爆炸危险环境电气防爆技术.ppt

2020/6/8,1,爆炸危险环境（或场所）电气防爆技术,主讲人胡富民,2020/6/8,2,爆炸危险场所定义,在大气条件下，气体、蒸汽或雾状、粉尘或纤维状的可燃物质与空气构成的混合物，在该混合物中点燃后，燃烧或爆炸将传遍整个未燃混合物的场所。防爆电气设备定义按规定条件设计制造而不会引起周围爆炸性混合物（爆炸危险场所）爆炸的电气设备。,2020/6/8,3,电气防爆技术目前我国尚存在一些误区,一.防火、防爆概念混淆二.只要电气设备选用防爆就解决防爆问题1.Ex标志不是防爆标志是英文Explosion的简写，是一个“警示标志”它包含①质量②安装③使用④维修保养⑤检修2.防爆电气设备有各种型式，共11种型式是根据不同的防爆原理决定，而适用于不同的爆炸危险场所区域。,2020/6/8,4,3.防爆电气设备有不同的等级爆炸性气体环境，根据不同的易燃物质分19个等级爆炸性粉尘环境，根据不同的易燃物质分6个等级4.爆炸危险场所有不同的区域等级根据释放源和现场通风状况而决定爆炸性气体环境分三个区域爆炸性粉尘环境分二个区域,2020/6/8,5,三.常用的防爆电气设备型式（如隔爆型）是不密封的。一般不能在户外使用四.我国石油、化工行业，现场电气布线电缆或导线窜钢管保护。钢管不是防爆钢管，仅仅起机械损伤保护五.爆炸危险场所电气一定要达到整体防爆概念,2020/6/8,6,防火、防爆概念混淆,1.爆炸的种类很多，基本分三大类物理性爆炸、化学性爆炸、核爆炸。要防止爆炸的发生，都有相应的措施，称为防爆。因此防爆一定要讲清楚对象是什么爆炸。特别是化学反应引起爆炸的防爆措施和本讲义爆炸性环境爆炸的防爆措施的混淆，甚至将二种爆炸也混淆。化学反应引起爆炸指发生在化学反应釜、反应塔等装置里，而爆炸性环境指装置和管道里易燃物质泄漏到大气中与空气混合，形成爆炸性混合物的爆炸，是环境空间的爆炸。采取防爆的方法截然不同，前者用严格控制工艺参数（温度、压力、流量）手段和装置增加安全阀、爆破膜等，后者用防爆电气设备。,2020/6/8,7,2.防火（易燃物质）和防爆（爆炸性环境）的区别消防有双重意义，一是采取防止火灾发生的措施，另外万一发生火灾还应采取可灭火的措施，相应的提出下列主要防火要求（1）按易燃物质的不同等级提出建筑物不同的耐火等级规定；（2）为了控制火灾的火势量，提出建筑物的面积规定；（3）为了控制火灾对周围建筑物的影响，提出对与相邻建筑物的间距规定；（4）为了便于人员发生火灾后逃生，提出建筑物必要逃生通道；（5）为了解决初始火灾的灭火，提出必须配备的灭火设施。,2020/6/8,8,3.易燃物质分类（1）GBJ16-（2001年版）建筑设计防火规范将物品的火灾危险性分成五大类，把易燃物质分在甲、乙、丙前三类中。甲类闪点60℃）的闪点为基准。,2020/6/8,9,（2）GB50160-（1999版）石油化工企业设计防火规范将易燃气体分为甲类和乙类（相同于GBJ16），将易燃液体分为甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B类。甲A类液化烃、甲B类闪点120℃可燃液体。上述45℃是世界城市月平均气温，120℃是重柴油的闪点,2020/6/8,10,（3）GB12268-90“危险货物品表”为了易燃物质的运输和包装要求，与国际接轨分为低闪点液体闪点-18℃需Ⅰ类包装中闪点液体-18℃≤闪点23℃需Ⅱ类包装高闪点液体23℃≤闪点≤61℃需Ⅲ类包装上述23℃是欧洲城市最热平均气温,2020/6/8,11,第一章中国爆炸危险场所电气安全规程和标准,爆炸危险场所电气安全规程主要内容1.爆炸危险场所区域等级判断原则、判断方法及绘制2.爆炸危险场所防爆电气设备防爆型式选用方法3.爆炸危险场所电气线路的设计,防爆电气设备制造标准特种的结构和电路主要型式1.隔爆型电气设备GB3836.220002.增安型电气设备GB3836.320003.本质安全型电气设备GB3836.42000,电气防爆技术,2020/6/8,12,4.