电气防爆与安全栅

第3章电气防爆与安全栅3.1相关标准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(GB3836.14标准等同于IEC60079-10)3.2危险场所划分危险场所就是由于存在着易燃易爆性气体、蒸气、液体、可燃性粉尘或者可燃性纤维而具有引起火灾或者爆炸危险的场所。典型的危险场所，如石油化工行业中爆炸性物质的生产、加工和贮存过程中所形成的环境、煤矿井下(由于煤层中不断渗透出的甲烷气体而形成的工作环境)等等。按照要求，可用类别、区域和组别三层概念来说明危险场所的划分。3.2.1爆炸性物质的分类在中国和IEC国家，标准将爆炸性物质分为三类：I类：煤矿甲烷；II类：爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾)；III类：爆炸性粉尘(纤维或飞絮物)。既首先要确定环境中存在着何类爆炸性物质，然后按照气体或粉尘的不同，对危险场所进行划分。在北美(美国及加拿大),爆炸性物质分为三类(称为Class)ClassI:爆炸性气体ClassII:爆炸性粉尘ClassIII:纤维3.2.2危险场所的界定按场所中存在物质的物态的不同，将危险场所划分为爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境。按场所中危险物质存在时间的长短，将两类不同物态下的危险场所划分为三个区，即：对爆炸性气体环境为：0区、1区和2区；对可燃性粉尘环境为：20区、21区和第1页共13页22区。(1)爆炸性气体环境（中国/IEC国家）0区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。(2)爆炸性气体环境(美国及加拿大):1区(Division1):在正常情况下,可能出现危险环境的场所。2区(Division2):在正常情况下,不可能出现危险环境的场所。(3)可燃性粉尘环境20区：在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和／或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。----21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所。该区域包括，与充入或排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所。22区：在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21区。地区连续地存在危险性大于1000小时/年断续地存在危险性10~1000小时/年事故状态下存在危险性0.1~10小时/年IEC/CENELEC0区(气体)20区(粉尘)1区(气体)21区(粉尘)2区(气体)22区(粉尘)北美(美国及加拿大)1区(气体,粉尘)2区(气体,粉尘)中国0区(气体)20区(粉尘)1区(气体)21区(粉尘)2区(气体)22区(粉尘)第三篇检测仪表与自动控制3.2.3爆炸性物质的分组爆炸性物质的分类，将危险物质按其物态，进行粗划分。对同是气体的爆炸性物质，由于其爆炸特性差别很大，故又将爆炸性气体进行了分组。将爆炸性气体按其最大实验电压安全间隙和最小试验电流分为A、B、C三组。三组的代表性气体分别为：氢气&乙炔、乙烯和丙烷，具体的参数见爆炸性气体的分组表。物质分组体系代表性气体中国/IEC国家美国及加拿大点燃特性乙炔氢气乙烯丙烷GroupIICGroupIICGroupIIBGroupIIAClassI,GroupAClassI,GroupBClassI,GroupCClassI,GroupD甲烷GroupI(煤矿)(无分组)金属粉尘煤尘农业粉尘ClassII,GroupEClassII,GroupFClassII,GroupG纤维(毛,棉屑)(待定)ClassIII易难3.3防爆标记电气设备防爆标志内容包括：防爆型式+设备类别+（气体组别）+温度组别3.3.1防爆型式根据所采取的防爆措施，可把防爆电气设备分为隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、油浸型、充砂型、浇封型、无火花型、特殊型、粉尘防爆型等。它们的标识如下管道或过程容器的内部Zone0Zone1管道的外部Zone2Division1Division2表所示：防爆型式防爆型式标志防爆型式防爆型式标志隔爆型Ｅｘｄ充砂型Exq增安型Ｅｘｅ浇封型Exm正压型Ｅｘｐ无火花型Exｎ本安型Ｅｘｉa/ｉｂ特殊型Exｓ(1)隔爆型电气设备（d）：是指把能点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内，该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力并阻止和周围的爆炸性混合物传爆的电气设备。(2)增安型电气设备（e）：正常运行条件下，不会产生点燃爆炸性混合物的火花或危险温度，并在结构上采取措施，提高其安全程度，以避免在正常和规定过载条件下出现点燃现象的电气设备。(3)本质安全型电气设备（i）：在正常运行或在标准试验条件下所产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。(4)无火花型电气设备（n）：在正常运行条件下不产生电弧或火花，也不产生能够点燃周围爆炸性混合物的高温表面或灼热点，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。(5)防爆特殊型（s）：电气设备或部件采用GB3836未包括的防爆型式时，由主管部门制订暂行规定。送劳动人事部备案，并经指定的鉴定单位检验后，按特殊电气设备s型处置。3.3.2设备类别爆炸性气体环境用电气设备分为：I类：煤矿井下用电气设备；II类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。II类隔爆型“d”和本质安全型“i”电气设备又分为IIA、IIB、和IIC类。