防爆仪表基础知识课件

1、危险场所自控系统的防爆技术第1页，共52页。1、产生爆炸的基本条件 产生爆炸的基本条件，即爆炸三角形原理： 可燃物质爆炸性物质 氧化剂空气（氧气） 热能点火源（如电火花、炽热表面） 三者缺一不可 第2页，共52页。（4） 爆炸极限 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。可燃气体或可燃液体、蒸气与空气或氧气混合物，在引火源作用下能引起爆炸的范围称为爆炸极限。第3页，共52页。 爆炸下限 (LEL-lower explosive limit) 空气中的可燃性气体或蒸气的浓度低于该浓度则气体环境就不能形成爆炸。 爆炸上限 (UEL- upper explosive l

2、imit) 空气中的可燃性气体或蒸气的浓度高于该浓度则气体环境就不能形成爆炸。第4页，共52页。1、爆炸性物质分类（1）我国将爆炸性物质分为三类： I类：矿井甲烷； II类：爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾)； III类：爆炸性粉尘和纤维。 对于石油化工企业，爆炸物质主要是 类和类。第5页，共52页。2、爆炸性气体混合物的分级分组 （1）爆炸性气体分级 类爆炸性气体(含蒸汽和薄雾)按最大试验安全间隙（MESG）和最小点燃电流比(MICR)分A、B、C 三级。 见表1。第6页，共52页。 表1级别 最大试验安全间隙（MESG）（mm） 最小点燃电流比 (MICR) A 0.9 0.8 B 0.5M

3、ESG0.9 0.45MIC0.8 C 0.5 0.45 第7页，共52页。 最大试验安全间隙 (MESG） 是指在标准规定试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25 mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物。 最大试验安全间隙（单位：mm)第8页，共52页。（2）爆炸性气体分组 根据各种气体/蒸气的点燃温度不同，而划分6个组别：T1、T2、T3、T4、T5、T6，见表3。第9页，共52页。 表 3 组别引燃温度t（）T1450tT2300t450T3200t300T4135t200T5100t135T685t100第10页，共52页。（3）爆炸性气体的分类、

4、分级、分组举例，见表5类和级最大试验安全间隙MESG/mm最小点燃电流比 MICR引燃温度（）与组别T1T2T3T4T5T6T450450T300300T200200T135135T100100T85MESG=1.14MICR=1.0甲烷A0.9MESG1.140.8MICR1.0乙烷、丙烷、丙酮、苯乙烯丁烷、乙醇、丙烯、戊烷、己烷、庚烷、乙醚、乙醛亚硝酸乙酯B0.5MESG0.90.45MICR0.8二甲醚、民用煤气、环丙烷环氧乙烷、丁二烯、乙烯异戊二烯CMESG0.5MICR0.45水煤气、氢、焦炉煤气乙炔二硫化碳硝酸乙酯第11页，共52页。3、爆炸危险区域划分（1）爆炸性气体环境危险区域

5、划分依据 我国对爆炸性危险场所（气体/蒸汽）划分的依据是： GB3836.14-2000爆炸性气体环境用电气设备 第14部分 危险场所分类 GB50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 上述标准中规定，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持续时间为划分依据的。第12页，共52页。（2）爆炸性气体环境危险区域划分 根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间把危险场所分为以下区域：0区-连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境1区-在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境2区-在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的

6、环境。第13页，共52页。三、爆炸性粉尘的危险区域划分1、爆炸性粉尘的主要特性 （1）粉尘 在大气中依靠自身重量可沉淀下来，但也可持续悬浮在空气中一段时间的固体微粒，包括纤维和飞絮。 （2）爆炸性粉尘 在空气中能够燃烧或无焰燃烧，并在常温常压下与空气形成爆炸性混合物的粉尘。第14页，共52页。 在爆炸性粉尘环境中粉尘分为下列四种： 爆炸性粉尘 可燃性导电粉尘 可燃性非导电粉尘 可燃纤维。第15页，共52页。 （3）爆炸性粉尘环境 爆炸性粉尘、可燃性导电粉尘、可燃性非导电粉尘和可燃纤维与空气形成的爆炸性粉尘混合物。 （4）粉尘层的最低点燃温度（MITL） 规定厚度的粉尘层在热表面上发生点燃的热表

