防爆電氣知識

防爆電氣知識

防爆電氣設(shè)備的防爆型式
1、爆炸性混合物產(chǎn)生爆炸的條件：爆炸是指物質(zhì)從一種狀態(tài)，經(jīng)過物理變化或化學(xué)變化，突然變成另一種狀態(tài)并放出巨大的能 量，而產(chǎn)生的光和熱或機械功。在此僅談及爆炸性混合物的爆炸，即所有的可燃性氣體、蒸 氣及粉塵與空氣所形成的爆炸性混合物的爆炸。這類爆炸需要同時具備三個條件才可能發(fā)生 ：
　　，必須存在爆炸性物質(zhì)或可燃性物質(zhì)；
　　第二，要有助燃性物質(zhì)，主要是空氣中的氧氣 ；
　　第三，就是還要存在引燃源（如火花、電弧和危險溫度等），它提供點燃混合物所必需的能量。只有這三個條件同時存在，才有發(fā)生爆炸的可能性，其中任何一個條件不具備，就不會 產(chǎn)生燃燒和爆炸。
　　因此，采取適當?shù)拇胧?，使三個條件不同時具備即可達到防止爆炸的目的 。由于爆炸性混合物普遍存在于煤炭、石油、化工、紡織、糧食加工等行業(yè)的生產(chǎn)、加工、 儲運等場所，如發(fā)生爆炸則危害極大。于是，人們采取了多種防爆技術(shù)方法，防止爆炸危險 性環(huán)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設(shè)備可能點燃爆炸性氣體混合物的部件全部封閉在一個外殼內(nèi)，其外殼 能夠承受通過外殼任何接合面或結(jié)構(gòu)間隙，滲透到外殼內(nèi)部的可燃性混合物在內(nèi)部爆炸而不 損壞，并且不會引起外部由一種、多種氣體或蒸氣形成的爆炸性環(huán)境的點燃。把可能產(chǎn)生火花、電弧和危險溫度的零部件均放入隔爆外殼內(nèi)，隔爆外殼使設(shè)備內(nèi)部空間與 周圍的環(huán)境隔開。隔爆外殼存在間隙，因電氣設(shè)備呼吸作用和氣體滲透作用，使內(nèi)部可能存 在爆炸性氣體混合物，當其發(fā)生爆炸時，外殼可以承受產(chǎn)生的爆炸壓力而不損壞，同時外殼 結(jié) 構(gòu)間隙可冷卻火焰、降低火焰?zhèn)鞑ニ俣然蚪K止加速鏈，使火焰或危險的火焰生成物不能穿越 隔爆間隙點燃外部爆炸性環(huán)境，從而達到隔爆目的。隔爆型“d”按其允許使用爆炸性氣體環(huán)境的種類分為I類和IIA、IIB、IIC類。該防爆型式設(shè)備適用于1、2區(qū)場所。
（2） 增安型“ｅ” 增安型防爆型式是一種對在正常運行條件下不會產(chǎn)生電弧、火花的電氣設(shè)備采取一些附加措 施以提高其安全程度，防止其內(nèi)部和外部部件可能出現(xiàn)危險溫度、電弧和火花的可能性的防 爆型式。它不包括在正常運行情況下產(chǎn)生火花或電弧的設(shè)備。在正常運行時不會產(chǎn)生火花、電弧和危險溫度的電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)上，通過采取措施降低或控制 工作溫度、保證電氣連接的可靠性、增加絕緣效果以及提高外殼防護等級，以減少由于污 垢引起污染的可能性和潮氣進入等措施，減少出現(xiàn)可能引起點燃故障的可能性，提高設(shè)備 正常運行和規(guī)定故障（例如：電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)）條件下的安全可靠性。該類型設(shè)備主要用于2區(qū)危險場所，部分種類可以用于1區(qū)，例如具有合適保護裝置的增安型 低壓異步電動機、接線盒等。
（3） 本質(zhì)安全型“ i ” 本質(zhì)安全型防爆型式是在設(shè)備內(nèi)部的所有電路都是由在標準規(guī)定條件（包括正常工作和規(guī)定 的故障條件）下，產(chǎn)生的任何電火花或任何熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的本質(zhì)安全電路。“i a ”等級電氣設(shè)備是正常工作和施加一個故障和任意組合的 兩個故障條件下，均不能引起點燃的本質(zhì)安全型電氣設(shè)備；“i b ”等級電氣設(shè)備是正常工作和施加一個故障條件下，不能引起點燃的本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。本質(zhì)安全型是從限制電路中的能量入手，通過可靠的控制電路參數(shù)將潛在的火花能量降低到 可點燃規(guī)定的氣體混合物能量以下，導(dǎo)線及元件表面發(fā)熱溫度限制在規(guī)定的氣體混合物的點 燃溫度之下。該防爆型式只能應(yīng)用于弱電設(shè)備中，該類型設(shè)備適用于0、1、2區(qū)（E x i a） 或1、2區(qū)（Ex i b）。
