防爆电气设备ppt课件

1、1防爆电气设备技术讲座 ;2第一章防爆根底实际概要防爆根底实际概要;3爆炸性危险场所的定义危险场所：任何具有潜在爆炸危险的场所。在石油、化工、煤炭等消费领域将不可防止地构成爆炸性危险环境：在煤矿井下，三分之二的场所属于爆炸性危险场所；在石油开采现场和精炼厂约有6080属于爆炸性危险场所；在化学工业中，约有80以上的消费车间属于爆炸性危险场所。;4爆炸极限的定义 实验阐明，当可燃性物质与空气的混合浓度介于爆炸极限范围内时，遇点火源就会产生爆炸。 爆炸下限(LEL) 爆炸上限(UEL) 可燃性物质与空气混合物的爆炸极限范围各不一样。 丙烷2.0,9.5 乙烯2.7,3.4 氢气4.0,75.6;5

2、防爆根本原理产生爆炸的根本原理(爆炸三角形原理)爆炸性物质;空气(氧气);点火源(电火花、炽热外表)。防止爆炸发生的根本方法防止构成爆炸性环境理想的方法(很难实现)；排除、消除能够的点火源实践的方法；限制其中一个或几个要素，都可以到达防爆要求。如制造正压、爆炸气体浓度监控、限制点燃源(主要手段)。;6爆炸性危险物质点燃特征 电气设备的电火花和温度是产生爆炸的主要点燃源。 不同爆炸性物质的电火花和温度点燃特性各不一样。 为了使采取的防爆措施更具有针对性，有必要对爆炸性物质分类、分级、分组以及对爆炸性危险区域分区。物质点燃特性丙烷乙烯氢气电火花MIE, uJ1806020温度AIT,466(T1)

3、425(T2)560(T1);7爆炸性危险物质分类中国将爆炸性危险物质分为三类：I类：矿井甲烷；II类：爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾)；III类：爆炸性粉尘和纤维。北美将爆炸性危险物质分为三类(级)：CLASS I：爆炸性气体；CLASS II：爆炸性粉尘；CLASS III：纤维。;8爆炸性危险气体分级最大实验平安间隙MESG或最小点燃电流MIC分级 典型气体中国IEC欧洲爆炸北美爆炸(GROUP)点燃特性甲烷ID难易丙烷IIA乙烯IIBC氢气IICB乙炔A;9爆炸性危险气体分级引燃温度AIT)分组 中国 IEC 欧洲标准北美标准气体易燃温度t()点燃特性T1T1450难易T2T2450t

4、300T2T2A300t280T2T2B280t260T2T2C260t230T2T2D230t215T3T3215t200T3T3A200t180T3T3B180t165T3T3C165t160T4T4160t135T4T4A135t120T5T5120t100T6T6100t85;10爆炸性危险区域的划分规范根据爆炸性危险区域划分的主要规范根据GB50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力安装设计规范;GB3836.14-2000 爆炸性气体环境用电设备 第14部分 危险场所分类;中华人民共和国爆炸危险场所电气平安规程(试行)1987年。爆炸性危险区域主要以爆炸性危险物质出现的频繁程度和

5、继续时间为划分根据;11影响危险区域划分的主要要素区域划分时应思索以下主要要素：存在危险物质的能够性；危险物质的释放量；危险物质的特性(气体的密度等)；环境条件(气压、温度、湿度以及通风情况等)；远离释放源的间隔；危险物质走漏监控设备设置情况；爆炸后果的严重性；;12爆炸性危险区域的划分方式中国防爆规范和IEC爆炸一致，对于爆炸性气体危险场所划分为3个区域，即0区、1区和2区。定义如下：0区：在正常情况下，爆炸性气体混合物延续地或长时间存在的场所；1区：在正常情况下，爆炸性气体混合物有能够出现的场所；2区：在正常情况下，爆炸性气体混合物不能够出现，或即使出现也只是短时间存在的场所。对于粉尘场所

6、，与爆炸性气体危险场所划分相对应同样划分为3个区域，即20、21和22区。;13爆炸性危险区域划分规范对照表 从定义可知，0(20)区是最危险的，相对而言2(22)区的危险程度最低。中国 IEC 欧洲标准北美标准危险程度0区(20区)Division 1高低1区(21区)2区(22区)Division 2;14爆炸性危险区域划分举例 如下图是典型的带有呼吸阀的露天油罐的危险区域划分例如。 油罐内部为0区； 普通以呼吸阀阀口半径再加3m为半径，此区域内为1区； 在上述区域外3m为半径，此区域内为2区。l爆炸危险区域的划分属于设计院的职责范围。;15第二章电气设备防爆技术规范化现状电气设备防爆技术

