防爆知识简介

1、Introduction A1 防爆知识简介防爆知识简介 2021年8月7日星期六 Introduction A2 点燃源点燃源( (点燃能量）点燃能量） - - 电火花、热表面等；电火花、热表面等； 爆炸性物质爆炸性物质 - - 可燃性物质或粉尘等；可燃性物质或粉尘等； 助燃剂助燃剂 - - 空气（氧气）空气（氧气） 具有潜在爆炸危险的环境产生爆炸必须具备下列三个条件具有潜在爆炸危险的环境产生爆炸必须具备下列三个条件： 爆炸三角形原理爆炸三角形原理 Introduction A3 火花点燃特性火花点燃特性 爆炸下限爆炸下限 LELLELUEL UEL 爆炸上限爆炸上限 最小点燃能量最小点燃能

2、量 MIEMIE 点燃能量点燃能量 体积浓度体积浓度 % % 1.0 0.1 0.01 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 氢气氢气-空气空气 (1 (1 个大气压个大气压) ) 丙烷丙烷-空气空气 (1 (1 个大气压个大气压) ) 乙烯乙烯-空气空气 (1 (1 个大气压个大气压) ) 可燃范围可燃范围 Introduction A4 物质物质 爆炸下限爆炸下限LEL LEL 爆炸上限爆炸上限UEL UEL 最小点燃能量最小点燃能量 uJ uJ 点燃特性点燃特性 可燃性气体可燃性气体/ /空气混合物的整个可点燃的浓度范围称为空气混合物的整个可点燃的浓度范围称为

3、 “可燃范围可燃范围” 丙烷丙烷 2% 9.5% 180uJ 2% 9.5% 180uJ 难难 乙烯乙烯 2.7% 34% 60uJ2.7% 34% 60uJ 氢气氢气 4% 76% 20uJ 4% 76% 20uJ 易易 可燃物质的爆炸极限可燃物质的爆炸极限 Introduction A5 在中国和在中国和IECIEC国家国家, , 爆炸性物质分为三类爆炸性物质分为三类: : I I 类类: : 矿井甲烷矿井甲烷 II II 类类: : 爆炸性气体混合物爆炸性气体混合物( (含蒸气、薄雾）含蒸气、薄雾） III III 类类: : 爆炸性粉尘和纤维爆炸性粉尘和纤维 在北美在北美( (美国及加

4、拿大美国及加拿大),),爆炸性物质分为三类爆炸性物质分为三类( (称为称为Class)Class) Class I: Class I: 爆炸性气体爆炸性气体 Class II: Class II: 爆炸性粉尘爆炸性粉尘 Class III: Class III: 纤维纤维 爆炸性物质的分类爆炸性物质的分类 Introduction A6爆炸性物质的分组体系爆炸性物质的分组体系 代表性气体代表性气体 物物 质质 分分 组组 体体 系系 点燃特性点燃特性 中国中国/IEC/IEC国家国家美国及加拿大美国及加拿大 乙乙 炔炔 氢氢 气气 乙乙 烯烯 丙丙 烷烷 甲甲 烷烷 金属粉尘金属粉尘 煤煤 尘

5、尘 农业粉尘农业粉尘 纤维纤维( (毛毛, ,棉屑棉屑) ) Group IICGroup IIC Group IICGroup IIC Group IIBGroup IIB Group IIAGroup IIA Group I (Group I (煤矿煤矿) ) ( (待定待定) ) Class I, Group AClass I, Group A Class I, Group BClass I, Group B Class I, Group CClass I, Group C Class I, Group DClass I, Group D ( (无分组无分组) ) Class II, G

6、roup EClass II, Group E Class II, Group FClass II, Group F Class II, Group GClass II, Group G Class IIIClass III 易易 难难 Introduction A7 中国中国/IEC/IEC国家国家: : 0 0区区(Zone 0): (Zone 0): 在正常情况下在正常情况下, ,爆炸性气体混合物连续地或长期地存在的场合爆炸性气体混合物连续地或长期地存在的场合 1 1区区(Zone 1): (Zone 1): 在正常情况下在正常情况下, ,爆炸性气体混合物有可能出现的场合爆炸性气体混合物