（4） 正壓型“ p ” 電氣設(shè)備的一種防爆型式。它是一種通過保持設(shè)備外殼內(nèi)部保護氣體的壓力高于周圍爆炸性 環(huán)境壓力的措施來達到安全的電氣設(shè)備。正壓設(shè)備保護型式可利用不同方法。一種方法是在系統(tǒng)內(nèi)部保護靜態(tài)正壓，而另一種方法是 保持持續(xù)的空氣或惰性氣體流動，以限制可燃性混合物進入外殼內(nèi)部。兩種方法都需要在設(shè) 備起動前用保護氣體對外殼進行沖洗，帶走設(shè)備內(nèi)部非正壓狀態(tài)時進入外殼內(nèi)的可燃性氣體 ，防止在外殼內(nèi)形成可燃性混合物。這些方法的要點是監(jiān)測系統(tǒng)，并且進行定時換氣，以保 證系統(tǒng)的可靠性。該類設(shè)備按照保護方法可以用于1區(qū)或2區(qū)危險場所。
（5） 油浸型“ o ” 油浸型防爆型式是將整個設(shè)備或設(shè)備的部件浸在油內(nèi)（保護液），使之不能點燃油面以上或外 殼外面的爆炸性氣體環(huán)境。這是一個主要用于開關(guān)設(shè)備的老的防爆技術(shù)方法。形成的電弧、火花浸在油下。該類型設(shè)備適用于1區(qū)或2區(qū)危險場所。
（6） 充砂型“ｑ” 充砂型防爆型式是一種在外殼內(nèi)充填砂?；蚱渌?guī)定特性的粉末材料，使之在規(guī)定的使用 條件下，殼內(nèi)產(chǎn)生的電弧或高溫均不能點燃周圍爆炸性氣體環(huán)境的電氣設(shè)備保護型式。該防爆型式將可點燃爆炸性氣體環(huán)境的導(dǎo)電部件固定并且*埋入充砂材料中，從而阻止了 火花、電弧和危險溫度的傳播，使之不能點燃外部爆炸性氣體環(huán)境。通常它用于E x “ｅ” 或E x “n”設(shè)備內(nèi)的元件和重載牽引電池組。該類型設(shè)備適用于1區(qū)或2區(qū)危險場所。
（7） “ n ”型防爆電氣設(shè)備該類型電氣設(shè)備在正常運行時，不能夠點燃周圍的爆炸性氣體環(huán)境，也不大可能發(fā)生引起點 燃的故障 “ n ”型電氣設(shè)備正常運行時，即指設(shè)備在電氣和機械上符合設(shè)計規(guī)范并在制造廠規(guī)定的范 圍內(nèi)使用，不可能產(chǎn)生火花、電弧和危險溫度。該類型電氣設(shè)備僅適用于2區(qū)危險場所。
（8） 澆封型“m” 澆封型防爆型式是將可能產(chǎn)生引起爆炸性混合物爆炸的火花、電弧或危險溫度部分的電氣部 件，澆封在澆封劑（復(fù)合物）中，使它不能點燃周圍爆炸性混合物。采用澆封措施，可防止電氣元件短路、固化電氣絕緣，避免了電路上的火花以及電弧和危險 溫度等引燃源的產(chǎn)生，防止了爆炸性混合物的侵入，控制正常和故障狀況下的表面溫度。該類設(shè)備適用于1、2區(qū)危險場所。
（9） 氣密型“h” 該類防爆設(shè)備型式采用氣密外殼。即環(huán)境中的爆炸性氣體混合物不能進入設(shè)備外殼內(nèi)部。氣 密外殼采用熔化、擠壓或膠粘的方法進行密封，這種外殼多半是不可拆卸的，以保證氣 密性。該防爆措施屬于“n ”型防爆措施范疇，GB 383611已被GB 38368—2003代替。
（10） 特殊型防爆電氣設(shè)備“s” 指國家標準未包括的防爆類型式，該型式可暫由主管部門制定暫行規(guī)定，并經(jīng)的防爆檢 驗單位檢驗認可能夠具有防爆性能的電氣設(shè)備。該類設(shè)備是根據(jù)實際使用開發(fā)研制，可適用于相應(yīng)的危險場所。
