防爆基本知识

  防爆基本知识 2010.6 1 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。 2 爆炸极限与防爆基本原理 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。 气体 混合物压力 1013 mbar - 爆炸下限 LEL - 爆炸上限 UEL 50 可燃性物质的爆炸极限范围各不相同: 40 不可燃 - 甲烷[5, 15 ] - 乙烯[2.7, 34] 1. 爆炸性物质 - 丙烷[2, 9.5 ] - 氢气[4, 75.6] % (体积比) 30 产生爆炸的基本条件(爆炸三角形原理) 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 20 天然气 (甲烷) 爆炸 4.8% 10 6% 0 不可然 100 200 300 混合物温度 400 500 (? C) 3 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。 物质点燃特性 电火花 - MIE,uJ 温度 AIT,℃ 丙烷 180 466 (T1) 乙烯 60 425 (T2) 氢气 20 560 (T1) · 为了使采取的防爆措施更具针对性,有必要对爆炸性物质进行分类、分级、分组, 并对爆炸危险区域进行分区。 4 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: Class I – 爆炸性气体; Class II – 爆炸性粉尘; Class III -爆炸性纤维。 5 爆炸性气体分级 (基于MESG和MICR) 典型气体 甲烷 丙烷 乙烯 乙炔 氢气 最大试验安全间隙 (MESG), mm 1.14 0.9MESG1.14 0.5≤MESG≤0.9 MESG0.5 最小点燃电流比 (MICR) 1.0 0.8MICR1.0 0.45≤MICR≤0.8 MICR0.45 中国、IEC、 欧共体标准 I IIA IIB IIC D C B A 北美标准 (Group) 点燃 特性 难 易 ? 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。 6 爆炸性气体分组 (基于AIT) 中国、 IEC 、欧洲标准 T1 T2 T3 T4 T5 T6 北美标准 T1 T2 T2A T2B T2C T2D T3 T3A T3B T3C T4 T4A T5 T6 气体引燃温度, t( ℃ ) 450 300t?450 280t?300 260t? 280 230t?26 0 215t? 230 200t? 215 180t?200 165t? 180 16 0t?165 135t?160 120 t? 135 100t?12 0 85t?100 点燃特性 难 易 ? 引燃温度(AIT) :依据标准规定的方法进行试验时,能够引燃爆炸性 气体与空气混合物的热表面最低温度。 7 爆炸性气体分级、分组举例 类别 级别 I IIA 甲烷 乙烷、丙烷、丙 酮、苯乙烯、氯 苯、甲苯、苯、 氨、一氧化碳、 甲醛、苯氨 丁烷、甲醇、 乙醇、丙烯、 氯乙烯、醋酸 丁酯、乙酸戊 酯 戊烷、巳烷、 庚烷、癸烷、 辛烷、汽油、 氯丁烷 、 三甲胺 亚硝酸 乙酯 T1 T2 爆炸性气体温度组别 T3 T4 T5 T6 IIB 焦炉煤气、环丙 环氧乙烷、2环氧丙烷、乙 烷、丙烯腈 烯、1,3-丁二 烯 水煤气、氢气 乙炔 二甲醚、硫化 四氟乙 氢、四氢肤喃、 烯、二 丙烯醛 二硫化 碳 硝酸乙 酯 IIC ? 具体可查阅GB3836.1附表《气体或蒸气爆炸性混合物分级分组举例》 8 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。 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。 (1000h/y以上)(1 y = 8760 h) 1 区:在正常情况下,爆炸性气体混合物有可能出现的场所。(10 1000h/y) 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。(10h/y以下) 安全场所: 小于1h/y。 