状态 并放出巨大能量而产生光和热或机械能2 爆炸的条件 从爆炸破坏力的形成来看 爆炸一般需要具备5个条件 提供能量的可燃物质 释放源 辅助燃烧的助燃物质 氧化剂 可燃物质与助燃物质的均匀混合混合物放在相对封闭的空间 包围体 有足够能量的点燃源简单地说爆炸的发生应有三个条件 三要素 易燃易爆物质 浓度达到爆炸极限 点燃源 二 IEC60079 GB3836 2000标准的对应 二 IEC60079 GB3836 2000标准的对应 三 IEC60079常用的几个基本术语 1 电缆密封套 电缆密封接头 允许一个或多个电缆和 或光缆引入电气设备并保持相应防爆类型的装置2 夹紧装置 电缆密封套的用于防止电缆的拉伸或扭转传递到连接件的零件3 压紧元件 电缆密封套的用于对密封圈施加压力以保证其有效功能的元件4 Ex电缆密封套 与设备分别试验 但作为设备取证 并且在安装期间能够装配到设备外壳上的电缆密封套5 Ex元件 不能单独使用并具有符号U 当与其他设备或系统一起使用时需附加认证的爆炸性气体环境用电器设备的部件或组件 Ex电缆密封套除外 三 IEC60079常用的几个基本术语 6 爆炸性气体环境的引燃温度 能够引燃爆炸性气体与空气混合物的热表面最低温度7 设备最高表面温度 电器设备在允许的最不利条件下运行时 其表面或任一部分可能达到的并有可能引燃周围爆炸性气体环境的最高温度8 工作温度 设备在额定运行时所达到的温度9 符号 U 用来表示Ex元件的符号 防爆证号后带U10 符号 X 用来表示特殊安全使用条件的符号 防爆证号后带X 如安装角度 不允许使用的气体环境等 三 IEC60079常用的几个基本术语 11 隔爆外壳 在其内部安装有能够点燃爆炸性环境零件的外壳 能够承受在内部的爆炸性混合物爆炸时产生的压力 并且能够阻止爆炸传播到周围的爆炸性环境12 呼吸装置 设计用于外壳内部的气体与周围大气之间交换的 一体的或分开的隔爆外壳部件13 排液装置 设计用于将冷凝水从外壳内逸出的 一体的或分开的隔爆外壳部件14 Ex塞堵头 与设备外壳分开进行试验 但是具有设备证书并且规定装配在设备外壳上不需要进一步考虑的螺纹式塞堵头 三 IEC60079常用的几个基本术语 15 Ex螺纹式管接头 与设备外壳分开进行试验 但是具有设备证书并且规定装配在设备外壳上不需要进一步考虑的螺纹式管接头16 增加安全型 应用在电气设备上的一种保护型式 是采用附加的的措施 以提高安全程度 防止在正常工作中或规定的异常条件下产生危险温度 电弧和火花的可能性 不包括在正常运行中产生电弧或火花的设备17 电气间隙 两个导电部分间的最短空间距离18 爬电距离 两个导电部分之间沿绝缘材料表面的最短距离 四 气体防爆的基础知识 防爆电器的概念是一种特殊的电器 具有普通电器的最基本的电器功能 这种特殊的电器是指用于特殊的使用环境 即 危险的易燃易爆环境 最特殊的安全功能是能预防因电器在各种运行条件下产生火花或危险温度而点燃或引爆现场 造成重大经济损失和人身伤亡 是强制性执行国家标准的产品 四 气体防爆的基础知识 为什么要用防爆电器 使用环境决定 易燃易爆混合物环境 石油开采 提炼 运输 使用 储存过程中的环境 有机 无机化学工业过程中的提炼 运输 使用 储存的环境 地下资源的开采过程中的环境 四 气体防爆的基础知识 一 爆炸防护技术措施预防性措施 即通过消除爆炸事故发生的条件来全面控制爆炸事故的发生 预防爆炸发生的最有效方法就是不形成爆炸发生的条件 上面我们已经说到爆炸的三个条件 易燃易爆物质 浓度达到爆炸极限 点燃源 只要控制了其中任何一个条件 爆炸就不可能发生 防爆电器就是按预防爆炸 消除爆炸发生的条件来控制爆炸的 易燃易爆的环境很难控制 易燃易爆的混合物的浓度也很难控制 控制点燃源是切断爆炸链条件的最可行的措施 电器防爆的基本原理主要是控制电器在不同运行条件下产生的电火花不会点燃易燃易爆混合物 防爆电器基础理论 二 电器防爆的原理1 隔爆型电气设备 用外壳限制爆炸是传统的防爆方法 他是把设备的导电部分放在外壳内 外部易燃易爆的气体通过外壳上各个部件的配合面间隙进入壳内 一旦被内部电气装置上的电气火花点燃 这些配合面将使由外壳内向外排出的火焰和爆炸生成物冷却到安全温度 而不能点燃外壳外部环境的爆炸性混合物 亦即外壳阻止了爆炸向外传播的可能性 一般称为间隙隔爆 其标志用 Exd 来表示 隔爆有三要素 隔爆间隙 隔爆面的精度 隔爆面的有效长度 接合面宽度 火焰通路长度 隔爆型电器设备按最大试验安全间隙分为A B C三类 即IIA IIB IIC 防爆电器基础理论 隔爆间隙 IIB级 12 5 L 25 100 V 2000mm3时 为0 2mmV 2000mm3时 为0 15mmL 25时 为0 2mmIIC级 12 5 L 25 止口接合 为0 15mmL 40时 为0 2mm隔爆面表面粗糙度 接合面表面平均粗糙度Ra不超过6 