本質(zhì)平安型防爆技術

1、防爆知識隨著石油、化工、煤礦等工業(yè)的進展，避免爆炸性事故的發(fā)生，愈來愈引發(fā)人們的重視，可是在生產(chǎn)進程中又不免會產(chǎn)生爆炸性物質(zhì)的泄漏，形成爆炸性氣體危險場所。據(jù)資料介紹，煤礦井下約有2/3場所，石油開采和精煉廠約有60%-80%場所為爆炸性危險場所，因此利用在這些場所的電氣設備都必需采取防爆方法，才能幸免成為危險點燃源。一、防爆基礎知識要了解爆炸就要物悉燃燒現(xiàn)象。燃燒是一種化學反映。它是可燃物質(zhì)在點燃源能是的作用下，在空氣或氧氣中，進行化學反映，引發(fā)溫度的升高，釋放出熱輻射及光輻射的現(xiàn)象。若是燃燒速度急劇加速，溫度運烈上升，致使燃燒生成物和周圍空氣運烈膨脹，形成龐大的爆破力和沖擊波并發(fā)出強光和聲

2、響，這確實是爆炸。爆炸分凝聚相爆炸和分散相爆炸兩類。凝聚相爆炸指火藥類的爆炸，分散相爆炸指爆炸性氣體環(huán)境中形成的爆炸。燃燒現(xiàn)象的顯現(xiàn)同時具有以下三個條件：a.必然濃度的可燃氣體及靠含呈；b.必然的燃爆空間；c.大于點燃能量的外界能量因此，避免設備所處爆炸性氣體燃爆，能夠從隔間燃爆的條件入手，相對應的避免燃爆的手腕：a.使可燃氣體的濃度處于爆炸極限濃度之外，如正壓防爆：b.隔間燃爆傳播途徑，即便在儀表內(nèi)部產(chǎn)生爆炸，也不引爆外界的爆炸性氣體環(huán)境，如隔爆：c.儀表電路不管在正常工作，仍是在短路、斷路故障下，都不許諾產(chǎn)生能量過大的火花，或儀表外殼及內(nèi)部元氣件的溫度不大于可燃氣體的引燃溫度，如本安防爆。

3、三爆炸性氣體（蒸氣）混合物的幾個要緊參數(shù)閃點閃點是指在標準條件下，使液體變成蒸氣的數(shù)量能夠形成可燃性氣體/空氣混合物的最低液體溫度。液體的閃點越低，引燃的危險程度越大。如環(huán)氧丙烷的閃點為。C,不僅在冬季戶外場所蒸發(fā)蒸氣，而且在常溫時會快速蒸發(fā)蒸氣。液體周闈環(huán)境溫度是阻礙液體蒸發(fā)的要緊依據(jù)。我國規(guī)定了最高環(huán)境溫度為45作為分界限，閃點高于45c的稱可燃性液體：閃點低于45的稱易燃性液體?？扇夹砸后w在常溫貯存沒有爆炸危險性。但當可燃性液體呈霧狀顆粒狀態(tài)及操作溫度高于液體閃點時一樣有爆炸危險性。爆炸極限與范圍爆炸極限是指可燃性氣體（蒸氣）與空氣形成的混合物，能引發(fā)爆炸的最低濃度（爆炸下限）或最高濃度

4、（爆炸上限），介與爆炸下限和上限中間的濃度范圍稱爆炸范圍。爆炸范圍越大，那么形成爆炸性混合物的機遇越多；爆炸下限越低，那么形成爆炸的條件越易。相對密度密度是指單位體積的物質(zhì)質(zhì)量。相對密度是指可燃性氣體（蒸氣）與空氣密度的比值（空氣為1）。相對密度是研究爆炸性混合物擴散范圍的重要依據(jù)。比空氣輕的可燃性氣體（蒸氣）會擴散至周圍空間的上部區(qū)域，比空氣重的可燃性氣體（蒸氣）停留在周圍的空間下部區(qū)域。CO比例常溫常壓%=%30%=30%30%80%燃爆情況不燃不爆輕度燃爆燃爆逐漸加燃爆最強燃爆逐輕度燃爆不燃不爆爆炸性氣體（蒸氣）混合物的分類、分組爆炸性氣體（蒸氣）混合物分類：中國：【類（煤礦井下甲烷氣）

