电器防爆安全基础.ppt

电气防爆安全基础 主要内容一 概述二 防爆电气基本知识三 防爆电器产品选型四 防爆电器产品质量鉴别与资质证书的核查五 防爆电器安装与维护 一 概述防爆电器产品是一种安全性电气产品 主要用于石油 石油化工 化工 煤化工 纺织和制药等行业具有爆炸性气体 粉尘混合物的危险场所 它不仅要保证电气控制 照明等性能可靠 满足生产的需求 更重要的是它们在正常运行或事故状态下 防止爆炸事故的发生 避免人身伤亡和财产损失 防爆电器产品与一般电气产品质量保证有很大的不同 防爆电气设备不仅要保证在制造过程中防爆安全质量 而且还要保证选型 安装 使用和维护得当 才能真正达到防爆的目的 但产品的质量是其流通和应用全生命过程中防爆安全性能的重要保证 从近年来 石油和化工行业事故案例来看 每年由于选购 安装 使用 维护设备 生产操作不当以及人为造成的大小爆炸事故就有百余起 其中电气引起的爆炸事故占有相当大的比例 尤其是选用低价劣质 安全裕度低的防爆电器引起的爆炸事故举不胜举 例如 某化工厂物料储存罐在大检修时 工人下到罐底清理罐底残留的可燃性物料时 由于手提检修隔爆灯不合格 造成点燃传爆 造成3人当场死亡 例如 某化工厂高压反应装置由于事故 造成大量可燃性物料泄漏 现场工人为了保证安全 拉闸迅速断电 由于选用了劣质隔爆型配电设备 造成爆炸 3死6伤 例如 某炼油厂废油池照明灯具不合格 当油气蒸发时点燃爆炸 例如 某油田油水分离装置中的制冷压缩机组隔爆型电气控制柜 由于隔爆铸铝壳体耐压强度不够和结构不合理 在操作时引起内部的爆炸 壳体破碎 操作人员当场死亡 例如 某炼油厂新建炼油装置施工完毕后 在试运行时 工艺装置发生故障 大量泄漏 停车拉闸时 发生电器设备点燃爆炸 这一案例说明 尽管电气设备引起爆炸的概率较低 但也有可能发生在初始阶段 所以 正确认识 合理选用和维修防爆电气设备是安全生产的重要保证 二 防爆电气基本知识 什么是防爆电气设备 在可能产生爆炸的危险场所能够安全运行的所有带电设备 气体类用 Ex 表示 粉尘类用 DIP 表示 例如 开关 灯具 电气设备的连接设备 管件等等 什么叫潜在的爆炸危险场所 在大气环境下 可燃性物质与空气混合 被点燃爆炸后 燃烧将传至全部未燃混合物的场所 可燃性物质是指 物质 包括气体 液体和固体 本身是可燃的 并能够产生可燃性气体 蒸气或可以在空气中悬浮一段时间的固体微小颗粒 例如 气体 氢气 乙炔气等 液体 汽油 酒精等 固体 面粉 纤维织物 煤粉等 爆炸性危险场所是如何形成的 释放源 是指可能把可燃气体 薄雾或液体释放到大气中以至形成爆炸性混合物的某个部位或某个点 每一台石化设备 如罐 泵 管道 容器等都应视作潜在的可燃性物质的释放源 释放源附近区域形成爆炸危险场所 爆炸危险场所区域是如何划分 根据爆炸性气体 蒸气 环境出现的频率和持续时间把危险场所分为以下区域 0区 爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所 1区 在正常运行时 可能出现爆炸性气体环境的场所 2区 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仅是短时间存在的场所 根据可燃性粉尘环境出现的频率和持续时间 把危险场所分为三个区域 20区 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积厚的场所及容器内部 21区 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 22区 在异常条件下 可燃性粉尘云偶而出现并且只是短时存在 或可燃性粉尘偶而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 