防爆儀表基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、危險(xiǎn)場(chǎng)所自控系統(tǒng)的防爆技術(shù)第1頁(yè)，共52頁(yè)。1、產(chǎn)生爆炸的基本條件 產(chǎn)生爆炸的基本條件，即爆炸三角形原理： 可燃物質(zhì)爆炸性物質(zhì) 氧化劑空氣（氧氣） 熱能點(diǎn)火源（如電火花、熾熱表面） 三者缺一不可 第2頁(yè)，共52頁(yè)。（4） 爆炸極限 可燃性物質(zhì)與空氣的混合濃度介于爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，遇點(diǎn)火源就會(huì)產(chǎn)生爆炸?？扇?xì)怏w或可燃液體、蒸氣與空氣或氧氣混合物，在引火源作用下能引起爆炸的范圍稱為爆炸極限。第3頁(yè)，共52頁(yè)。 爆炸下限 (LEL-lower explosive limit) 空氣中的可燃性氣體或蒸氣的濃度低于該濃度則氣體環(huán)境就不能形成爆炸。 爆炸上限 (UEL- upper explosive l

2、imit) 空氣中的可燃性氣體或蒸氣的濃度高于該濃度則氣體環(huán)境就不能形成爆炸。第4頁(yè)，共52頁(yè)。1、爆炸性物質(zhì)分類(lèi)（1）我國(guó)將爆炸性物質(zhì)分為三類(lèi)： I類(lèi)：礦井甲烷； II類(lèi)：爆炸性氣體混合物(含蒸氣、薄霧)； III類(lèi)：爆炸性粉塵和纖維。 對(duì)于石油化工企業(yè)，爆炸物質(zhì)主要是 類(lèi)和類(lèi)。第5頁(yè)，共52頁(yè)。2、爆炸性氣體混合物的分級(jí)分組 （1）爆炸性氣體分級(jí) 類(lèi)爆炸性氣體(含蒸汽和薄霧)按最大試驗(yàn)安全間隙（MESG）和最小點(diǎn)燃電流比(MICR)分A、B、C 三級(jí)。 見(jiàn)表1。第6頁(yè)，共52頁(yè)。 表1級(jí)別 最大試驗(yàn)安全間隙（MESG）（mm） 最小點(diǎn)燃電流比 (MICR) A 0.9 0.8 B 0.5M

3、ESG0.9 0.45MIC0.8 C 0.5 0.45 第7頁(yè)，共52頁(yè)。 最大試驗(yàn)安全間隙 (MESG） 是指在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)條件下，殼內(nèi)所有濃度的被試驗(yàn)氣體或蒸氣與空氣的混合物點(diǎn)燃后，通過(guò)25 mm長(zhǎng)的接合面均不能點(diǎn)燃?xì)ね獗ㄐ詺怏w混合物。 最大試驗(yàn)安全間隙（單位：mm)第8頁(yè)，共52頁(yè)。（2）爆炸性氣體分組 根據(jù)各種氣體/蒸氣的點(diǎn)燃溫度不同，而劃分6個(gè)組別：T1、T2、T3、T4、T5、T6，見(jiàn)表3。第9頁(yè)，共52頁(yè)。 表 3 組別引燃溫度t（）T1450tT2300t450T3200t300T4135t200T5100t135T685t100第10頁(yè)，共52頁(yè)。（3）爆炸性氣體的分類(lèi)、

4、分級(jí)、分組舉例，見(jiàn)表5類(lèi)和級(jí)最大試驗(yàn)安全間隙MESG/mm最小點(diǎn)燃電流比 MICR引燃溫度（）與組別T1T2T3T4T5T6T450450T300300T200200T135135T100100T85MESG=1.14MICR=1.0甲烷A0.9MESG1.140.8MICR1.0乙烷、丙烷、丙酮、苯乙烯丁烷、乙醇、丙烯、戊烷、己烷、庚烷、乙醚、乙醛亞硝酸乙酯B0.5MESG0.90.45MICR0.8二甲醚、民用煤氣、環(huán)丙烷環(huán)氧乙烷、丁二烯、乙烯異戊二烯CMESG0.5MICR0.45水煤氣、氫、焦?fàn)t煤氣乙炔二硫化碳硝酸乙酯第11頁(yè)，共52頁(yè)。3、爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分（1）爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域

