防爆电气设备工程实践要求

1防爆电气设备技术讲座2讲座内容第一章防爆基础理论概要第二章电气设备防爆技术标准化现状第三章电气设备防爆技术简介第四章中国防爆产品管理要求第五章防爆电气设备工程实践要求3第一章防爆基础理论概要4爆炸性危险场所的定义•危险场所：任何具有潜在爆炸危险的场所。•在石油、化工、煤炭等生产领域将不可避免地形成爆炸性危险环境：1.在煤矿井下，三分之二的场所属于爆炸性危险场所；2.在石油开采现场和精炼厂约有60～80％属于爆炸性危险场所；3.在化学工业中，约有80％以上的生产车间属于爆炸性危险场所。5爆炸极限的定义•实验表明，当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。爆炸下限(LEL)爆炸上限(UEL)•可燃性物质与空气混合物的爆炸极限范围各不相同。丙烷[2.0,9.5]乙烯[2.7,3.4]氢气[4.0,75.6]6防爆基本原理•产生爆炸的基本原理(爆炸三角形原理)1.爆炸性物质;2.空气(氧气);3.点火源(电火花、炽热表面)。•防止爆炸发生的基本方法1.避免形成爆炸性环境－－理想的方法(很难实现)；2.排除、消除可能的点火源－－实际的方法；3.限制其中一个或几个要素，都可以达到防爆要求。如制造正压、爆炸气体浓度监控、限制点燃源(主要手段)。7爆炸性危险物质点燃特征•电气设备的电火花和温度是产生爆炸的主要点燃源。•不同爆炸性物质的电火花和温度点燃特性各不相同。•为了使采取的防爆措施更具有针对性，有必要对爆炸性物质分类、分级、分组以及对爆炸性危险区域分区。物质点燃特性丙烷乙烯氢气电火花－MIE,uJ1806020温度－AIT,℃466(T1)425(T2)560(T1)8爆炸性危险物质分类•中国将爆炸性危险物质分为三类：1.I类：矿井甲烷；2.II类：爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾)；3.III类：爆炸性粉尘和纤维。•北美将爆炸性危险物质分为三类(级)：1.CLASSI：爆炸性气体；2.CLASSII：爆炸性粉尘；3.CLASSIII：纤维。9爆炸性危险气体分级－最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流（MIC）分级典型气体中国IEC欧洲爆炸北美爆炸(GROUP)点燃特性甲烷ID难易丙烷IIA乙烯IIBC氢气IICB乙炔A10爆炸性危险气体分级－引燃温度（AIT)分组中国IEC欧洲标准北美标准气体易燃温度t(℃)点燃特性T1T1450难易T2T2450≧t300T2T2A300≧t280T2T2B280≧t260T2T2C260≧t230T2T2D230≧t215T3T3215≧t200T3T3A200≧t180T3T3B180≧t165T3T3C165≧t160T4T4160≧t135T4T4A135≧t120T5T5120≧t100T6T6100≧t8511爆炸性危险区域的划分规范依据•爆炸性危险区域划分的主要标准依据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12影响危险区域划分的主要因素•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；13爆炸性危险区域的划分方式•中国防爆标准和IEC爆炸一致，对于爆炸性气体危险场所划分为3个区域，即0区、1区和2区。定义如下：1.0区：在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地或长时间存在的场所；2.1区：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所；3.2区：在正常情况下，爆炸性气体混合物不可能出现，或即使出现也只是短时间存在的场所。•对于粉尘场所，与爆炸性气体危险场所划分相对应同样划分为3个区域，即20、21和22区。14爆炸性危险区域划分标准对照表•从定义可知，0(20)区是最危险的，相对而言2(22)区的危险程度最低。中国IEC欧洲标准北美标准危险程度0区(20区)Division1高低1区(21区)2区(22区)Division215爆炸性危险区域划分举例•如图所示是典型的带有呼吸阀的露天油罐的危险区域划分示例。－油罐内部为0区；－一般以呼吸阀阀口半径再加3m为半径，此区域内为1区；－在上述区域外3m为半径，此区域内为2区。爆炸危险区域的划分属于设计院的职责范围。16第二章电气设备防爆技术标准化现状17主要电气防爆技术（防爆型式）•目前我国接受的主要电气防爆技术有：1、隔爆型(Exd)6、充砂型(Exq)2、本安型(Exia/Exib)7、n型(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）。18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”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.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“DIPA/B”19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爆炸性气体环境用电气设备第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；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/T15604-1995粉尘防爆术语；8.GB1444-1987防爆灯具专用螺口式灯座。20与国际或区域标准对照表防爆型式国标GB3836-…IEC标准IEC60079-…欧洲标准EN500…防爆符号中国IECEx…欧洲EEx通用要求1014-隔爆型2118d增安型3719e本质安全型411(设备)25(系统)20(设备)39(系统)iaorib正压型5216p充油型6615o充砂型7517qN型81521nA,nC,nL,nR,nZ浇封型91828m气密型10--h(已废除)粉尘防爆型GB12476.1IEC61241-1-1EN50281-1-1DIPA,DIPB21中国标准与国际标准主要差异•中国防爆标准GB基本等同或等效采用IEC标准。•由于IEC标准和欧洲EN标准基本一致，故中国标准GB也与EN标准等同或等效。•中国标准和国际标准的具体差异在IECEX网站公布。IECEXWEBSITE:重要差异：－欧洲允许制造厂商对2区设备进行自认证(自我声明)；－中国要求包括0区、1区和2区场所用的全部防爆产品都必须经国家授权的防爆检验机构认证后，方可投入使用。22防爆电气设备的类、级、组•按设备适用的环境，分为三类：I类：矿井用－MiningIndustryII类：工厂用－SurfaceIndustryIII类：爆炸性粉尘和纤维环境用•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T1~T6六组。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。•I类和III类设备不分级分组，但III类设备分为A/B型设备。23防爆电气设备分类适用区域(IECZone)中国IEC(Group)欧洲(Categary)I类(煤矿)M10M21-2II类(工厂－气体)1G02G13G2III类(粉尘和纤维)1D202D213D22中国与欧洲防爆电气设备分类与危险区域关系表24防爆电气设备分类适用区域(IECZone)中国IEC(Group)IEC设备保护等级EPLS(EquipmentProtectionLevelS)I类(煤矿)Ma－很高0Mb－高1-2II类(工厂－气体)Ga－很高0Gb－高1Gc－一般2III类(粉尘和纤维)Da－很高20Db－高21Dc－一般22中国与IECEPLS防爆电气设备分类与危险区域关系表25第三章电气设备防爆技术简介26主要防爆技术－隔爆型Exd•设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.2-2000•隔爆外壳定义：能承受内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)。•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。•是间隙防爆技术，依靠间隙、啮合长度来达到降温、熄火效果。•欧洲和北美的区别：“Flameproof”－“Explosion-proof”。27主要防爆技术－隔爆型Exd(续)•强度设计：至少为参考压力的1.5倍。通常IIB为1MPa，IIC为1.5MPa。•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，称为隔爆接合面。•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0.7mm•防锈措施：电镀、磷化、涂防锈油、不准涂刷油漆。28主要防爆技术－增安型Exe•设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3836.3-2000•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)。•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、电弧和危险温度。•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。29主要防爆技术－增安型Exe(续)•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。•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。•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。30主要防爆技术－本质安全型Exi•设备依据标准：GB3836.1-2000/GB3