防爆仪表-基础知识.ppt
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1、危险场所自控系统的防爆技术,辽阳石化公司仪表厂雷军2010.5,一、爆炸基本条件 和防爆基本方法,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,2、防止爆炸发生的基本方法,消除爆炸三角形中的任何一个条件 避免形成爆炸性环境理想的方法 排除/削除可能的点火源实际的方法。,3、防爆基础理论,(1)初级防护理论 初级防护理论是通过一种或多种方法,来对常见危险气体进行防护。(2)二级防护理论 二级防爆理论是通过将热量和电能与爆炸混合物分离来防护。主要是从设备的结构和电参数着手的。目前,电气设备防爆技术。
2、,4、防爆技术的基本概念,(1)爆炸性环境 可能发生爆炸的环境(气体和粉尘)。凡涉及爆炸性物质生产、加工、处理、储存、运输的场所都可能形成爆炸性环境。,(2)爆炸性危险场所 爆炸性环境大量出现或预期出现的数量足以要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门预防措施的区域。,(3)爆炸性气体环境 大气条件下,气体、蒸气或雾状的可燃物质与空气构成的混合物,在该混合物中点燃后,燃烧将传遍整个未燃混合物的环境。,(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。,爆炸下限(LEL-l
3、ower 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 limit)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。,(5)爆炸性气体环境的点燃温度 可燃性气体或蒸气与空气形成的混合物,在规定条件下被热表面引燃的最低温度。,(6)电气设备 系一切利用电能的设备的整体或部分,如发电、输电、配电、储电、电测、调节、变流、用电设备和通信工程设备等。,(7)防爆电气设备 在爆炸性环境中使用的电气设备。(爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境),(8)防爆型式 为防止电气设备引起周围爆炸性气体
4、(或粉尘)环境而采取的特定措施。特定措施:电气设备结构设计、电路设计和电参数设计计算等。,二、爆炸性气体环境危险区域划分,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。,(2)北美将爆炸性物质分为三类(级),它们分别是:Class I 爆炸性气体;Class II 爆炸性粉尘;Class III-纤维。,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。
5、见表1。,表1,我国国家标准GB3836.1,国际电工委员会IEC标准和欧洲EN标准等均采用上述的分级方法。美国NEC500的标准却不同,见表2.(NEC-美国国家电气规程),表2,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),最大试验安全间隙试验装置示意图,最小点燃电流(MIC)是指在规定的试验条件下,能点燃气体或蒸气的最小电流。最小点燃电流(单位:A或mA)最小点燃电流比(MICR)是指在规定试验条件下,各种气体或蒸气的最小点燃电流与对甲烷的最
6、小点燃电流之比。,最小点燃电流试验装置示意图,(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。,表 3,(3)爆炸性气体的分类、分级、分组举例,见表5,3、爆炸危险区域划分,(1)爆炸性气体环境危险区域划分依据 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。,(2)爆炸性气体环境危险区域划分,根据爆
7、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环境。,4、北美标准与IEC、GB在爆炸性气体环境危险区域划分的区别 北美标准与IEC、GB在爆炸性气体环境危险区域的划分方法存在很大的差异,它们之间的近似对应关系见表6.,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
8、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。,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。,(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面的最低温度。,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,(2)爆炸性粉尘的分级和分组 爆炸性粉尘(类
9、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。,表7,表 8,3、爆炸性粉尘环境危险区域划分,(1)区域划分依据 爆炸性粉尘环境危险区域划分的依据: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,(2)区域划分 爆炸性粉尘环境应根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间,按下列规定进行分区:10区:连续出现或长期出现爆炸性粉尘环境11区:有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境,(3)GB12476和IEC79-61241标准 对爆炸粉
10、尘危险区域划分的方法 把危险场所分为三个区域,它们是20区、21区和22区。GB12476 标准爆炸性粉尘的点燃温度划分为6个温度组别:T1_T6,见表3。而NEC500划分危险区域和表示的方法与上述也不同,具体见表9。,表9,(2)爆炸性粉尘环境用电气设备,1)分型 A型设备是无粉尘层试验 A型尘密外壳,其防护等级为 IP6;A型防尘外壳,其防护等级为 IP5;B型设备是有粉尘层试验 B型尘密外壳,其防护等级为 IP6;B 型防尘外壳,其防护等级为 IP5;2)可燃性粉尘防爆电气设备的最高表面温度分为 6个组:T1T6(与可燃性气体防爆电气设备的最高表面温度组别一样),美国NEC500标准对
11、气体、液体、粉尘进行的分级(Groups)与GB、IEC标准的差异,见表10。,表10,四、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。,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
12、特殊型“s”。,隔爆型“d”防爆原理图,增安型“e”防爆原理图,正压型“p”防爆原理图,本质安全型“i”防爆原理图,浇封型“m”防爆原理图,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。,表11,5、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,(2)
13、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,五、爆炸性气体环境用电气设备的防爆性能要求,爆炸性气体环境内安装使用的电气设备必须是防爆电气设备,并且防爆电气设备必须是符合现行国家标准的产品。要根据爆炸危险区域的分区、电气设备的种类和防爆结构的要求,选择相应的电气设备。,1、通用技术要求,GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分:通用要求 本标准所规定的是各种防爆结构类型电气设备所共同需要遵守的技术指标。这些技术条款约束着它们共性的潜在危险。,(1)温度 最高表面温度 类电气设备要按表
14、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。,(2)开启外壳门、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,(8)粘接材料(9)EX元件(10)连接件和接线空腔(11)接地连接件(12)电缆和导管引入装置(13)对外壳的防护要
15、求,(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,(12)电缆和导管引入装置,电缆和导管引入装置是防爆电气设备的一部分,要与设备一起进行防爆性能的检验试验。与设备外壁的连接-光孔或螺纹孔;引入装置要有标识-电缆或导管的最大允许数量、连接 形式(公制或锥管螺纹NPT);密封堵部件要符合电气设备的防爆特性要求。引入装置中的橡胶密封圈要按规定进行老化试验,并合格。导线
16、温度,在额定工作状态下,如果电缆或导管引入装置部位的温度高于70,或在芯线分支部位高于80,电气设备应适当地作出标志(“X”)以便用户正确选择电缆密封套和电缆或导线。,1引入点;2导线分支点;3密封圈 电缆引入装置结构简图,1引入点;2导线分支点;4填料 导管引入装置,1密封圈;2引入装置;3压紧元件;4电缆;6密封垫;电缆引入装置,1密封圈;2引入装置;4电缆;5填料;6密封垫;7压紧填料元件;电缆引入装置,可弯曲电缆进线口圆角,(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;二是起到设备正常运行防护
17、的需要,尤其是户外安装的设备。,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。,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,IP代码的组成及含义,IP代码的组成及含义,IP代码的组成及含义,IP代码的组成及含义,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。,(1)隔爆型“d”电气
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