5、劃分依據(jù) 我國(guó)對(duì)爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所（氣體/蒸汽）劃分的依據(jù)是： GB3836.14-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第14部分 危險(xiǎn)場(chǎng)所分類(lèi) GB50058-1992 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 上述標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域主要以爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間為劃分依據(jù)的。第12頁(yè)，共52頁(yè)。（2）爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域劃分 根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間把危險(xiǎn)場(chǎng)所分為以下區(qū)域：0區(qū)-連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)期出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境1區(qū)-在正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境2區(qū)-在正常運(yùn)行時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境或即使出現(xiàn)也僅是短時(shí)存在的爆炸性氣體混合物的

6、環(huán)境。第13頁(yè)，共52頁(yè)。三、爆炸性粉塵的危險(xiǎn)區(qū)域劃分1、爆炸性粉塵的主要特性 （1）粉塵 在大氣中依靠自身重量可沉淀下來(lái)，但也可持續(xù)懸浮在空氣中一段時(shí)間的固體微粒，包括纖維和飛絮。 （2）爆炸性粉塵 在空氣中能夠燃燒或無(wú)焰燃燒，并在常溫常壓下與空氣形成爆炸性混合物的粉塵。第14頁(yè)，共52頁(yè)。 在爆炸性粉塵環(huán)境中粉塵分為下列四種： 爆炸性粉塵 可燃性導(dǎo)電粉塵 可燃性非導(dǎo)電粉塵 可燃纖維。第15頁(yè)，共52頁(yè)。 （3）爆炸性粉塵環(huán)境 爆炸性粉塵、可燃性導(dǎo)電粉塵、可燃性非導(dǎo)電粉塵和可燃纖維與空氣形成的爆炸性粉塵混合物。 （4）粉塵層的最低點(diǎn)燃溫度（MITL） 規(guī)定厚度的粉塵層在熱表面上發(fā)生點(diǎn)燃的熱表

7、面的最低溫度。第16頁(yè)，共52頁(yè)。2、爆炸性粉塵的分級(jí)和分組 （1） 爆炸性粉塵的分級(jí)和分組依據(jù)： GB50058-1992 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電 力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范SH3038-2000 石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置 電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范第17頁(yè)，共52頁(yè)。 （2）爆炸性粉塵的分級(jí)和分組 爆炸性粉塵（類(lèi) 爆炸性物質(zhì)） 按其物理性質(zhì)分A、B級(jí) 按點(diǎn)燃溫度分T11、T12、T13組。爆炸性粉塵分級(jí)、分組標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表7和表8。第18頁(yè)，共52頁(yè)。 表7溫度組別點(diǎn)燃溫度（t）T1-1270T1-2200t270T1-3150t200第19頁(yè)，共52頁(yè)。四、爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所用防爆電氣設(shè)備類(lèi)型 1、防爆電氣設(shè)備 在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所

8、安全運(yùn)行的所有帶電設(shè)備 2、防爆電氣設(shè)備的分類(lèi)類(lèi)：煤礦用防爆電氣設(shè)備；類(lèi)：除煤礦用以外的其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備。類(lèi)：爆炸性粉塵危險(xiǎn)場(chǎng)所類(lèi)，用“DIP”表示。第20頁(yè)，共52頁(yè)。3、防爆電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和特性（1） 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備主要有： 隔爆型電氣設(shè)備 “d” 增安型電氣設(shè)備 “e” 本質(zhì)安全型電氣設(shè)備“i” 正壓型電氣設(shè)備“p” 澆封型電氣設(shè)備“m” 油浸型電氣設(shè)備“O” 充沙型電氣設(shè)備“q” “n”型電氣設(shè)備 除上述這些結(jié)構(gòu)以外的，經(jīng)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)確認(rèn)的防爆特殊型“s”。 第21頁(yè)，共52頁(yè)。 隔爆型“d”防爆原理圖第22頁(yè)，共52頁(yè)。 本質(zhì)安全型“i” 防爆原理圖第23頁(yè)