爆炸危险区域划分对照 危险区域定义 正常情况连续出现 正常情况间断出现 中国、IEC、EN标准 (Zone) 0区 Division 1 1区 北 美 标 准 (Division) 危险程度 高 仅在异常时出现 2区 Division 2 低 注释 : 1、美国NEC(1996年起)和加拿大CEC都已接受Zone划分方法。 2、加拿大已要求新工程基于Zone划分方法实施安装。 10 主要气体防爆技术 ? [防爆型式] 目前,世界范围内普遍接受的主要气体防爆技术有: 1. 隔爆型 (Ex d) 2. 本安型 (Ex ia/ib) 3. 增安型 (Ex e) 4. 正压型 (Ex px, py, pz) 5. 油浸型 (Ex o) 6. 充砂型 (Ex q) 7. n型 (Ex nA, nC, nL, nR, nZ) 8. 浇封型 (Ex ma, mb) ? 解决主要点燃源:由电气因素引起的电火花和热效应。 为什么要有这么多种防爆技术? 11 中国标准化成果与国际对照 防爆型式 中国标准 GB3836-… 1 2 3 4 IEC标准 IEC60079-… 0 1 7 11 (设备) 25 (系统) 27 (FISCO) 2 6 5 15 18 欧洲标准 CENELEC EN 60079-… 0 1 7 11 (设备) 25 (系统) 27 (FISCO) 2 6 5 15 18 北美标准 FM FM3810 FM3600 FM3615 FM3610 3620 FM3611 防爆型式符号 中国/IEC/欧 洲 Ex… d e ia, ib, ic [ia],[ib],[ic] px, py, pz o q nA, nC, nL, nR, nZ ma, mb 北美国家 XP IS AIS PX, PY,PZ APX,APY,APZ NI - 通用要求 隔爆型 增安型 本质安全型 正压型 充油型 充砂型 n 型 浇封型 5 6 7 8 9 · · 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,所以中国标准GB也与EN标准等同或等效。 12 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 - Mining Industry II类:工厂用 – Surface Industry 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 T1 T2 T3 T4 T5 T6 气体引燃 温度 ﹥450 ℃ ﹥300 ℃ ﹥200 ℃ ﹥135 ℃ ﹥100 ℃ ﹥85 ℃ 允许最高表面 温度 ≤450 ℃ ≤300 ℃ ≤200 ℃ ≤135 ℃ ≤100 ℃ ≤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。 13 防爆电气设备标志举例 [中国、IEC、欧洲] Ex ia IIC T4 - 表示该本安设备可适用于0区工厂爆炸性气体环境。(采用ia本 安技术,适用于IIC级、温度组别不高于T4的爆炸性气体场所) Ex de IIC T6 - 表示该隔爆增安设备可适用于1区工厂爆炸性气体环境。 Ex d[ib] IIC T6 - 表示该隔爆设备可适用于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(安全栅)。 (注:温度组别可直接标志最高表面温度) 14 防爆产品安全应用环节 区域划分 设备选型 采购验收 全生命周期内整 体防爆安全 正确安装 设备检修 检查维护 人员培训 工程验收 15 防爆产品安全应用职责 · · · · · · · 区域划分 – 一般为设计院 设备选型 – 设计院、工程公司或最终用户 采购验收 – 工程公司或其它采购单位 正确安装 – 工程公司或其它安装单位 检查维护 – 用户、业主 设备检修 – 用户、业主、专业修理单位 人员培训 – 用户、业主 16 爆炸危险区域划分实践 基于出现危险物质的持续时间和频繁程度,主要考虑以下因素: 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 17 油罐区爆炸性危险区域划分举例 典型的带有呼吸阀的露天油罐的危险区域划分示例 r一呼吸阀阀口半径(m ) R2一油罐半径(m) 18 汽车灌装区爆炸性危险区域划分举例 油罐车灌装装置,户外,在顶部注入汽油 (GB3836.14-2000示例9) 考虑到相关参数,从本例中可得出下列典型数值: a=1.5 m,距释放源水平距离; b=1.5 m,水平到岛际(桥式)边界; c=1.5 m,释放源上方距离; d=1m,高于地面; e=4.5 m,距排水槽水平距离; f=1.5 m,距1区的水平距离; g=1.0 m,高于1区的距离。 