3.3.3气体组别爆炸性气体混合物的传爆能力，标志着其爆炸危险程度的高低，爆炸性混合物的传爆能力越大，其危险性越高。爆炸性混合物的传爆能力可用最大试验安全间隙表示。同时，爆炸性气体、液体蒸气、薄雾被点燃的难易程度也标志着其爆炸危险程度的高低，它用最小点燃电流比表示。II类隔爆型电气设备或本质安全型电气设备，按其适用于爆炸性气体混合物的最大第三篇检测仪表与自动控制试验安全间隙或最小点燃电流比，进一步分为IIA、IIB和IIC类。如下表所示。爆炸性气体混合物的组别与最大试验安全间隙或最小点燃电流比之间的关系：气体组别最大试验安全间隙MESG(mm)最小点燃电流比MICRIIAMESG≥0.9MICR＞0.8IIB0.9＞MESG＞0.50.8≥MICR≥0.45IIC0.5≥MESG0.45＞MICR3.3.4温度组别爆炸性气体混合物的引燃温度是能被点燃的温度极限值。电气设备按其最高表面温度分为T1～T6组，使得对应的T1～T6组的电气设备的最高表面温度不能超过对应的温度组别的允许值。温度组别、设备表面温度和可燃性气体或蒸气的引燃温度之间的关系如下表所示。温度组别、设备表面温度和可燃性气体或蒸气的引燃温度之间的关系：温度级别IEC/EN/GB3836设备的最高表面温度T［℃］可燃性物质的点燃温度［℃］T1450T＞450T2300450≥T＞300T3200300≥T＞200T4135200≥T＞135T5100135≥T＞100T685100≥T　　＞83.3.5ATEX防爆认证ATEX防爆新指令是欧共体国家于2003年7月1日起强制执行的防爆新标准，ATEX认证对仪表制造厂的生产条件和生产质量评估设置了更严格的标准。(1)ATEX分组：I组为矿井用设备；II组为除矿井以外其它爆炸性环境用设备。II组设备需标明设备使用环境种类：“G”指用于气体、蒸汽或薄雾环境；“D”指用于粉尘环境。(2)I组设备分类:M1:爆炸性环境用设备在极少发生的设备故障情况下,仍具有一定的安全等级,它必须具有以下安全等级：①一个故障发生时,至少应有两个相互独立的保护措施；②两个独立的故障发生时,设备是安全的；M2:当爆炸性环境出现时,设备能自动断电。在正常工作条件下和极端的恶劣的环境下能保持有效的防爆方式。氨气630甲烷595氢气560丙烷470乙烯425丁烷365气体点燃温度700600500400300200100T1T2T3T6T4T5电气设备温度组别环己烷259乙醚170二硫化碳95T4第三篇检测仪表与自动控制(3)II组设备分类：1类：用于Zone0和Zone20;在正常工作、一个故障和二个单独的计数故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备2类：用于Zone1和Zone21;在正常工作、一个故障时均不能点燃爆炸性混合物的设备3类：用于Zone2和Zone22;在正常工作时不能点燃爆炸性混合物的设备设备分组(Group)设备分类Category设备适用的危险区域(IECZone)M10I(矿井用)M211G02G1II(工厂用)3G21D202D21粉尘(无符号)3D223.3.6防爆标志举例说明为了更进一步地明确防爆标志的表示方法，对气体防爆电气设备举例：如电气设备为II类隔爆型，气体组别为B组，温度组别为T3，则防爆标志为：ExdIIBT3如电气设备为II类本质安全型ia，气体组别为A组，温度组别为T5，则防爆标志为：ExiaIIAT5国际上常用的防爆电气设备标志举例：国际电工委员会(IEC)Exd［ia］IICT5　其中：Ex—防爆d—保护方式（隔爆型）［ia］—本安输出关联设备II—设备类别C—气体组别T5—温度组别CENELEC(欧洲电工委员会)EExd［ia］IICT5　其中：EEx—欧洲标志d—保护方式（隔爆型）［ia］—本安输出关联设备II—设备类别C—气体组别T5—温度组别US(NEC505)(美国)*ClassI,Zone1,AExd［ia］IICT5其中:ClassI—允许的类别US（NEC500）(美国)ExplosionproofwichI.S.Outputts,Closs1，Division１，GroupA,B,C,DＴ５其中：ExplosionproofwichI.S.Outputts—防护方式(除Zone1—允许使用的场所A—美国国家标准Ex—防爆d—保护方式（防爆型）［ia］—本安II—设备类别C—气体组别T5—温度组别I.S之外，可选择)Closs1—允许的类别Division１—允许的等级(除2级外，可选择)GroupA,B,C,D—允许的气体组别Ｔ５—温度组别ATEX/CENELEC/IEC设备防爆标志：3.4防护等级IP(INTERNATIONALPROTECTION)防护等级系统是由IEC所起草，将电气依防尘、防湿之特性加以分级。外壳防护等级代码：第一位特征数字防止固定导体异物进入第二位特征数字防止进水造成有害影响0无防护0无防护1固定异物直径大于50mm1垂直滴水2固定异物直径大于12mm2倾角75-90°滴水3固定异物直径大于2.5mm3淋水4固定异物直径大于1.0mm4溅水5防尘5喷水6尘密6猛烈喷水第三篇检测仪表与自动控制7短时间侵水8连续侵水NEMA外壳与IP代码比较：NEMA外壳IP23IP30IP32IP64IP65IP66IP671233R3S44X612133.5主要防爆认证机构NEPSI:中国国家级仪器仪表防爆安全监督检验站ATEX:欧洲防爆新指令,2003年7月1日起实施IEC:国际电工技术委员会CENELEC:欧洲电工技术委员会BASEEFA:英国防爆检验机构FM:美国工厂联合会UL:美国保险商实验室NEC:美国国家电气规范NEMA:美国电气制造商协会CSA:加拿大防爆检验机构PTB:德国防爆检验机构3.6本安防爆3.6.1本质安全系统是指一个由设备和连接导线组成的系统，其系统中任一部分的电火花或热效应都不会导致危险场所的爆炸。本质安全是唯一考虑现场导线故障的保护概念。本安系统基本目标：危险场所安全场所认证的危险场认证的危险场所设认证的安全场所设备认证的接口未经认证的安全场所设备备„限制电压„限制电流„限制储存的电能„危险场所设备：认证的贮能设备（例如，仪表）或未经认证的“简单设备。„简单设备：根据制造商的技术条件，电气参数值均不超过1.2V，0.1