危险场所图例 罐内液面上方为0区 物料出入口附近1区 管道及阀门连接处附近为2区 可燃性气体和蒸气的爆炸特性燃烧和爆炸产生的条件形成燃烧和爆炸必须具备一定条件 下述条件在时间和空间上相遇 才会产生燃烧或爆炸 燃烧剂 例如氢气 汽油等 氧化剂 例如氧气 空气等 点燃源 例如明火 火花 电弧 高温表面等 上述条件被称为形成燃烧和爆炸的三要素 工程上采取措施 防止三要素同时存在 防止出现火灾和爆炸危险 引起爆炸危险场所爆炸性混合物点燃的点燃源有 明火点燃静电点燃机械撞击火花和机械摩擦高温点燃电磁波或超声波点燃电气设备电火花和高温点燃 电气设备产生的电火花或高温并不能点燃所有的爆炸性混合物 这是因为不同的可燃性物质 气体 蒸汽或粉尘 由于其各自的化学特性 所需点燃的能量和温度各不相同 根据不同的可燃性气体 蒸汽所需点燃的温度不同 将其划分为6个不同温度组别 防爆电气设备的分类 类 用于煤矿井下的电气设备 类 除煤矿用以外的电气设备 石油和化工用电气设备 粉尘类 用 DIP 表示 新标准划分为 类 常用防爆类型的防爆原理气体防爆电气设备有多种防爆的结构 主要是通过以下措施来达到防爆的目的 一种是采取有效的措施将电气产品可能产生的电火花 电弧和危险高温与爆炸性混合物隔离或相对隔离 避免应用环境的点燃爆炸 例如 隔爆型 d 正压型 p 和浇封型 m 等 一种是通过限制电路中的点燃能量来达到防止点燃的目的 例如 本质安全型 i 另一种是采取一系列措施避免电气设备或电路产生电火花 电弧和危险高温 例如 增安型 e 无火花型 nA 1 隔爆外壳 d 能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力 并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播的电气设备外壳 给电气设备制造一个坚固的外壳 所有接缝的间隙小于相应可燃性气体的最大实验安全间隙 如果可燃性气体进入外壳之内被电火花点燃产生爆炸 则爆炸火焰被限制在外壳之内 不能点燃外壳外部环境中的爆炸性混合物 从而保证了环境的安全 隔爆外壳必须满足两个基本条件 耐爆性 外壳具有足够的机械强度 能够承受内部的爆炸压力而不损坏 也不产生影响防爆性能的永久性变形 隔爆性 外壳壁上所有与外界相通的接缝和孔隙小于相应的最大实验安全间隙 隔爆外壳 隔爆接合面 图 3 隔爆外壳示意图 隔爆接合面的结构形式有平面式 圆筒式 止口式 螺纹式 曲路式以及胶粘密封等 隔爆级别分为 A B C 见标准 胶粘式平面式圆筒式注意 平面式一般用于 A B级结构 透明件主要用于灯具的透明罩 电器观察窗口等部位 透明件一般采用钢化玻璃制成 应能承受规定的物体冲击 耐爆炸压力和环境的冷热剧变 隔爆外壳上固定透明件的方法有胶粘式 衬垫式两种 其中 C级灯具只能采用胶粘式结构 引入装置是电缆或导线进出电气设备的隔爆部件 按按其结构分有橡胶密封圈式 填料密封式 带螺纹的电缆引入方式之分 2 增安型增安型电气设备是指对正常条件下不会产生电弧或电火花的电气设备 进一步采取措施 提高其安全程度 防止电气设备产生电弧 电火花及危险高温的电气设备 其防爆标志为 e 例如 只有接线端子的接线箱 电流 电压表 电动机 电气连接管件和密封件 特定光源的灯具等 增安型电气设备是采取了以下结构措施来提高电气设备安全性的 A 有效的外壳防护 承受外物冲击不破裂 防护等级一般不低于IP54 B 电路的可靠连接 按照规定的连接方式连接可靠 并有防松措施 C 增大电气间隙和爬电距离 D 限制设备的温升 电气设备正常工作发热不会达到规定的温度组别 但在设备故障情况下会发生温度无限升高 