注:若系统带有蒸气回收装置,则上述标注距离可缩小,例如:1区范围可缩小到忽略不计,2 区也明显缩小。 19 油泵区爆炸性危险区域划分举例 一般工业用泵,安装在户内地面,抽吸可燃性液体。 (GB3836.14-2000示例2) 考虑到相关参数,对泵工作容量为50 m3/h,在低压下工作时,可得出下面典型的数值: a=1.5m,从释放源计其水平距离; b=1m,从地面到释放源上方1m; c=3m,从释放源计其水平距离。 20 油品码头危险区域划分举例 码头罐装区区域划分 0区 1区 2区 21 油品码头危险区域划分举例 船体周边区域划分 0区 1区 2区 22 油品码头危险区域划分举例 码头泊位区域划分 0区 1区 2区 23 储运自动化中最常用的防爆技术 隔爆技术 Exd ◆ 是一种间隙防爆技术,利用间隙来达到降温/熄火效果。 ◆ 欧洲用“Flameproof”;美国用“Explosion-proof”。 ◆ 允许危险气体进入隔爆外壳,但可能产生的内部爆炸将不会穿过隔爆接合面而导致 外部环境爆炸。 ◆ 外壳必须具有足够的的强度;各外壳接合面必须具有足够长的有效啮合长度和足够 小的间隙。 24 本安防爆技术 Exi(a/b) ◆ 是一种从限制能量入手,可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内, 以保证电气设备在正常工作或发生短接和元器件损坏等故障情况下产生的电火花和 热效应不致于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸 ◆ ◆ ◆ ◆ 设备结构简单、体积小、重量轻 可带电维护、标定和更换零件 不会因为外结构件损坏等原因降低电气设备的安全可靠性 它是一种“弱电”技术,现场的应用不会引起触电伤亡等事故的发生 ◆ ◆ 是唯一可适用于0 区危险场所的防爆技术 简单设备(如热电阻、二极管、触点等)不需特别认证即可接入本安防爆回路系统 25 本质安全防爆系统的构成 :现场本安电气设备、关联设备(安全栅)、连接电缆 ① 现场本安电气设备: · 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,0.1A,25mW,20μJ的电气设备, 它们无需防爆认证。可以自由地配置在本安回路中。如:电阻(包括可变电阻)、发光二 极管、开关、热电偶、热电阻、应变仪。 · 一般本安设备 具有储能元件,是需要防爆认证的本安电气设备,如变送器、接近开关等。 本安设备本安性能认证参数: 本安设备本安性能参数在防爆认证时给出,参数含义如下: □ 最高输入电压(Ui): 施加到本质安全电路连接装置上,而 不会使本质安全性能失效的最高电压(交流峰值或直流)。 □ 最大输入电流(Ii): 施加到本质安全电路连接装置上,而 不会使本质安全性能失效的最大电流(交流峰值或直流)。 □ 最大输入功率(Pi): 当电气设备与外电源连接不使本质 安全性能失效时,可能在电气设备内部消耗的本质安全电路的 最大输入功率。 □ 最大内部等效电容(Ci): 通过电气设备连接装置出现的 电气设备总等效内电容。 □ 最大内部等效电感(Li): 通过电气设备连接装置出现的 电气设备总等效内电感。 - 26 ② 关联设备(安全栅) 装有本质安全电路和非本质安全电路,且结构使非本质电路不能对本质安全电路产生 不利影响的电气设备。 安全栅本安性能认证参数 安全栅本安性能认证参数由产品防爆认证时给出,参数含义如下: □ □ □ □ □ 最高电压(交流有效值或直流 Um):施加到关联设备非本质安全连接装置上,而不 最高输出电压(Uo):在开路条件下,在设备连接装置施加电达到最高电压(包括Um和 最大输出电流(Io): 来自电气设备连接装置的本质安全电路的最大电流(交流峰值 最大输出功率(Po):能从电气设备获得的本质安全电路最大功率。 最大外部电容(Co):可以连接到电气设备连接装置上,而不会使本质安全性能失效 会使本质安全性能失效的最高电压。 Ui)时,可能出现的本质安全电路的最高输出电压(交流峰值或直流)。 或直流)。 的本质安全电路的最大电容。 □ 最大外部电感(Lo):可以连接到电气设备连接装置上,而不会使本质安全性能失效 的本质安全电路的最大电感。 27 安全栅有齐纳安全栅和隔离安全栅两种: 齐纳式安全栅 齐纳式安全栅采用在电路回路中串联快速熔断丝、限流电阻和并联限压齐纳二极管实现能量的限 制,保证危险区仪表与安全区仪表信号连接时安全限能。