爆炸危险场所电气线路和防爆电气设备的安装施工要求5.爆炸危险场所电气接地保护要求6.爆炸危险场所电气安装置竣工验收要求7.爆炸危险场所电气装置安全运行和维修8.爆炸危险场所电气装置检修要求9.爆炸危险场所管理和技术人员安全培训要求10.爆炸危险场所的电气安全监督和检查要求,4.正压型电气设备GB3836.519875.充油型电气设备GB3836.619876.充砂型电气设备GB3836.719877.无火花型电气设备GB3836.819878.浇封型电气设备GB3836.919909.气密型电气设备GB3836.10199110.粉尘型电气设备GB12746.12000,2020/6/8,13,规范和标准有1.中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程（1987）2.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB5005819923.爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范GB5025719964.爆炸性气体环境用电气设备的检修GB3836.1319975.爆炸性气体环境用电气设备危险场所分类GB3836.1420006.爆炸性气体环境用电气设备危险场所电气安装GB3836.152000,2020/6/8,14,第二章爆炸性混合物,一.易燃物质定义凡能与空气中的氧或其他氧化物起氧化反应，并能产生燃烧（发热、发光）现象的物质。分类,第一节爆炸性混合物的基本特征,2020/6/8,15,二.燃烧定义燃烧是一种放热、发光的氧化反应。例如CO2→CO2↑（发白光）SO2→SO2↑（发紫光）2H2O2→2H2O↑（发兰光）而4Fe3O2→2Fe2O3没有热量和光,不能称为燃烧,2020/6/8,16,三.爆炸定义由于氧化反应或者其他放热反应而引起压力和温度的骤升现象物理性爆炸由于物质的体积膨胀,引起压力和温度的骤升造成容器外壳破损，产生爆炸简单化学爆炸因受外界振动引起某些物质自身分解产生压力，温度骤升现象.复杂化学性爆炸因受外界压力触发，炸药会自身分解氧气，引起氧化反应，造成压力、温度骤升现象爆炸化学性爆炸化工生产的各类化学反应（如硝化、脂化、聚合、催化、氧化等等）引起爆炸因工艺条件（温度、压力、速率等）失控，引起压力、温度骤升现象。（在反应釜、反应塔内）爆炸性混合物爆炸因生产用的反应釜、泵、阀门管道等泄漏出的易燃物质，与环境中空气混和成爆炸性混合物，一旦被电气火花点燃，引起环境的压力和温核爆炸度骤升现象,,,2020/6/8,17,燃烧三要素,2020/6/8,18,爆炸三要素,,2020/6/8,19,四.与防爆电气有关的爆炸技术参数1.爆炸极限爆炸性混合物中的易燃物质与空气的比例，并不是什么比列都会点燃引起爆炸的，只有在某一个范围内，如氢气的爆炸极限是475。其中4是氢气的爆炸下限，75是氢气的爆炸上限。2.自燃温度爆炸性混合物除用火花可以点燃，也可以用加热温度来点燃，凡能引起爆炸性混合物爆炸的最低温度，称为自然温度。如氢气的自然温度为560℃,2020/6/8,20,3.爆炸压力爆炸性混合物在爆炸极限内被点燃后引起爆炸，必然会产生冲击压力波，它的最大压力值称为爆炸压力由于大气压力是一个大气压，所以无论易燃物质压力多高，要形成爆炸混合物，必须在一个大气压下。因此，爆炸压力是在一个大气压下（初始压力为0）爆炸性混合物产生的最大压力。不同的爆炸性混合物爆炸压力是不一样的，在0.8MPa左右。但是由于爆炸性环境空间很大，如果爆炸性混合物不能全部爆炸完，则还会连续传遍整个未燃的爆炸性混合物，会引起压力增加现象。也就是二次、三次甚至更多次爆炸，每次的爆炸压力，是爆炸性混合物被前一次爆炸压力预压后压力（初始压力）的倍数。,2020/6/8,21,2020/6/8,22,4.