9、，共52頁(yè)。4、石油化工自控系統(tǒng)常用防爆電氣設(shè)備 石油化工自控系統(tǒng)通常為防爆電氣設(shè)備為類(lèi)工廠用電氣設(shè)備。其中隔爆型和本質(zhì)安全型電氣設(shè)備最為常用。 類(lèi)隔爆型和本質(zhì)安全型電氣設(shè)備按使用于爆炸性氣體特性進(jìn)一步可分為： A、B、C類(lèi)。 按其工作時(shí)發(fā)熱的最高表面溫度可分為： T1T6六個(gè)溫度組別。第24頁(yè)，共52頁(yè)。 表11溫度組別最高表面溫度T1450T2300T3200T4135T5100T685第25頁(yè)，共52頁(yè)。5、防爆電氣設(shè)備標(biāo)志 （1）爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 Ex 等級(jí) 類(lèi)別 級(jí)別 溫度組別 T1-T6 A B C 、 Ia、ib 防爆標(biāo)記 Ex:符合中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) EEx:符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)第26頁(yè)

10、，共52頁(yè)。 （2）爆炸性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 DIP A 21 TA T6 溫度組別 ：T1-T6 A 型設(shè)備溫度組別 可使用的區(qū)域 A型設(shè)備 粉塵防爆標(biāo)記 第27頁(yè)，共52頁(yè)。（1）溫度 最高表面溫度 類(lèi)電氣設(shè)備要按表11標(biāo)出的溫度組別作出溫度標(biāo)志，如有特殊使用時(shí)，要標(biāo)實(shí)際最高表面溫度，必要時(shí)給出其限定使用的氣體名稱。 環(huán)境溫度 類(lèi)電氣設(shè)備設(shè)計(jì)在- 20+40環(huán)境溫度下使用，在此時(shí)不需要附加標(biāo)志。如果溫度超出上述范圍視為特殊情況，制造廠要按特殊條件制造并在銘牌上標(biāo)出Ta或Tamb附加規(guī)定范圍。 表面溫度和引燃溫度 最高表面溫度應(yīng)低于爆炸性氣體環(huán)境的引燃溫度。第28頁(yè)，共52頁(yè)。（2）開(kāi)啟外殼

11、門(mén)、蓋的允許時(shí)間（3） 非金屬外殼和外殼的非金屬部件（4）含輕金屬的外殼（5）緊固件 （6）聯(lián)鎖裝置（7）絕緣套管（8）粘接材料第29頁(yè)，共52頁(yè)。(13)外殼的防護(hù)要求 (1)外殼的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) GB4208-1993 外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼） IP：國(guó)際防護(hù)international protection（2）IP代碼表示形式 示例：IP 2 3 C S IP代碼字母 2第一位特征數(shù)字 3第二位特征數(shù)字 C附加字母 S補(bǔ)充字母第30頁(yè)，共52頁(yè)。（13）外殼的防護(hù)要求 防爆電氣設(shè)備外殼作用 防爆電氣設(shè)備的外殼應(yīng)合理地采取防護(hù)措施（IP），這樣做的目的： 一是滿足有些防爆型式的特定要求； 二是起

