防爆電氣的基礎(chǔ)知識(必讀)
一、防爆理論概要
爆炸三要素
當(dāng)易燃易爆物質(zhì)、大氣環(huán)境空氣、點燃源三個條件同時存在,而且當(dāng)爆炸性物質(zhì)與空氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)(即處于爆炸下限和爆炸上限之間)時,將不可避免的產(chǎn)生爆炸。
點燃源:明火、電氣火花、靜電火花、雷電火花、電磁輻射、光輻射、機械火花、危險高溫

爆炸性危險場所
做好開學(xué)前各項準(zhǔn)備工作。健全完善校園防疫、物資儲備、復(fù)學(xué)復(fù)課、應(yīng)急處置四個工作方案,備足防控物資,組織模擬演練,盯緊抓實學(xué)生、教職員工、校園、家庭四個關(guān)鍵環(huán)節(jié),嚴(yán)格落實《春季開學(xué)疫情防控措施40條》,全力確保師生身體健康和校園平安穩(wěn)定。
1、可燃性物質(zhì)生產(chǎn)、加工、處理、儲存、運輸場所將不可避免產(chǎn)生泄漏,與空氣混合可形成爆炸危險場所。
2、當(dāng)可燃性物質(zhì)與空氣的混合濃度介于爆炸極限范圍內(nèi)時,遇足夠能量的點燃源就會產(chǎn)生爆炸。
3、在石油、化工、煤炭等生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)⒉豢杀苊獾禺a(chǎn)生爆炸性物質(zhì)的泄漏,并與空氣形成爆炸性危險場所。
據(jù)資料統(tǒng)計:
1)在煤礦井下,2/3的場所屬于爆炸性危險場所;
2)在石油開采現(xiàn)場和精煉廠約有60-80%屬爆炸性危險場所;
3)在化學(xué)工業(yè)中,約有80%以上的生產(chǎn)車間屬爆炸性危險場所。
爆炸界限

定義:可燃性氣體或蒸氣與空氣的混合物只有在某個濃度范圍內(nèi)才能爆炸(燃燒),超出此范圍就不會被點燃,這一范圍的*高點和*低點分別稱為爆炸上限和爆炸下限。
爆炸界限常用可燃性物質(zhì)在可燃性混合物中的體積百分比(濃度)表示,例如,甲烷的爆炸下限是5.0%(體積比),爆炸上限是15%(體積比)??扇夹晕镔|(zhì)的濃度低于爆炸下限的混合物可以稱作“過稀”,濃度高于爆炸上限可以稱作“過濃”,過濃或過稀的混合物不能形成爆炸或燃燒。
爆炸事故的共同特征
爆炸事故往往是災(zāi)難性和毀滅性的。產(chǎn)生事故的三大因素:
1)物的因素(直接原因)
2)人的因素(間接原因)
3)管理的因素(間接原因)
為減少爆炸事故的發(fā)生,必須落實安全設(shè)施,規(guī)范人的行為、強化管理職能。遵守安全生產(chǎn)相關(guān)的法律、法規(guī)、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)。

具有潛在爆炸危險的領(lǐng)域

以上表格列出的是存在爆炸危險的領(lǐng)域。
爆炸防治理念
爆炸是可控的(防+治)。
1、置換:用非可燃物質(zhì)和非易燃物質(zhì)替換,以阻止形成爆炸性環(huán)境。
2、控制:減少可燃物質(zhì)的總量,避免釋放或使釋放減到*小,控制釋放,防止爆炸性環(huán)境形成、避免點燃源產(chǎn)生。
3、緩解:減少人員數(shù)量、防止爆炸傳播、緩解和抑制爆炸壓力、配置合適的個人防護用品。
防止爆炸發(fā)生的基本方法
1、避免形成爆炸性環(huán)境——理想的方法(**)
2、常見措施有嚴(yán)控跑冒滴漏、通風(fēng)、氮封、惰化、負(fù)壓操作、可燃?xì)怏w監(jiān)視、氧濃度監(jiān)視。
3、排除、消除可能的點火源——實際的方法
4、常見的措施是選用合適的防爆設(shè)備。
二、主要電氣防爆技術(shù)
爆炸性混合物的分類、分級、分組

為了使采用的防爆措施更具有針對性,所以有必要對爆炸性物質(zhì)進行分類、分級和分組。

爆炸性氣體分級

爆炸性氣體分組

爆炸性氣體分類、分級、分組舉例表

爆炸性氣體危險場所的劃分
按爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間分三個區(qū)域:
?、?級區(qū)域:在正常情況下,爆炸性氣體混合物,連續(xù)地或長時間存在的場所 (1000h/y)。
?、?級區(qū)域:在正常情況下,爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場所 (10-1000h/y)。
?、?級區(qū)域:在正常情況下,爆炸性氣體混合物不能出現(xiàn),僅在不正常情況下偶爾短時間出現(xiàn)(<10h/y)。
爆炸性氣體危險區(qū)域劃分舉例
如圖所示是典型的帶有呼吸閥的露天油罐的危險區(qū)域劃分示例。

