电气设备的防爆及防爆区域的划分-PPT.ppt

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1、第二章 电气部分防爆技术标准现状第一章 海上危险区域的划分第三章 电气部分防爆简介第四章 防爆电气工程实践要求第一章 危险区域的划分1.GB50058-1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范;2.GB3836.14-2000 爆炸性气体环境用电设备 第14部分 危险场所分类;3.中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程(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持续时间为划分依据爆炸性危险区域的划分规范依据1第一章 危险区域的划分区域划分时应考虑以下主要因素：1.存在危险物质的可能性；2.危险物质的释放量；3.危险物质的特性(气体的密度等)；4.环境条件(气压、温

2、度、湿度以及通风情况等)；5.远离释放源的距离；6.危险物质泄漏监控设施设置情况；7.爆炸后果的严重性；影响危险区域划分的主要因素2第一章 危险区域的划分危险区域的划分 爆炸危险区域的划分首先确定释放源，考虑到海洋平台的某一区域或相邻区域是否有易燃液体、气体、油蒸汽或可燃气体（环境温度高于其燃点）进行处理或储存，然后根据可燃性或易燃性气体出现的频繁程度和持续时间进行划分。由于海上平台受空间的限制，设备布置比较紧凑，因此还应结合释放源所在处所的通风条件调整区域的划分。3第一章 危险区域的划分0 类危险区 0类危险区是指在正常条件下持续或长期存在爆炸危险气体的区域，如石油和天然气产品贮罐、贮仓、分

3、离器等内部空间或爆炸混合气体持续或长期存在的处所以及与上述相类似的处所。除了上述封闭的空间，很少存在0区。4第一章 危险区域的划分1 类危险区 1类危险区划分考虑的因素。1类危险区是指在正常工作条件下，可能存在易燃气体或油蒸汽的可燃浓度的区域，当出现以下任何一种情况时，应划为1类危险区：5第一章 危险区域的划分 正常情况下可能有可燃气体或油蒸汽聚集。由于维护、维修和泄漏，可能有可燃的气体或油蒸汽聚集。因工艺加工、贮存、输送等类似设备故障引起的电气设备故障，造成引燃源（如电弧）并同时伴有可燃的气体或油蒸汽聚集。可燃液体或不在充分通风的区域内进行处理、加工或存贮。在不充分通风的条件，终于空气的可燃

4、油蒸汽可能聚集的处所。比空气轻的可燃气聚集外的墙和房顶没有足够的开孔和通风。1 类危险区（续）6第一章 危险区域的划分1 安装有油、气处理和储存等装置及其系统的封闭处所，以及该类处所通风口边缘起向上和周围1.5米，向下3米的区域。直接临近于井口危险区、石油和天然气产品的储罐、分离器的密闭处所，以及油气容易积聚而通风不良的部位，或与上述相类似的处所。1 类危险区的处所7大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点 可以互相讨论下，但要小声点8第一章 危险区域的划分2 类危险区 2类危险区划分考虑的因素。2类危险区是在不正常情况下才可能存在易燃气体或油蒸汽的区域，1类危险区确定后，出现以

5、下任何一种情况时，应划为2类危险区：9第一章 危险区域的划分 在含有易燃液体或气体系统的充分通风区域内，在非正常工况下可能会从潜在的释放源发生液体或天然气的泄漏；和一类区域相邻，但没有气密墙或挡板分开；采用正压通风，当通风设备故障或非正常操作时可能有可燃气气体或蒸汽聚集该区域。2 类危险区（续）10第一章 危险区域的划分 以井口油气源为中心，向上和周围5米，向下直至铺板的区域。以1类危险区边界起向上和向周围延伸1.5米、向下延伸3米以内的区域。装有用作操作、处理、运输石油和天然气产品的设备及其管道，且可能会泄漏出油的封闭处所。安装在露天的石油和天然气产品储存罐、分离器，离外壳3米以内的空间。2

6、 类危险区的处所11第一章 危险区域的划分 来自2类危险区封闭处所的通风出口边缘起向上和周围1.5米，向下3,米以内的区域。装在露天部位用于操作、处理、运送石油和天然气产品的设备及其管道，以油气可能泄露源为中心，半径为3米。2 类危险处所（续）12第一章 危险区域的划分爆炸气体环境危险场所划分示例 13第一章 危险区域的划分14第一章 危险区域的划分15第一章 危险区域的划分16第一章 危险区域的划分17第一章 危险区域的划分18第一章 危险区域的划分19第二章 电气部分防爆技术标准现状中国主要防爆技术标准 中国颁布的主要防爆技术爆炸有：1.GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备