12、到設(shè)備正常運(yùn)行防護(hù)的需要，尤其是戶外安裝的設(shè)備。第31頁(yè)，共52頁(yè)。 適用范圍 適用于額定電壓不超過(guò)72.5kV, 借助外殼防護(hù)的電氣設(shè)備的防護(hù)分級(jí)。 外殼防護(hù)目的 - 防止人體接近殼內(nèi)危險(xiǎn)部件； - 防止固體異物進(jìn)入殼內(nèi)設(shè)備； - 防止由于水進(jìn)入殼內(nèi)對(duì)設(shè)備造成有害影響。第32頁(yè)，共52頁(yè)。防爆電氣設(shè)備外殼標(biāo)志 IP 代碼標(biāo)志 IP 補(bǔ)充字母 附加字母 第二位特征數(shù)字 第一位特征數(shù)字 代碼字母 第33頁(yè)，共52頁(yè)。IP代碼的組成及含義組成數(shù)字或字母對(duì)設(shè)備防護(hù)的含義對(duì)人防護(hù)的含義代碼字母IP防止固體異物進(jìn)入防止接近危險(xiǎn)部件第一位字母特征數(shù)字0123456無(wú)防護(hù)50mm12.5mm2.5mm1.0

13、mm防塵塵密無(wú)防護(hù)手背手指工具金屬線金屬線金屬線第34頁(yè)，共52頁(yè)。IP代碼的組成及含義組成數(shù)字或字母對(duì)設(shè)備防護(hù)的含義對(duì)人防護(hù)的含義代碼字母IP防止進(jìn)水造成有害影響第二位字母特征數(shù)字012345678無(wú)防護(hù)垂直滴水15滴水淋水濺水噴水猛烈噴水短時(shí)間浸水連續(xù)浸水第35頁(yè)，共52頁(yè)。IP代碼的組成及含義組成數(shù)字或字母對(duì)設(shè)備防護(hù)的含義對(duì)人防護(hù)的含義代碼字母IP防止接近危險(xiǎn)部件附加字母（可選擇） （ 表示實(shí)際防護(hù)高于第一位特征字母所代表的防護(hù)等級(jí)）ABCD手背手指工具金屬絲第36頁(yè)，共52頁(yè)。IP代碼的組成及含義組成數(shù)字或字母對(duì)設(shè)備防護(hù)的含義對(duì)人防護(hù)的含義代碼字母IP專門(mén)補(bǔ)充的信息補(bǔ)充字母（可選擇）

14、（ 表示實(shí)際防護(hù)高于第一位特征字母所代表的防護(hù)等級(jí)）HMSW高壓設(shè)備做防水試驗(yàn)時(shí)試樣運(yùn)行做防水試驗(yàn)時(shí)試樣靜止氣候條件（適用于規(guī)定的氣候條件和附加防護(hù)特點(diǎn)或過(guò)程。）第37頁(yè)，共52頁(yè)。2、隔爆型“d”電氣設(shè)備 隔爆型電氣設(shè)備是指具有隔爆外殼的電氣設(shè)備，防爆標(biāo)志為“d”。隔爆外殼是指能承受內(nèi)部的爆炸壓力，并能阻止爆炸火焰向周?chē)h(huán)境傳播的防爆外殼。第38頁(yè)，共52頁(yè)。（1）隔爆型“d”電氣設(shè)備防爆原理 電氣設(shè)備外殼的內(nèi)部由于呼吸作用會(huì)進(jìn)入周?chē)谋ㄐ詺怏w混合物，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生電火花及危險(xiǎn)高溫時(shí)，將引燃?xì)?nèi)的爆炸性氣體混合物，形成巨大的爆破力及沖擊波。一方面隔爆外殼應(yīng)能承受內(nèi)部的爆炸壓力而不破損；另一方面