3 m 隔爆面的有效长度 L 12 5时 l 6mm12 5 L 25时 l 8mmL 25时 l 9mm 防爆电器基础理论 简单地说 隔爆型电器的隔爆外壳是允许内部发生爆炸而不被破坏 危险气体是可以进去的 但这种内部爆炸因为隔爆外壳的作用 只局限于外壳内部 绝不影响外部大环境 这就是隔爆 隔离爆炸 的真正含义IIB 一般是平面接合面IIC 一般是止口接合面 圆筒接合面 锯齿形接合面 也叫螺纹接合面 至少要有5扣螺牙接合 曲路接合面一般应用在防爆电机制造中下面我们用图一和图二来简单说明隔爆的一般结构 以及IIB和IIC级在结构上的区别 防爆电器基础理论 防爆电器基础理论 防爆电器基础理论 防爆电器基础理论 2 增安型防爆电气设备 对于正常运行时不产生火花电弧和危险高温的电器设备 可以采用一些措施来提高设备的安全可靠性 如采用高质量的绝缘材料 降低温升 增大电气间隙 爬电距离等等 大大减少火花 电弧和危险温度出现的可能性使之用于危险场所 用 Exe 来表示 采用控制点燃源的方式 3 本质安全型电路和电气设备及其关联设备 对于弱电设备 如仪器仪表 通讯 报警装置等这类设备 把它们处于爆炸危险场所中的那部分电路所释放的能量限制到一定的数值内 当电路发生故障 如断路 短路时产生的火花不能引燃爆炸性混合物 从而达到的防爆目的 用 Exi 表示 本质安全型电器设备按最小点燃电流比分为A B C三类 即IIA IIB IIC 按允许出现的故障点个数又分为 ia 2个 可用于0区 和 ib 1个 防爆电器基础理论 4 正压型防爆电气设备 用介质隔离点燃源 其原理是把电器设备的导电部分放置在安全介质内 使点燃源与外面的易燃易爆混合物隔离来达到防爆的目的 当采用的介质为气体时 应使设备内部的气体相对于外部环境大气有一定的正压 从而阻止易燃易爆混合物进入壳体 用 Exp 来表示 又分为 px 将壳内危险分类从1区降至非危险区 py 将壳内危险分类从1区降至2区 和 pz 将壳内危险分类从2区降至非危险区 5 充砂型防爆电气设备 用介质隔离点燃源 其原理是把电器设备的导电部分放置在安全介质内 使点燃源与外面的易燃易爆混合物隔离来达到防爆的目的 当采用的介质是颗粒状的固体作为隔离介质时 用 Exq 来表示 防爆电器基础理论 6 胶封型防爆电气设备 用介质隔离点燃源 其原理是把电器设备的导电部分放置在安全介质内 使点燃源与外面的易燃易爆混合物隔离来达到防爆的目的 当采用的介质是固化物填料 把点燃源胶封在填料里 作为隔离介质时 用 Exm 来表示 又分为 ma 允许2个故障点 和 mb 允许1个故障点 7 充油型防爆电气设备 用介质隔离点燃源 其原理是把电器设备的导电部分放置在安全介质内 使点燃源与外面的易燃易爆混合物隔离来达到防爆的目的 当采用的介质是液体作为隔离介质时 用 Exo 来表示 防爆电器基础理论 8 n型设备 采用融化 挤压 胶粘的方法将外壳密封起来 阻止外部易燃易爆气体进入壳内 而与点燃源隔离 达到防爆的目的 是一种与增安型防爆措施类似的防爆型式 他是一种正常运行时不产生火花电弧和危险高温 也不能产生引爆故障的电器设备 与增安型比只是没有规定再增加一些措施来提高设备的安全可靠性 所以他的安全性比增安型的要低 只能用于2区 用 Exn 来表示 又分为 nA 无火花设备 nC 有火花设备 触头采用除限制呼吸外壳 能量限制和n正压之外的适当保护 nL 限制能量设备 和 nR 限制呼吸外壳 防爆电器基础理论 9 复合型 是采用上述几种防爆结构组合而成的 那么一般情况下 先标出主体防爆型式 后标出其他防爆型式 应用最广泛 用 Exde Exed Exedq 等来表示 防爆电器基础理论 三 防爆电器设备的类别 级别 温度组别防爆电气设备按其使用的场所分为2类 类 煤矿井下用电气设备 类 工厂用电气设备 我们石油化工企业的防爆电器就属于这一类的防爆 类电气设备 在隔爆型d 本安型i 无火化型nC nL防爆形式中 按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙 隔爆型 或最小点燃电流比 本安型 分为A B C3类 见表1 这里要解释的是 对隔爆型电器设备而言 气体和蒸气的分级是以最大试验安全间隙 MESG 为基础 在一个间隙长度为25mm的试验容器内完成的 对本安型电器设备而言 气体和蒸气的分级是以它们最小点燃电流比 MIC 与试验室用甲烷的最小点燃电流比为基础确定的 这两组数据是对 气体和蒸气的分级 而定的 不是判定隔爆型电器设备的隔爆间隙大小的标准 防爆电器基础理论 按防爆电器设备最高表面温度分为T1 T6 6组 见表2 A B C三类爆炸性气体混合物的划分 温度组别 在IEC60079中有严格规定的 温度组别中的自燃温度 指用户现场环境中易燃易爆混合物的点燃的危险温度 设备表面温度 