电气防爆基础知识大全

Rev.15课程安排：1、防爆基础知识概要2、我国防爆技术标准化现状3、隔爆、本安、粉尘防爆技术介绍4、设备保护等级及IP等级Rev.15上海凡宜科技电子有限公司第1部分防爆基础知识概要Rev.15爆炸性危险场所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。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。在石油、化工、煤炭等生产领域将不可避免地产生爆炸性物质的泄漏，并与空气形成爆炸性危险场所。据资料：-在煤矿井下，2/3的场所属于爆炸性危险场所；-在石油开产现场和精炼厂约有60-80%属爆炸性危险场所；-在化学工业中，约有80%以上的生产车间属爆炸性危险场所。Rev.15防爆基本原理产生爆炸的基本条件(爆炸三角形原理)1.爆炸性物质2.空气（氧气）3.点火源（如电火花、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2.排除/削除可能的点火源–实际的方法。Rev.15爆炸性危险物质分类中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。北美将爆炸性物质分为三类(级)。它们分别是：ClassI–爆炸性气体；ClassII–爆炸性粉尘；ClassIII-纤维。Rev.15(基于MESG和MICR)典型气体最大试验安全间隙(MESG),mm最小点燃电流比(MICR)中国、IEC、欧共体标准北美标准（Group）点燃特性甲烷1.141.0ID难易丙烷0.9MESG1.140.8MICR1.0IIA乙烯0.5≤MESG≤0.90.45≤MICR≤0.8IIBC乙炔MESG0.5MICR0.45IICB氢气A爆炸性气体分级☞最大试验安全间隙(MESG)：在标准规定的试验条件下，标准外壳内所有浓度的被试气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25mm长的接合面均不能点燃壳体外部爆炸性混合物的外壳空腔两部分之间的最小间隙。☞最小点燃电流(MIC)：采用火花试验装置，由电阻电路或电感电路引起爆炸性试验混合物点燃的最小电流。最小点燃电流比（MICR）是相对于甲烷最小点燃电流而言。☞应用领域：IIC＞IIB＞IIARev.15爆炸性环境（设备）分类、分组举例IIICIIIBIIIAIICIIBIIA－分组丙烷II类（工厂气体）乙烯氢气、乙炔可燃性纤维III类（粉尘和纤维）非导电粉尘导电粉尘甲烷I类（煤矿）典型物质分类IIICIIIBIIIAIICIIBIIA－分组丙烷II类（工厂气体）乙烯氢气、乙炔可燃性纤维III类（粉尘和纤维）非导电粉尘导电粉尘甲烷I类（煤矿）典型物质分类Rev.15爆炸性危险区域的划分爆炸危险区域划分的主要标准依据GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB3836.14-2000爆炸性气体环境用电气设备第14部分危险场所分GB12476.3-2007可燃性粉尘环境用电气设备第3部分存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类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的。Rev.15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（如比重：氢气0.07；环氧乙烷1.52）4）环境条件（如气压、温湿度及通风情况、风向等）5）远离释放源的距离6）危险物质泄漏监控设施配置情况7）爆炸后果的严重性Rev.15爆炸性危险区域的划分我国防爆标准与IEC标准一样，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。它们对应的定义如下：0区：在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地或长时期存在的场所。1区：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所。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，同样划分为3个区域，即20、21和22区。Rev.15爆炸性危险区域划分对照中国、IEC、欧洲标准北美标准危险程度0区(20区)1区(21区)Division1(1区)2区(22区)Division2(2区)高低Rev.15上海凡宜科技电子有限公司第2部分我国防爆技术标准化现状Rev.15主要防爆技术(防爆型式)目前，中国接受的主要电气防爆技术有：1.隔爆型(Exd)2.本安型(Exia/ib)3.增安型(Exe)4.正压型(Expx,py,pz)5.油浸型(Exo)6.充砂型(Exq)7.n型(ExnA,nC,nL,nR,nZ)8.浇封型(Exma,mb,mc)9.粉尘防爆(tD，DIPA/B)10.其它（如矿用帽灯、拌热电缆等）解决的主要点燃源：由电气因素引起的电火花和热效应。Rev.15防爆型式中国标准GB3836-…IEC标准IEC60079-…欧洲标准CENELECEN500…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)ia,ib正压型5216px,py,pz油浸型6615o充砂型7517qn型81521nA,nC,nL,nR,nZ浇封型91828ma,mb,mc气密型10----h(已废除)粉尘防爆型GB12476.1IEC61241-1-1EN50281-1-1DIPA,DIPB，tD与国际或区域标准对照Rev.15中国标准主要差异综上所述，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EN标准基本一致，故中国标准GB也与EN标准等同或等效。☞重要差异：-IEC和EN标准允许制造厂商对2区设备进行自认证(自我声明)。-而中国要求包括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。