R2一油罐半徑(m) r一呼吸閥閥口半徑(m)
防爆電氣設(shè)備的分類、分級、分組
按設(shè)備使用的環(huán)境,分為三類:

II類設(shè)備分級、分組:

隔爆型-Ex d
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB3836.1-2010、GB3836.2-2010
隔爆外殼:應(yīng)能承受內(nèi)部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力,并阻止內(nèi)部的爆炸向外部周圍爆炸性混合物傳播。(1區(qū)防爆技術(shù))
原理:允許危險氣體進入隔爆外殼,外殼內(nèi)可能產(chǎn)生爆炸。但要求外殼必需具有足夠的強度;且各外殼結(jié)合面必須具有足夠長的嚙合長度和足夠小的間隙,以確保內(nèi)部爆炸不會穿過隔爆結(jié)合面而導(dǎo)致外部環(huán)境爆炸。
增安型-Ex e
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB3836.1-2010、GB3836.3-2010
增安型電氣設(shè)備:一種對在正常運行條件下不會產(chǎn)生電弧、火花或可能點燃爆炸性混合物的設(shè)備結(jié)構(gòu)上,進一步采取措施,提高其安全程度,防止產(chǎn)生危險溫度、電弧、火花的可能性的電氣設(shè)備。
增安型外殼不要求具有承受內(nèi)部爆炸的強度,但至少應(yīng)能承受規(guī)定的機械沖擊,且具有IP54的外殼防護等級。
其次還要采?。航泳€端子防松、可靠的結(jié)構(gòu)連接、載流限制、繞組絕緣、溫度保護、電氣間隙/爬電距離等技術(shù)措施。
本質(zhì)安全型-Ex i
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB3836.1-2010、GB3836.4-2010
本質(zhì)安全型電氣設(shè)備:指其內(nèi)部的所有電路都是本質(zhì)安全電路的電氣設(shè)備,即該電路在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件(包括正常工作和規(guī)定的故障條件)下產(chǎn)生的任何電火花或任何熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電路。
本安技術(shù)實際上是一種低功率設(shè)計技術(shù),因此它能很好地適用于工業(yè)過程自動化儀表。
本安設(shè)備的等級:
?、貳xia – 直至兩個元件或其它類型的故障仍能保持防爆性能的設(shè)備。本安設(shè)備可安裝在0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)危險場所。本安關(guān)聯(lián)設(shè)備可連接到0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)危險場所。Ex ia是0區(qū)防爆技術(shù)(但已不是**的)。
?、贓xib – 直至一個元件或其它類型的故障仍能保持防爆性能的設(shè)備。本安設(shè)備可安裝在1區(qū)、2區(qū)危險場所。本安關(guān)聯(lián)設(shè)備可連接到1區(qū)、2區(qū)危險場所。
③Exic – 正常工作時能保持防爆性能的設(shè)備。本安設(shè)備可安裝在2區(qū)危險場所。本安關(guān)聯(lián)設(shè)備可連接到2區(qū)危險場所。
正壓外殼型-Ex p
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB3836.1-2010、GB3836.5-2004
正壓外殼型電氣設(shè)備:指具有正壓外殼的電氣設(shè)備,即該外殼能保持內(nèi)部氣體的壓力高于外部環(huán)境大氣壓力,且能阻止外部爆炸性混合物的進入。
標(biāo)準(zhǔn)所指的正壓技術(shù)(Pressurization)是指1區(qū)防爆技術(shù),即通過換氣使外殼內(nèi)部的1區(qū)爆炸性環(huán)境置換為“安全區(qū)域”,并通過保持適當(dāng)正壓,使周圍危險氣體不能進入外殼。這樣未經(jīng)防爆設(shè)計和認(rèn)可的普通電氣設(shè)備可安全地安裝在外殼內(nèi)。
主要技術(shù)措施:用空氣或惰性氣體換氣,在規(guī)定 時間內(nèi)進行換氣后,當(dāng)外殼內(nèi)部壓力高于設(shè)計規(guī)定值時,外殼內(nèi)部電氣設(shè)備自動得電;當(dāng)內(nèi)部壓力低于規(guī)定值時就切斷主電源。注意:壓力監(jiān)控設(shè)備通常需要采取其它防爆技術(shù)。
澆封型-Ex m
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB3836.1-2010、GB3836.9-2006
澆封型電氣設(shè)備:一種將整臺設(shè)備或部分澆封在澆封劑中,在正常運行和認(rèn)可的過載或認(rèn)可的故障下不能點燃周圍的爆炸性混合物的電氣設(shè)備。是一種隔離型防爆技術(shù)。
主要適用于電子組件單元(電子整流器)、線圈部件、超聲波探頭等產(chǎn)品。也可用作為對本安技術(shù)的補充措施。如降低功率元件溫升、結(jié)構(gòu)間距保護等。
需注意:澆封材料必須具有較好的熱穩(wěn)定性,以及澆封表面不應(yīng)出現(xiàn)裂痕、龜裂等現(xiàn)象。
油浸型-Ex o
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB3836.1-2010、GB3836.6-2004
油浸型電氣設(shè)備:一種將電氣設(shè)備或電氣設(shè)備的部件整個浸在油或其它保護液中,使設(shè)備不能夠點燃液面以上或外殼外面的爆炸性混合物的電氣設(shè)備。
通過充油的方法,防止設(shè)備可能產(chǎn)生的電火花與可燃性氣體環(huán)境的接觸。需配置適當(dāng)?shù)囊何?、油溫檢測控制電路。允許電氣設(shè)備存在移動觸頭、電弧、電火花或危險溫度。適用于大電流開關(guān)裝置、變壓器等產(chǎn)品。
充砂型-Ex q
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB3836.1-2010、GB3836.7-2004
充砂型電氣設(shè)備“q”:一種外殼內(nèi)充填沙?;蚱渌畛洳牧希怪谝?guī)定的使用條件下,殼內(nèi)產(chǎn)生的電弧、傳播的火焰、外殼壁或填充材料表面的過熱均不能點燃周圍爆炸性混合物的電氣設(shè)備。
字母“q”表示“quartz – 石英”。適用于各種電子部件,如鎮(zhèn)流器等。
采用充砂技術(shù)也可作為其它防爆技術(shù)的附加措施。
n型-Ex n
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB3836.8-2003
n 型電氣設(shè)備:一種在正常運行時或標(biāo)準(zhǔn)、制造廠規(guī)定的異常條件下,不會產(chǎn)生引起點燃的火花或超過溫度組別限制的*高表面溫度的電氣設(shè)備。目前具有5種防爆型式:
?、貳x nA - 無火花型設(shè)備
②Ex nR - 限制呼吸外殼
?、跡x nL - 限制能量設(shè)備
④Ex nZ - 具有簡單正壓
?、軪x nC – 封閉式結(jié)構(gòu)
有火花型設(shè)備,電火花觸頭采用除nR、nL和nZ之外的保護技術(shù)(封閉、密封外殼)。
注意:序號①適用于正常工作,不產(chǎn)生電弧、火花或過熱表面的設(shè)備;序號②-⑤適用于正常工作,產(chǎn)生電弧、火花或過熱表面的設(shè)備,它通過采取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的措施,使其不會產(chǎn)生點燃。
防爆型式和區(qū)域的關(guān)系