7、有可能出现的场合 2 2区区(Zone 2): (Zone 2): 在正常情况下在正常情况下, ,爆炸性气体混合物不可能出现爆炸性气体混合物不可能出现, ,仅仅在不正常情仅仅在不正常情 况下况下, , 短时间存在的场所短时间存在的场所 北美北美( (美国及加拿大美国及加拿大):): 1 1区区(Division 1): (Division 1): 在正常情况下在正常情况下, , 可能出现危险环境的场所可能出现危险环境的场所 2 2区区(Division 2): (Division 2): 在正常情况下在正常情况下, , 不可能出现危险环境的场所不可能出现危险环境的场所 危险场所的定义危险场所的

8、定义 Introduction A8 常用数据常用数据 事故状态下存在事故状态下存在, ,危危 险性险性0.1100.110小时小时/ /年年 连续存在连续存在, ,危险性危险性 大于大于10001000小时小时/ /年年 0 0区区( (气体气体) ) 2020区区( (粉尘粉尘) ) 1 1区区( (气体气体) ) 2121区区( (粉尘粉尘) ) 地区地区 IEC/CENELECIEC/CENELEC 北美北美( (美国及加拿大美国及加拿大) ) 中中 国国 断续地存在断续地存在, ,危险性危险性 10 100010 1000小时小时/ /年年 2 2区区( (气体气体) ) 2222区

9、区( (粉尘粉尘) ) 1 1区区( (气体气体, ,粉尘粉尘) ) 2 2区区( (气体气体, ,粉尘粉尘) ) 0 0区区( (气体气体) ) 2020区区( (粉尘粉尘) ) 1 1区区( (气体气体) ) 2121区区( (粉尘粉尘) ) 2 2区区( (气体气体) ) 2222区区( (粉尘粉尘) ) 危险场所的区域划分危险场所的区域划分 Introduction A9 爆炸性气体的温度组别爆炸性气体的温度组别( (中国中国/IEC)/IEC) T1T1 T2T2 T3T3 T4T4 T5T5 T6T6 450 C 450 C 300 C300 C 200 C200 C 135 C1

10、35 C 100 C100 C 85 C 85 C 安全性更安全性更 好的设备好的设备 温度组别温度组别最高表面温度最高表面温度 o o o o o o o o o o o o 环境温度环境温度 = 40= 40o oC C 除非不同的状态除非不同的状态 在高于此环境温在高于此环境温 度下运行度下运行, ,会降低会降低 其温度组别其温度组别 Introduction A10 爆炸性气体的温度组别爆炸性气体的温度组别( (北美北美) ) T1T1 T2T2 T2AT2A T2BT2B T2CT2C T2DT2D T3T3 T3AT3A T3BT3B T3CT3C T4T4 T4AT4A T5T5

11、 T6T6 450450 300300 280280 260260 230230 215215 200200 180180 165165 160160 135135 120120 100100 85 85 温度组别温度组别 设备应标记有温度级别设备应标记有温度级别 或者最高表面温度或者最高表面温度 用户有责任确保电气用户有责任确保电气 设备的温度组别值低设备的温度组别值低 于引燃温度值于引燃温度值 o oC C 环境温度环境温度 = 40= 40o oC C Introduction A11 气体气体/ /设备相容性设备相容性 氨氨 气气 630 630 甲甲 烷烷 595 595 氢氢 气气

12、 560 560 丙丙 烷烷 470 470 乙乙 烯烯 425425 丁丁 烷烷 365 365 气体点气体点 燃温度燃温度 700700 600600 500500 400400 300300 200200 100100 T1T1 T2T2 T3 T3 T6 T6 T4 T4 T5 T5 电气设备电气设备 温度组别温度组别 环环 己己 烷烷 259259 乙乙 醚醚 170170 二二 硫硫 化化 碳碳 95 95 Introduction A12 区域分类示例区域分类示例 隔离墙隔离墙 罐通气孔罐通气孔 液体表面液体表面 对于固定罐顶的对于固定罐顶的 区域分类且有比区域分类且有比 空气重

