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防爆电气基础知识

2024-01-24 16:12 已有人浏览 小编

防爆指防⽌爆炸,防⽌爆炸的产⽣必从三个必要条件来考虑,限制了其中的⼀个必要条件,就限制了爆炸的产⽣。以下是小编整理的关于防爆知识的内容,提供给⼤家参考和了解,希望⼤家喜欢!

  ⼀、防爆电⽓设备的防爆型式

  1.爆炸性混合物产⽣爆炸的条件

  爆炸是指物质从⼀种状态,经过物理变化或化学变化,突然变成另⼀种状态并放出巨⼤的能量,⽽产⽣的光和热或机械功。在此仅谈及爆炸性混合物的爆炸,即所有的可燃性⽓体、蒸⽓及粉尘与空⽓所形成的爆炸性混合物的爆炸。这类爆炸需要同时具备三个条件才可能发⽣:第⼀,必须存在爆炸性物质或可燃性物质;第⼆,要有助燃性物质,主要是空⽓中的氧⽓;第三,就是还要存在引燃源(如⽕花、电弧和危险温度等),它提供点燃混合物所必需的能量。只有这三个条件同时存在,才有发⽣爆炸的可能性,其中任何⼀个条件不具备,就不会产⽣燃烧和爆炸。因此,采取适当的措施,使三个条件不同时具备即可达到防⽌爆炸的⽬的。由于爆炸性混合物普遍存在于煤炭、⽯油、化⼯、纺织、粮⾷加⼯等⾏业的⽣产、加⼯、储运等场所,如发⽣爆炸则危害极⼤。于是,⼈们采取了多种防爆技术⽅法,防⽌爆炸危险性环境形成及其爆炸。?

  2.基本防爆型式?

  (1) 隔爆型“d”

  隔爆型防爆型式是把设备可能点燃爆炸性⽓体混合物的部件全部封闭在⼀个外壳内,其外壳能够承受通过外壳任何接合⾯或结构间隙,渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸⽽不损坏,并且不会引起外部由⼀种、多种⽓体或蒸⽓形成的爆炸性环境的点燃(参见GB 3836? 2标准)。

  把可能产⽣⽕花、电弧和危险温度的零部件均放⼊隔爆外壳内,隔爆外壳使设备内部空间与周围的环境隔开。隔爆外壳存在间隙,因电⽓设备呼吸作⽤和⽓体渗透作⽤,使内部可能存在爆炸性⽓体混合物,当其发⽣爆炸时,外壳可以承受产⽣的爆炸压⼒⽽不损坏,同时外壳结构间隙可冷却⽕焰、降低⽕焰传播速度或终⽌加速链,使⽕焰或危险的⽕焰⽣成物不能穿越隔爆间隙点燃外部爆炸性环境,从⽽达到隔爆⽬的。

  隔爆型“d”按其允许使⽤爆炸性⽓体环境的种类分为I类和IIA、IIB、IIC类。

  该防爆型式设备适⽤于1、2区场所。?

  (2) 增安型“e”

  增安型防爆型式是⼀种对在正常运⾏条件下不会产⽣电弧、⽕花的电⽓设备采取⼀些附加措施以提⾼其安全程度,防⽌其内部和外部部件可能出现危险温度、电弧和⽕花的可能性的防爆型式。它不包括在正常运⾏情况下产⽣⽕花或电弧的设备(参见GB 3836?3标准)。

  在正常运⾏时不会产⽣⽕花、电弧和危险温度的电⽓设备结构上,通过采取措施降低或控制⼯作温度、保证电⽓连接的可靠性、增加绝缘效果以及提⾼外壳防护等级,以减少由于污垢引起污染的可能性和潮⽓进⼊等措施,减少出现可能引起点燃故障的可能性,提⾼设备正常运⾏和规定故障(例如:电动机转⼦堵转)条件下的安全可靠性。〖JP〗

  该类型设备主要⽤于2区危险场所,部分种类可以⽤于1区,例如具有合适保护装置的增安型低压异步电动机、接线盒等。?