7、规范化现状;16主要电气防爆技术防爆型式目前我国接受的主要电气防爆技术有： 1、隔爆型(Exd) 6、充砂型(Exq) 2、本安型(Exia/Exib) 7、n型(ExnA/nC/nL,nR,nZ) 3、增安型(Exe) 8、浇封型(Exm) 4、正压型(Exp) 9、气密型(Exh)(已归入n型) 5、充油型(Exo) 10、粉尘防爆(DIP)处理主要点燃源：由电气要素引起的电火花和热效应。非电气设备防爆技术在中国尚处于起步阶段包括机械摩擦火花、静电火花和光辐射等。;17防爆电气设备的类、级、组 按设备适用的环境，分为三类：I类：矿井用Mining IndustryII类：工厂用Surfac

8、e IndustryIII类：爆炸性粉尘和纤维环境用 II类设备分级分组：和爆炸性气体分级、分组一样。 分级：分为A、B、C三级(仅指隔爆、本安设备)分组：分为T1T6六组。与爆炸性气体温度组别不同是指设备最高外表温度，且它确实定与防爆型式有关。 I类和III类设备不分级分组，但III类设备分为A/B型设备。;18防爆电气设备分类适用区域(IEC Zone)中国 IEC(Group)欧洲(Categary)I类(煤矿)M10M21-2II类(工厂气体)1G02G13G2III类(粉尘和纤维)1D202D213D22中国与欧洲防爆电气设备分类与危险区域关系表;19防爆电气设备分类适用区域(IEC

9、 Zone)中国 IEC(Group)IEC设备保护等级 EPLS(Equipment Protection LevelS)I类(煤矿)Ma很高0Mb高1-2II类(工厂气体)Ga很高0Gb高1Gc一般2III类(粉尘和纤维)Da很高20Db高21Dc一般22中国与IEC EPLS防爆电气设备分类与危险区域关系表;20第三章电气设备防爆技术简介电气设备防爆技术简介;21主要防爆技术隔爆型Exd 设备根据规范：GB3836.1-2000/GB3836.2-2000 隔爆外壳定义：能接受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并能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(I区防爆技术)。 允

10、许危险气体进入隔爆外壳，外壳内能够产生爆炸。但要求外壳必需具有足够的强度；且各外壳接合面必需具有足够长的啮合长度和足够小的间隙，以确保内部爆炸不会穿过隔爆接合面而导致外部环境爆炸。 是间隙防爆技术，依托间隙、啮合长度来到达降温、熄火效果。 欧洲和北美的区别：“Flameproof “Explosion-proof。;22主要防爆技术隔爆型Exd(续) 强度设计：至少为参考压力的1.5倍。通常IIB为1MPa，IIC为1.5MPa。 隔爆接合面定义为阻止内部爆炸向外壳周围爆炸性气体混合物传播。隔爆外壳各个部件相对外表配合在一同的接合面，称为隔爆接合面。 接合面构造方式与要求：平面接合面：外表粗糙

11、度、啮合宽度、间隙圆筒接合面：外表粗糙度、啮合宽度、间隙 止口接合面：外表粗糙度、啮合宽度、间隙螺纹接合面：啮合精度、啮合扣数、螺距大于0.7mm 防锈措施：电镀、磷化、涂防锈油、不准涂刷油漆。;23主要防爆技术增安型Exe 设备根据规范：GB3836.1-2000/GB3836.3-2000 定义：对在正常运转条件不会产生电弧或火花的电气设备采取进一步措施，提高其平安程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和电火花的能够性的型式(I区防爆技术)。 要求设备在正常任务和认可的过载条件下不会产生危险温度、电弧和危险温度。 增安型技术是一种德国技术。原那么上可以适用于1区场所，但国际间或行业间认可程度

12、略有不同。;24主要防爆技术增安型Exe(续) 主要技术措施：接线端子放松、电气间隙/爬电间隔、外壳防护等级、绕组绝缘、温度维护等。 外壳不要求具有接受内部爆炸的强度、但至少应能接受规定的机械冲击，且具有IP54的外壳防护等级。 典型运用：接线盒、电磁线圈(阀)、照明灯具、变压器和无刷电机等。自动化仪表通常存在调零/调满度的电位器或选择开关，即以为正常情况下会产生电火花，因此普通不设计为Exe。;25主要防爆技术本质平安型Exi 设备根据规范：GB3836.1-2000/GB3836.4-2000 定义：在规范规定的条件(包括正常任务和规定的缺点条件)下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规

