电气设备防爆

电气设备防爆基本知识 电气部 朱勇2015年12月18日 概述 随着我国经济建设的高速发展 工业生产规模日益壮大 防火防爆问题显得尤为重要 在化工装置中功能各异 品种繁多的防爆电器产品被广泛应用 防爆电器在选用 安装 使用以及维护上需严格把好技术关 否则将失去 防爆 的意义 接合我公司物料性质 生产环境 在用防爆电器类型等方面 对防爆电气设备的选择 使用 维护等方面做了一些介绍 其中隔爆型电器介绍的比较详细 本次课件内容参照 化学工业出版社出版的电气设备丛书 防爆电器 中华人民共和国国家标准GB3836 1 2010 中爆炸环境4部分 目 录 1 2 3 防爆电器使用背景 防爆电器的组成结构 选型及鉴别 防爆电气设备的安装 检查 维护 滕州中盛化工有限公司电气部 一 防爆电器使用背景 关于爆炸物质 环境的概述 爆炸性物质的级别 分组 爆炸物质按形态和存在场所分类 I类 煤矿甲烷类 煤矿环境 II类 气体蒸汽类 化工类 粉尘类 爆炸 可燃性粉尘 纤维等场所DIP表示 爆炸性物质的分组 按引燃温度分组 组别引燃温度T1T 450 T2450 T 300 T3300 T 200 T4200 T 135 T5135 T 100 T6100 T 85 T11T 270 T12270 T 200 T13200 T 140 爆炸物质分级 最小点燃电流比和最大试验安全间隙分级 级别最小点燃电流比最大试验安全间隙 mm 1 01 14 A 1 0 0 8 1 14 0 9 B 0 8 0 45 0 9 0 5 C 0 45 0 5 爆炸性气体分类 分级 分组 爆炸性粉尘的分级 分组 爆炸危险性场所等级分类 爆炸危险性场所等级分类 电气引燃源 爆炸的三个基本条件 即要有可燃物质 助燃物质和点燃源 三者缺一不可 电器引燃源 危险温度 电火花及电弧危险温度 1 电气设备正常发热 导体电阻通过电流发热 磁滞损耗 谐波等2 电气事故过热 各种短路 接触不良 物理性能 化学性能 氧化膜 生成物 电机等断线 铁心过热 铁心短路 不能吸合 漏电 散热失效 电压太高或太低 严重过载 机械故障3 照明灯具 电加热等 电烘铁500 600 100W白炽灯泡170 220 400W高压水银灯150 250 1000W卤钨灯500 800 电气引燃源 电弧和电火花 工作火花 插销 开关事故火花 短路 漏电 松动 接地 断线 分离 电气防火防爆的基本措施 1 消除或减少爆炸性混合物2 隔离和间距3 消除引燃源4 爆炸危险环境接地和接零 二 防爆电器的组成结构 选型及鉴别 什么是防爆电器 箱类1 防爆配电箱2 防爆控制开关类3 防爆接线箱 盒等 电控设备1 防爆电动机2 防爆启动器 滚筒3 起重机 其他1 防爆照明 电铃2 防爆电动工具3 防爆电气元件 防爆电器是指存在有爆炸危险性粉尘 气体和蒸气的场所采用的能够防止爆炸产生的电器 防爆电器分类 防爆电气设备的防爆形式分以下几类隔爆型电气设备d增安型电气设备e本质安全型电气设备i正压型电气设备p浇封型电气设备m充油型电气设备o充沙型电气设备q n 型电气设备检验机构检验确认的防爆特殊型 s 隔爆电器 d 概述 隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备 隔爆外壳是指能承受内部的爆炸压力 并能阻止爆炸火焰向周围环境传播的防爆外壳 电气设备外壳的内部由于呼吸作用会进入周围的爆炸性气体混合物 当设备产生电火花及危险高温时 将引燃壳内的爆炸性气体混合物 形成巨大的爆破力及冲击波 一方面隔爆外壳应能承受内部的爆炸压力而不破损 另一方面隔爆外壳的接合面应能阻止爆炸火焰向壳外传播点燃周围的爆炸性气体混合物 