（11） 可燃性粉塵環(huán)境用電設(shè)備粉塵防爆電氣設(shè)備是采用限制外殼表面溫度和采用“塵密”或“防塵”外殼來限制粉塵 進入，以防止可燃性粉塵點燃。該類設(shè)備將帶電部件安裝在有一定防護能力的外殼中，從而限制了粉塵進入，使引燃源與粉 塵隔離來防止爆炸的產(chǎn)生。按設(shè)備采用外殼防塵結(jié)構(gòu)的差別將設(shè)備分為A型設(shè)備或B型設(shè)備。 按設(shè)備外殼的防塵等級的高低將設(shè)備分為20、21和22級，例如DIP A20、DIP A21、DIP B20 和DIP B21等。該類型設(shè)備按照等級適用于20、21或22區(qū)粉塵危險場所。在平常實際使用中可能很容易的看到，許多防爆電氣產(chǎn)品在一個產(chǎn)品中就采用了多種防爆保 護方法。例如，照明裝置可能采用了增安型保護（外殼和接線端盒）、隔爆型保護（開關(guān)）和澆 封型保護（鎮(zhèn)流器）。這樣能夠使 采用適用的復(fù)合防爆保護方法。有一點要注意的是 ，產(chǎn)品銘牌上列出采取的防爆方法的順序?qū)⑼嬖V用戶產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，如一個產(chǎn)品被標識為 E x d e，則極可能為隔爆型而其中帶有增安型部件。另一個產(chǎn)品被標識為E x e d， 則極可能不是隔爆型外殼（例如不銹鋼或強化聚脂玻璃），而帶有隔爆開關(guān)或部件安裝其中。 兩種產(chǎn)品可能均適用于1區(qū)，但他們是使用不同的防爆保護措施達到同樣的目的。用戶可根 據(jù)自己的實際需要和所了解信息，來選擇可提供在費用、性能和安全方面達到平衡的防 爆型式的產(chǎn)品。
二、危險場所的劃分 在危險場所中安全地使用爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備的前題條件是合理的選擇、正確 的安裝和必要的維護。合理的選擇防爆電氣設(shè)備，必然涉及到與其所在的危險場所要相適 應(yīng)。因此，首先要明確什么是危險場所?它又是如何劃分的?危險場所就是由于存在著易燃易爆性氣體、蒸氣、液體、可燃性粉塵或者可燃性纖維而具 有引起火災(zāi)或者爆炸危險的場所。典型的危險場所，如石油化工行業(yè)中爆炸性物質(zhì)的生產(chǎn)、 加工和貯存過程中所形成的環(huán)境、煤礦井下（由于煤層中不斷滲透出的甲烷氣體而形成的工 作環(huán)境）等等。 按照GB 3836.14—2000（GB 3836.14標準等同于IEC 60079-１０）要求，可用類別、區(qū)域 和組別三層概念來說明危險場所的劃分。
1 、爆炸性物質(zhì)的分類，標準將爆炸性物質(zhì)分為III類：
I類：礦井甲烷；
II類：爆炸性氣體混合物（含蒸氣、薄霧）；
III類：爆炸性粉塵（纖維或飛 絮物）。
既首先要確定環(huán)境中存在著何類爆炸性物質(zhì)，然后才按氣體或粉塵的不同對危險場 所進行劃分。
　　2、 危險場所的界定按場所中存在物質(zhì)的物態(tài)的不同，將危險場所劃分為 爆炸性氣體環(huán)境和可燃性粉塵環(huán)境 。按場所中危險物質(zhì)存在時間的長短，將兩類不同物態(tài)下的危險場所劃分為三個區(qū)，即：對爆 炸性氣體環(huán)境，為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)；對可燃性粉塵環(huán)境，為20區(qū)、21區(qū)和22區(qū)。
　　 （1） 爆炸性氣體環(huán)境，GB 3836.14—2000標準中規(guī)定：
　　 0區(qū)：爆炸性氣體環(huán)境連續(xù)出現(xiàn)或長時間存在的場所。
　　 1區(qū)：在正常運行時，可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場所。
　　 2區(qū)：在正常運行時，不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，如果出現(xiàn)也是偶爾發(fā)生并且僅是 短時間存在的場所。在此，“正常運行”是指正常的開車、運轉(zhuǎn)、停車，易燃物質(zhì)產(chǎn)品的裝卸、密閉容器蓋的開 閉，安全閥、排放閥以及所有工廠設(shè)備都在其設(shè)計參數(shù)范圍內(nèi)工作的狀態(tài)。