最大试验安全间隙（MESG）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25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔两部分之间的最大间隙。,2020/6/8,23,H2爆炸性混合物MESG举例,MESG试验示意图,2020/6/8,24,5.最小点燃能量（MIE）在规定的试验条件下，能点燃最易点燃被试验气体或蒸气与空气的混合物的最小能量。,2020/6/8,25,MIE试验示意图,2020/6/8,26,爆炸性混合物的爆炸技术参数举例,2020/6/8,27,第二节爆炸性混合物的类别与级组划分,一.爆炸性混合物的分类分三大类Ⅰ类煤矿井下甲烷Ⅱ类工厂用气体、蒸汽、薄雾Ⅲ类粉尘、纤维,2020/6/8,28,二.爆炸性混合物的分级1.爆炸性气体、蒸汽的分级（1）按最大试验安全间隙分级（MESG）MESG1.14mm煤矿井下甲烷，为Ⅰ类不分级，标志Ⅰ0.9≦MESG1.14mm为Ⅱ类A级，标志为ⅡA0.5MESG0.9mm为Ⅱ类B级，标志为ⅡBMESG≦0.5mm为Ⅱ类C级，标志为ⅡC（2）按最小点燃电流比分级（MICR）最小点燃电流在规定的试验条件下，对电阻电路或电*电路用火花试验装置进行3000次火花试验。能够发生点燃的最小电流。最小点燃电流比（MICR）各种气体或蒸汽与空气的混合物的最小点燃电流对甲烷与空气的混合物的最小点燃电流之比。,2020/6/8,29,MICR1煤矿井下甲烷，为Ⅰ类不分级，标志Ⅰ0.8MICR1为Ⅱ类A级，标志为ⅡA0.45≦MICR≦0.8为Ⅱ类B级，标志为ⅡBMICR0.45为Ⅱ类C级，标志为ⅡC2.爆炸性粉尘（含纤维，炸药）的分级爆炸型粉尘分级是按粉尘的物理性质划分，把非导电性可燃粉尘（如玉米粉、糖粉等）与非导电性可燃纤维（如棉纤维、亚麻纤维）划为Ⅲ类A级，把导电性爆炸性粉尘（如镁粉、铝粉等）与火药、炸药性粉尘（如TNT、硝化棉纤维）划为Ⅲ类B级,2020/6/8,30,三.爆炸性混合物的分组按易燃物质的引燃温度（自燃温度），分为六组，具体范围为,2020/6/8,31,表2-3爆炸性气体分类、分级、分组举例表,2020/6/8,32,,,,表2-4爆炸性粉尘的分类、分级、分组举例表,2020/6/8,33,第三章爆炸危险场所区域范围划分第一节爆炸危险场所的分类和分级,一.爆炸危险场所的分类、分级1.分类按爆炸危险场所存在易燃物质与空气混合的状态，分为爆炸性气体危险场所和爆炸性粉尘危险场所两大类。2.分级（1）爆炸性气体危险场所按爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分三个区域1）0级区域在正常情况下，爆炸性气体混合物，连续地、段时间频繁出现或长时间存在的场所。,2020/6/8,34,2）1级区域在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所。3）2级区域在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶尔短时间出现。（3）爆炸性粉尘危险场所按可燃性粉尘和空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层厚度分为三个区域。1）20级区域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。2）21级区域在正常运行过程中可能产生可燃浓度的可燃粉尘与空气混合物的场所3）22级区域在正常运行下，可燃性粉尘与空气混合物不能出现，仅在异常条件下，可燃粉尘偶尔出现并且只是短时间存在的场所。,2020/6/8,35,二.爆炸性危险场所区域等级的判断原则1.爆炸性混合物的理化特性2.释放源的状态3.相对密度4.通风状态5.