15、隔爆外殼的接合面應(yīng)能阻止爆炸火焰向殼外傳播點(diǎn)燃周?chē)谋ㄐ詺怏w混合物。因此隔爆外殼應(yīng)有耐爆性及隔爆性兩種特性。第39頁(yè)，共52頁(yè)。2）隔爆型電氣設(shè)備外殼結(jié)構(gòu) 由于制造、安裝、維護(hù)等原因，隔爆外殼不可能是天衣無(wú)縫的整體，而是由許多個(gè)零部件組成。零件間的連接縫隙會(huì)成為殼內(nèi)的爆炸產(chǎn)物所通過(guò)的路徑，引燃周?chē)谋ㄐ詺怏w混合物。 這些零部件的配合部分稱隔爆接合面，其接合縫隙稱隔爆接合面間隙。第40頁(yè)，共52頁(yè)。隔爆接合面的結(jié)構(gòu)形式 隔爆接合面的結(jié)構(gòu)形式取決于隔爆的級(jí)別（A、B、C）、設(shè)備的特殊結(jié)構(gòu)要求以及制造加工工藝等。 隔爆接合面的主要結(jié)構(gòu)形式有： 平面式； 圓筒式； 止口式； 螺紋式； 曲路式； 膠

16、粘密封等 。第41頁(yè)，共52頁(yè)。5）外殼機(jī)械強(qiáng)度要求 隔爆外殼應(yīng)能承受GB3836.2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)部試驗(yàn)壓力，而不發(fā)生損壞或引起外殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低或隔爆接合面處間隙產(chǎn)生永久增大超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。 對(duì)于外殼容積較小的防爆儀表，則應(yīng)用下列相應(yīng)壓力進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。 A、B為1 MPa。 C為1.5 MPa。 第42頁(yè)，共52頁(yè)。3、本質(zhì)安全型電氣設(shè)備（i） （1）本質(zhì)安全防爆原理 通過(guò)合理的選擇電氣參數(shù)，削弱電火花的能量，保證本質(zhì)型設(shè)備在正常工作和故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)，都不會(huì)點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。第43頁(yè)，共52頁(yè)。（2）概念 本質(zhì)安全電路 在規(guī)定的條件下(包括正常工作和規(guī)定的故障條件下)，產(chǎn)生

17、的任何電火花或任何熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電路。 本質(zhì)安全設(shè)備 其內(nèi)部所有的電路都是本安電路的電氣設(shè)備。 第44頁(yè)，共52頁(yè)。 關(guān)聯(lián)設(shè)備 裝有本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路，而且結(jié)構(gòu)使非本質(zhì)安全電路不能對(duì)本質(zhì)安全電路產(chǎn)生不利影響的電氣設(shè)備。第45頁(yè)，共52頁(yè)。 爬電距離 是指兩個(gè)導(dǎo)電部分之間沿絕緣材料表面的最短距離。 電氣間隙 是指不同電位裸露導(dǎo)電部分之間的最短空間距離。第46頁(yè)，共52頁(yè)。（4）本質(zhì)安全型電氣設(shè)備防爆原理 本質(zhì)安全型電氣設(shè)備防爆原理是基于減小點(diǎn)燃能量的防爆原理。第47頁(yè)，共52頁(yè)。（7）本質(zhì)安全型電氣設(shè)備（i）分級(jí) 本質(zhì)安全型電氣設(shè)備及關(guān)聯(lián)的本質(zhì)安全部分應(yīng)分為“ia”和“ib”兩級(jí)。 “ia”等級(jí) 在正常工況下發(fā)生1個(gè)故障或同時(shí)發(fā)生2個(gè)故障時(shí)，不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備為ia級(jí)。 “ib”等級(jí) 在正常工況下發(fā)生1個(gè)故障時(shí)，不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備為ia級(jí)。第48頁(yè)，共52頁(yè)。 a）按設(shè)計(jì)的電纜長(zhǎng)度驗(yàn)算電纜的分布電容和分布電感值是否滿足要求。通常電纜分布參數(shù)按集中參數(shù)考慮，其值與電纜長(zhǎng)度成正比，即 Ca Ci +CC La Li +Lc第49頁(yè)，共52頁(yè)。 上式中： Ca、La關(guān)聯(lián)設(shè)備給出的最大外部允許電 容和電感量； Ci、Li本安儀表內(nèi)部最大等效電容和電感量； Cc、Lc允許電纜的最大分布電容和電感量。第50