5、、II類（工廠內(nèi)的爆炸性氣體混合物）、川類（爆炸性粉塵和纖維）北美：ClassI（爆炸性氣體）;ClassII（爆炸性粉塵）;ClassHI（纖維）為適合隔爆型及本質(zhì)平安型電氣設備設計選型要求又將氣體分成HA、MB、IIC類三種。分類IIAIIBnc最大試驗安全間隙MESG（mm）MESGMESG2MESG最小點燃電流比MICRMICR2MICR2MICR爆炸性氣體（蒸氣）混合物分級的比較爆炸性氣體（蒸氣）混合物分級我國和IEC一樣，與北美不同，見下表:典型氣體中國、IEC、歐洲標準北美標準（NEC）點燃特性甲烷IGroupD難丙烷IIA1乙烯IIBGroupCI氫氣IICGroupB乙快Gr

6、oupA易爆炸性氣體（蒸氣）分組我國和IEC一樣，北美與IEC大體相同，只是更細罷了，對應關系見下表：中國、IEC歐洲標準北美標準（NEC）最高表面溫度（）點燃特性T1T1450難易T2T2300T2A280T2B260T2C230T2D215T3T3200T3A180T3B165T3C160T4T1135T4A120T5T5100T6T6851.2.4防爆標志舉例ExdIIBT4溫度組別類別防爆型式（隔爆型）防爆總標志ExeIIT3溫度組別類別防爆型式（增安型）防爆總標志爆炸性氣體（蒸氣）環(huán)境的劃分世界各國對危險場所區(qū)域劃分不同，但大致分為兩大派系：我國和大多數(shù)歐洲國家采納國際電工委員會（I

7、EC）的劃分方式，而以美國和加拿大為要緊代表的其他國家那么采納北美劃分方式。我國對爆炸性危險場所劃分的依據(jù)：爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第14部份危險場所分類GB50058-1992爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計標準依照爆炸性氣體（蒸氣）環(huán)境顯現(xiàn)的頻率和持續(xù)時刻把危險場所分為以下區(qū)域。0區(qū)：爆炸性氣體環(huán)境持續(xù)顯現(xiàn)或長時刻存在的場所。1區(qū)：在正常運行時，可能顯現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場所。2區(qū)：在正常運行時，不可能顯現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，若是顯現(xiàn)也是偶然發(fā)生而且僅是短時刻存在的場所。另外，按英國專家卡恩迪依照持續(xù)時刻的概念論述：0區(qū)：每一年至少顯現(xiàn)lOOOh：1區(qū)：每一年在10lOOOh：2區(qū)：每一年在10h

8、以下。北美國家將爆炸性危險場所劃分兩個區(qū)域：（1） Division1（1區(qū)）：在正常工作條件下，可能存在爆炸性或可燃性混合物的場所（包括氣體、粉塵和纖維場所（2） Division2（2區(qū)）：僅僅在故障條件下或其他異樣情形下，偶然地或短時刻地存在爆炸性或可燃性混合物的場所（包括氣體、粉塵和纖維場所）。從概念能夠看出兩個區(qū)域（Zone和Division）劃分的方式存在專門大的不同，它們之間的近似對應關系見下表:中國、IEC、歐洲標準北美標準危險程度0區(qū)(ZoneO)Division1(1區(qū))高1區(qū)(Zonel)2區(qū)(Zone2)Division2(2區(qū))常見氣體的組別劃分下表是一些常見氣體的組

9、別區(qū)分，能夠通過查找下表來確信需要的防爆型式。表氣體組別類和級最大試監(jiān)安全fajMESG（mm）出小點燃電流比M!CR引燃溫度KoC）與組別T!T2T3T4T5T6t4504501300300|200200O13513501001001851MESG=MICR=I甲烷1IAMESGMICR乙烷,乙醉.內(nèi)飾內(nèi)螞.不乙烯,樂曜東.化破d丁烷,乙靜.內(nèi)儂丁靜,乙取丁師.乙酸或脂.乙酸酬戊烷.巳烷.貞烷.英烷辛烷.汽油硫化氫,環(huán)匕烷乙疑.乙峰亞硝酸乙脂1IBMESGMICR二甲股民用燃氣.環(huán)丙烷環(huán)僅乙烷.丁二烯.壞翻丙烷.乙煽井戊二烯.IICMESGMICR水煤氣.乳.除爐燃氣乙塊二酸化碳硝取乙陽二、