7、面的最低温度。第16页，共52页。2、爆炸性粉尘的分级和分组 （1） 爆炸性粉尘的分级和分组依据： GB50058-1992 爆炸和火灾危险环境电 力装置设计规范SH3038-2000 石油化工企业生产装置 电力设计技术规范第17页，共52页。 （2）爆炸性粉尘的分级和分组 爆炸性粉尘（类 爆炸性物质） 按其物理性质分A、B级 按点燃温度分T11、T12、T13组。爆炸性粉尘分级、分组标准见表7和表8。第18页，共52页。 表7温度组别点燃温度（t）T1-1270T1-2200t270T1-3150t200第19页，共52页。四、爆炸危险场所用防爆电气设备类型 1、防爆电气设备 在爆炸危险场所

8、安全运行的所有带电设备 2、防爆电气设备的分类类：煤矿用防爆电气设备；类：除煤矿用以外的其他爆炸性气体环境用电气设备。类：爆炸性粉尘危险场所类，用“DIP”表示。第20页，共52页。3、防爆电气设备的结构型式和特性（1） 爆炸性气体环境用电气设备主要有： 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” 油浸型电气设备“O” 充沙型电气设备“q” “n”型电气设备 除上述这些结构以外的，经检验机构检验确认的防爆特殊型“s”。 第21页，共52页。 隔爆型“d”防爆原理图第22页，共52页。 本质安全型“i” 防爆原理图第23页

9、，共52页。4、石油化工自控系统常用防爆电气设备 石油化工自控系统通常为防爆电气设备为类工厂用电气设备。其中隔爆型和本质安全型电气设备最为常用。 类隔爆型和本质安全型电气设备按使用于爆炸性气体特性进一步可分为： A、B、C类。 按其工作时发热的最高表面温度可分为： T1T6六个温度组别。第24页，共52页。 表11温度组别最高表面温度T1450T2300T3200T4135T5100T685第25页，共52页。5、防爆电气设备标志 （1）爆炸性气体环境用电气设备 Ex 等级 类别 级别 温度组别 T1-T6 A B C 、 Ia、ib 防爆标记 Ex:符合中国标准 EEx:符合欧洲标准第26页

10、，共52页。 （2）爆炸性粉尘环境用电气设备 DIP A 21 TA T6 温度组别 ：T1-T6 A 型设备温度组别 可使用的区域 A型设备 粉尘防爆标记 第27页，共52页。（1）温度 最高表面温度 类电气设备要按表11标出的温度组别作出温度标志，如有特殊使用时，要标实际最高表面温度，必要时给出其限定使用的气体名称。 环境温度 类电气设备设计在- 20+40环境温度下使用，在此时不需要附加标志。如果温度超出上述范围视为特殊情况，制造厂要按特殊条件制造并在铭牌上标出Ta或Tamb附加规定范围。 表面温度和引燃温度 最高表面温度应低于爆炸性气体环境的引燃温度。第28页，共52页。（2）开启外壳

11、门、盖的允许时间（3） 非金属外壳和外壳的非金属部件（4）含轻金属的外壳（5）紧固件 （6）联锁装置（7）绝缘套管（8）粘接材料第29页，共52页。(13)外壳的防护要求 (1)外壳的防护标准 GB4208-1993 外壳防护等级（IP代码） IP：国际防护international protection（2）IP代码表示形式 示例：IP 2 3 C S IP代码字母 2第一位特征数字 3第二位特征数字 C附加字母 S补充字母第30页，共52页。（13）外壳的防护要求 防爆电气设备外壳作用 防爆电气设备的外壳应合理地采取防护措施（IP），这样做的目的： 一是满足有些防爆型式的特定要求； 二是起

12、到设备正常运行防护的需要，尤其是户外安装的设备。第31页，共52页。 适用范围 适用于额定电压不超过72.5kV, 借助外壳防护的电气设备的防护分级。 外壳防护目的 - 防止人体接近壳内危险部件； - 防止固体异物进入壳内设备； - 防止由于水进入壳内对设备造成有害影响。第32页，共52页。防爆电气设备外壳标志 IP 代码标志 IP 补充字母 附加字母 第二位特征数字 第一位特征数字 代码字母 第33页，共52页。IP代码的组成及含义组成数字或字母对设备防护的含义对人防护的含义代码字母IP防止固体异物进入防止接近危险部件第一位字母特征数字0123456无防护50mm12.5mm2.5mm1.0