  (3) 本质安全型“i”

  本质安全型防爆型式是在设备内部的所有电路都是由在标准规定条件(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本质安全电路。〖HTH〗“iɑ”等级电⽓设备〖HT〗是正常⼯作和施加⼀个故障和任意组合的两个故障条件下,均不能引起点燃的本质安全型电⽓设备;〖HTH〗“ib”等级电⽓设备〖HT〗是正常⼯作和施加⼀个故障条件下,不能引起点燃的本质安全型电⽓设备(参见GB 38 36?4标准)。

  本质安全型是从限制电路中的能量⼊⼿,通过可靠的控制电路参数将潜在的⽕花能量降低到可点燃规定的⽓体混合物能量以下,导线及元件表⾯发热温度限制在规定的⽓体混合物的点燃温度之下。

  该防爆型式只能应⽤于弱电设备中,该类型设备适⽤于0、1、2区(Ex iɑ)或1、2区(E x ib)。?

  (4) 正压型“p”

  电⽓设备的⼀种防爆型式。它是⼀种通过保持设备外壳内部保护⽓体的压⼒⾼于周围爆炸性环境压⼒的措施来达到安全的电⽓设备(参见GB 3836?5标准)。

  正压设备保护型式可利⽤不同⽅法。⼀种⽅法是在系统内部保护静态正压,⽽另⼀种⽅法是保持持续的空⽓或惰性⽓体流动,以限制可燃性混合物进⼊外壳内部。两种⽅法都需要在设备起动前⽤保护⽓体对外壳进⾏冲洗,带⾛设备内部⾮正压状态时进⼊外壳内的可燃性⽓体,防⽌在外壳内形成可燃性混合物。这些⽅法的要点是监测系统,并且进⾏定时换⽓,以保证系统的可靠性。

  该类设备按照保护⽅法可以⽤于1区或2区危险场所。?

  (5) 油浸型“o”

  油浸型防爆型式是将整个设备或设备的部件浸在油内(保护液),使之不能点燃油⾯以上或外壳外⾯的爆炸性⽓体环境(参见GB 3836?6标准)。

  这是⼀个主要⽤于开关设备的⽼的防爆技术⽅法。形成的电弧、⽕花浸在油下。

  该类型设备适⽤于1区或2区危险场所。?

  (6) 充砂型“q”

  充砂型防爆型式是⼀种在外壳内充填砂粒或其他规定特性的粉末材料,使之在规定的使⽤条件下,壳内产⽣的电弧或⾼温均不能点燃周围爆炸性⽓体环境的电⽓设备保护型式(参见G B 3836?7标准)。

  该防爆型式将可点燃爆炸性⽓体环境的导电部件固定并且完全埋⼊充砂材料中,从⽽阻⽌了⽕花、电弧和危险温度的传播,使之不能点燃外部爆炸性⽓体环境。通常它⽤于Ex“e” 或Ex“n”设备内的元件和重载牵引电池组。

  该类型设备适⽤于1区或2区危险场所。?

  (7) “n”型防爆电⽓设备

  该类型电⽓设备在正常运⾏时,不能够点燃周围的爆炸性⽓体环境,也不⼤可能发⽣引起点燃的故障(参见GB 3836?8标准)。

  “n”型电⽓设备正常运⾏时,即指设备在电⽓和机械上符合设计规范并在制造⼚规定的范围内使⽤,不可能产⽣⽕花、电弧和危险温度。

  该类型电⽓设备仅适⽤于2区危险场所。?

  (8) 浇封型“m”

  浇封型防爆型式是将可能产⽣引起爆炸性混合物爆炸的⽕花、电弧或危险温度部分的电⽓部件,浇封在浇封剂(复合物)中,使它不能点燃周围爆炸性混合物(参见GB 3836?9标准)。

  采⽤浇封措施,可防⽌电⽓元件短路、固化电⽓绝缘,避免了电路上的⽕花以及电弧和危险温度等引燃源的产⽣,防⽌了爆炸性混合物的侵⼊,控制正常和故障状况下的表⾯温度。

  该类设备适⽤于1、2区危险场所。?

  (9) ⽓密型“h”

  该类防爆设备型式采⽤⽓密外壳。即环境中的爆炸性⽓体混合物不能进⼊设备外壳内部。⽓密外壳采⽤熔化、挤压或胶粘的⽅法进⾏密封,这种外壳多半是不可拆卸的,以保证永久⽓密性(参见GB 3836?11标准)。

  该防爆措施属于“n”型防爆措施范畴,GB 3836?11已被GB 3836?8—2003代替。?

