防爆电气设备概述与分类

第一讲 防爆电气设备概述与分类 参考书目 中国电器工业标准汇编 防爆电气专业卷 一 什么是防爆电气设备 井下使用防爆电气设备有什么意义 答 防爆电气设备是按国家标准设计制造的 在规定条件下不会引起周围爆炸性环境点燃 或爆炸的电气设备 煤矿井下有瓦斯 煤尘 为了防止发生爆炸 一方面要限制它们在空气中的含量 另一方 面要杜绝一切能够点燃瓦斯 煤尘的点火源和危险温度 电气设备正常运行或事故状态下可 能出现火花 电弧 热表面和热颗粒等 它们都可能成为点燃矿井瓦斯和煤尘的点火源 因 此 煤矿井下使用防爆电气设备对防止瓦斯 煤尘引燃和爆炸事故具有十分重要的意义 二 防爆电气设备有何标志 答 为了从防爆电气设备的外观上能明显地了解它的类型 把防爆电气设备的形式 标志 类 别 级别和组别连同防爆电气设备的总标志 EX 按一定的顺序连起来构成防爆标志 三 防爆电气设备的类别如何划分 答 按使用环境不同 防电气设备可分为下述两类 类 煤矿井下用电气设备 类 除煤矿井下之外所有其他爆炸性气体环境用电气设备 此类设备再划分为几个级 别 1 类防爆电气设备按防爆形式 为防止点燃周围爆炸性环境而对电气设备采取各种专门 措施的形式 主要分以下几种 a 隔爆型电气设备 电气设备的一种防爆型式 这是一种具有隔爆外壳的电气设备 该防 爆型式用字母 d 表示 b 充砂型电气设备 电气设备的一种防爆型式 它是一种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 气体环境的电气设备 该防爆型式用字母 q 表示 c 增安型电气设备 电气设备的一种防爆型式 它是一种对在正常运行条件下不会产生 电弧 火花的电气设备采取一些附加措施以提高其安全程度 防止其内部和外部部件可能出 现危险温度 电弧和火花的电气设备 该防爆型式用字母 e 表示 d 正压型电气设备 电气设备的一种防爆型式 它是一种通过保持内部保护气体的压力 高于周围爆炸性环境压力的措施来达到安全的电气设备 该防爆型式用字母 p 表示 e 油浸型电气设备 电气设备的一种防爆型式 它是一种将将整个设备或设备的部件浸 在油内 使之不能点燃油面以上或外壳外面的爆炸性气体环境中电气设备 该防爆型式用字 母 O 表示 f 本质安全型电气设备 全部电路为本质安全电路的电气设备 该防爆型式用字母 i 表 示 g 浇封型电气设备 整台设备或其中部分浇封在浇封剂中 在正常运行和认可的过载或 认可的故障下均不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备 该防爆型式用字母 m 表示 另外 还有无火花型 n 气密型 h 和特殊型 s 等几种类型 我们最常用到的是隔爆型 和本质安全型的防爆电气设备 2 类电气设备按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比分 为 3 级 A B c 并按其最高表面温度分为 6 组 T1 一 T6 由于我单位极少采用 这里不再多谈 有兴趣的朋友可以参阅其它资料 爆炸性气体混合物 按其最大试验安全间隙 MESG 或最小点燃电流比 MIC 分级如下 最大试验安全间隙 类 别 MESG mm 最小点燃流比 MIC A 0 9 0 8 B0 5 MESG 0 90 45 MESG 0 8 C 0 5 0 45 爆炸性气体混合物按引燃温度分组如下 电气设备的 气体或蒸气的 电气设备最高 温度组别 引燃温度 t 表面温度 t T1 450450 T2 300300 T3 200200 T4 135135 T5 100100 这两类防爆电气设备主要品种有防爆转换开关及刀开关 防爆空气自动开关 工 厂用防爆磁力起动器 防爆控制按钮 防爆操作柱 防爆行程开关 防爆插销 防爆接 线箱 防爆接线盒 防爆管件及密封材料 防爆电磁铁及防爆电磁阀等 1 防爆控制箱类 主要包括用于控制照明系统的照明配电箱和用于控制动力系统的动力箱 这类产 品大部分结构为组合式 最多可控制 12 