13、定的爆炸性气体环境的电路(0/I区防爆技术)。 是一种以遏止点火源能量为防爆手段的“平安技术。要求设备在正常任务和缺点形状下能够产生的电火花或热效应分别小于爆炸性危险气体的最小点燃能量和自燃温度。例如：氢气19uJ 560。 本安技术实践上是一种低功率设计技术。因此它能很好地适用于工业自动化仪表。;26主要防爆技术本质平安型Exi(续) 根本设计技术措施(电路与构造设计方面)：限制电压；限制电流；限制能量(含储能元件：电容和电感)；合理选择元器件额定参数、载流导线截面等；电路和构造的分隔措施。 本安防爆的技术和商务特征：制造工艺简单、体积小、分量轻、造价低(开关回路1:4)；易于实现较高防爆级

14、别的设计；可带电操作与维护；平安可靠性高；可有效防止人员触电伤亡事故发生；适用范围广(ia等级是独一的0区技术)；简单设备只需满足通用要求，不需认证即可接入本安防爆系统。;27主要防爆技术本质平安型Exi(续)电气设备类型本质设备其内部一切电路都是本质平安电路的电气设备。关联设备装有本安电路和非本安电电路，且构造使非本安电路不能对本安电路产生不利影响的电气设备(关联设备普通安装在平安场所)。本质平安设备的类别Exia直至两个元件或其它类型的缺点仍能坚持防爆性能的设备。本质设备可安装在0区、1区、2区危险场所。本安关联设备可衔接到0区、1区、2区危险场所。Exia本安设备是独一可安装在0区的防爆

15、电气设备。Exib直至一个元件或其它类型的缺点仍能坚持防爆性能的设备。本质设备可安装在1区、2区危险场所。本安关联设备可衔接到1区、2区危险场所。;28主要防爆技术本质平安型Exi(续)最小点燃曲线的概念最小点燃电流：用规范电火花实验安装，在电阻和电感电路中引起爆炸性实验混合物点燃的最小电流。最低点燃电压：用规范电火花实验安装，在电容电路中引起爆炸性实验混合物点燃的最低电压。最小点燃曲线：最小点燃曲线包括最小点燃电流曲线和最低点燃电压曲线。它是经过大量电火花实验确定的点燃爆炸性气体混合物的临界值曲线。是设计人员设计本安电路的重要根据。国家规范GB3836.4-2000附录A给出了这些曲线。;2

16、9主要防爆技术本质平安型Exi(续)平安系数由于点燃曲线中给出的最小点燃电流(或电压)值是点燃临界值。不能直接运用。运用时，应思索相应的平安系数。所谓平安系数是指最小点燃电流(或电压)与本安电路的设计电流(或电压)相比的倍数。即最小点燃电流(或电压)/本安电路设计电流(或电压)。详细平安系数取值见下表：通常情况下，对于电感电路利用降低电流、电容电路降低电压、电阻电路降低电流或电压的方法到达规定的平安系数。设备故障ExiaExib正常工作1.51.5一个故障1.51.0两个故障1.0-;30主要防爆技术本质平安型Exi(续)最小点燃曲线的运用 例1：找出一个与28V直流电源(蓄电池)相串联的限流

17、电阻的最小值。使该电路适用于氢气危险场所。该电路属于IIC电阻性电路；思索电源动摇10%的要素,电源E=28x(1+0.1)=30.8V。取E=31V。查电阻性IIC最小点燃曲线(GB3836.4附录A1曲线)可知，电源电压最小点燃电流为140mA。取平安系数1.5，那么允许的最大电流最小点燃电流/平安系数70mA。由此可得出与28V直流电源串联的最小电阻值R=28V/70mA400思索电阻器允许误差精度为5，限流电阻的阻值至少为420 。;31主要防爆技术正压型Exp 设备根据规范：GB3836.1-2000/GB3836.5-2019 定义：用坚持外壳内部气体的压力高于周围爆炸性环境的压力

18、，以阻止外部爆炸性气体进入的外壳。 现行规范所指的正压技术(I区防爆技术) 即经过换气使外壳内部的1区爆炸性环境置换为“平安区域，并经过坚持适当正压，使周围危险气体不能进入外壳。这样未经防爆设计和认可的普通电气设备可平安地安装在外壳内。 正压外壳分为“正压通风、“正压补偿和“静态正压三种。 是一种较为复杂的防爆技术，但有时是独一的技术。;32主要防爆技术正压型Exp(续) 主要技术措施：用空气或惰性气体换气。换气时间满足实验测定时间；用压力检测控制器监控内部压力，当压力高于设计规定值(50Pa)时，外壳内部电气设备自动得电；主电源与压力互锁联动，当压力低于规定值时就切断主电源；监控设备通常需求

