爆炸和火灾危险环境电气设备选择课件

§8-1电气防爆原理

§8-2爆炸和火灾危险环境区域划分

§8-3爆炸性混合物的分类、分级和分组

§8-4防爆电气设备选择

§8-5电气防爆应用问题第八章爆炸和火灾危险环境电气设备的选择

一、基本概念二、燃爆条件及防爆措施三、电气设备的防爆途径四、防爆电气设备的类型与标志五、隔爆防爆原理六、本质安全型防爆原理第一节电气防爆原理一、基本概念1、爆炸性危险环境：含有爆炸性混合物的环境。

2、爆炸性混合物：是指在大气条件下，气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合，点燃后，燃烧将在整个范围内迅速传播的混合物。（1）爆炸性气体混合物：

对可燃气体、易燃气体或可燃液体的蒸气与空气混合物形成的爆炸性混合物。

(2)爆炸性粉尘混合物：悬浮状可燃粉尘或可燃纤维与空气混合形成的爆炸性混合物。

3、火灾危险环境3、火灾危险环境：它是指生产、使用、储存后输送火灾危险物质的过程中，能引起火灾危险的区域。能引起火灾危险的物质包括：

(1)闪点高于场所环境温度的可燃液体，在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，虽然能泄漏但不致于形成爆炸性混合物。

(2)虽能燃烧，但不可能形成爆炸性混合物的悬浮状或堆积状的可燃粉尘或可燃纤维。

(3)固体状可燃物质。

二、燃爆条件与防爆基本措施(一)易燃易爆物质的燃爆条件

1、电气设备周围存在有一定数量的易燃易爆物质。

2、这些易燃易爆物质与空气混合，其浓度在爆炸极限以内，并具有与电气设备的危险因素相接触的可能性。

3、电气设备产生的火花、电弧或高温热量足以点燃爆炸性混合物。（二）防爆基本措施4、消除或控制电气设备产生火花、电弧或高温的可能性，并使其与易燃易爆物隔离，并在低于引燃温度下运行。5、定期清除沉积粉尘，给物料增湿，防止沉积和悬浮。1、要把燃爆的三个条件同时出现的可能性减到最小程度。2、通过生产工艺设计来消除或减少可燃气体、易燃液体的蒸气或薄雾、爆炸或可燃粉尘的产生及积累。3、限制易燃易爆物质在空气中的含量，减少其达到爆炸极限的概率。三、电气设备的防爆途径1、电气设备的防爆的基本思路隔爆防爆：采用结构防爆措施，使设备外部呈安全特性。本质安全防爆：从电路角度限制进入危险场所的电能，并防止出现火花和高温表面。2、电气设备防爆措施2、电气设备防爆措施(1)采用隔爆外壳。