设备、装置的结构和外界配置情况,2020/6/8,36,第二节爆炸危险场所区域划分,,图3-1非开敞的建筑物爆炸危险区域范围,2020/6/8,37,图3-2开敞的注送站爆炸危险区域范围,2020/6/8,38,图3-3局部开敞的注送站爆炸危险区域范围,2020/6/8,39,图3-6有呼吸阀的露天油罐爆炸危险区域范围,2020/6/8,40,表3-1与爆炸危险区域相邻场所的等级划分表,2020/6/8,41,第四章防爆电气设备的防爆原理和基本技术要求第一节防爆电气设备的防爆原理,一.间隙防爆原理（d）一个外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并有一个或几个金属面缝隙可以阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性气体混合物传播，达到防爆要求。二.小于点燃能量防爆原理（ia/ib）有效降低电气电路的电压、电流、储能元件的数值，保证电路正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应能量，都低于规定的爆炸性气体混合物最小点燃能量，达到防爆要求。,2020/6/8,42,三.阻止点火源与爆炸性混合物相接触防爆原理（p、o、q、m、h）采取有效可靠措施（如通风、充油、充砂、浇封、气密），使点火源与周围爆炸性气体混合物隔离，达到防爆要求。四.在特定的条件下提高电气设备的电气安全措施防爆原理（e、n）在正常工作时不会产生电火花和热效应的电气设备，进一步提高电气安全措施，达到防爆要求。,2020/6/8,43,第二节防爆电气的基本要求,一.防爆电气设备的通用技术标准环境温度-20℃－40℃表面温度外壳材质要求外壳紧固件要求接线绝缘件要求接线盒和接线连接件要求电缆或导线引入装置要求接地要求接线要求,2020/6/8,44,图4-18接线盒,2020/6/8,45,图4-8,2020/6/8,46,电缆或导线引入装置,组成带夹紧①喇叭口不带夹紧②压紧螺母式连接钢管③1.压紧元件带夹紧④压盘式喇叭口不带夹紧⑤连接钢管⑥2.平垫圈配电缆用①3.橡胶密封圈配导线用②4.平垫板（2mm厚）,,,,,,,2020/6/8,47,图4-1压盘式引入装置,2020/6/8,48,图4-2压紧螺母式引入装置,2020/6/8,49,图4-3橡胶密封圈结构,2020/6/8,50,二.防爆电气设备的隔爆型技术要求隔爆外壳（1）定义（2）隔爆外壳的强度（3）外壳的材质（4）外壳的防护隔爆接合面（1）定义（2）隔爆接合面形式（3）隔爆接合面的结构参数（4）隔爆接合面的表面粗糙度（5）隔爆接合面的防锈措施,2020/6/8,51,衬垫隔爆外壳紧固接线盒电缆或导线引入装置隔爆外壳上观察窗,2020/6/8,52,2020/6/8,53,2020/6/8,54,2020/6/8,55,图4-15螺纹隔爆接合面,2020/6/8,56,隔爆型电气设备不同等级对隔爆间隙要求,2020/6/8,57,第三节防爆电气设备的分类、分级、分组,一.防爆电气设备的分类、分级、分组1、分类按爆炸性混合物的分类方法，也分成三类Ⅰ类适用于煤矿井下的防爆电气设备Ⅱ类适用于工厂爆炸性气体危险场所的防爆电气设备Ⅲ类适用于工厂爆炸性粉尘危险场所的防爆电气设备2、分级只有隔爆型和本质安全型防爆电气设备按MESG和MICR分四个等级，其他防爆型不分级。3、分组按爆炸性气体混合物的分组方法，也分成六组T1－T6。按爆炸性粉尘混合物分组方法，分成三组,2020/6/8,58,二.防爆电气设备的防爆标志,符号,隔爆型d,增安型e，本质安全型ia/ib，正压型p充油型o，充砂型q，无火化型n，浇封型m氧密型h，特殊型s，粉尘型DIPA/B,2020/6/8,59,防爆标志举例dⅠ使用在煤矿井下的隔爆型电气设备。dⅡBT4使用在工厂爆炸性气体场所隔爆型、ⅡB级、T4组防爆电气设备。eⅡT4使用在工厂爆炸性气体场所增安型、T4组防爆电气设备。iaⅡCT4使用在工厂爆炸性气体场所本安型、ⅡC级、T4组防爆电气设备。edⅡBT4使用在工厂爆炸性气体场所主体增安型、部件隔爆型、ⅡB级、T4组复合型防爆电气设备。