7、 第1部分 通用要求 2.GB3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第2部分 隔爆型电气设备“d”3.GB3836.3-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第3部分 增安型电气设备“e”4.GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第4部分 本质安全型电路和电气设备“i”5.GB3836.5-2004 爆炸性气体环境用电气设备 第5部分 正压型电气设备“p”20第二章 电气部分防爆技术标准现状6.GB3836.6-2004 爆炸性气体环境用电气设备 第6部分 充油型电气设备“o”7.GB3836.7-2004 爆炸性气体环境用电气设备 第7部分 充砂型电气设备“q”8.

8、GB3836.8-2003 爆炸性气体环境用电气设备 第8部分 n型电气设备“n”9.GB3836.9-1990 爆炸性气体环境用电气设备 第9部分 浇封型电气设备“m”10.GB3836.10-1991 爆炸性气体环境用电气设备 第10部分 气密型电气设备“h”（作废）11.GB12476.1-2000 可燃性粉尘环境用电气设备 第1部分 用外壳和限制表面温度保护的电气设备 第1节 电气设备的技术要求“DIP A/B”中国主要防爆技术标准（续）21第二章 电气部分防爆技术标准现状中国其他防爆技术标准中国颁布的其他配套防爆技术爆炸有：1.GB3836.11-1990 爆炸1.性气体环境用电气设

9、备 第11部分 最大试验安全间隙测定方法；2.GB3836.12-1990 爆炸性气体环境用电气设备 第12部分 气体或蒸汽混合物按其最小试验安全间隙和最小点燃电流的分级；3.GB3836.13-1997 爆炸性气体环境用电气设备 第13部分 爆炸性环境用电气设备检修；4.GB3836.14-1997 爆炸性气体环境用电气设备 第14部分 危险场所分类；22第二章 电气部分防爆技术标准现状中国其他防爆技术标准（续）5.GB3836.15-1997 爆炸性气体环境用电气设备 第15部分 危险场所电气安装(煤矿除外)；6.GB/T2900.35-1998 电工术语 爆炸性环境用电气设备；7.GB/

10、T15604-1995 粉尘防爆术语；8.GB1444-1987 防爆灯具专用螺口式灯座。9.GB1444-1987 防爆灯具专用螺口式灯座。23第二章 电气部分防爆技术标准现状防爆电气设备的类、级、组u 按设备适用的环境，分为三类：I类：矿井用Mining IndustryII类：工厂用Surface IndustryIII类：爆炸性粉尘和纤维环境用u II类设备分级分组：和爆炸性气体分级、分组相同。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表面温度，且它的确定与防爆型式有关。u I类和III类设备不分级分组，但III类设备分为

11、A/B型设备。24第三章 电气部分防爆简介主要电气防爆技术（防爆型式）1、隔爆型(Exd)6、充砂型(Exq)2、本安型(Exia/Exib)7、n(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)解决主要点燃源：由电气因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）。25第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术隔爆型Exdu 设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.2-2000u 隔爆外壳定义：能承受内

12、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)。u 允许危险气体进入隔爆外壳，外壳内可能产生爆炸。但要求外壳必须具有足够的强度；且各外壳接合面必须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。u 是间隙防爆技术，依靠间隙、啮合长度来达到降温、熄火效果。26第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术隔爆型Exd(续)u 强度设计：至少为参考压力的1.5倍。通常IIB为1MPa，IIC为1.5MPa。u 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表面配合在一起的接合面

13、，称为隔爆接合面。u 接合面结构形式与要求：平面接合面：表面粗糙度、啮合宽度、间隙圆筒接合面：表面粗糙度、啮合宽度、间隙 止口接合面：表面粗糙度、啮合宽度、间隙螺纹接合面：啮合精度、啮合扣数、螺距大于0.7mmu 防锈措施：电镀、磷化、涂防锈油、不准涂刷油漆。27第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术增安型Exeu 设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.3-2000u 定义：对在正常运行条件不会产生电弧或火花的电气设备采取进一步措施，提高其安全程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和电火花的可能性的型式(I区防爆技术)。u 要求设备在正常工作和认可的过载条件下不会产生危险温度、电