它采用器件非常少、体积小、价格低,但也 有一些致命的缺陷,使应用范围受到较大的限制。目前采用显下降趋势。 使用齐纳式安全栅注意点: ① 使用齐纳式安全栅,工厂必须要有专门的本安接地系统,本安电路的接地电阻必须小于1Ω。 ② 使用齐纳式安全栅,危险区现场本安仪表必须为与地隔离型的,非隔离型的仪表不能采用。 ③ 使用齐纳式安全栅,对供电电源电压影响非常大,电源电压的波动可能会使齐纳二极管的电流 泄漏,从而引起信号的误差或者发出错误电平,严重时会使快速保险丝烧断而永久损坏,按规 定齐纳式安全栅内部齐纳管、限流电阻、保险丝整体浇封,一旦损坏无法修复。 ④ 使用齐纳式安全栅,信号负极均要接至本安接地,这样大大降低系统信号抗干扰能力,影响系 统的可靠性,特别对DCS系统影响尤为突出。 28 隔离式安全栅 隔离式安全栅不但有限能功能,还有隔离功能,它主要由回路限能单元、信号和电源 隔离单元、信号处理单元组成。 隔离式安全栅应用的优点 ① 隔离式安全栅与齐纳式安全栅相比,虽然价格要高一些,但是它许多优点和特点还是给用户带来 许多方便,使越来越多用户偏向的选择隔离式安全栅。 ② 使用隔离式安全栅,可以将危险区的现场回路信号和安全区回路信号有效隔离。这样本安自控系 统不需要本安接地系统,简化了本安防爆系统应用时的施工。 ③ 使用隔离式安全栅,大大增强了检测和控制回路的抗干扰能力,提高系统可靠性。 ④ 使用隔离式安全栅,允许现场仪表接地,允许现场仪表为非隔离型的。 ⑤ 隔离式安全栅有许多保护功能电路,意外损坏的可能性较小,允许现场仪表带电检修,这样可缩 短工程开车准备时间和减少停车时间。 ⑥ 隔离式安全栅有较强的信号处理能力。如开关量输入状态控制、mV、Pt100变为4-20mA等等。这 样给现场仪表和控制系统的应用提供了更大的方便、合理和有效。 ⑦ 当用户同时应用DCS和ESD时,选用一进二出的安全栅,可以有效地将两个系统隔离开来,避免 系统之间互相影响。 ⑧ 回路供电隔离式安全栅既保持有源隔离式安全栅的优点,又有齐纳式安全栅一样的接线V电源供电,特别适合配I/O卡直接供电的DCS系统。 29 ③ 连接电缆 连接电缆存在分布电容和分布电感,使连接电缆成为储能元件。它的本安性能的基本 参数如下: 电缆最大允许分布电容 Cc=Ck×L 电缆最大允许分布电感 Lc=Lk×L 式中 Ck--电缆单位长度分布电容; Lk--电缆单位长度分布电感; L--实际配线长度。 一般符合本安性能的电缆参数: Ck = 0.1154μ F/km ; Lk = 0.20mH/km 本安回路系统参数防爆认证 为保证设备的安全正常使用,本安回路系统各配置间必须满足以下条件: ① 本安电气设备的防爆标志级别不能高于安全栅的防爆标志级别。 ② 关联设备、本安电气设备与连接电缆认证参数之间要符合以下不等式: 安全栅参数安全参数匹配条件与(本安仪表参数+ 电缆参数)之间满足 Uo≤ Ui Io≤ Ii Po≤ Pi Co ≥ Ci+Cc Lo≥ Li+Lc 30 正压防爆技术 Exp ◆ 是一种较为复杂的防爆技术,但有时又是唯一的技术。 ◆ 尤其适用于控制盘、机箱机柜等大容积设备。 ◆ 原理:使外壳内部的爆炸环境变为“安全区域”(换气),并保持之(内部正压)。这样 未经认可的普通电气设备可安装在“正压防爆“外壳内。 ◆ 主要技术措施:用空气或惰性气体换气,并自动计时;用压力控制器控制内部压力, 当压力高于设计规定值≥(50Pa)时,外壳内部电气设备通电;主电源与压力控制器互锁 联动,压力低于规定值就断电;监控以上功能的控制器通常需采用其它防爆技术( Exi 或 Exd )。 ◆ 正压防爆分“连续通风”和“正压补偿”两种型式。 ◆ 适用于1区和2区危险场所。 ◆ 鉴于“失压断电”的缺点,IEC正在制定只适用于2区危险场所的简单正压防爆技术标 准。当内部压力低于设计规定值时,只要求声光报警,不必断电。 31 最新2区防爆技术- n型 Exn ? IEC 2区定义:在正常情况下,爆炸性气体混合物不可能出现,只有在故障情况下短时 间存在的场所。 ? n 型电气设备:一种在正常运行时或标准、制造厂规定的异常条件下,不会产生引起 点燃的火花或超过温度组别限制的最高表面温度的电气设备。 目前 n 型具有5种防爆型式: 1) Ex nA -无火花型设备 2) Ex nR -限制呼吸外壳 3) Ex nL -限制能量设备 4) Ex nZ -具有简单正压 5) Ex nC -封闭式结构,有火花型设备,电火花触头采用除nR、 nL和nZ之外的保护技术(封闭、密封外壳)。 