因此隔爆外壳应有耐爆性及隔爆性两种特性 隔爆电器材质要求 隔爆型电气设备的外壳材料一般采用金属材质制成 常用的有钢板 铸钢 铸铝合金 铸铁等材料 当采用铸铝时 应用抗拉强度不低于12Mpa 含镁量不低于6 的铝合金 当外壳容积不大于0 01升时 可采用陶瓷材料制造 当外壳容积不大于0 5升时 可采用塑料材料制造 但塑料外壳的结构强度受成型工艺及易自然老化的影响 一般用于外壳容积小于0 1升的隔爆电器 典型应用 现场操作柱 隔爆型防爆箱由于要承受爆炸压力 因此其壁厚比其他防爆形式的外壳要大 以铸铝壳体为例 容积部大于2升 其壁厚应在4 0 8 0mm之间 法兰厚度应在8 0 12 0mm之间 当容积大于4升是一般使用铸钢材质 隔爆电器组成部分 隔爆型电气设备组成部分1 紧固件 螺栓 螺母 垫片 弹簧垫片等紧固件应有足够的机械强度 当壳体爆炸时 不会引起螺栓断裂 紧固件应有防锈 防松措施 以保证平面式隔爆接合面间隙 用螺栓紧固时 若用弹簧垫片防松 弹簧片压平即可不易过紧 2 隔爆接合面 平面隔爆接合面 止口隔爆接合面 螺纹隔爆接合面 旋转电机轴封接合面 平面隔爆接合面 隔爆电器组成部分 i 0 2 A i 0 15 B i 0 1 C 平面隔爆接合面 止口隔爆接合面 外壳内部 外壳内部 外壳内部 L c d IIA IIB IIC c 6 0mm IIC 3 0mm I IIA IIB d 0 50L IIC f 1 0mm I IIA IIB IIC 外壳内部 圆筒部分和平面部分仅仅圆筒部分 k 0 075I IIA IIBk 0 05IIC 旋转电机轴封接合面 隔爆电器组成部分 3 连锁装置和警告牌 正常运行时会产生火花和高温的电气设备 须设置联锁装置 联锁装置的机构应保证电源接通时壳盖不能打开 壳盖打开后 电源不能接通 环氧乙烷照明配电箱 用螺栓紧固的外壳允许用警告牌代替联锁装置 警告牌内容 严禁带电开盖 若有高温元件或储能元件 应注明 断电后延迟 分钟开盖 隔爆电器组成部分 4 衬垫 隔爆外壳上的衬垫有两种形式 防爆用的衬垫 应采用金属或金属包覆的可压缩不燃材料 防护用的衬垫 应采用橡胶或塑料的可压缩不燃材料 且不能计算在隔爆接合面内 防护型密封件 一般采用硅橡胶 丁晴橡胶 三元乙丙橡胶 一般温升高的选用硅橡胶 输煤抓斗机现场控制箱内含有大量发热元件 变频器 制动电阻 隔离变压器等 温升低的可以选用丁晴橡胶 环氧乙烷检修箱密封圈选用发泡型橡胶 防护型密封件主要是来增强电气设备防护性能 不在防爆标识牌上体现 防护性能和等级 制造商在出示的设备防爆合格证中 检验机构应验证后注明其具有的特殊防护性能和相应等级要求 或在出示的 隔爆电器组成部分 单项型式试验报告中说明 采取了相应防护措施后 没有破坏其防爆性能 后者主要是指制造商在防爆电气产品取得防爆合格证后 补做相应的抗其他特殊环境影响的型式试验报告 用户应根据现场环境要求 提出需要满足的防护等级 例如 IP54 隔爆电器组成部分 5 透明件 主要用于照明灯具的透明罩 仪表窗口 指示灯罩等部位 照明灯具 电器仪表的观察窗的透明件一般采用钢化玻璃制成 要有一定的厚度 应能承受规定的冲击试验 耐压试验和热剧变试验 固定透明件的方法有胶粘式 衬垫式两种 6 电缆引入装置 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 隔爆电器d 电缆引入装置 电缆引入装置 A4型 ZG型 增安型防爆电器e 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 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 