防爆电器设备在允许范围内最不利的条件下运行时 暴露于爆炸性混合物的任何表面的任何部分 不可能引起电气设备周围爆炸性混合物爆炸的最高危险温度 如对隔爆型电气设备是指外壳表面 其他防爆类的电器设备是指可能与爆炸性混合物相接触的表面 防爆电器基础理论 表1 类电气设备的分级级别最大试验安全间隙MESG mm 最小点燃电流比MICR AMESG 0 9MICR 0 8 B0 9 MESG 0 50 8 MICR 0 45 C0 5 MESG0 45 MICR 防爆电器基础理论 表2 类电气设备温度组别温度组别自燃温度T 设备允许表面最高温度 T1T 450450T2450 T 300300T3300 T 200200T4200 T 135135T5135 T 100100T6100 T 8585 防爆电器基础理论 四 防爆区域的划分 一 爆炸性气体环境分为3个危险区 1 0区 连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境 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 2 1区 在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 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 2区 在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境 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 排气孔另外 按英国专家R H卡恩迪根据持续时间的概念论述 0区 每年至少出现1000h 1区 每年在10 1000h 2区 每年在10h以下 防爆电器基础理论 五 防爆标志的含义II2GExeIIT4 II表示工厂用 2G表示1区气体环境 Ex 表示防爆总标志 e 表示增安型 II 表示工厂用 T4 表示温度组别 通用于A B C 三类气体 II2GExdeIIBT4 II表示工厂用 2G表示1区气体环境 Ex 表示防爆总标志 de 表示主腔为隔爆型 接线腔为增安型 总体为复合型防爆结构 II 表示工厂用 B 表示使用环境中的易燃易爆的气体为B类气体 T4 表示温度组别 防爆电器基础理论 六 防爆和防水防尘的概念防爆和防水是两个完全不同的概念防爆是预防爆炸的安全性能的保证防水防尘是防护等级的性能保证防水防尘绝不等于防爆防爆产品不一定能防水但国外的用户均要求高防护等级防护等级的代号由字母 IPXX 组成IPXX第一位数字表示防尘的各个等级IPXX第二位数字表示防水的各个等级表征数字的含义分别见表3和表4GB4208 1993等效于IEC60529 1989 外壳防护等级IP代码 防爆电器基础理论 表3防护等级 防爆电器基础理论 表3防护等级 防爆电器的选用 1 按照防爆区域的划分选择 防爆区域分为0区 1区 2区 对应于三个危险区域应选择不同的防爆产品 按IEC60079 1996爆炸性气体环境用电气设备第14部分 危险场所电气安装 煤矿除外 中的规定 0区用防爆设备 若电器设备和电路符合IEC60079 11 本质安全型要求的 该电器设备和电路可用于0区 那么0区用电器设备选用只能是 本质安全型电器或者特殊制造的防爆电器 防爆电器的选用 1区用设备 如电器设备符合用于0区要求或下列防爆型式的一种或多种要求 该电器设备可用于1区 隔爆外壳 d 符合IEC60079 1要求增安型 e 符合IEC60079 7要求本安型 i 符合IEC60079 11要求正压型p 充砂型q 油浸型o 浇封型m2区用设备 下列电器设备可以安装在2区 0区或1区用电器设备或 n 设备或特殊 s 设备 防爆电器的选用 2 根据气体或蒸气的引燃温度选型 电器设备应按其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 电器设备电器设备气体或蒸气温度组别的最高表面温度的引燃温度T1450 450 T2300 300 T3200 200 T4135 135 T5100 100 T685 85 防爆电器的选用 综上所述 不分防爆灯具 电器和管件 因他们的防爆结构和原理是一样的 0区用防爆电器设备可选用 ExiaII A C T 3 6 电器设备1区用防爆电器设备可选用 ExiaIIAT3 ExdIIAT3 ExeIIT3 ExpIIT3 ExqIIT3 ExmIIT3 ExoIIT3电器设备2区用防爆电器设备可选用 ExiaIIAT3 ExdIIAT3 ExeIIT3 ExpIIT3 ExqIIT3 ExmIIT3 ExoIIT3 ExnIIT3电器设备 防爆电器的选用 注意要点 上述选型执行的是IEC标准IEC6007