13、的蒸气空气重的蒸气Zone 1Zone 1 Zone 0Zone 0 Zone 2Zone 2 Introduction A13热电偶在危险区域示例热电偶在危险区域示例 管道或过程管道或过程 容器的内部容器的内部 Zone 0Zone 0Zone 1Zone 1 管道的外部管道的外部 Zone 2Zone 2 Division Division 2 2 Division Division 1 1 Introduction A14电气设备的防爆型式电气设备的防爆型式 Zone 0 Category 1 Ex iaEx ia Zone 1 Category 2 Ex ia, ibEx ia, ib

14、 Ex d , Ex p Ex d , Ex p Ex e, Ex o Ex e, Ex o Ex m, Ex q Ex m, Ex q Zone 2 Category 3 Ex ia, ibEx ia, ib， Ex d , Ex pEx d , Ex p Ex e, Ex oEx e, Ex o Ex m, Ex q Ex m, Ex q， Ex nLEx nL，Ex nAEx nA Introduction A15本质安全型电气设备本质安全型电气设备(EX i)(EX i) 本质安全设备是指其内部的所有电路都是本质安全本质安全设备是指其内部的所有电路都是本质安全 电路的电气设备电路的电气

15、设备, , 即该电路在标准规定条件下即该电路在标准规定条件下, ,产生的任产生的任 何火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境何火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境. . 本质安全是基于限制电气线路中储能原理为基础的本质安全是基于限制电气线路中储能原理为基础的 防爆技术防爆技术. .按本安电路使用场所和安全程度分为按本安电路使用场所和安全程度分为iaia和和ibib两两 个等级个等级. . Ex ia - Ex ia - 出现两个元件故障时仍具有安全特性出现两个元件故障时仍具有安全特性, , 可用于可用于0 0区区,1,1区区,2,2区区, , 它是唯一能用于它是唯一能用于0 0区的防

16、爆方式区的防爆方式. . Ex ib - Ex ib -出现一个元件故障时仍具有安全特性出现一个元件故障时仍具有安全特性, , 可用于可用于1 1区区,2,2区区. . Introduction A16隔爆型电气设备隔爆型电气设备(EX d)(EX d) 具有隔爆外壳的电气设具有隔爆外壳的电气设 备称为隔爆型电气设备备称为隔爆型电气设备. . 其隔爆外壳能承受内其隔爆外壳能承受内 部爆炸性气体混合物的爆炸部爆炸性气体混合物的爆炸 压力压力, ,并阻止内部的爆炸向外并阻止内部的爆炸向外 壳周围爆炸性混合物的传播壳周围爆炸性混合物的传播. . 基本结构参数为隔爆基本结构参数为隔爆 接合面的长度和隔

17、爆接合面接合面的长度和隔爆接合面 的间隙的间隙. . Introduction A17增安型电气设备增安型电气设备(EX e)(EX e) 增安型电气设备是一种在增安型电气设备是一种在 正常条件下不会产生电弧正常条件下不会产生电弧, ,火花或火花或 可能点燃爆炸性混合物的高温的可能点燃爆炸性混合物的高温的 设备结构上设备结构上, ,采取措施提高安全程采取措施提高安全程 度度, ,以避免在正常和认可的过载条以避免在正常和认可的过载条 件下出现这些现象的电气设备件下出现这些现象的电气设备, ,即即 它是一种依靠高质量的材料它是一种依靠高质量的材料, ,设计设计 和装配来消除电火花或局部过热和装配来

18、消除电火花或局部过热 的结构技术的结构技术. . 典型应用为典型应用为: :感应电动机感应电动机. . 照明设备照明设备. .接线盒及防冻加热器等接线盒及防冻加热器等 . . Introduction A18正压型电气设备正压型电气设备(EX p)(EX p) 具有正压外壳的电气设备称具有正压外壳的电气设备称 为正压型电气设备为正压型电气设备, ,即该外壳能保持即该外壳能保持 内部气体的压力高于周围爆炸性环内部气体的压力高于周围爆炸性环 境的压力境的压力, ,且能阻止外部混合物的进且能阻止外部混合物的进 入入. . 正压型是一种相对复杂的防正压型是一种相对复杂的防 爆技术爆技术, ,但有时它是