19、采用其他防爆技术。 典型运用：控制柜、仪表盘、分析仪器、正压小屋等。 留意：换气取风口和出风口的平安(在危险区内，取风口高于地面9m或爆炸危险区1.5m以上)。 最新IEC规范规定的主要型式有3种：px：将正压外壳内的危险等级从1区降到非危险区域py：将正压外壳内的危险等级从1区降到2区pz：将正压外壳内的危险等级从2区降到非危险区域;33主要防爆技术浇封型Exm 设备根据规范：GB3836.1-2000/GB3836.9-2019 是一种较新的隔离防爆技术(I区防爆技术) 。将电火花用环氧树脂封装起来。在没有构成专门规范前，将这种技术称为特殊型(Exs)。 典型运用：电子组件单元(电子整流器

20、)、线圈部件、超声波探头等产品。 可用作对本安技术的补充措施。如降低功率元件温升、构造间距维护等。 浇封资料必需具有较好的热稳定性。 浇封外表不应出现裂痕、龟裂等景象。;34主要防爆技术充砂型Exq 设备根据规范：GB3836.1-2000/GB3836.7-2019 (I区防爆技术)。字母“q表示“quarz石英砂。 原理：危险气体能够与电火花接触并产生爆炸，但足够的石英砂厚度能阻止爆炸传播到周围环境。 适用于各种电子部件，如启辉器等。 采用石英砂维护能够产生电火花的设备或部件。;35主要防爆技术充油型Exo 设备根据规范：GB3836.1-2000/GB3836.6-2019 (I区防爆技

21、术)。字母“o表示“oil油。 原理：经过充油的方法，防止设备能够产生的电火花与可燃性气体环境的接触。 允许电气设备存在挪动触头、电弧、电火花或危险温度。适用于大电流开关安装、变压器等产品。;36第四章防爆电气设备工程实际要求防爆电气设备工程实际要求;37防爆电气设备选型原那么平安可靠性原那么：设备的类、级、组别应与运用的爆炸性环境相顺应。经济性原那么：设备选型不用高选。对于同等级别的产品应思索价钱、寿命、可靠性、运转费用、耗能、备件的可获得性等要素。环境顺应性原那么：在同等条件下，应选构造简单、分量轻的产品；必要时还应思索系统运转要求，如延续的自动化系统应优先选用本质平安型产品。附加要求：0

22、区场所只选用Exia产品，必要时可思索双重防爆产品；1区场所不宜选用壳体内经常会构成点燃源的设备和高压设备；1区场所不宜用温升不稳定的设备，必需时应选Exd/Exp设备。;38防爆型式和区域的关系防爆型式防爆型式符号允许使用的区域本质安全型“ia”Exia0认证为0区的特殊型Exs隔爆型Exd1本质安全型“ib”Exib增安型Exe正压型Exp充油型Exo充砂型Exq浇封型Exm气密型Exh无火花型Exn2;39防爆电气设备的选择在选择防爆电气设备前，我们必需首先了解设备运用场所的危险介质及其所处的区域。然后，依次确定设备的防爆型式、类别、级别和温度组别。根据区域选择防爆型式0区：Exia1区

23、：Exia/ib,Exd,Exp,Exq,Exo,Exe,Exm2区：Exn和适用于1区的设备根据存在危险气体所属的类别与级别选择设备的类别与级别。 查GB3836.1附表 假设介质属于IIA，选IIA、IIB或IIC类设备； 假设介质属于IIB，选IIB或IIC类设备; 假设介质属于IIC，选IIC类设备。;40防爆电气设备的选择(续)3.根据危险气体温度组别确定设备温度组别。查GB3836.1附表。4.5.特别留意：a涉及多种爆炸性危险气体时，应按较高的等级选用电气设 6. 备。如对于同时存在氢气(IIC,T1)和乙醛(IIA,T4)的爆炸危险7. 场所，至少应选择IIC,T4的电气设备。