注意: 序号1) 适用于正常工作,不产生电弧、火花或过热表面的设备; 序号2)-5) 适用于正常工作,产生电弧、火花或过热表面的设备,它 通过采取标准规定的措施,使其不会产生点燃。 Ex nAIIBT4 32 防爆电气设备选型原则 ? 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。 ? 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。 ? 环境适应性原则:考虑环境温度、湿度、大气压;外壳防护等级以及抗腐蚀 性能等。 ? 可维护性原则: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。 附加要求: 1,0 区场所只选用 Ex ia 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,必要时应选 Ex d/Ex p 设备。 33 防爆型式与区域的关系 防爆型式 Type of Protection 本质安全型 – Intrinsiclly safe ?ia? 浇封型– Encapsulation ?ma? 为0区设计的特殊型 – special type for Zone 0 适合于0区的防爆型式 – all types for Zone 0 隔爆型 – Flameproof 本质安全型 - Intrinsically safe ?ib? 增安型 – Increased safety 正压型 – Pressurization 油浸型 – Oil immersion 充砂型 – Powder filling 浇封型 – Encapsulation ?mb? 为1区设计的特殊型 – special type for Zone 1 适合于0、1区的防爆型式 – all types for Zone 0 &1 “n”型 – non-sparking 正压型 – Pressurization 为1区设计的特殊型 – special type for Zone 1 (气体环境) 允许使用的区域 Area for use 0区- Zone 0 防爆型式符号 Ex Code of Type Ex ia Ex ma Ex s Ex d Ex ib Ex e Ex px,Ex py Ex o Ex q Ex mb Ex s 1区- Zone 1 2区- Zone 2 Ex nA,nC,nR,nL Ex pz Ex s 34 防爆电气设备的选择 (气体环境) 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:Ex ia, Ex ma, Ex s 1 区:Ex ib, Ex d, Ex p, Ex q, Ex o, Ex e, Ex mb和适用于0区的设备 2 区:Ex n和适用于1区的设备 (2) 依据存在危险气体所属的类别与级别选择设备的类别和级别 查GB3836.1附表,假若介质属IIA,选IIA-IIC设备; 假若介质属IIB,选IIB ~ IIC类设备; 假若介质属IIC,选IIC类设备; 例如:汽油 IIA;环氧乙烷 IIB 35 防爆电气设备的选择 危险场所气体组别 T1 T2 T3 T4 T5 T6 引燃温度 450℃ 300℃ 200℃ 135℃ 100℃ 85℃ (气体环境) (3) 依据危险气体温度组别确定设备温度组别,查GB3836.1附表, 可选设备组别 T1 - T6 T2 - T6 T3 - T6 T4 ~ T6 T5 ~ T6 T6 例如:汽油 T?;环氧乙烷 T? 特别注意:涉及多种爆炸危险气体时,应按较高的等级选择电气设备。 例如,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IICT4的设备。 36 防爆电气设备的采购验收 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。 实施采购设备的验收应至少应包括以下活动: 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 d)设备连接界面(必要的附件、配件)是否齐全 注: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 由具备一定防爆专业技能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,不符合使用环境,产品质量、缺少 附件,错误选型等。 