三、防爆標(biāo)志解析
中國防爆電氣設(shè)備的防爆標(biāo)志

1、符號:隔爆型—d,增安型—e,本質(zhì)安全型—ia/ib/ic,正壓型—p,油浸型—o,充砂型—q,無火花型—n,澆封型—m,特殊型—s。
2、ATEX防爆標(biāo)志

ATEX防爆標(biāo)志舉例
II 1G ExiaIICT4 Ga - 表示設(shè)備可適用于0區(qū)工廠爆炸性氣體環(huán)境。
II 2G ExdeIICT6 Gb - 表示設(shè)備可適用于1區(qū)工廠爆炸性氣體環(huán)境。
II 2G Exd[ib]IICT6 Gb - 表示設(shè)備可適用于1區(qū)工廠爆炸性氣體環(huán)境,并含有可與1區(qū)氣體危險場所用本安設(shè)備相連的關(guān)聯(lián)電路。

(注:溫度組別可直接標(biāo)志*高表面溫度)
北美防爆標(biāo)志
1、北美將爆炸性混合物分為三級:ClassⅠ代表氣體,ClassⅡ代表粉塵,ClassⅢ代表纖維。
2、爆炸性氣體危險場所的劃分:Division1(對應(yīng)中國Zone0和Zone1),Division2(對應(yīng)中國Zone2) 。
3、將爆炸性氣體和粉塵、纖維共分為八組,其典型代表物質(zhì)有:
?、貵roupA 代表氣體是乙炔;GroupB 代表氣體是氫氣;
?、贕roupC 代表氣體是乙稀;GroupD 代表代表氣體是丙烷和甲烷;
③GroupE 代表代表金屬導(dǎo)電粉塵,電阻率小于105Ω·cm;
④GroupF 代表碳粉塵,電阻率為105-108Ω·cm;
⑤GroupG 代表農(nóng)業(yè)粉塵和非導(dǎo)電粉塵,電阻率大于108Ω·cm。
?、薇ㄐ岳w維不分組,直接用ClassⅢ表示。