14、弧和危险温度。u 增安型技术是一种德国技术。原则上可以适用于1区场所，但国际间或行业间认可程度略有不同。28第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术增安型Exe(续)u 主要技术措施：接线端子放松、电气间隙/爬电距离、外壳防护等级、绕组绝缘、温度保护等。u 外壳不要求具有承受内部爆炸的强度、但至少应能承受规定的机械冲击，且具有IP54的外壳防护等级。u 典型应用：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，即认为正常情况下会产生电火花，因此一般不设计为Exe。29第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术本质安全型Exiu 设备依据标准：GB3

15、836.1-2000/GB3836.4-2000u 定义：在标准规定的条件(包括正常工作和规定的故障条件)下产生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(0/I区防爆技术)。u 是一种以抑止点火源能量为防爆手段的“安全”技术。要求设备在正常工作和故障状态下可能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。u 本安技术实际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。30第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术本质安全型Exi(续)u 基本设计技术措施(电路与结构设计方面)：限制电压；限制电流；限制能量(含储能元件：

16、电容和电感)；合理选择元器件额定参数、载流导线截面等；电路和结构的分隔措施。31第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术本质安全型Exi(续)u 本安防爆的技术和商务特征：制造工艺简单、体积小、重量轻、造价低(开关回路1:4)；易于实现较高防爆级别的设计；可带电操作与维护；安全可靠性高；可有效避免人员触电伤亡事故发生；适用范围广(ia等级是唯一的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。32第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术本质安全型Exi(续)u 电气设备类型1.本质设备其内部所有电路都是本质安全电路的电气设备。2.关联设备装有本安电路和非本安电电路，且结构使非本安电

17、路不能对本安电路产生不利影响的电气设备(关联设备一般安装在安全场所)。33第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术本质安全型Exi(续)u 本质安全设备的类别1.Exia直至两个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本质设备可安装在0区、1区、2区危险场所。本安关联设备可连接到0区、1区、2区危险场所。Exia本安设备是唯一可安装在0区的防爆电气设备。2.Exib直至一个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本质设备可安装在1区、2区危险场所。本安关联设备可连接到1区、2区危险场所。34第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术本质安全型Exi(续)u 最小点燃曲线的概念1.最小点燃电流：用

18、标准电火花试验装置，在电阻和电感电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最小电流。2.最低点燃电压：用标准电火花试验装置，在电容电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最低电压。3.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。它是通过大量电火花试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依据。国家标准GB3836.4-2000附录A给出了这些曲线。35第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术本质安全型Exi(续)u 安全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。不能直接使用。使用时，应考虑相应的安全系数。所谓安全系数是指最小点燃电流(或电压)与

19、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)。具体安全系数取值见下表：36第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术本质安全型Exi(续)u 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达到规定的安全系数。37第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术本质安全型Exi(续)最小点燃曲线的应用例1：找出一个与28V直流电源(蓄电池)相串联的限流电阻的最小值。使该电路适用于氢气危险场所。该电路属于IIC电阻性电路；考虑电源波动10%的因素,电源E=28x(1+0.1)=30.8V。取E=31V。查电阻性IIC最小点燃曲线(

20、GB3836.4附录A1曲线)可知，电源电压最小点燃电流为140mA。取安全系数1.5,则允许的最大电流最小点燃电流/安全系数70mA。由此可得出与28V直流电源串联的最小电阻值R=28V/70mA400考虑电阻器允许误差精度为5，限流电阻的阻值至少为420。38第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术正压型Expu 设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.5-2004u 定义：用保持外壳内部气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，以阻止外部爆炸性气体进入的外壳。u 现行标准所指的正压技术(I区防爆技术)即通过换气使外壳内部的1区爆炸性环境置换为“安全区域”，并通过保持适当正压，使周围

21、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安全地安装在外壳内。u 正压外壳分为“正压通风”、“正压补偿”和“静态正压”三种。u 是一种较为复杂的防爆技术，但有时是唯一的技术。39第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术正压型Exp(续)u 主要技术措施：用空气或惰性气体换气。换气时间满足试验测定时间；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；监控设备通常需要采用其他防爆技术。u 典型应用：控制柜、仪表盘、分析仪器、正压小屋等。u 注意：换气取风口和出风口的安全(在危险区内，取风

22、口高于地面9m或爆炸危险区1.5m以上)。u 最新IEC标准规定的主要型式有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40第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术浇封型Exmu 设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.9-2004u 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。在没有形成专门标准前，将这种技术称为特殊型(Exs)。u 典型应用：电子组件单元(电子整流器)、线圈部件、超声波探头等产品。u 可用作对本安技术的补充措施。如降低功率元件温升、结构间