10、防爆的各類型式爆炸性氣體環(huán)境中安裝的電氣設備要緊有隔爆型電氣設備、增安型電氣設備、本質(zhì)平安型電氣設備、正壓型電氣設備、澆封型電氣設備、充油型電氣設備、充沙型電氣設備、“n”型電氣設備等?，F(xiàn)對幾種要緊的防爆電氣設備進行介紹。2.1 隔爆型電氣設備隔爆型電氣設備是指具有隔爆外殼的電氣設備，防爆標志為“d，其制造查驗標準應符合及標準的要求。隔爆外殼是指能經(jīng)受內(nèi)部的爆炸壓力，并能阻止爆炸火焰向周圍環(huán)境傳播的防爆外殼。電氣設備外殼的內(nèi)部由于呼吸作用會進入周圍的爆炸性氣體混合物，當設備產(chǎn)生電火花及危險高溫時，將引燃殼內(nèi)的爆炸性氣體混合物，形成龐大的爆破力及沖擊波。一方面隔爆外殼應能經(jīng)受內(nèi)部的爆炸壓力而不破

11、損；另一方而隔爆外殼的接合而應能阻止爆炸火焰向殼別傳播點燃周闈的爆炸性氣體混合物。因此隔爆外殼應有耐爆性及隔爆性兩種性能。1 .1.1隔爆外殼的耐爆性隔爆外殼中產(chǎn)生的爆炸壓力受爆炸性氣體混合物的濃度、外殼的容積及形狀、點火源的位置、接合而間隙、爆炸性氣體混合物的初始壓力及溫度等的阻礙。在低于最大爆壓濃度時,爆炸壓力與混合物的濃度成正比：當外殼的容積增大時，其熱損失相對減小，爆炸壓力相對增高：就外殼的形狀而言，非球型容器比球型容器的爆炸壓力要低；點火位置偏離中心，其爆炸壓力會下降：接合面間隙增大，爆炸壓力將下降：爆炸性氣體混合物的初始壓力及溫度提高，爆炸壓力將增大。隔爆型電氣設備爆炸時其內(nèi)部會產(chǎn)

12、生的爆壓，將對殼壁產(chǎn)生沖擊力。當外殼材質(zhì)的強度不能知足要求時，造成破損，所之外殼的抗拉強度及壁厚應達到要求。隔爆型電氣設備的外殼材料均用金屬材質(zhì)制成。經(jīng)常使用的有鋼板、鑄鋼、鑄鋁合金、鑄鐵等材料。當采納鑄鐵時，其牌號應不低于HT250：當采納鑄鋁時，應用抗拉強度不低于120Mpa,含鎂量不低于6%的銅鋁合金。當外殼容積不大于升時，可采納陶瓷材料制造；當外殼容積不大于升時，可采納塑料材料制造，但塑料外殼的結構強度受成型工藝及易自然老化的阻礙，一樣用于外殼容積小于升的隔爆部件。隔爆外殼由于要經(jīng)受爆壓的沖擊力，因此其壁厚值相對其它防爆型式的外殼要大。以鑄鋁殼體為例，容積不大于升的外殼，殼壁厚度應在之

13、間，法蘭厚度應在之間；壓鑄鋁外殼的壁厚由于致密度相對較高，其壁厚可設計得小一點。當容積大于升時，須采納鑄鋼等黑色金屬材料。2 .1.2隔爆外殼的隔爆性由于制造、安裝、保護等緣故，隔爆外殼不可能是完美無缺的整體，而是由許多個零部件組成。零件間的連接裂縫會成為殼內(nèi)的爆炸產(chǎn)物所通過的途徑，引燃周圍的爆炸性氣體混合物。這些零部件的配合部份稱隔爆接合面，其接合裂縫稱隔爆接合面間隙。隔爆外殼的隔爆性是成立在隔爆接合面對內(nèi)部的爆炸火焰有冷卻作用為理論基礎的。隔爆接合而的結構應能保證熄火間隙中的火焰，損失至少20%的熱量。為此隔爆接合而的寬度L、間隙（或直徑差）i、法蘭至殼體內(nèi)緣的距離1應符合表1-表4的規(guī)定

14、，關于HC外殼的螺紋隔爆接合面應符合表5的規(guī)定。隔爆面的表而粗糙度Ra應不低于微米，隔爆螺紋的精度應不低于6H/6g。2.2 增安型電氣設備增安型電氣設備是指對正常條件下可不能產(chǎn)生電弧或電火花的電氣設備，進一步采取方法，提高其平安程度，避免電氣設備產(chǎn)生電弧、電火花及危險高溫的電氣設備。其防爆標志為心”。增安型電氣設備的制造及查驗應執(zhí)行，標準。增安型電氣設備是依托外殼的防護方法來愛惜內(nèi)部的電氣部件的。外殼防護方法不行,粉塵及水分會侵入殼體內(nèi)的電斷氣緣構件上，造成電氣設備的過載或短路，產(chǎn)生電火花或電弧，引燃周圍的爆炸性氣體混合物。增安型電氣設備的外殼防護品級應符合以下規(guī)定：內(nèi)裝袒露帶電零件的外殼（