　　 （2） 可燃性粉塵環(huán)境，GB 12476.1—2000標準中規(guī)定：
　　 20區(qū)：在正常運行過程中可燃性粉塵連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常出現(xiàn)，其數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空 氣混 合物和／或可能形成無法控制和極厚的粉塵層的場所及容器內(nèi)部。
　　 21區(qū)：在正常運行過程中，可能出現(xiàn)粉塵數(shù)量足以形成可燃性粉塵與空氣混合物但未劃入20 區(qū)的 場所。該區(qū)域包括，與充入或排放粉塵點直接相鄰的場所、出現(xiàn)粉塵和正常*作情況下可能產(chǎn)生可 燃濃度的可燃性粉塵與空氣混合物的場所。
　　 22區(qū)：在異常條件下，可燃性粉塵云偶爾出現(xiàn)并且只是短時間存在、或可燃性粉塵偶爾出現(xiàn) 堆積或可能存在粉塵層并且產(chǎn)生可燃性粉塵空氣混合物的場所。如果不能保證排除可燃性粉 塵堆積或粉塵層時，則應(yīng)劃分為21區(qū)。
　　 對危險場所的界定，解決了危險場所劃分中爆炸性物質(zhì)存在的時間問題。那么，長時間存在 或偶爾發(fā)生的時間概念又怎么界定呢?歐洲有關(guān)資料中也相應(yīng)地給出了具體的規(guī)定，見表1 。
　　表1 場所劃分危險物質(zhì)長期存在（大于1000 H／年） 氣體：0區(qū)正常運行時存在（10-1 000 H／年） 氣體：1區(qū)僅在不正常時存在（少于10 H／年） 氣體：2區(qū)
　　3 、爆炸性物質(zhì)的分組爆炸性物質(zhì)的分類，將危險物質(zhì)按其物態(tài)，進行粗劃分。對同是氣體的爆炸性物質(zhì)，由于其 爆炸特性差別很大，故又將爆炸性氣體進行了分組。 GB 3836.1通用要求中，將爆炸性氣體按其實驗電壓安全間隙和小試驗電流分為A、B 、C三組。三組的代表性氣體分別為：氫氣&乙炔、乙烯和丙烷，具體的參數(shù)見表2。表2 爆炸性氣體的分組 組別 代表性氣體 試驗安全間隙 小點燃電流 IIC 乙炔氫氣 ＜0.5mm＜0.45 ，IIB 乙烯0.5～0.9mm 0.45～0.8， IIA 丙烷 ＞0.9mm＞0.8 爆炸性物質(zhì)的分組，可以說是基本上說明了危險場所中存在的是哪種危險物質(zhì)。
　　三、防爆標志防爆電氣設(shè)備按GB 3836標準要求，防爆電氣設(shè)備的防爆標志內(nèi)容包括：防爆型式+設(shè)備類別+（氣體組別）+溫度組別
　　 1、 防爆型式根據(jù)所采取的防爆措施，可把防爆電氣設(shè)備分為隔爆型、增安型、本質(zhì)安全型、正壓型、油浸型、充砂型、澆封型、n 型、特殊型、粉塵防爆型等。它們的標識如表1所示。表1 防爆基本類型防爆型式 防爆型式標志 防爆型式 防爆型式標志隔爆型E x d　 充砂型 Ex q 增安型E x e 澆封型 Ex m 正壓型E x p n型 Exn 本安型E x ia Ex ib 特殊型 Ex ｓ油浸型Ex o 粉塵防爆型 DIP ADIP B
　　 2 、設(shè)備類別爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備分為：
　　 I類：煤礦井下用電氣設(shè)備；
　　 II類：除煤礦外的其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備。
　　 II類隔爆型“d”和本質(zhì)安全型“i”電氣設(shè)備又分為IIA、IIB、和IIC類。
　　 可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備分為： A型塵密設(shè)備；B型塵密設(shè)備；
　　 A型防塵設(shè)備；B型防塵設(shè)備。