  (10) 特殊型防爆电⽓设备“s”

  指国家标准未包括的防爆类型式,该型式可暂由主管部门制定暂⾏规定,并经指定的防爆检验单位检验认可能够具有防爆性能的电⽓设备。

  该类设备是根据实际使⽤开发研制,可适⽤于相应的危险场所。?

  (11) 可燃性粉尘环境⽤电设备

  粉尘防爆电⽓设备是采⽤限制外壳最⾼表⾯温度和采⽤“尘密”或“防尘”外壳来限制粉尘进⼊,以防⽌可燃性粉尘点燃(参见GB 12476?1标准)。

  该类设备将带电部件安装在有⼀定防护能⼒的外壳中,从⽽限制了粉尘进⼊,使引燃源与粉尘隔离来防⽌爆炸的产⽣。按设备采⽤外壳防尘结构的差别将设备分为A型设备或B型设备。按设备外壳的防尘等级的⾼低将设备分为20、21和22级,例如DIP A20、DIP A21、DIP B20 和DIP B21等。

  该类型设备按照等级适⽤于20、21或22区粉尘危险场所。

  在平常实际使⽤中可能很容易的看到,许多防爆电⽓产品在⼀个产品中就采⽤了多种防爆保护⽅法。例如,照明装置可能采⽤了增安型保护(外壳和接线端盒)、隔爆型保护(开关)和浇封型保护(镇流器)。这

样能够使制造商采⽤最适⽤的复合防爆保护⽅法。有⼀点要注意的是,产品铭牌上列出采取的防爆⽅法的顺序将往往告诉⽤户产品的结构,如⼀个产品被标识为Ex de,则极可能为隔爆型⽽其中带有增安型部件。另⼀个产品被标识为Ex ed,则极可能不是隔爆型外壳(例如不锈钢或强化聚脂玻璃),⽽带有隔爆开关或部件安装其中。两种产品可能均适⽤于1区,但他们是使⽤不同的防爆保护措施达到同样的⽬的。⽤户可根据⾃⼰的实际需要和所了解信息,来选择可提供在费⽤、性能和安全⽅⾯达到最佳平衡的防爆型式的产品。?

  ⼆、危险场所的划分

  ----众所周知,在危险场所中安全地使⽤爆炸性环境⽤电⽓设备的前题条件是合理的选择、正确的安装和必要的维护。合理的选择防爆电⽓设备,必然涉及到与其所在的危险场所要相适应。因此,⾸先要明确什么是危险场所?它⼜是如何划分的?

  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GB 3836.14—2000(GB 3836.14标准等同于IEC 60079-10)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。?

  ----1 爆炸性物质的分类

  标准将爆炸性物质分为III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(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,然后才按⽓体或粉尘的不同对危险场所进⾏划分。?

  ----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22区。

  ----(1) 爆炸性⽓体环境

  ----GB 3836.14—2000标准中规定:

  ----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。

  ----在此,“正常运⾏”是指正常的开车、运转、停车,易燃物质产品的装卸、密闭容器盖的开闭,安全阀、排放阀以及所有⼯⼚设备都在其设计参数范围内⼯作的状态。

  ----(2) 可燃性粉尘环境

  ----GB 12476.1—2000标准中规定:

  ----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。

  对危险场所的界定,解决了危险场所划分中爆炸性物质存在的时间问题。那么,长时间存在或偶尔发⽣的时间概念⼜怎么界定呢?欧洲有关资料中也相应地给出了具体的规定,见表1 。

  ----表1 场所划分

  危险物质长期存在(⼤于1 000 h/年) 正常运⾏时存在(10-1 000 h/年) 仅在不正常时存在(少于10 h/年)  ⽓体 0区 1区 2区

  ----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。

  ----GB 3836.1通⽤要求中,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,具体的参数见表2。?

  ----表2 爆炸性⽓体的分组

  组别代表性⽓体最⼤试验安全间隙最⼩点燃电流

  IIC ⼄炔氢⽓ <0.5mm <0.45

  IIB ⼄烯 0.5~0.9 mm 0.45~0.8

  IIA 丙烷 >0.9 mm >0.8

  ----爆炸性物质的分组,可以说是基本上说明了危险场所中存在的是哪种危险物质。


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