(2)采用本质安全电路。

(3)采用超前切断电源。

(4)隔离法。

(5)限制正常工作的温度。

采用隔爆外壳多用于电机、电器等动力设备的防爆。特点：采用坚固外壳，当电气设备内部爆炸时产生的爆炸压力不致使外壳变形。当火焰从外壳间隙溢出时，受到足够的冷却，不足以引燃爆炸性混合物采用本质安全电路从基本电路设计出发，在电气系统中采用一定措施，使外露的电火花能量不足以引燃爆炸性混合物。适用于信号通信、测量仪器、遥控和自动控制系统等。采用超前前切断电电源基本原理理：在电电气设备备出现故故障前，，即自行行把电源源切断，，使热源源不至于于与爆炸炸性混合合物接触触，从而而达到防防爆目的的。隔离法原理：使使正常或或故障时时产生的的危险因因素，不不与爆炸炸性混合合物直接接接触，，从而达达到防爆爆目的。。限制正常常工作的的温度通过加大导导线截面、、降低使用用容量、改改善散热条条件等方法法，把电气气设备正常常或故障时时的运行温温度控制在在爆炸性物物质的引燃燃温度以内内。（5）充油型(o)（6）充砂型(q)（7）无火花型(n)（8）特殊型(s)四、防爆设备备的类型与与标志1、按其使用用环境的不不同分为二二类：I类为煤矿井井下用电气气设备；II类为工厂用用电气设备备。2、根据电气气设备产生生火花、电电弧和危险险温度的特特点，为防防止其点燃燃爆炸性混混合物而采采取的措施施不同分八类：（1）隔爆型(d)（2）增安型(e)（3）本质安全型型(ia,ib)（4）正压型(p)五、隔爆防防爆原理（一）、基基本概念隔爆性耐耐爆性（二）、要要求耐爆性要求求隔爆性要求求（三）、隔隔爆外壳的的材料隔爆：指当当坚固的电电气设备外外壳内发生生爆炸时，，火焰经各各接合面喷喷出，而不不使外面的的爆炸性混混合物爆炸炸。（一）、基基本概念1、耐爆性耐爆性是指指外壳强度度。当外壳壳内发生最最严重的爆爆炸性混合合物爆炸时时，或因高高温引起壳壳内有机绝绝缘分解，，生成可燃燃性高压气气体时，其其压力都不不致于使外外壳变形和和损坏，其其高温也不不致使外壳壳损伤。（一）、基基本概念2、隔爆性隔爆性是指指外壳各部部件的接合合面，要符符合一定要要求，使壳壳内爆炸时时向外喷出出的火焰或或灼热金属属颗粒不会会引起壳外外的爆炸性性混合物的的爆炸。耐爆性要求求1、爆炸性混混合物的爆爆炸压力与与温度2、外壳内绝绝缘油及有有机物分解解产生的压压力3、多空腔的的过压现象象4、隔爆外壳壳的机械强强度1、爆炸性混混合物的爆爆炸压力与与温度爆炸压力：：一般T=2100-2200℃，爆炸压力理理论值为0.83——0.85MPa。实际值：温温度1850℃℃，压力为0.74MPa，由于圆球形形的爆炸压压力大，长长方形最小小容积在0.5—0.6L时，压力相相差不大；；容积小于于0.5L时，爆炸压压力显著降降低；到0.01L时,其压力为0.5MPa.爆炸压力随随间隙的增增加而降低低,间隙相同时时,随容积增大大而增大。。2、外壳内绝绝缘油及有有机物分解解产生的压压力电弧作用下下，绝缘油油及有机物物分解产生生大量气体体，从而使使外壳受到到较高的压压力过压要比瓦斯爆炸压压力还大；；例如：塑塑料K21-22在电弧持续续1S所产生的压压力可达1.1MPA，高压油开关关箱内进行行三相短路路试验，当当切断线路路的电压为为6KV，短路电流可可达9.6KA时，虽法兰盘盘有0.1—0.15mm2间隙,而箱内压力力仍达到2MPA。3、多空腔的的过压现象象爆炸压力与与初压成正正比。初压压为0.1MPA,爆炸压力约约0.8MPA,初压为0.2MPA,爆炸压力约约1.6MPA.如右图：为避免产生生过压现象象，在设计计隔爆外壳壳时，应尽尽量缩小二二腔容积之之差，一般般应小于4：1联通孔断面面积应大于于750mm2。4、隔爆外壳的机械械强度考虑1.5倍的安全系系数的基础础上，能承承受0.8MPA设备的外壳壳,若采用钢板板其最小厚厚度应不小小于3--4㎜㎜,铸铁应为6㎜。只有这样样才能承受受甲烷爆炸炸高温和爆爆炸压力的的冲击作用用。出厂或或检修后，，还应进行行水压实验验。对于有衬垫垫密封的空空腔，由于于爆炸后气气体不能泄泄出，压力力不能增高高，此时，，不论空腔腔净容积大大小，外壳壳均要求承承受0.8MPA隔爆性要求求1、最大试验验安全间隙隙它是介于传传爆与不传传爆之间的的间隙。间间隙值的大大小与结合合面宽度及及爆炸性混混合物的种种类等因素素有关，它它可以通过过实验来确确定。2、隔爆外壳壳接合面的的要求对结合面的的间隙宽度度和光洁度度的要求也也不一样。。通常对以法法兰结合的的法兰盘强强度要求比比外壳更高高。隔爆外壳的材料料要求隔爆型电气设备外外壳材质应应以钢和高高级铸铁为为主，在某某些条件下下也可用铝铝合金或塑塑料。六、本质安全防防爆原理本质安全防防爆是根据据安全火花花原理，通通过合理地地选择电气气参数，使使系统在正正常或故障障状态下，，产生的电电火花变得得相当小，，不能点燃燃周围的爆爆炸性混合合物。本质安全电电路的安全全措施：1、电源限流流措施2、电感元件件的消能措措施3、安全栅第二节爆爆炸和火灾灾危险环环境区区域划分一、爆炸性性气体环境境危险区域域范围二、爆炸性性粉尘环境境危险区域域范围三、火灾危危险环境危危险区域范范围一、爆炸性性气体环境境区域范围围（一）、危危险区域划划分（二）、危危险区域范范围（一）、危危险区域划划分