超过设备规定的温度组别 故要进行温度保护 例如 增安型电动机等 E 提高绝缘性能 在普通电气设备绝缘材料的基础上 选用高绝缘性能的材料和绝缘工艺 增安型电气设备的绝缘材料目前有三聚氰胺 玻璃纤维增强树脂 尼龙66和聚碳酸酯等 什么样的光源能够制成增安型灯具 按照新的GB3836 3 2010国家标准规定 1 单插脚无启动器荧光灯 Fa6 2 G5或G13的管式双插脚荧光灯 同时 光源电路应接成启动和运行无阴极预热的电路 3 通用照明钨丝白炽灯 3 正压外壳型电气设备指具有正压外壳的电气设备 防爆标志为 p 所谓正压外壳是指保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性气体环境的压力 阻止外部混合物进入的外壳 正压型电气设备有连续气流正压 泄漏补偿正压 静态正压三种结构型式 正压型电气设备的防爆型式是以外部的爆炸性环境 1区 2区 是否有内释放 正压外壳内是否有点燃能力为依据来划分的 pX型 将正压外壳内的危险从1区降至非危险 1区设备 py型 将正压外壳内的危险从1区降至2区的正压保护 pz型 将正压外壳内的危险从2区降至非危险的正压保护 2区 4 本质安全型设备内部所有的电路都是本安电路的电气设备 本质安全电路是指在正常工作和规定的故障条件下 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电路 关联设备 装有本质安全电路和非本质安全电路 而且结构使非本质安全电路不能对本质安全电路产生不利影响的电气设备 一般为安全栅 主要用于电网供电的仪器设备 本质安全电路分为 A B C三个级别 本安电路的安全等级 ia等级 正常工作和一个故障 安全系数K 1 5 二个故障 安全系数K 1 0 ib等级 正常工作和一个故障 安全系数K 1 0 ic等级 正常工作和一个故障 安全系数K 1 0 但可靠性元件不做要求 安全栅 本安电路 非本安电路 5 粉尘防爆型电气设备采用防尘或尘密外壳的结构及限制表面温度的方法对可燃性粉尘环境进行保护的电气设备 此防护型式是粉尘防爆电气设备的一种结构型式 防粉尘点燃的标志 DIP 国际上分A B型两大类 两者都具有相同的防点燃水平 A型 欧洲供应商一般采用的防尘型电气设备 B型 北美国家供应商一般采用的防尘型电气设备 6 无火花型 n 电气设备的一种防爆形式 这种型式的电气设备 在正常运行时和本标准规定的一些条件下 仅指灯具的光源故障条件 不能点燃周围的爆炸性环境 无火花型原来仅指正常工作中不产生火花或电弧的电气设备 例如交流异步电动机 在其基础上采取一些安全措施 例如风扇叶片采用无火花材料 外壳防护等级IP44或IP54 电气间隙和爬电距离适当加大等 后来 这种防爆概念扩大到对正常工作中产生火花的电气产品 根据其情况采取例如气密封 简单通风或限制能量等措施 达到一定的安全程度 由于这种防爆类型的扩展 术语 无火花 已经不很确切 现在常常被称为 n 型 n型设备可以分为两类 设备正常运行时不产生火花或电弧 例如异步电动机 变压器 灯具 接线盒 插接装置等 设备正常运行时产生火花或电弧 例如开关 继电器等 无火花型设备与前述的防爆类型相比 其安全程度稍低一些 它只能用于2区危险场所 防爆电气设备的防爆标志爆炸性气体环境电气设备的防爆标志 Ex 防爆结构 类别 级别 A B C 温度组别 T1 T6 保护形式Ga Gb Gc 例如 隔爆型设备Exd BT4Gb增安型设备Exe T3Gb如果设备整体是由多种防爆结构组成 则 在防爆结构栏中按照字母的顺次标注 例如 主操作腔为d 接线腔为e的防爆操作柱 Exde BT4Gb 爆炸性粉尘环境电气设备的防爆标志 DIP A B 型式 危险区域 20 21 22 