19、唯一的解决方法但有时它是唯一的解决方法 , ,它通过消除外壳内部的爆炸性气体它通过消除外壳内部的爆炸性气体 , ,使其内部形成一个使其内部形成一个“安全区域安全区域”, , 未经认可的电气设备可以不受约束未经认可的电气设备可以不受约束 地在外壳内使用地在外壳内使用. . Introduction A19充油型电气设备充油型电气设备(EX o)(EX o) 充油型电气设备是一种将全充油型电气设备是一种将全 部或部分部件浸在油内部或部分部件浸在油内, ,使设备不使设备不 能点燃油面以上或外壳以外的爆炸能点燃油面以上或外壳以外的爆炸 性混合物的电气设备性混合物的电气设备. . 它是借助浸油的方法它是

20、借助浸油的方法, ,阻止可阻止可 能的点燃源与爆炸性混合物相接触能的点燃源与爆炸性混合物相接触 , ,通常用于开关装置和变压器等通常用于开关装置和变压器等. . 在充油型电气设备中在充油型电气设备中, ,允许接允许接 点动作和产生断开火花点动作和产生断开火花. .其充入的其充入的 油品油品, ,只允许使用矿物绝缘油只允许使用矿物绝缘油, ,不允不允 许使用硅油许使用硅油. . Introduction A20充砂型电气设备充砂型电气设备(EX q)(EX q) 充沙型电气设备是一种外充沙型电气设备是一种外 壳内充填砂粒材料壳内充填砂粒材料, ,使之在规定的使之在规定的 使用条件下使用条件下,

21、,壳内产生的电弧、传壳内产生的电弧、传 播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面 的过热均不能点燃周围爆炸性混合的过热均不能点燃周围爆炸性混合 物的电气设备物的电气设备. . 充沙型电气设备是基于阻充沙型电气设备是基于阻 止点燃源与爆炸性混合物相接触的止点燃源与爆炸性混合物相接触的 防爆原理防爆原理, ,其填充物通常是碎玻璃其填充物通常是碎玻璃 或石英砂或石英砂, ,常用于危险场所所用电常用于危险场所所用电 话和照明器中的电子组件话和照明器中的电子组件. . Introduction A21浇封型电气设备浇封型电气设备(EX m)(EX m) 浇封型电气设备是一种将浇封型电

22、气设备是一种将 整台设备或其中部分浇封在浇封剂整台设备或其中部分浇封在浇封剂 中中, ,在正常运行和认可的过载或认在正常运行和认可的过载或认 可的故障下不能点燃周围的爆炸性可的故障下不能点燃周围的爆炸性 混合物的电气设备混合物的电气设备. . 浇封型电气设备采用的是浇封型电气设备采用的是 典型的阻止点燃源与爆炸性混合物典型的阻止点燃源与爆炸性混合物 相接触的防爆方法相接触的防爆方法, ,浇封设备以前浇封设备以前 被认证为被认证为ExsExs特殊型防爆电气设备特殊型防爆电气设备, , 通常可和通常可和ExiExi一起使用一起使用, ,用来处理储用来处理储 能或功率耗散元件能或功率耗散元件. .

23、Introduction A22无火花型电气设备无火花型电气设备(EX n)(EX n) 无火花型电气设备在正常工作条件下无火花型电气设备在正常工作条件下, ,不得产生火花及超过温度组别的不得产生火花及超过温度组别的 最高表面温度最高表面温度, ,但在特定外壳但在特定外壳( (限制呼吸外壳限制呼吸外壳) )内允许火花或热表面存在内允许火花或热表面存在. . 目前无火花型电气设备可分为以下五种类型目前无火花型电气设备可分为以下五种类型: : 1) Ex nA - 1) Ex nA - 无火花型设备无火花型设备( (传统技术传统技术) ) 2) Ex nR - 2) Ex nR - 限制呼吸外壳限