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，即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境1、根据爆炸炸性气体混混合物出现现的频繁程程度和持续时时间分区2、根据释放放源级别和和通风条件件确定2、按释放源源级别和通通风条件确确定1）、释放源概念念2）、通风条件3）、爆炸危险区区域划分按按释放源级级别和通风风条件确定定1）、释放源源概念释放源：释释放爆炸性性混合物的的设备的位位置或设备的部位位。a、连续级释放放源：预计计长期释放放及短时频频繁释放的的释放源。。b、一级释放源源：预计正正常运行时时周期或偶偶尔释放的的释放源。。c、二级释放源源：预计在在正常运行行下不会释释放，即使使释放也仅仅是偶尔短短时释放的的释放源。。d、多级释放源源：由上述述两种或三三种级别释释放源组成成的释放源源。通风良好：：爆炸危险险区域内的的通风，其空气流量量能使易燃燃物质很快稀释到到爆炸下限限值的25%以下时。2）、通风条件爆炸爆炸危危险区域划划分按释放放源级别和和通风条件件确定，并并符合下列列规定：a、首先按下列列释放源级级别划分区区域：0区：存在连连续级释放放源的区域域1区：存在第第一级释放放源的区域域2区：存在第第二级释放放源的区域域3）爆炸危险险区域划分分按释放源源级别和和通风条件件确定b、其次按通风风条件调整整区域划分分当通风条件件良好时，，应降低爆爆炸危险环环境区域等等级，当通通风不良时时，提高爆爆炸危险环环境区域等等级。可采用局部部机械通风风降低爆炸炸危险区域域等级在障碍物、、凹坑和死死角处，应应局部提高高爆炸危险险区域等级级。1、确定原则则：爆炸危险区区域的范围围应根据释释放源的级级别和位置，易燃燃物质的性性质、通风风条件、障障碍物及生产条件件、运行经经验，经技技术经济比比较综合确定。(2)建筑物内部部，宜以厂厂房为单位位划分爆炸炸危险区域的范围围。当厂房房空间大，，释放源释释放的易燃物质量量少时，可可按厂房内内部分空间间划定爆炸危险的的区域范围围。（二）危险险区域的范范围(3)当易燃物质质可能大量量释放并扩扩散到15m以外时，，爆炸危险险区域应划划分附加2区。(4)在物料操作作温度高于于可燃液体体闪点的情情况下，可可燃液体可可能泄露时时，其爆炸炸危险区域域的范围可可适当缩小小。2、危险区域范围围确定A、非开敞建筑物B、开敞或局部开敞敞建筑物C、露天装置D、使用明火设备的的一些危险区域域E、与爆炸危险区域域相邻的区域1）、按规程要求求（划分）：2）、按释放源划划分A、非开敞建筑物在建筑物内部，一一般以室为单位位，当室内空间间很大时，可依依据通风情况、、释放源的位置置、爆炸性气体体释放量的大小小和扩散范围酌酌情将室内划分分为若干个区域域并确定其级别别。如图示：厂房门、窗外规规定空间范围内内，由于通风良良好，则可划低低一级。但当室室内具有比空气气重的气体或蒸蒸汽，或者有比比空气轻的气体体或蒸汽时，也也可以不按室为为单位划分。B、开敞或局部开敞敞建筑物（1）、对易燃液体体、闪点低于或或等于场所环境境温度的可燃液液体注送站，其其开敞面外缘向向外水平延伸15米，以内向上垂垂直延伸3米以内的空间应应划为危险区域域。（2）、对可燃气体体、易燃液体、、闪点低于或等等于场所环境温温度的可燃液体体的封闭工艺装装置，开敞面外外缘3米以内的空间应应划为2区。C、露天装置对装有可燃气体、、易燃液体和闪闪点低于或等于于场所环境温度度的可燃液体的的封闭工艺装置置，一般在离设设备外壳3米（垂直或水平平）以内的空间间应划为危险区区域。当设置安全阀、、呼吸阀、放空空阀时，一般是是以阀口以外3米以内的空间作作为危险区域。。如图示。装有易燃液体、、闪点低于或等等于场所环境温温度的可燃液体体贮罐，以罐体体外壳以外的水水平或垂直距离离3米以内的空间应应划为危险区域域。当设有防护护堤时，应包括括护高度以内的的空间。若为注送站，则则以注送口外水水平15米，垂直7.5以内的空间作为为危险区域D、使用明明火设设备的的一些些危险险区域域在高温物物体附附近，，可采采用非非防爆爆型电电气设设备。。在这这种情情况下下防火火防爆爆主要要采取取密闭闭、防防渗漏漏等措措施来来解决决，因因为在在这些些区域域内已已有明明火或或超过过爆炸炸性混混合物物自燃燃温度度的高高温物物体，，电气气设备备防爆爆已起起不到到它应应有的的作用用。E、与爆炸炸危险险区域域相邻邻的区区域关于与与爆炸炸危险险区域域相邻邻的区区域等等级的的划分分，应应根据据它们们之间间的相相对间间隔、、门窗窗开设设方向向和位位置、、通风风状况况、实实体墙墙的燃燃烧性性能等等因素素确定定。