24、8. b对于爆炸性粉尘环境设备的选择方法与气体环境设备选型9. 原那么一样。10. c严禁将气体环境用电气设备用于粉尘环境。11. d能够产生的主要问题有：温升、外壳防护等级。气体组别设备组别T1T1T6T2T2T6T3T3T6T4T4T6T5T5T6T6T6;41防爆电气设备安装根本要求电气设备的配电进入爆炸危险场所的电源应采用3相5线制，即零线和地线分开；假设是3相4线制，那么应在平安场所首先转化为3相5线制；维护地线的接地电阻应满足有关规范要求。电气设备的接地处于爆炸危险场所的电气设备外壳应与接地系统可靠衔接；电气设备的内接地端子应与电缆中专门配置的地线相连；假设设备是安装在接地的金属构

25、架上，或者设备采用接地良好的导管布线方式安装，那么可视作已有外接地；不能用保送可燃气体或液体的管道作为接地线。其他要求电气设备的供电应设置适当的维护安装，以防止设备因过载、短路、断路或接地缺点产生有害影响。例如，增安型鼠笼电动机应配置反时限维护安装。;42防爆电气系统的配线要求0区：只允许敷设本质平安电缆系统，并应思索浪涌维护和防雷措施。1区和2区：可采用电缆配线系统，也可采用电线管配线系统。电缆配线系统a对于固定式设备允许运用塑料护套、橡胶护套或矿物绝缘护套电缆；b对于挪动式设备必需运用重型(加厚)橡胶护套电缆，导线面积最小1mm2。电线管(维护)配线系统必需防止直接将电线管用作压紧螺母a电

26、线管中允许运用绝缘单芯电缆或多芯电缆；b电线管中电缆的总面积(含绝缘层)应不超越电线管截面积的40；c电线管进入或分开爆炸危险区域交界的地方必需按要求配置密封附件，并作堵封处置。留意：采用地沟或桥架敷设的电缆或电线管应接近危险侧较低的一侧或远离释放源。即当危险介质比重比空气重时，电气布线应在上侧，否那么应在下侧。;43常用防爆电气设备的安装要求1隔爆型电气设备的安装要求隔爆面应涂防锈油，不允许涂油漆或胶；隔爆型电气设备电缆引入安装的橡胶密封圈的内径应与引入电缆外径相顺应，并用原配压紧螺母或压盘充分压紧，不能直接用钢管或挠线管压严密封圈；冗余电缆引入口运用符合规范规定的盲垫进展堵封；隔爆面紧固件

27、应设弹簧垫圈，并充分拧紧；用于外部导线或电缆接线的接线盒的电气间隙和爬电间隔应满足规范规定要求；特别留意北美进口的防爆电气设备电缆引入口的处置。;44常用防爆电气设备的安装要求(续)2增安型电气设备的安装要求增安型电气设备引入电缆或导线应与衔接件可靠衔接，并满足电气间隙和爬电间隔的要求；电缆引入安装内的橡胶密封圈运用压紧螺母或压盘充分压紧；冗余电缆引入口运用符合规范规定的盲垫进展堵封；增安型电动机应配备过载反时限维护安装，保证电动机堵转时在电动机铭牌规定的时间内断开电源；完成安装后的增安型电气设备的外壳防护等级应满足IP54要求。;45常用防爆电气设备的安装要求(续)3本安型电气设备的安装要求

28、没有采取特别维护措施的关联电气设备必需安装在平安场所；关联电气设备的供电电源不应超越铭牌规定的最高允许电压；关联电气设备与本安电气设备间衔接电缆的分布电容和电感应满足产品阐明书的要求；关联电气设备应按规定要求接地(如齐纳平安栅接地应设两根接地线，且接地电阻应小于1欧姆)；本安电路的电缆应与其他电路分开走线；衔接电缆或导线的截面应满足规定要求，并满足500V绝缘要求；不同本安回路的衔接电缆或导线应采取屏蔽措施，屏蔽层应在平安场所接地。;46常用防爆电气设备的安装要求(续)4浇封型电气设备的安装要求浇封型电气设备的供电电源的配置应满足阐明书的规定要求，电源的预期断路电流应满足产品铭牌的规定要求；产品的运用应遵守产品阐明书规定的其他相关要求(如对于环境温度、湿度、介质、阳光照射等的限制条件)；浇封型电气设备衔接电缆的延伸必需采用防爆接线盒过渡衔接；查看产品型号末尾有无“X，如有那么阐明有特殊运用阐明，应严厉按阐明书的要求运用。;47防爆电气设备常见安装问题1.接线盒不装压严密封圈、平垫和压紧螺母，直接用电线管旋入(电缆引入处的螺纹普通为直螺纹，而旋入的电线管螺纹为