1 有效的外壳防护 1 内装裸露带电零件的外壳 如接线连接件 至少应有IP54的外壳防护等级 2 内装绝缘带电零件的外壳 如电磁阀线圈 至少应有IP44的外壳防护等级 3 具有排水孔或通风孔的保护壳体可以在1 情况下防护等级不低于IP44 或2 情况下不低于IP24 增安型防爆电器e 2 电路的可靠连接1 所有电路连接必须经过足够容量的接线端子 压紧 且有可靠地放松措施2 所连接线路不应受机械外力影响3 增大电气间隙和爬电距离两个带电导体之间的距离叫电气间隙 两个导电部分之间沿绝缘材料表面的最短距离叫爬电距离 4 提高绝缘性能增加电气的绝缘能力 提高耐电压击穿的绝缘强度 保证设备运行时的可靠性 增安型防爆电器e 5 限制设备的温升降低电流密度 使电气设备运行中所产生的温度较低 延迟电气设备绝缘寿命 运行可靠性提高 本质安全型i 在规定的条件下 包括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 本质安全设备 其内部所有的电路都是本安电路的电气设备 防爆电气设备的选型 1 按区域危险等级确定防爆形类型 防爆原理选择电器防爆类型 如果场所中同时存在气体和粉尘 应同时考虑满足要求GB3836 15 2000 爆炸性气体环境用电气设备危险场所电气安装 规定 0区 ia等级的本质安全型 ma等级的浇封型 1区 ia ib型 d隔爆型 p正压型 q充沙型 o充油型 ma mb浇筑型 e增安型 包括接线盒 箱 单插头荧光灯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n型 2 按爆炸物质类型I II DIP确定防爆电器类别I II DIP 防爆电气设备的选型 3 按危险物品气体环境的最大安全间隙确定防爆电器分级IIA IIB IIC4 按危险物品引燃温度分级确认防爆电器温度组别 T1 T125 尽量少用便携式和移动式设备6 最总确定电器防爆标志 Ex 防爆结构 类别 级别 A B C 温度组别 T1 T6 气体类ExdIICT2粉尘类DIPA20TA T11 气体防爆标志解读 ExdIIBT2 按设备表面最高温度分类爆炸气体环境的最大安全间隙分级B除煤矿 井下以外的电气设备隔爆型 设备防爆形式 中国及国际电工委员会防爆标志 防爆标志 粉尘防爆标志解读 DIPB20TA T11 TA T11 表面温度组别20 电气设备在20区域下B B型电气设备DIP 粉尘防爆标志 防爆电器鉴别 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 BT4 2 产品名牌 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 注意 取消名牌右上角注明 Ex 的规定 防爆电器鉴别 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 灯具光源 接线箱允许回路数和最大电流 功率等 防爆电器鉴别 采购过程中对供应商和产品资质的要求 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 没有在生产许可证目录的 此项不考虑 4 企业的定点或入网证明 此项限于特大型企业 5 产品的其他质量证明 例如 船检型式报告 防腐报告 防护试验报告等 三 防爆电器的安装 维护 防爆电器的安装 防爆电气设备不仅要保证在制造过程中的质量 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 