个回路 其外壳大部分是以铸造铝合金材料 制作的 也有一部分为钢板焊接的 还有很少一部分为绝缘材料外壳 其内部主要由 断路器 接触器 热继电器 转换开关 信号灯 按钮等元件构成 制造厂还可根掘用 户需要而选择配备 防爆等级最高可达 CT6 级 顺便指出 防爆自动开关 防爆刀开 关以及熔断器在一些控制场合也常用作控制动力或照明配电系统的线路分合之用 只 是变成一个单件而已 因此这些产品也划归到这类产品中来 2 防爆起动器类 此类产品包括手动起动器 电磁起动器 可逆电磁起动器 自耦减压起动器 Y 变换降压起动器和馈电开关等产品 防爆起动器类产品作为终端控制设备 一 般是一台起动器控制一台电动机 属于量大面广类产品 其外壳壳体通常由铸造铝合 金或钢板制成 其内部一般由接触器 空气式或真空式 电动机保护系统 信号灯 按钮和自耦变压 OS 等元件组成 而且一般都具有就地控制 远距离控制和自动控制 功能 也有的产品中安装有断路器作总开关 使产品更加完善 3 防爆控制开关类 这类产品市场需求量相对来说也很大 所以生产厂家也比较多 主要包括照明开 关 转换开关 组合开关 行程开关 拉线开关等小型防爆产品 这些产品的防爆等 级可达 CT6 级别 其防爆外壳壳体通常是采用铸造铝合金压铸而成的复合型结构 也有少数制造厂采用其它材质外壳 这类产品的特点是体积小 内部元件单一 技术 含量较低 结构简单 制作容易 4 防爆主令电器类 主令电器是用作闭合或断开控制电路 以发出命令或程序控制的开关电器 这类 防爆电器主要包括控制按钮和操作柱 防爆控制按钮外壳一般用聚碳酸脂 玻璃纤维 增强不饱合聚脂树脂或 ABS 塑料注塑来制造 也有少量是用铸铝压铸成形的 一般 结构为增安型外壳 内装隔爆型元件 而且可以实现防腐功能 防爆等级可达 C 级 操作柱主要由主箱 接线箱和支柱组成 其主箱和接线箱有的制成一体 有的制成分 体 各有特点 其材质基本上是用铸造铝合金材料制造 内部由各种仪表 转换开关 按钮和信号灯等元件组成 可以根据不同需要进行组合 5 防爆接线箱类 电气设备在使用中须经电线或电缆与供电网络连接起来 形成系统来完成其使用 功能 但其连接导线或电缆不可能无限长 而且在连接过程中有很多地方需要串联 并联进行导线分接 这就势必造成接头部分外滤 容易引发事故 防爆接线箱类产品 就是为解决这类问题而生产的产品 以求进一步保证安全生产 这类产品包括接线箱 接线盒 穿线盒 吊线盒 分线盒等产品 其外壳主要由铸造铝合金制造 根据需要设 有很多进线和出线引入装置 箱内装有接线端子 用来进行连接或分接之用 这类产 品大部分制成隔爆型或增安型 体积有大有小 差异较大 防爆等级可达 C 级 6 防爆灯具类 任何一个工作场所和环境都必须采取照明措施 含有各种爆炸性气体的场所也不 例外 由于其使用场所很多 遍布各个生产角落 因而使得防爆灯具类产品大批量生 产 这类产品品种多 规格全 但大致可分为照明用 标志用 信号用 手提用等几种 形式 从光源种类可分为白炽灯 汞灯 纳灯 卤灯 镝灯和荧光灯 从结构上分更加 繁多 大致上有吊式 挂式 墙壁安装式 吸顶式 手提式 悬臂式等 从安装角度来 说 防爆灯具类可以从 30 90 内都能实现 从功率来说 可以从几十瓦到几百瓦 安装高度从地面开始到几米高 可以说 防爆灯具是所有防爆电气产品中产量最大 使用最多的产品 而且 由于其特定功能 造成了损耗大 更换量大的局面 这类产品 的结构形状各异 变化很多 但从防爆性能方面来分 基本上是隔爆型为主 外壳材质 以铸造铝合金为多 基本上可以满足用户在 C 级以下场所的各种照明和显示功能的 需要 7 防爆连接类 防爆连接件主要功能是进行电缆连接和电缆分支之用 其主要产品为防爆插销和 防爆电源插座箱 额定电压为 220V 380V 额定工作电流最大可达 100A 品种有两 极 三极加中性线和接地线结构 产品外壳有金属和塑料材质制成 防爆等级可达 C 级 其内部主要由接插件组成 有的产品加装有带断点的开关 这个开关与接插 件之间均具有连锁功能 即先断开开关后拔插 