37 防爆电气设备安装 – 基本要求 1) 电气设备的配电 a) 进入爆炸危险场所的电源应采用3相5线线制,则应在安全场所首先转化为3相5线制; c) 保护地线的接地电阻应满足有关标准要求。 2) 电气设备的接地 a) 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; b) 电气设备的内接地端子应与电缆中专门配置的地线相连; c) 如果设备是安装在接地的金属构架上,或者设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。 注意:不能用输送可燃气或液体的管道作为接地线) 其它要求 - 电气设备的供电应设置适当的保护装置,以免设备因过载、短路、断路 或接地故障产生有害影响。如,增安型鼠笼电机应配反时限保护装置。 - 应关注设备防爆合格证书,是否涉及部件“U”及特殊使用条件“X”。 38 防爆电气系统的配线区:只允许铺设本质安全电缆系统,并应考虑浪涌保护和防雷措施。 1区和2区:可采用电缆配线系统,也可采用导管配线) 电缆配线系统 a) 对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) 对移动式设备须使用重型(加厚)橡胶护套电缆,导线) 导管(保护的)配线系统 – 必须防止直接将导管用作压紧螺母 a) 导管中允许使用绝缘单芯电缆线或多芯电缆 b) 导管中电缆的总面积(含绝缘层)应不超过导管截面的40%; c) 导管进入或离开爆炸危险区域交界的地方应按要求配置密封附件,并作 堵封处理。 注意:采用地沟或桥栈敷设的电缆或导管应靠危险性较低的一侧或远离释放 源。即当危险介质比重比空气重时,电气布线应在上侧,否则应在下侧。 39 电缆引入装置结构 ? 电缆引入是防爆电气设备使用中最薄弱的环节, 是安装中存在问题最多的部位。 通用规定的试验要求(密封圈式) ? - 拉力试验:20倍电缆直径(mm)或6倍电缆周长 (mm)拉力(N)作用6h,试验芯棒或电缆产生 的位移应小于6mm。 - 机械强度试验:1.5倍上 述试验力矩不产生任何影 响防爆型式的损坏。 - 对隔爆型还需进行3MPa水 压试验。 - 对增安型、n型至少满足 IP54。 40 恒通电缆引入装置 41 常用防爆电气设备的安装要求 (1) 隔爆型电气设备安装要求 · 隔爆面应涂防锈油不允许涂油漆或胶; · 隔爆型电气设备电缆引入装置的橡胶 密封圈内径应与引入电缆外径相适应, 并用原配压紧螺母或压盘充分压紧; 不能直接用钢管或挠性管压紧密封圈。 · 冗余电缆引入口应用符合标准规定的 盲垫进行堵封; · 隔爆面紧固件应设弹垫,并充分拧紧。 · 用于外部导线或电缆接线的接线盒的电 气间隙和爬电距离应满足标准规定要求。 · 特别注意北美进口的防爆电气设备电缆 引入口的处理。 42 常用防爆电气设备的安装要求 (2) 本安型电气设备安装要求 · 没有特别保护措施的关联电气设备必须安装在安全场所; · 关联设备的供电电源不应超过铭牌规定的最高允许电压Um; · 关联设备与本安设备间连接电缆的分布电容和电感应满足产品说明书规 定的要求; · 关联设备应按规定要求接地(如齐纳安全栅接地应设两根接地线欧姆); · 本安电路的电缆应与其它电路分开走线; · 连接电缆或导线截面应满足规定要求,并满足500V绝缘要求; · 不同本安回路的连接电缆或导线应采取屏蔽隔离措施,屏蔽层应在安全 场所接地; · 本安仪表系统的安全参数必需满足评定准则要求。 43 常见的防爆安装问题 1)电缆引入不装密封圈、平垫和压紧螺母,直接用钢管旋入 2)一个电缆引入口穿多根电缆或电缆和导线的混合,或电缆护套外径尺寸于 密封圈不匹配(±1mm要求满足) 3)冗余电缆引入口没有按规定使用金属堵板堵封;有的密封圈堵板和平垫圈 的相对位置不对 4)进口电气设备未经国内认证,且由于规范和标准差异导致安装不能符合中 国安装规范要求 5)接线盒内部电气间隙和爬电距离不满足产品规定的使用要求。有的丢弃原 配的接线) 本安与非本安电路没有分开走线;本安设备没有配安全栅;组成本安系统 的设备安全参数不匹配;有的安全栅布置不能满足本安与非本安电路分开 走线的要求;或配置的齐纳安全栅没有可靠接地 7) 危险区电源系统的中线N与地线 常见的防爆安装问题 8) 防爆电气设备/部件额定参数与认证条件或证书规定参数不符。 