　　 3 氣體組別爆炸性氣體混合物的傳爆能力，標志著其爆炸危險程度的高低，爆炸性混合物的傳爆能力越 大，其危險性越高。爆炸性混合物的傳爆能力可用試驗安全間隙表示。同時，爆炸性氣 體、液體蒸氣、薄霧被點燃的難易程度也標志著其爆炸危險程度的高低，它用小點燃電流 比表示。II類隔爆型電氣設(shè)備或本質(zhì)安全型電氣設(shè)備，按其適用于爆炸性氣體混合物的 試驗安全間隙或小點燃電流比，進一步分為IIA、IIB和IIC類。如表2所示。表2 爆炸性氣體混合物的組別與試驗安全間隙或小點燃電流比之間的關(guān)系氣體組別 試驗安全間隙MESG （mm） 小點燃電流比MICR IIA MESG≥0.9 MICR＞0.8 IIB 0.9＞MESG＞0.5 0.8≥MICR≥0.45 IIC 0.5≥MESG 0.45＞MICR
　　 4 、溫度組別爆炸性氣體混合物的引燃溫度是能被點燃的溫度極限值。電氣設(shè)備按其表面溫度分為T1～T6組，使得對應(yīng)的T1～T6組的電氣設(shè)備的表面溫度 不能超過對應(yīng)的溫度組別的允許值。溫度組別、設(shè)備表面溫度和可燃性氣體或蒸氣的引燃溫 度之間的關(guān)系如表3所示。表3 溫度組別、設(shè)備表面溫度和可燃性氣體或蒸氣的引燃溫度之間的關(guān)系溫度級別IEC/EN /GB 3836 設(shè)備的表面溫度T［℃］ 可燃性物質(zhì)的點燃溫度［ ℃］ T1 450 T＞450℃ T2 300 450≥T＞300℃ T3 200 300≥T＞200℃ T4 135 200≥T＞135℃ T5 100 　 135≥T＞100℃ T6 85 　 100≥T＞85℃ 5 、防爆標志舉例說明為了更進一步地明確防爆標志的表示方法，對氣體防爆電氣設(shè)備舉例如下：如電氣設(shè)備為I類隔爆型：防爆標志為Ex d i如電氣設(shè)備為II類隔爆型，氣體組別為B組，溫度組別為T3，則防爆標志為：ExdIIBT3。如電氣設(shè)備為II類本質(zhì)安全型ia，氣體組別為A組，溫度組別為T5，則防爆標志為：Ex ia IIA T5。對I類特殊型：ExsI。對使用于礦井中除沼氣外，正常情況下還有II類氣體組別為B組，溫度組別為T3的可燃性氣 體的隔爆型電氣設(shè)備，則防爆標志為：ExdI/IIBT3。
　　另外，對下列特殊情況，防爆標志內(nèi)容可適當進行調(diào)整：
　　 （1） 如果電氣設(shè)備采用一種以上的復(fù)合型式，則應(yīng)先標出主體防爆型式，后標出其他的防爆 型式。如：II類B組主體隔爆型并有增安型接線盒T4組的電動機，其防爆標志為：ExdeIIBT4 。
　　 （2） 如果只允許使用在一種可燃性氣體或蒸氣環(huán)境中的電氣設(shè)備，其標志可用該氣體或蒸氣 的化學(xué)分子式或名稱表示，這時，可不必注明氣體的組別和溫度組別。如：II類用于氨氣環(huán) 境的隔爆型的電氣設(shè)備，其防爆標志為：ＥｘｄＩＩ（ＮＨ３）或ＥｘｄＩＩ（氨）。
　　 反過來，利用表2，制造廠可以按照防爆電氣產(chǎn)品的使用環(huán)境決定產(chǎn)品的溫度組別，按照溫 度組別設(shè)計電氣設(shè)備的外殼表面溫度或內(nèi)部溫度。防爆電氣設(shè)備的用戶可以根據(jù)場所中可能 出現(xiàn)的爆炸性氣體或蒸氣的種類，方便地選用防爆電氣產(chǎn)品的溫度組別。例如，已知環(huán)境中 存 在異丁烷（引燃溫度460 ℃），則可選擇T1組別的防爆電氣產(chǎn)品；如果環(huán)境中存在丁烷和可燃液體 （引燃溫度160 ℃），則須選擇T4組的防爆電氣產(chǎn)品。對于粉塵防爆電氣設(shè)備：如可用于21區(qū)的A型設(shè)備，表面溫度TA為170 ℃，其防爆標志為：DIP A21 TA170 ℃ 或者DIP A21TA，T3；如可用于21區(qū)的B型設(shè)備，表面溫度TB為200 ℃，其防爆標志為：DIP B21 TB200℃ 或者DIP B21TB，T3 6 、設(shè)置標志的要求
　　 （1） 應(yīng)在電氣設(shè)備主體部分的明顯地方設(shè)置標志；
　　 （2） 標志必須考慮到在可能存在的化學(xué)腐蝕下，仍然清晰和耐久。如標志Ex、防爆型 式、類別、溫度組別