TA TB 测量温度类型 组别 T1 T6 或直接标注温度值例如 DIPA20TA T4 160 爆炸性气体和粉尘混合的危险环境 防爆电气设备应同时满足两种环境 例如 Exd BT4Gb DIPA20TA T4 三 防爆电气产品的选型对于气体 蒸气类危险场所 0区 ia等级的本质安全型 ma等级的浇封型 0区特殊型 1区 ia ib型 d型 p型 q型 o型 ma mb型 e型 包括接线盒 箱 单插头 双脚荧光灯连接成无预热阴极型式和配有合适热保护装置的低压异步电动 复合型等 2区 上述类型和本安ic型 n型 对于粉尘类危险环境 设备的保护等级 EPL 依据设备成为点燃源的可能性及区别爆炸性气体环境 爆炸性粉尘环境和有甲烷的煤矿爆炸性环境的差别而规定的保护等级 防爆电气设备选型应考虑以下几个方面 1 满足危险场所划分的危险区域来选用相应的电气防爆类型 如果场所中同时存在气体和粉尘 应同时考虑满足要求 2 要根据危险环境可能存在的易燃易爆气体 蒸气 粉尘的种类来选择防爆电气设备的级别和温度组别 对于粉尘防爆电气设备温度组别选择应参照GB12476 2第6章执行 3 考虑其他环境条件对防爆性能的影响 例如 危险化学品作业场所中普遍存在既有易燃易爆的危险 还同时受到化学腐蚀 或盐雾 或高温 高湿 或沙尘 雨水 或振动的影响 4 保证石油 海洋石油 化学工业等行业危险场所安装使用维护的特殊性 例如 带电设备的种类和结构繁多 而且安装位置多变 操作 检修人员素质不同 5 选用具有防爆合格证 生产许可证以及国家相应认证的产品 6 具体的安装配线需要 7 对于本质安全型设备 应合理按照防爆合格证信息和产品说明书的要求 合理选配隔离装置 安全栅 和连接电缆 若安全栅放置在危险场所 应为相应的其它防爆类型 四 防爆电气产品质量的鉴别1 设备总体防爆标志 应在设备外壳明显处标 铸有防爆标志全称 如 Exde BT42 产品铭牌 内容应包括 1 防爆标志 2 防爆合格证号 3 特定的要求 如 环境要求或安装使用限制等 4 出厂日期 编号 3 设备整体外观 1 金属外壳的隔爆型设备 壳体相对壁厚 铸面光滑无凹凸不平状况 保证其承受爆炸强度要求和无砂孔 2 防爆型灯具的灯体要大 以保证其散热能力和温度组别要求 提高光源的使用寿命 3 设备具备内外接地并有接地标志 4 注意电气设备的引入装置配置情况 应保证施工配线的需要 4 设备结构合理性确认 例如 e型灯具光源 接线箱允许回路数和最大电流 功率等 1 防爆合格证 必要时要验证证书的真伪性 特别要注意 整体设备的系统认证 2 防爆电气产品的检验报告和检验机构审查通过的技术文件 主要是防止防爆合格证的伪造 一证多用以及更加详细地了解产品防爆参数和限制的条件 3 生产许可证 目前防爆电气属于生产许可证强制认证范畴 共有14个单元的分类 华荣公司防爆电气产品覆盖了除防爆阀门类以外所有13个单元 是中国覆盖范围最多 产品规格最齐全的防爆厂家 在日常的招投标过程中 可以利用相应的关系建议用户核查竞争对手的生产许可证覆盖情况 防爆电气设备资质证书的审查 爆炸性危险场所电气设备的检修资质 防爆电气设备防爆性能方面的检修和改造的要求 但并不是所有企业都可以自行检修 企业应有健全的安全维修管理制度 检修人员应进行防爆专业技术的严格培训后方可从事 在检修过程中若遇到结构复杂的设备时 应制定出检修方案 并咨询检验机构确认后 再进行 对于设备改造 应对改造后的设备由国家认可的安全生产防爆电气检测检验中心进行防爆检验确认合格后 方可投入使用 一般地讲 小型化工企业 不具备电气检修加工能力的 最好请原设备制造方来进行 检修时 应严格执行GB3836 13和相应制造标准 五 防爆电气设备安装与维护 由于防爆电气的结构 工艺的特点 