9) 爆炸危险区域内使用非防爆电气设备,如电子钟、铲车、消防风门电控装 置、通风设施等没有使用不发火工具等 10) 部分电气设备不具备整机防爆合格证书。如风机、排风扇、正压柜等 11) 不带电的金属裸露导体(如电缆布线的电气设备外壳)没有可靠接地,或 接地芯线) 户外用设备不满足IP54要求,设备有进水现象 13) 没有采取有效的防静电措施(如输送高阻物料的管道等) 14) 防雷措施落实不到位(0区) 15) 老项目设备老化、腐蚀严重。如隔爆面锈蚀、紧固件缺少弹垫、密封圈失 去弹性、电缆龟裂等 45 电气整体防爆 1) “电气整体防爆” 是指对设备制造、工程设计、安装使用、维护和修理等 方面安全工作的全面要求。 2) 在我国爆炸危险场所中的电气设备和线路存在诸多不防爆环节:例如,有 的主机防爆,附件不防爆;有的设备防爆,仪表不防爆;有的同类设备一 部分防爆,而另一部分不防爆;有的防爆设备型号不全,系统配置不符合 要求,备件不配套及施工存在问题等等,都是不满足“电气整体防爆”要 求的表现。 3) 这一概念最先由《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程》 针对我国 在防爆电气设备应用中存在的上述实际现状而提出的,其目的是为了削除 爆炸危险场所设施的危险因素。 4) 因此,防爆电气设备的设计、生产、检验、使用、维护和修理等各环节的 相关方都必须基于“电气整体防爆”要求各司其职,以确保防爆电气设备 寿期安全。 46 中国主要防爆标准 1.GB3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备通用要求 2.GB3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备隔爆型“d” 3.GB3836.3-2000 爆炸性气体环境用电气设备增安型“e” 4.GB3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备本质安全型“i” 5.GB3836.5-2004 爆炸性气体环境用电气设备正压外壳型“p” 6.GB3836.8-2003 爆炸性气体环境用电气设备“n”型电气设备 7.GB3836.13-1997 爆炸性气体环境用电气设备爆炸性气体环境用电气设备的 检修 8.GB3836.14-2000 爆炸性气体环境用电气设备危险场所分类 9.GB3836.15-2000 爆炸性气体环境用电气设备危险场所电气安装(煤矿除外) 10.GBl2476.1-2000 可燃性粉尘环境用电气设备用外壳和限制表面温度保护 的电气设备 47 习题 1, 在什么样的环境下使用电气设备需要考虑防爆问题? 2, 什么情况下可能发生爆炸?如何避免爆炸的发生? 3, 爆炸性物质如何分类?爆炸性气体如何分级、分组?爆炸危险区域如何划分? 4, 主要的气体防爆技术有哪些?为什么要有这么多种防爆技术? 5, 防爆电气设备分为哪些类、哪些级、哪些组?在实际应用中怎么选择合适的防爆电气设 备? 6, 安装在汽油装车台的装车仪表,应该选用哪些类型的、什么防爆等级的? 7, 作为工程公司,我们对系统中使用的防爆设备负有哪些方面的责任?该做好哪些工作? 8, 我们采购的防爆仪表,收货、安装和发货时应检查、核对哪些内容? 9, 我们在工程设计和组装防爆仪表时,应如何安排防爆仪表的接地,如何选择电缆的规格, 如何正确做好电气接口电缆的安装? 10,我们在设计公司的防爆仪表产品时,应如何安排防爆仪表的接地? 48 11,我们在装配隔爆仪表时,应注意哪些安装事项?我们在现场调试、维修隔爆仪表时,应 注意哪些事项? 12,我们在进行隔爆仪表安装接线时,应注意哪些安装接线,我们在装配本安防爆仪表时,应注意哪些安装事项?我们在现场调试本安防爆仪表时, 应检查哪些事项? 14,要构成一个本安仪表系统,你如何选择关联设备?使用齐纳安全栅和隔离安全栅时,对 它们的接地要求有什么不同? 15,在安装某防爆仪表时由于电缆孔不够,欲将两根电缆安排进一个电缆孔,可以吗?为什 么?该怎么办? 16,在安装某防爆仪表时某些电缆孔不用,这些电缆孔该怎么处理? 17,在安装某本安防爆仪表时,要采用什么电缆?这些电缆该怎么走向?可以和其他电缆混 在一起吗?该电缆的长度有没有限制?如有限制,如何计算它的长度限制? 18,在设计防爆仪表时,应如何选择接线

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