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2020 2 9 1 爆炸危险环境 或场所 电气防爆技术 主讲人 胡富民 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 18 需 类包装中闪点液体 18 闪点 23 需 类包装高闪点液体23 闪点 61 需 类包装上述23 是欧洲城市最热平均气温 2020 2 9 11 第一章中国爆炸危险场所电气安全规程和标准 爆炸危险场所电气安全规程主要内容 1 爆炸危险场所区域等级判断原则 判断方法及绘制2 爆炸危险场所防爆电气设备防爆型式选用方法3 爆炸危险场所电气线路的设计 防爆电气设备制造标准特种的结构和电路主要型式1 隔爆型电气设备GB3836 2 20002 增安型电气设备GB3836 3 20003 本质安全型电气设备GB3836 4 2000 电气防爆技术 2020 2 9 12 4 爆炸危险场所电气线路和防爆电气设备的安装施工要求5 爆炸危险场所电气接地保护要求6 爆炸危险场所电气安装置竣工验收要求7 爆炸危险场所电气装置安全运行和维修8 爆炸危险场所电气装置检修要求9 爆炸危险场所管理和技术人员安全培训要求10 爆炸危险场所的电气安全监督和检查要求 4 正压型电气设备GB3836 5 19875 充油型电气设备GB3836 6 19876 充砂型电气设备GB3836 7 19877 无火花型电气设备GB3836 8 19878 浇封型电气设备GB3836 9 19909 气密型电气设备GB3836 10 199110 粉尘型电气设备GB12746 1 2000 2020 2 9 13 规范和标准有1 中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程 1987 2 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058 19923 爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范GB50257 19964 爆炸性气体环境用电气设备的检修GB3836 13 19975 爆炸性气体环境用电气设备危险场所分类GB3836 14 20006 爆炸性气体环境用电气设备危险场所电气安装GB3836 15 2000 2020 2 9 14 第二章爆炸性混合物 一 易燃物质 定义 凡能与空气中的氧或其他氧化物起氧化反应 并能产生燃烧 发热 发光 现象的物质 分类 第一节爆炸性混合物的基本特征 2020 2 9 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 2H2 O2 2H2O 发兰光 而 4Fe 3O2 2Fe2O3没有热量和光 不能称为燃烧 2020 2 9 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 2020 2 9 17 燃烧三要素 2020 2 9 18 爆炸三要素 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 21 2020 2 9 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 2020 2 9 23 H2爆炸性混合物MESG举例 MESG试验示意图 2020 2 9 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 2020 2 9 25 MIE试验示意图 2020 2 9 26 爆炸性混合物的爆炸技术参数举例 2020 2 9 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 2020 2 9 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 9 MESG 1 14 mm 为 类A级 标志为 A0 5 MESG 0 9 mm 为 类B级 标志为 BMESG 0 5 mm 为 类C级 标志为 C 2 按最小点燃电流比分级 MICR 最小点燃电流 在规定的试验条件下 对电阻电路或电 电路用火花试验装置进行3000次火花试验 能够发生点燃的最小电流 最小点燃电流比 MICR 各种气体或蒸汽与空气的混合物的最小点燃电流对甲烷与空气的混合物的最小点燃电流之比 2020 2 9 29 MICR 1煤矿井下甲烷 为 类不分级 标志 0 8 MICR 1为 类A级 标志为 A0 45 MICR 0 8为 类B级 标志为 BMICR 0 45为 类C级 标志为 C2 爆炸性粉尘 含纤维 炸药 的分级爆炸型粉尘分级是按粉尘的物理性质划分 把非导电性可燃粉尘 如玉米粉 糖粉等 与非导电性可燃纤维 如棉纤维 亚麻纤维 划为 类A级 把导电性爆炸性粉尘 如镁粉 铝粉等 与火药 炸药性粉尘 如TNT 硝化棉纤维 划为 类B级 2020 2 9 30 三 爆炸性混合物的分组按易燃物质的引燃温度 自燃温度 分为六组 具体范围为 2020 2 9 31 表2 3爆炸性气体分类 分级 分组举例表 2020 2 9 32 表2 4爆炸性粉尘的分类 分级 分组举例表 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 37 图3 2开敞的注送站爆炸危险区域范围 2020 2 9 38 图3 3局部开敞的注送站爆炸危险区域范围 2020 2 9 39 图3 6有呼吸阀的露天油罐爆炸危险区域范围 2020 2 9 40 表3 1与爆炸危险区域相邻场所的等级划分表 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 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 20 40 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 2020 2 9 44 图4 18接线盒 2020 2 9 45 图4 8 2020 2 9 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 2020 2 9 47 图4 1压盘式引入装置 2020 2 9 48 图4 2压紧螺母式引入装置 2020 2 9 49 图4 3橡胶密封圈结构 2020 2 9 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 2020 2 9 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 2020 2 9 52 2020 2 9 53 2020 2 9 54 2020 2 9 55 图4 15螺纹隔爆接合面 2020 2 9 56 隔爆型电气设备不同等级对隔爆间隙要求 2020 2 9 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T1 T6 按爆炸性粉尘混合物分组方法 分成三组 2020 2 9 58 二 防爆电气设备的防爆标志 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氧密型 h 特殊型 s 粉尘型 DIPA B 2020 2 9 59 防爆标志举例d 使用在煤矿井下的隔爆型电气设备 d BT4 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 e T4 使用在工厂爆炸性气体场所增安型 T4组防爆电气设备 ia CT4 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 ed BT4 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 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 2020 2 9 60 北美防爆体系的分类 分级 分组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 将爆炸性气体和粉尘 纤维共分为八组 其典型代表物质有 GroupA代表气体是乙炔 GroupB代表气体是氢气 GroupC代表气体是乙稀 GroupD代表代表气体是丙烷和甲烷 GroupE代表代表金属导电粉尘 电阻率小于105 cm GroupF代表碳粉尘 电阻率为105 108 cm GroupG代表农业粉尘和非导电粉尘 电阻率大于108 cm 爆炸性纤维不分组 直接用Class 表示 2020 2 9 61 中国和北美爆炸性混合物分级对照表 2020 2 9 62 中国和北美爆炸性混合物分级对照表 2020 2 9 63 第五章防爆电气的选用方法 2020 2 9 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45 55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 2020 2 9 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入 必须用一个连接钢管的压紧螺母 先压紧橡胶密