24、制呼吸外壳 3) Ex nL - 3) Ex nL - 限制能量设备限制能量设备 4) Ex nZ - 4) Ex nZ - 简单正压简单正压 5) Ex nC - 5) Ex nC - 有火花设备有火花设备 无火花型电气设备只适用无火花型电气设备只适用2 2区危险场所区危险场所. . 在在2 2区使用时区使用时, ,只考虑正常工作情况只考虑正常工作情况, ,不必考虑短时存在的故障情况不必考虑短时存在的故障情况; ; 在在2 2区使用可有效地降低成本和费用区使用可有效地降低成本和费用. . Introduction A23ATEXATEX防爆认证防爆认证(1)(1) ATEX ATEX防爆新指

25、令是欧共体国家于防爆新指令是欧共体国家于20032003年年7 7月月1 1日起强制日起强制 执行的防爆新标准执行的防爆新标准,ATEX,ATEX认证对仪表制造厂的生产条件和生产认证对仪表制造厂的生产条件和生产 质量评估设置了更严格的标准。质量评估设置了更严格的标准。 ATEXATEX分组：分组：I I组为矿井用设备，组为矿井用设备，IIII组为除矿井以外其组为除矿井以外其 它爆炸性环境用设备。它爆炸性环境用设备。 IIII组设备需标明设备使用环境种类：组设备需标明设备使用环境种类： “G”G”指用于气体、蒸汽或薄雾环境；指用于气体、蒸汽或薄雾环境；“D”D”指用于粉尘环境指用于粉尘环境 。

26、I I组设备分类组设备分类: : M1: M1: 爆炸性环境用设备在极少发生的设备故障情况下爆炸性环境用设备在极少发生的设备故障情况下 , ,仍具有一定的安全等级仍具有一定的安全等级, ,它必须具有以下安全等级它必须具有以下安全等级: : - - 一个故障发生时一个故障发生时, ,至少应有两个相互独立的保护措至少应有两个相互独立的保护措 施。施。 - - 两个独立的故障发生时两个独立的故障发生时, ,设备是安全的。设备是安全的。 Introduction A24ATEXATEX防爆认证防爆认证(2)(2) M2: M2: 当爆炸性环境出现时当爆炸性环境出现时, ,设备能自动断电。设备能自动断电

27、。 在正常工作条件下和极端的恶劣的环境下能保持有效在正常工作条件下和极端的恶劣的环境下能保持有效 的防爆方式。的防爆方式。 IIII组设备分类：组设备分类： 1 1类：用于类：用于Zone 0Zone 0和和Zone20; Zone20; 在正常工作、一个故障和在正常工作、一个故障和 二个单独的计数故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备。二个单独的计数故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备。 2 2类：用于类：用于Zone 1Zone 1和和Zone21; Zone21; 在正常工作、一个故障时在正常工作、一个故障时 均不能点燃爆炸性混合物的设备。均不能点燃爆炸性混合物的设备。 3 3类：用于类：用于

28、Zone 2Zone 2和和Zone22; Zone22; 在正常工作时不能点燃爆在正常工作时不能点燃爆 炸性混合物的设备。炸性混合物的设备。 Introduction A25 ATEXATEX规定设备的分组规定设备的分组/ /分类分类 设备分组设备分组 (Group)(Group) I (I (矿井用矿井用) ) II (II (工厂用工厂用) ) 粉尘粉尘( (无符号无符号) ) 设设 备备 分分 类类 CategoryCategory M1 M1 M2 M2 1G 1G 2G 2G 3G 3G 1D 1D 2D 2D 3D 3D 设备适用的危险区域设备适用的危险区域 (IEC Zone)(IEC Zone) 0 0 1 1 0 0 1 1 2 2 20 20 21 21 22 22 Introduction A26 ATEXATEX设备标志设备标志 Introduction A27 外壳保护等级外壳保护等级(IP)(IP) 0 0 无防护无防护 1 1 固体异物直径大于固体异物直径大于50mm50mm 5 5 防尘防尘 6 6 尘密尘密 0 0 无防护无防护 1 1 垂直滴水垂直滴水 2 2 倾斜倾斜1515度滴水度滴水 3 3 淋水淋