15、如接線連接件），至少應有IP54的外殼防護品級；內(nèi)裝絕緣帶電零件的外殼（如電磁閥線圈），至少應有IP44的外殼防護品級。增安型結構只能適用在正常運行時無電火花及危險高溫的電氣設備上，應用是有局限性的。與隔爆型相較結構輕巧，安裝保護方便的特點，大量利用在隔爆增安復合型產(chǎn)品中的接線盒（箱）或隔爆部件的增安外殼結構上。增安型電氣設備的外殼不能起到防爆作用，平安程度決定于安裝的靠得住及保護的好壞，可在1區(qū)（部份產(chǎn)品）、2區(qū)爆炸性氣體環(huán)境利用。本安型電氣設備電火花和熱效應是引發(fā)爆炸性危險氣體爆炸的要緊點燃源。因此，這二者是進行本安設計時考慮的重要因素。本安的實質(zhì)確實是要限制電火花和熱效應兩個可能的點燃源

16、的能量。實驗說明，各類爆炸性氣體都有其最小點燃能量（例如，氫氣19uJ,乙烯60uJ,甲烷280uJ）,在正常工作和故障狀態(tài)下當儀表可能產(chǎn)生的電火花或熱效應的能量小于那個能量時，儀表將不可能點燃相應的爆炸性危險氣體而產(chǎn)生爆炸。因此，本安型防爆儀表的設計，必需從限制能量入手，靠得住地將電路中地電壓和電流限制在一個許諾地范圍內(nèi)，以保證儀表在正常工作或發(fā)生短接和元器件損壞等故障情形下產(chǎn)生地電火花和熱效應不至于引發(fā)其周圍可能存在地危險氣體爆炸本安防爆技術事實上是一種低功率設計技術。通常關于氫氣（IIC）環(huán)境，必需將電路功率限制在左右。因此，本安技術能專門好地適用于工業(yè)自動化儀表。本安防爆技術具有本錢低

17、、體積小、重量輕、許諾在線測量和帶電保護等優(yōu)勢，同時它也能用于0區(qū)危險場合。另外，關于一些類似熱電偶地簡單設備，不需專門認證即可接入本安防爆系統(tǒng)。本質(zhì)平安型設備的特點a）平安程度高，ia品級可用于。區(qū)，其他防爆型式均不能用于0區(qū)；b）體積小，重量輕，造價低；c）結構簡單，易操作、保護。因此，在防爆產(chǎn)品選型上，應盡可能選擇本質(zhì)平安型。本質(zhì)平安型電路的參數(shù)設計設計依據(jù)：爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第1部份：通用要求爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第4部份：本質(zhì)平安型“i”專門是中的附錄R最小點燃曲線，這些曲線是在專門的火花實驗裝置上進行大量的火花實驗，確信了點燃爆炸性氣體的臨界參數(shù)，有了這些曲線，既方便了設計

18、者和利用者，也為查驗單位審查其本質(zhì)平安性能提供了依據(jù)。一個電路不管何等復雜，都是由電阻、電容、電感等元器件組成的，當咱們能把它簡化成僅含有一個等效參數(shù)的簡單電路時，就能夠夠別離考慮其正常工作和故障狀態(tài)下的電壓、電流對點燃情形的阻礙，應用最小點燃曲線來計算電路的本質(zhì)平安性能。平安柵爆炸性危險場所利用的本安設備（除獨立電源外），都必需外接關聯(lián)設備一平安柵。平安柵是一種限能裝置，是一種平安愛惜性組件，接在本安與非本安電路之間，避免非本安電路產(chǎn)生的危險能量串入本安電路，確保本安電路的平安。平安柵一樣放置在平安區(qū)，假設安裝在危險區(qū)，必需置于另一種防爆型式當中。目前采納最多的是隔爆外殼，即隔爆本安復合型。平安柵有齊納和隔離兩種型式，齊納平安柵由于結構簡單，價錢低廉而被普遍的應用,其等效電路如下:圖齊納平安柵原理圖限壓作用:正常工作時，非本安端所加電壓低于齊納二極管的齊納電壓，齊納管處