先插入插头后关合 不带开关的产品 也具有先断开主回路后断开接地线 先插入接地线后插入主回路之功能 这都是为保 证安全状态下操作 这类产品大部分是用手直接操作 所以对其绝缘性能要求一般较 高 切不可忽视 8 防爆风扇类 此类产品主要包括防爆吊扇 防爆排风扇和防爆轴流风机等产品 其结构由防爆 电机 防爆接线盒和防爆调速控制器及叶片组成 其额定工作电压一般至 380V 防爆 等级可达 BT4 级 9 具有发热功能的防爆电器类 石化企业在生产过程中经常需要一些加热设备和电气取暖设备 因此这类产品的 防爆问题也是十分重要的 主要产品有防爆电暖器 防爆加热器 由于防爆控制变压 器和防爆镇流器等产品尽管主要功能不是获取热能 但其在运行中也会发热 也应引 起极大重视 所以全部划入此类产品中 当然 在科技飞速发展的今天 也会出现很多 用高科技材料制成的电热设备 但其防爆问题仍不能忽视 防爆发热设备主要元件为 绕组 控制器和接线盒等元件组成 而且往往具有对温度进行控制或监视的保护功能 此类产品基本上为隔爆型 防爆等级为 BT4 级 10 防爆报警电器类 在某些生产场合 往往需要一些灯光和声响来提示人们的行动 在含有爆炸性危 险气体的环境中 这类电器就显得更加重要 其主要产品有防爆指示灯 防爆电钤 防 爆电笛 防爆峰鸣器等产品 结构通常为隔爆型 用铸造铝合金制造 防爆等级可达 CT6 级 其工作电压可分为直 36 220V 交流可达 380V 防爆接线盒和防爆壳体是 其主要结构件 11 防爆电磁铁类 这类产品主要有防爆电磁铁 防爆电磁阀 防爆电磁驱动器等产品 其工作原理是 在电磁场作用下 通过产生的电磁力来推动机械设备工作 一般作制动用 结构大部 分为隔爆型 用铸钢或铸铁制造 防爆等级为 BT6 级 其主要技术参数一般为推力 或吸力 以 kg 计算 和通电持续率 切不可长期通电 否则容易过热造成危险 12 防爆其他类 在复杂的生产过程中往往会遇到许多的特殊要求 对此需制造出特殊的防爆电器 产品 由于此类产品产量少 要求特殊 属非标准类产品 因此将其归纳为防爆其它类 主要有电工仪表 温度变送器 压力变送器 速度变送器 液位计 定量控制仪 点火 装置 摄像机等产品 这些产品基本上是以生产需要而制造的 尽管其性能要求各不 相同 但大部分产品为金属制作的外壳 其型式为隔爆型或增安型结构 也有很少一 部分产品为本质安全型产品 其工作电压和工作电流一般都比较低 防爆等级为 CT6 级 13 民用防爆产品 根据在实际生活中的需要 现在在民用上也需要一些防爆产品 这类产品比较杂 所 以归一为民用防爆产品 主要有防爆三轮车 防爆电钻等 这类产品要求技术比较高 也是防爆行业的一个新起点 和新方向 以上将工厂用防爆电器产品大致分为十二大类 以求得对这些产品有一个比较清晰的 理性认识 上述分类可能有遗漏或不全面的地方 但基本上包括了现在市场上流通的 大多数产品 应当指出的是 还有一些产品 如变径接头 密封接头 管接头 活接头 挠性连接 管等产品 很多制造厂将它们也列为防爆产品 这是一个错误认识 这些产品只能称 之为防爆电器产品的辅助件 因此 这里的产品分类没有包括这些产品 四 防爆电气设备的一些基本概念 1 隔爆外壳 电气设备的一种防爆型式 包容电气设备带电部件的整个壳壁 包括门 盖 电 缆引入装置 操纵杆 心轴和转轴等 它能承受已进入外壳内部的可燃性混合物内部爆炸而 不损坏 并且通过外壳上的任何接合面或结构孔不会引燃由一种或多种气体或蒸气所形成 的外部爆炸性环境的电气设备外壳 电气设备外壳的防护要求 a 防止人体触及或接近外壳内部的带电部件和运动部件 光滑的旋转轴和类似部件除外 防止固体异物进入电气设备内部 b 防止水进入而损坏外壳内部的设备 2 隔爆接合面 隔爆外壳的各个部件相对表面配合在一起并能阻止内部的爆炸向外壳周围的 爆炸性气体环境传爆的接合面 3 隔爆接合面长度 从隔爆外壳内部通过隔爆接合面到隔爆外壳外部的最短通路长度 4 接线空腔 与主体外壳分离或者属于主体外壳一部分 与主体外壳连通或不连通的包含连 接件的空腔 