具具体实实施时时，必必须作作好调调查。。2）以释释放源源划分分危险险区域域以释放放源级级别及及通风风条件件区域域范围围划分分示例例：1、对对于易易燃物物质重重于空空气、、通风风条件件良好好且第第二级级释放放源接接近坪坪时的的主要要装置置区，，其爆爆炸危危险区区域的的范围围划分分一、在在爆炸炸危险险区域域内，，地坪坪下的的坑、、沟划划分为为1区。二、以以释放放源为为中心心，半半径为为15m，地坪上上高度度为7.5m,顶部与与释放放源的的距离离为7.5m的范围围划分分为二二区。。三、以以释放放源为为中心心，总总半径径为30m，地坪上上高度度为0.6m，且在2区以外外的范范围内内划分分为附附加2区。二、爆爆炸性性粉尘尘环境境危险险区域域（一））、危危险区区域划划分（二））、危危险区区域范范围按爆炸炸性粉粉尘混混合物物出现现的频频繁程程度和和持续时时间分分区10区：连连续出出现或或长期期出现现爆炸炸性粉粉尘的环境境11区：有有时会会将积积留下下的粉粉尘起起而偶偶然出现爆爆炸性性粉尘尘混合合物的的环境境。（一））、危危险区区域划划分原则：：(1)爆炸性性危险险环境境的范范围应应根据据爆炸炸性粉粉尘的的量、释释放率率、浓浓度和和物理理特性性、以以及同同类企企业相似似厂房房的实实践经经验等等确定定。(2)爆炸性性粉尘尘环境境在建建筑物物内部部，宜宜以厂厂房为为单位确确定范范围。。（二））、危危险区区域范范围确确定区域划划分根据火火灾事事故发发生的的可能能性和和后果果，以以及危危险程程度及及物质质状态态的不不同，，按下下列规规定进进行分分区：：21区：具具有闪闪点高高于环环境温温度的的可燃燃液体体，在在数量量和配置置上能能引起起火灾灾危险险的环环境。。22区：具具有悬悬浮状状、堆堆积状状的可可燃粉粉尘或或可燃燃纤维维，虽不能能形成成爆炸炸性混混合物物，但但在数数量和和配置置上能引引起火火灾危危险的的环境境。23区：具具有固固体状状可燃燃物质质，在在数量量和配配置上上能引引起火灾灾危险险的环环境。。三、火火灾危危险环环境作业名词解解释：：爆炸性性危险险环境境、火火灾灾危险险环境境问答：：1、易燃燃易爆爆物质质的燃燃爆条条件？？2、电气气设备备的防防爆途途径（（措施施）？？3、爆炸炸性气气体环环境危危险区区域划划分？？第三节节爆爆炸炸性混混合物物的分分类、、分分级和和分组组一、爆爆炸性性混合合物的的分类类二、爆爆炸性性气体体混合合物的的分级级分组组三、爆爆炸性性粉尘尘混合合物的的分级级分组组爆炸性混合物的危危险性，是由它的的爆炸极限、传爆能力、引燃温度和最小点燃点流决定的。根据爆炸性混合物物的危险性并考虑虑实际生产过程的的特点，一般是将将爆炸混合物分为为三类：I类——矿井甲烷；II类——工业气体III类——工业粉尘一、爆炸性混合物物的分类二、爆炸性气体混混合物的分级、分分组分级按最大试验安全间间隙（MESG）分级按最小点燃电流（（MIC）分级分组按引燃温度分组1、按最大试验安全全间隙（MESG）分级（1）分级实验方法：：最大安全试验间隙隙是在标准试验条条件下，壳内所有有浓度的被试验气气体或蒸气与空气气的混合物点燃后后，通过25mm面均不能点燃壳外外爆炸气体混合物物的外壳空腔两部部分之间的最大间间隙。1、按最大试验安全全间隙（MESG）分级（2）分级归类方法：：I类——矿井甲烷：=1.14mmII类——工业气体:<1.14mmIIA:0.9<MESG<1.14mmIIB:0.5<MESG<0.9mmIIC:MESG<0.5mm2、按最小点燃电流流（MIC）分级(1)分级实验方法在温度为20---40。C，0.1Mpa，电压为24V，电感为95mH的试验条件下，采采用IEC标准火花发生器对对空气电感组成的的直流电路进行3000次火花发生试验，，能够点燃最易点点燃混合物的最小小电流。2、按最小点燃电流流（MIC）分级（2）分级归类方法：：I类：甲烷最易点燃燃的混合物浓度为为8.3%±0.3%，最小引燃能量为为0.28mJ。对应的电路电流I0（基准）。II类——工业气体:IIA:0.8≤≤1IIB:0.45≤≤0.8IIC:0.45≤引燃温度:也称自燃温度，既既不需要用明火灾灾空气或氧气中加加热即能引起燃烧烧和爆炸的最低的的温度。T1：t>450℃T1：300<t<450℃T3：200<t<300℃T4：135<t<200℃℃T5：100<t<135℃T6：85<t<100℃℃3、按引燃温度分组组三、爆炸性粉尘混混合物的分级分组组1、分级分组方法（1）根据爆炸性粉尘尘混合物物理特性性（导电性分级）（2）爆炸性粉尘引燃燃温度的高低2、分级分组规定三、爆炸性粉尘混混合物的