由于化工厂防爆电器失爆引起的安全事故90 是有由于选型 安装 维护不当造成的 我们要充分考虑在使用过程中造成的防爆安全性能失效问题 防爆电器完好标准 一 防爆电机安装完成验收标准 附件 二 化工装置防爆电气设备失爆判断依据1 隔爆外壳检查1 1隔爆外壳有裂纹 开焊或严重变形为失爆 严重变形的标准 变形长度超过50mm 或凹凸深度超过5mm 1 2隔爆外壳的闭锁装置不全或变形损坏 不能起到机械闭锁作用的为失爆 严禁带电打开 警示标语损坏也视为 失爆 1 3任意改变隔爆外壳或隔爆空腔原设计安装的为失爆 1 4隔爆接合面涂漆的 存在杂物的为失爆 隔爆壳内未涂耐弧漆或有锈皮脱落的也为失爆 1 5平面式隔爆接合面有效长度L 25mm 紧固螺栓中孔边缘的最小有效长度L1 9mm 否则为失爆 防爆电器完好标准 止口式隔爆接合面应满足下列要求 否则为失爆 止口式隔爆接合面倒角f 1 0mm 隔爆室距接合面倒角的有效长度a与接合面倒角距隔爆室外部的有效长度b之和大于等于25mm 隔爆间隙w 0 5mm或0 5mm0 5mm为失爆 1 7圆筒式隔爆接合面 孔径与轴径之差W 0 5mm为失爆 该部分出厂产品合格后使用中基本可以达到要求 I IIA IIB类隔爆最小接合面与最大间隙 IIc类隔爆电器防爆接合面最小宽度和最大间隙 防爆电器完好标准 1 8防爆电动机采用圆筒式隔爆接合面时 轴与轴孔的最小单边间隙0 075mm K 0 3mm 采用滚动轴承结构接合面时 轴与轴孔的最大单边间隙M 0 3mm 否则为失爆 1 9隔爆接合面的法兰厚度不应小于原设计厚度的2 3 否则为失爆 1 10螺纹隔爆结构 螺纹的最小啮合扣数不小于6扣 否则为失爆 1 11对于直径 1mm 深度H 2mm的砂眼 在L 15mm的隔爆接合面上其数量不得大于5个 平方厘米 在L 10mm的隔爆接合面上其数量不得大于2个 平方厘米 否则为失爆 防爆电器完好标准 1 12隔爆接合面偶然出现的机械伤痕 其深度和宽度均不超过0 5mm时 其长度应保证剩余无伤隔爆接合面有效长度不小于规定长度的2 3 且伤痕两侧凸起部分磨平 否则为失爆 1 13严重锈蚀的隔爆接合面 用棉纱擦拭后仍留有锈蚀痕迹的为失爆 用棉纱擦拭后仍留有氧化亚铁晕状痕迹 用手抚摸无感觉者的不为失爆 防爆电器完好标准 1 14螺栓紧固的隔爆接合面 螺栓 弹簧垫必须齐全 弹簧垫必须压平 螺栓或螺孔不得滑扣 弹簧垫的规格必须和螺栓相适应 同一部位的螺栓和螺母规格必须一致 螺母必须上满扣 否则为失爆 螺栓拧入不透孔时 注意预留大于3倍防松弹簧垫片的余量 拧入深度不能小于螺栓的直径 铸铁 铝需大于1 5倍 不能多家垫片来延长螺孔深度 螺栓用螺母紧固时 应留出3个螺纹的螺距 防爆电器完好标准 1 15隔爆室的观察窗玻璃松动或使用普通玻璃的为失爆 1 16隔爆设备防护密封损伤缺失或压接不均匀的 防爆电器完好标准 2 进线嘴密封性能的检查2 1使用老化变形或失去弹性的密封圈为失爆 2 2密封圈的单孔内穿多根电缆的为失爆 2 3将密封圈割开套在电缆上使用的为失爆 2 4密封圈没有完全套在电缆护套上的为失爆 防爆电器完好标准 2 5密封圈外径D与进线嘴内径D0的关系必须符合下表要求 否则为失爆 密封圈宽度应大于电缆外径的0 7倍 但必须大于10mm 厚度应大于电缆外径的0 3倍 但必须大于4mm 70mm2橡套电缆外 密封圈内径大于引入电缆外径1mm以上 不符合上述规定要求的 2 7密封圈与电缆之间有其它包扎物的为失爆 大孔小线 2 8一个电缆进线嘴使用多个密封圈的为失爆 防爆电器完好标准 2 9未用的压盘式电缆进线嘴或压紧螺母式电缆进线嘴缺密封圈或挡板的为失爆 挡环放在挡板和密封圈之