5 Ex 元件 单独使用并具有符号 U 当与其他电气设备或系统一起使用时需附加认证的爆 炸性气体环境用电气设备的部件或组件 Ex 电缆引入装置除外 6 符号 U 一种加在防爆合格证编号后的表明该产品为 Ex 元件的符号 7 最大许可间隙 根据隔爆型电气设备的类级别 隔爆外壳的容积和隔爆接合面的长度而规 定的最大间隙值 8 隔爆绝缘套管 供一根或多根导体穿过隔爆外壳的内隔板或壳壁而不影响外壳或空腔隔爆 性能的绝缘件 五 本质安全型电气设备的一些基本概念 1 本质安全电路 在规定的试验条件下 正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效 应均不能点燃规定的爆炸气体和蒸气的电路 2 连接到本质安全电路的 关联电气设备 设备内的电路或部分电路并非全是本质安全电路 但有可能影响到本质安全电路性能的电路的电气设备 3 ia 等级电气设备 正常工作和施加一个故障和任意组合的两个故障条件下 均不能引起点 燃的本质安全型电气设备 4 ib 等级电气设备 正常工作和施加一个故障条件下 不能引起点燃的本质安全型电气设 备 5 安全栅 接在本质安全电路和非本质安全电路之间 用以限制本质安全电路的电压和电流 使其达不到引起点燃程度的装置 六 对矿用防爆电气设备的表面温度有哪些规定 类电气设备最高表面温度 150 当电气设备表面可能规程煤尘时 450 当电气设备表面不会规程或采取措施 例如密封防尘或通风 可以防止规程煤尘 时 电气设备的实际最高表面温度应在铭牌上标示出来 或在防爆合格证号之后加符号 环境温度 电气设备应设计在环境温度为 20 40 下使用 在此时不需附加标志 七 对防爆电气设备的坚固件有何规定 答 坚固件是用来连接和坚固防爆电气设备部件的 它是保证防爆电气设备性能的重要零件 是各类防爆电气设备都必不可少的部件 螺栓和螺母是常用的坚固件 它们必须附有防松装置 通常用弹簧垫圈作防松件 有的部位 采用重叠双螺母防松 结构上有特殊要求时 如有关防爆电气设备专门标准中有明确规定外 用户根据使用条件有 特殊要求者 须采用特殊坚固件 例如将螺栓和螺母放在护圈或沉孔中 以防无关人员随意 打开这些外壳造成失爆 对护圈式和沉孔式坚固件的要求 1 螺栓头或螺母放在护圈或沉孔内 使用专用工具才能打开 2 坚固后 螺栓头或螺母的上平面不得超过护圈或沉孔 3 护圈直径 高度 螺栓通孔直径应符合相关规定 4 防护圈可设有开口 开口的圆心角不大于 120 度 5 防护圈应与主体牢固地连在一起 6 坚固件应采用不锈材料制成或经电镀等防锈处理 坚固件方面的一些名词 紧固件 防止非专职人员造成爆炸性环境用电气设备防爆型型式失效的紧固件 护圈 按规定方法环绕螺栓头 螺钉头 或螺母而构成一个特殊紧固件的凸圈或沉孔 八 防爆电气设备电缆的引入装置有哪几种方式 答 引入装置又叫进线装置 是外电路的导线或电缆进入防爆电气设备的过渡环节 它是防 爆电气设备最薄弱的部分 引入装置通常有以下三种结构 1 密封圈式引入装置 2 浇铸固化填料密封式引入装置 3 金属密封环式引入装置 引入装置方面的一些名词 直接引入 采用主体外壳内或与主体外壳互通的疯子腔内的连接装置将电气外电路连接的方 式 间接引入 通过主体外面的接线盒或插头和插座将电气设备与外电路连接的方式 密封圈 在电缆 导管引入装置中 为了确保引入装置与电缆或导管之间的密封性所采用的 环状物 压紧元件 电缆引入装置的一个用于对密封圈施加压力以保证其有效功能的元件 夹紧装置 引入装置中用于防止电缆被拉伸或扭转而影响到连接件的元件 Ex 电缆引入装置 作为一种设备单独试验并取证 和设备外壳一起安装而不需再发证书的电 缆引入装置 九 对引入装置的密封圈有何要求 答 引入装置中的密封圈应采用邵氏硬度为 45 至 55 的橡胶制成 一些厂家和用户选用密 封圈时不检查 有时密封圈硬度过度 起不到密封和防松作用 从而使设备失去防爆性能 应引起注意 为使密封圈有一定的通用性 以适合不同公称外径的电缆 允许在密封圈上切 同心槽 十 使