13、mm防尘尘密无防护手背手指工具金属线金属线金属线第34页，共52页。IP代码的组成及含义组成数字或字母对设备防护的含义对人防护的含义代码字母IP防止进水造成有害影响第二位字母特征数字012345678无防护垂直滴水15滴水淋水溅水喷水猛烈喷水短时间浸水连续浸水第35页，共52页。IP代码的组成及含义组成数字或字母对设备防护的含义对人防护的含义代码字母IP防止接近危险部件附加字母（可选择） （ 表示实际防护高于第一位特征字母所代表的防护等级）ABCD手背手指工具金属丝第36页，共52页。IP代码的组成及含义组成数字或字母对设备防护的含义对人防护的含义代码字母IP专门补充的信息补充字母（可选择）

14、（ 表示实际防护高于第一位特征字母所代表的防护等级）HMSW高压设备做防水试验时试样运行做防水试验时试样静止气候条件（适用于规定的气候条件和附加防护特点或过程。）第37页，共52页。2、隔爆型“d”电气设备 隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备，防爆标志为“d”。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。第38页，共52页。（1）隔爆型“d”电气设备防爆原理 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

15、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。第39页，共52页。2）隔爆型电气设备外壳结构 由于制造、安装、维护等原因，隔爆外壳不可能是天衣无缝的整体，而是由许多个零部件组成。零件间的连接缝隙会成为壳内的爆炸产物所通过的路径，引燃周围的爆炸性气体混合物。 这些零部件的配合部分称隔爆接合面，其接合缝隙称隔爆接合面间隙。第40页，共52页。隔爆接合面的结构形式 隔爆接合面的结构形式取决于隔爆的级别（A、B、C）、设备的特殊结构要求以及制造加工工艺等。 隔爆接合面的主要结构形式有： 平面式； 圆筒式； 止口式； 螺纹式； 曲路式； 胶

16、粘密封等 。第41页，共52页。5）外壳机械强度要求 隔爆外壳应能承受GB3836.2标准规定的内部试验压力，而不发生损坏或引起外壳结构强度降低或隔爆接合面处间隙产生永久增大超过标准规定值。 对于外壳容积较小的防爆仪表，则应用下列相应压力进行耐压试验。 A、B为1 MPa。 C为1.5 MPa。 第42页，共52页。3、本质安全型电气设备（i） （1）本质安全防爆原理 通过合理的选择电气参数，削弱电火花的能量，保证本质型设备在正常工作和故障状态下产生的电火花和热效应，都不会点燃爆炸性气体混合物。第43页，共52页。（2）概念 本质安全电路 在规定的条件下(包括正常工作和规定的故障条件下)，产生

17、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。 第44页，共52页。 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。第45页，共52页。 爬电距离 是指两个导电部分之间沿绝缘材料表面的最短距离。 电气间隙 是指不同电位裸露导电部分之间的最短空间距离。第46页，共52页。（4）本质安全型电气设备防爆原理 本质安全型电气设备防爆原理是基于减小点燃能量的防爆原理。第47页，共52页。（7）本质安全型电气设备（i）分级 本质安全型电气设备及关联的本质安全部分应分为“ia”和“ib”两级。 “ia”等级 在正常工况下发生1个故障或同时发生2个故障时，不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备为ia级。 “ib”等级 在正常工况下发生1个故障时，不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备为ia级。第48页，共52页。 a）按设计的电缆长度验算电缆的分布电容和分布电感值是否满足要求。通常电缆分布参数按集中参数考虑，其值与电缆长度成正比，即 Ca Ci +CC La Li +Lc第49页，共52页。 上式中： Ca、La关联设备给出的最大外部允许电 容和电感量； Ci、Li本安仪表内部最大等效电容和电感量； Cc、Lc允许电缆的最大分布电容和电感量。第50