Rev.15上海凡宜科技电子有限公司第3部分隔爆、本安、粉尘防爆技术介绍Rev.15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II类：工厂用III类：爆炸性粉尘和纤维环境用II类设备分级分组：同气体分级、分组分级：分为A,B,C三级。分组：分为T1〜T6六组。它与气体温度组别不同，是指设备最高表面温度，且它的确定与防爆型式有关。设备温度组别气体引燃温度允许最高表面温度T1﹥450℃≤450℃T2﹥300℃≤300℃T3﹥200℃≤200℃T4﹥135℃≤135℃T5﹥100℃≤100℃T6﹥85℃≤85℃I类和III类设备不分级分组，但III类设备分为A、B型设备。Rev.15隔爆型－Exd设计依据标准：GB3836.1-2010、GB3836.2-2010隔爆型电气设备：具有隔爆外壳的电气设备。隔爆外壳：应能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸向外部周围爆炸性混合物传播。(1区防爆技术)原理：允许危险气体进入隔爆外壳，外壳内可能产生爆炸。但要求外壳必需具有足够的强度；且各外壳结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结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。Rev.15本质安全型－Exi设计依据标准：GB3836.1-2010、GB3836.4-2010本质安全型电气设备：指其内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备,即该电路在标准规定条件（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。本质安全为0区（ia）/1区（ib）防爆技术。是一种以抑制点火源能量为防爆手段的“安全设计”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和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，H2，19uJ，560℃。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过程自动化仪表。Rev.15本质安全型－Exi(续)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：电容和电感）-合理选择元器件额度参数、载流导线截面等-结构及电路的分隔措施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(Exma）。-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。Rev.15本质安全型－Exi(续)电气设备类型1、本安设备-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路，且结构使非本安电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)本安设备的等级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。本安设备可安装在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。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。本安设备可安装在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。Rev.15粉尘防爆型－DIP国际上，正加紧粉尘环境防爆技术的标准化工作。其趋势正朝着气体防爆技术标准化方向发展（ExpD、mD、iD………..）。中国将不断跟踪IEC粉尘标准化发展趋势，完善粉尘系列标准。中国现行粉尘标准：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危险区域：划分为20、21、22三个区。与气体环境划区方法对应。温度组别：采用GB3836.1规定的气体温度分组方法，划分为T1-T6六个组别。Rev.15粉尘防爆型－DIP(续)欧洲和北美是左右IEC粉尘防爆标准化工作重要因素，标准规定的A、B两种设备实际上就是分别代表了各自的粉尘防爆思想，两者具有同等安全程度：A型设备(欧洲)：防尘方法采取适宜的防尘等级，并在5mm厚粉尘层堆积的情况下确定设备表面温度；B型设备(北美)：采用类似于隔爆面的防尘设计方法，并在12.5mm厚粉尘层堆积的情况下确定设备表面温度；粉尘环境不利于安全的重要因素-粉尘堆积影响散热-导电粉尘进入外壳可引起火花防爆标志：现行国家标准规定以外壳保护的粉尘防爆电气设备采用防粉尘点燃符号“DIP”。Rev.15防爆电气设备标志举例II1GEExiaIICT4-表示设备可适用于0区工厂爆炸性气体环境。II2GEExdeIICT6-表示设备可适用于1区工厂爆炸性气体环境。II2[2]GEExd[ib]IICT6-表示设备可适用于1区工厂爆炸性气体环境，并含有可与1区气体危险场所用本安设备相连的关联电路。DIPA21TAT5-表示设备可适用于1区工厂爆炸性粉尘环境，最高表面温度(TA)是T5。Rev.15防爆电气设备标志举例Rev.15ATEX防爆标志设备分类适用区域(IECZone)中国、IEC（Group)欧洲(Category)I类（煤矿）M1M2---012II类（工厂）1G2G3G012III类（粉尘或纤维）1D2D3D202122II2GEExdeIICT5Rev.15上海凡宜科技电子有限公司第4部分设备保护等级及IP等级Rev.15设备保护等级（EPLs）EPL定义：是基于气体（Gas）、粉尘（Dust）和煤矿（Mining）爆炸性环境下成为点燃源的风险赋予设备的保护等级。矿用设备的EPL分为Ma和Mb两个等级:♦Ma：指具有很高的保护等级的矿用设备，它具有足够的安全性，即设备在正常工作、预期故障、罕见故障，甚至在通电情况下瓦斯气体突出时也不可能成为点燃源。♦Mb：指具有高的保护等级的矿用设备，它具有足够的安全性，即设备在正常工作、预期故障情况下，在瓦斯气体突出到设备断电的时间间隔内也不可能成为点燃源。气体和粉尘环