23、距保护等。u 浇封材料必须具有较好的热稳定性。u 浇封表面不应出现裂痕、龟裂等现象。41第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术充砂型Exqu 设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.7-2004u(I区防爆技术)。字母“q”表示“quarz石英砂”。u 原理：危险气体可能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。u 适用于各种电子部件，如启辉器等。u 采用石英砂保护可能产生电火花的设备或部件。42第三章 电气部分防爆简介主要防爆技术充油型Exou 设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.6-2004u(I区防爆技术)。字母“o”表示“oi

24、l油”。u 原理：通过充油的方法，防止设备可能产生的电火花与可燃性气体环境的接触。u 允许电气设备存在移动触头、电弧、电火花或危险温度。适用于大电流开关装置、变压器等产品。43第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气设备选型原则u 安全可靠性原则：设备的类、级、组别应与使用的爆炸性环境相适应。u 经济性原则：设备选型不必高选。对于同等级别的产品应考虑价格、寿命、可靠性、运行费用、耗能、备件的可获得性等因素。u 环境适应性原则：在同等条件下，应选结构简单、重量轻的产品；必要时还应考虑系统运行要求，如连续的自动化系统应优先选用本质安全型产品。44第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气设备选型原则

25、（续）u 附加要求：1.0区场所只选用Exia产品，必要时可考虑双重防爆产品；2.1区场所不宜选用壳体内经常会形成点燃源的设备和高压设备；3.1区场所不宜用温升不稳定的设备，必须时应选Exd/Exp设备。45第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆型式和区域的关系46第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气设备的选择u 在选择防爆电气设备前，我们必须首先了解设备使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。1.依据区域选择防爆型式0区：Exia1区：Exia/ib,Exd,Exp,Exq,Exo,Exe,Exm2区：Exn和适用于1区的设备2.依据存在危险气

26、体所属的类别与级别选择设备的类别与级别。查GB3836.1附表 假如介质属于IIA，选IIA、IIB或IIC类设备；假如介质属于IIB，选IIB或IIC类设备;1.假如介质属于IIC，选IIC类设备。47第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气设备的选择(续)3.依据危险气体温度组别确定设备温度组别。特别注意：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备。如对于同时存在氢气(IIC,T1)和乙醛(IIA,T4)的爆炸危险场所，至少应选择IIC,T4的电气设备。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原则相同。c）严禁将气体环境用电气设备用于粉尘环境。d）可能产生的主要

27、问题有：温升、外壳防护等级。48第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气设备的采购验收u 采购设备质量的好坏，将直接影响安装质量和工程项目的总体防爆安全技术水平。为了确保建设项目安全运行，有必要从源头上把好防爆电气设备采购验收关。u 实施采购设备的验收应至少包括以下几点：a）核查防爆合格证书的有效性和产品适用性b）核对产品铭牌信息与证书的一致性c）依据防爆标准和设备的外观特征和部分可观察到的结构特征，判断是否满足防爆要求49第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气设备的采购验收（续）d）设备连接界面(必要的附件、配件)是否齐全 注意：1）该项工作通常邀请或直接委托专业检查机构实施验收工作，也可

28、由具备一定防爆专业技术的企业设备管理技术人员独立进行。2）常见问题：无证或证书失效，错误选型，使用条件不符合，缺少附件等。50第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气设备安装基本要求u 电气设备的配电1.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；2.如果是3相4线制，则应在安全场所首先转化为3相5线制；3.保护地线的接地电阻应满足有关标准要求。51第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气设备安装基本要求（续）u 电气设备的接地1.处于爆炸危险场所的电气设备外壳应与接地系统可靠连接；2.电气设备的内接地端子应与电缆中专门配置的地线相连；3.如果设备是安装在接地的金属构架上，或者设

29、备采用接地良好的导管布线方式安装，则可视作已有外接地；4.不能用输送可燃气体或液体的管道作为接地线。52第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气设备安装基本要求（续）u 其他要求1.电气设备的供电应设置适当的保护装置，以避免设备因过载、短路、断路或接地故障产生有害影响。例如，增安型鼠笼电动机应配置反时限保护装置。53第四章 防爆电气设备工程实践要求防爆电气系统的配线要求u 0区：只允许敷设本质安全电缆系统，并应考虑浪涌保护和防雷措施。u 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。1.电缆配线系统a）对于固定式设备允许使用塑料护套、橡胶护套或矿物绝缘护套电缆；b）对于移动式设备必须使用重型(加厚)橡胶护套电缆，导线面积最小1mm2。54