造成其防爆质量的保证与其他工业设备有极大的区别 一般工业设备只要保证产品制造的质量满足要求 用户安装使用后就基本能够保证质量 防爆电气设备不仅要保证在制造过程中防爆安全质量 而且 还要保证安装 使用和维护得当 才能真正达到防爆的目的 如此说来 防爆电气设备制造的质量和选型 安装 维护的正确在其实际应用中防爆性能的保证各占有50 的重要性 如果防爆电气设备选型 安装 维护不当 其掩盖的不安全因素比非防爆电气设备更危险 容易造成用户的麻痹意识 所以 要充分考虑在安装 使用过程中造成的防爆安全性能失效问题 防爆电气施工安装应严格执行国家强制性标准GB50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB3836 14 爆炸性气体环境用电气设备第14部分 危险场所分类 GB3836 15 爆炸性气体环境用电气设备第15部分 危险场所电气安装 和GB12476 可燃性粉尘环境用电气设备第1部分第2节 电气设备的选型 安装和维护 安装施工不同防爆类型电气设备和配线时 应满足相应的防爆型式要求并合理选用安装材料 例如 隔爆型设备和增安型设备引入装置的密封 电气连接和接线时 应保证可靠连接 防止虚接或短路 尤其是增安型 n型等结构 设备的外壳在保证防爆安全性能方面起着重要的作用 尤其是隔爆型 因此 安装调试完毕后 其外壳要可靠紧固 防止隔爆性能或防护性能失效 电源的接地类型及保护措施为了限制电气设备金属外壳的接地故障电流的幅值及持续时间 防止等电位连接件的电位升高应采用适宜的电源的接地类型及保护措施 电气系统的布线1 电缆及其附件的选型及设置应考虑机械损伤及化学腐蚀等的影响 2 无护套的单芯电线 RV线 不能用作装置及系统的布线 3 防爆电气设备未使用的引入装置及通孔应用适合相关防爆型式的堵塞件进行堵封 本安型除外 应采用仅用工具才能打开的堵塞件 4 电气线路从非危险环境穿过危险环境时 其金属管路应有相应的隔离密封措施 5 危险和非危险环境之间墙壁上穿过电缆或金属管的开孔要密封 6 危险环境中布线电缆不能有中间接头 当不可避免时 在1区危险环境应在防爆盒内连接和分支 在2区危险环境应采用焊接后再用热塑管或灌封接头进行密封 7 绞线终端接头应用芯线套或定型端子压接 但不能采用单独锡焊连接方法 电缆引入系统关于电缆引入到隔爆型电气设备时 须注意引入的方式和方法 隔爆型电气设备的引入方式分为 直接引入和间接引入两种 这两种引入方式中间接引入更安全可靠 间接引入的目的主要是将隔爆外壳内的电气元件与接线部分隔离开来 使得引入装置 尤其是橡胶密封圈式引入装置 这一隔爆薄弱部分与点燃源 电气部件隔离开来 提高安全性 这样做的目的一是避免用户安装维修时误操作造成电气连接的错误 二是保证安装维修后 隔爆性能的保证 日本国家尤其重视间接引入的方式 而反对直接引入 爆炸危险环境在下列场所应安装隔离密封盒 以防止管路爆炸时产生较大压力 a 当电气设备的引入装置无隔离密封件时导线引向引入装置前的管件处 b 直径50mm以上的钢管距接线箱45cm处 及直径50mm以上钢管每隔15m处 c 相邻的爆炸危险环境1区 2区之间 1区2区与相邻的非危险环境之间 d 隔离密封盒内充填粉剂密封填料 对于隔爆型来讲 其填充宽度应大于钢管内径 最小应大于16mm 当钢管中含有三根以上绝缘导线时 其绝缘导线总截面积不得超过钢管截面积的40 对于引入的方式来将分为橡胶圈式和填料式 其中填料式更为安全 使用直接引入的橡胶圈引入装置须注意 开始 壳体内是否有点燃源 是否是 C级 采用隔离密封或间接引入 是否在1区 是否大于2升 使用橡胶密封圈引入装置 是 否 是 否 是 否 是 否 如果隔爆外壳上设置的开孔不使用 例如 用于电缆密封套或导管引