分级分分组2、分级分组规定（1）根据粉尘导电性性：IIIA(非)、IIIB(导)（2）按引燃温度分组：：T11T>270℃T12270>T>200℃T13200>T>140℃第四节防防爆电气设备备选择一、一般安全要求求二、电气防爆标志志和防护型式三、爆炸性环境电电气设备选择四、火灾危险环境境电气设备选择（1）严格进行爆炸性环环境的电力设计时时，尽量把电气设设备，特别是正常常运行时发生火花花的设备，布置在在危险性较小或非非爆炸性环境中。。（2）在满足工艺生产及及安全的前提下，，尽量少用防爆电电气设备，少用携携带式电气设备。。（3）严格按防爆要求配配用电气设备，防防爆电气设备应具具有相应的级、组组。（4）在建筑上采取措施施限制爆炸性环境境范围。一、一般安全要求求二、电气防爆标志志及防护型式1、防爆电气设备类类型2、防爆的标示方法法3、防护型式1、防爆电气设备类类型（1）隔爆型(d)（2）增安型(e)（3）本质安全型(ia,ib)（4）正压型(p)（5）充油型(o)（6）充砂型(q)（7）无火花型(n)（8）特殊型(s)I类：煤矿井下用电电气设备。II类：工厂用电气设设备，按MESG（MIC）分为A、B、C三级。(1)永久性标志“EX”,在铭牌右上方(2)类型、级别、组别别标示edIIBT32、防爆的标示方法法①表示产品防爆型式式，用一种或多种种用字母表示。②类别③③级别④④表示温度组组别④③②①（3）特例：复合型：先标出为为主体防爆型式，，后标出为他防爆爆型式(ExepIIAT3)。特定型：只允许一一种爆炸性气体或或蒸汽环境中使用用的电气设备，其其标志可用该气体体或蒸气的化学分分子式或名称表示示，此时可不必注注明级别与温度组组ExdII(NH3)或ExdII氨。II类电气设备的标志志，可标温度组别别，也可标最高表表面温度，或二者者都标出ExeII(125℃)或ExeII（125℃）T4。（3）特例：3、防护型型式（1）等级代代号：IPX1X2S（M）附加字母防水等级防固体等级外壳防护特征字母（2）说明无S或M则表示设设备在静静止和运运转状态态下都经经过防水水试验。。当仅需要要用一个个特征数数字表示示防护等等级时则