DIPA21T12使用在工厂爆炸性粉尘场所粉尘型A型、21区域、T12组防爆电气设备。,2020/6/8,60,北美防爆体系的分类、分级、分组北美将爆炸性混合物分为三级相当中国的分类。如ClassⅠ代表气体，ClassⅡ代表粉尘，ClassⅢ代表纤维。将爆炸性气体和粉尘、纤维共分为八组，其典型代表物质有GroupA代表气体是乙炔；GroupB代表气体是氢气；GroupC代表气体是乙稀；GroupD代表代表气体是丙烷和甲烷；GroupE代表代表金属导电粉尘，电阻率小于105Ωcm；GroupF代表碳粉尘，电阻率为105-108Ωcm；GroupG代表农业粉尘和非导电粉尘，电阻率大于108Ωcm。爆炸性纤维不分组，直接用ClassⅢ表示。,2020/6/8,61,中国和北美爆炸性混合物分级对照表,2020/6/8,62,中国和北美爆炸性混合物分级对照表,2020/6/8,63,第五章防爆电气的选用方法,2020/6/8,64,第六章爆炸危险场所电气线路的安装和施工要求,电气线路进入防爆电气设备应注意下列要求1、电气线路可用电缆或导线布线，其中导线必须用镀锌钢管保护，仅是机械保护不是防爆钢管。2、电缆或导线进入电气设备时，必须配相应的橡胶密封圈，电缆的外径与橡胶密封圈的内径相配合，误差＜1mm；导线的根数必须与橡胶密封圈的孔数相同，配合尺寸误差＜0.5mm。3、电气设备的电缆或导线引入装置安装橡胶密封圈处，不应有细纹，与橡胶密封圈外径配合尺寸误差＜1mm。4、橡胶密封圈的硬度应在邵氏4555度间。5、橡胶密封圈和压紧螺母之间应有一个金属垫圈，防止损坏橡胶密封圈。,2020/6/8,65,6、为保证电缆或导线引入装置达到密封要求，安装完毕电缆的外护套或导线的绝缘层应在橡胶密封圈里。7、为保证电缆或导线引入装置达到密封要求，可用电缆外径2倍的kgf，不能拉动电缆。8、多余的电缆或导线孔入口，应用2mm金属垫片，放在压紧螺母和橡胶密封圈之间，拧紧压紧螺母达到堵封，不能用丝堵堵封。9、电缆或导线引入口，不能镀锌钢管直接拧入，必须用一个连接钢管的压紧螺母，先压紧橡胶密封圈后，才可连接钢管，二个防爆电气设备用钢管连接，须增加一个活接头。10、引进用美国防爆标准制造的电缆或导线引入口，必须配一个NPT过渡防爆接头，转为中国防爆标准，再连接。,2020/6/8,66,国际防爆电气设备现场施工布线二大派系,一.欧洲共同体（德国代表）必须用阻燃型电缆直接布线与防爆电气设备连接。二.北美（美国代表）可用电缆或导线布线，但电缆或导线必须用钢管保护，因此钢管要与防爆电气设备连接，连接的螺纹属于隔爆螺纹，钢管成为隔爆外壳的一部分，直至Y型密封接头前（一般不超过3米），需要软性连接，可用防爆挠性管替代，在Y型密封街头后的钢管不属防爆钢管，仅是机械保护，Y型密封接头中的填料是防爆填料，而且有自清洁作用。,2020/6/8,67,三.中国GB50257规定，可用电缆或导线布线与防爆电气设备连接，其中导线必须用钢管保护。存在问题①防爆电气设备电缆导线引入口螺纹不是隔爆螺纹②钢管的螺纹与电缆或导线引入口螺纹不匹配③钢管连接螺纹无法达到有效啮合扣数大于6扣④Y型密封接头用的填料是防火填料不是防爆填料,2020/6/8,68,2020/6/8,69,2020/6/8,70,2020/6/8,71,2020/6/8,72,2020/6/8,73,2020/6/8,74,2020/6/8,75,NPT防爆过渡接头连接防爆电气设备实例,2020/6/8,76,国内外防爆电气设备电缆或导线引入口的螺纹M公制圆柱螺纹牙顶角55G公制圆柱管螺纹牙顶角55NPT公制圆锥管螺纹牙顶角60Pg德制圆柱螺纹牙顶角80电工师傅用镀锌钢管螺纹是“不规则英制圆锥管螺纹”“ZG”,2020/6/8,77,隔爆型电机隔爆结合面实例,主腔①主体与前盖（止口型）②主体与后盖（止口型）③前盖与主轴（圆筒型）④后盖与主轴（圆筒型）⑤主体与接线盒体（平面型）⑥接线盒体与接线板（止口型）接线盒腔⑥重复⑦接线盒体与接线盒盖（平面型）,2020/6/8,78,