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1、2019/2/16,1,爆炸危險環(huán)境（或場所） 電 氣 防 爆 技 術,主講人：胡富民,2019/2/16,2,爆炸危險場所定義：,在大氣條件下，氣體、蒸汽或霧狀、粉塵或纖維狀的可燃物質與空氣構成的混合物，在該混合物中點燃后，燃燒或爆炸將傳遍整個未燃混合物的場所。 防爆電氣設備定義： 按規(guī)定條件設計制造而不會引起周圍爆炸性混合物（爆炸危險場所）爆炸的電氣設備。,2019/2/16,3,電氣防爆技術目前我國尚存在一些誤區(qū),一.防火、防爆概念混淆 二.只要電氣設備選用防爆就解決防爆問題 1.Ex標志：不是防爆標志是英文Explosion的簡寫，是一個“警示標志” 它包含質量安裝使用維修保養(yǎng)檢修 2
2、.防爆電氣設備有各種型式，共11種型式 是根據(jù)不同的防爆原理決定，而適用于不同的爆炸危險場所區(qū)域。,2019/2/16,4,3.防爆電氣設備有不同的等級 爆炸性氣體環(huán)境，根據(jù)不同的易燃物質分19個等級 爆炸性粉塵環(huán)境，根據(jù)不同的易燃物質分6個等級 4.爆炸危險場所有不同的區(qū)域等級 根據(jù)釋放源和現(xiàn)場通風狀況而決定 爆炸性氣體環(huán)境分三個區(qū)域 爆炸性粉塵環(huán)境分二個區(qū)域,2019/2/16,5,三.常用的防爆電氣設備型式（如隔爆型）是不密封的。 一般不能在戶外使用 四.我國石油、化工行業(yè)，現(xiàn)場電氣布線電纜或導線竄鋼管保護。鋼管不是防爆鋼管，僅僅起機械損傷保護 五.爆炸危險場所電氣一定要達到整體防爆概念
3、,2019/2/16,6,防火、防爆概念混淆,1.爆炸的種類很多，基本分三大類：物理性爆炸、化學性爆炸、核爆炸。要防止爆炸的發(fā)生，都有相應的措施，稱為防爆。因此防爆一定要講清楚對象是什么爆炸。特別是化學反應引起爆炸的防爆措施和本講義爆炸性環(huán)境爆炸的防爆措施的混淆，甚至將二種爆炸也混淆。 化學反應引起爆炸指發(fā)生在化學反應釜、反應塔等裝置里，而爆炸性環(huán)境指裝置和管道里易燃物質泄漏到大氣中與空氣混合，形成爆炸性混合物的爆炸，是環(huán)境空間的爆炸。 采取防爆的方法截然不同，前者用嚴格控制工藝參數(shù)（溫度、壓力、流量）手段和裝置增加安全閥、爆破膜等，后者用防爆電氣設備。,2019/2/16,7,2.防火（易燃
4、物質）和防爆（爆炸性環(huán)境）的區(qū)別 消防有雙重意義，一是采取防止火災發(fā)生的措施，另外萬一發(fā)生火災還應采取可滅火的措施，相應的提出下列主要防火要求： （1）按易燃物質的不同等級提出建筑物不同的耐火等級規(guī)定； （2）為了控制火災的火勢量，提出建筑物的面積規(guī)定； （3）為了控制火災對周圍建筑物的影響，提出對與相鄰建筑物的間距規(guī)定； （4）為了便于人員發(fā)生火災后逃生，提出建筑物必要逃生通道； （5）為了解決初始火災的滅火，提出必須配備的滅火設施。,2019/2/16,8,3.易燃物質分類： （1）GBJ16-（2001年版）建筑設計防火規(guī)范將物品的火災危險性分成五大類，把易燃物質分在甲、乙、丙前三類中。
5、 甲類：閃點60 ）的閃點為基準。,2019/2/16,9,（2）GB50160-（1999版）石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范將易燃氣體分為甲類和乙類（相同于GBJ16），將易燃液體分為甲A、甲B、乙A、乙B、丙A、丙B類。 甲A類：液化烴、 甲B類：閃點120 可燃液體。 上述45 是世界城市月平均氣溫，120 是重柴油的閃點,2019/2/16,10,（3）GB12268-90 “危險貨物品表” 為了易燃物質的運輸和包裝要求，與國際接軌分為 低閃點液體 閃點-18 需類包裝 中閃點液體 -18 閃點 23 需類包裝 高閃點液體 23閃點61 需類包裝 上述23是歐洲城市最熱平均氣溫,2019/2
6、/16,11,第一章 中國爆炸危險場所電氣安全 規(guī)程和標準,爆炸危險場所電氣安全規(guī)程 主要內容： 1.爆炸危險場所區(qū)域等級判斷原 則、判斷方法及繪制 2.爆炸危險場所防爆電氣設備防爆 型式選用方法 3.爆炸危險場所電氣線路的設計,防爆電氣設備制造標準 特種的結構和電路主要型式 1.隔爆型電氣設備 GB3836.22000 2.增安型電氣設備 GB3836.32000 3.本質安全型電氣設備 GB3836.42000,電 氣 防 爆 技 術,2019/2/16,12,4.爆炸危險場所電氣線路和防爆電氣設備的安裝施工要求 5.爆炸危險場所電氣接地保護要求 6.爆炸危險場所電氣安裝置竣工驗收要求 7
7、.爆炸危險場所電氣裝置安全運行和維修 8.爆炸危險場所電氣裝置檢修要求 9.爆炸危險場所管理和技術人員安全培訓要求 10.爆炸危險場所的電氣安全監(jiān)督和檢查要求,4.正壓型電氣設備 GB3836.51987 5.充油型電氣設備 GB3836.61987 6.充砂型電氣設備 GB3836.71987 7.無火花型電氣設備 GB3836.81987 8.澆封型電氣設備 GB3836.91990 9.氣密型電氣設備 GB3836.101991 10.粉塵型電氣設備 GB12746.12000,2019/2/16,13,規(guī)范和標準有 1.中華人民共和國爆炸危險場所電氣安全規(guī)程 （1987） 2.爆炸和火
8、災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范 GB500581992 3.爆炸和火災危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范 GB502571996 4.爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備的檢修 GB3836.131997 5.爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備危險場所分類 GB3836.142000 6.爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備危險場所電氣安裝 GB3836.152000,2019/2/16,14,第二章 爆炸性混合物,一.易燃物質： 定義：凡能與空氣中的氧或其他氧化物起氧化反應， 并能產生燃燒（發(fā)熱、發(fā)光）現(xiàn)象的物質。 分類：,第一節(jié) 爆炸性混合物的基本特征,2019/2/16,15,二.燃燒 定義：燃燒是一種放熱、發(fā)光的氧化反應。 例
9、如： C + O2 CO2 （發(fā)白光） S + O2 SO2 （發(fā)紫光） 2 H2 + O2 2H2O （發(fā)蘭光） 而： 4Fe+ 3O2 2Fe2 O3 沒有熱量和光,不能稱為燃燒,2019/2/16,16,三.爆炸 定義：由于氧化反應或者其他放熱反應而引起壓力和溫度的驟升現(xiàn)象 物理性爆炸：由于物質的體積膨脹,引起壓力和溫度的驟升造成容器外殼 破損，產生爆炸 簡單化學爆炸：因受外界振動引起某些物質自身分解產生 壓力，溫度驟升現(xiàn)象. 復雜化學性爆炸：因受外界壓力觸發(fā)，炸藥會自身分解氧 氣，引起氧化反應，造成壓力、溫度驟升現(xiàn)象 爆炸 化學性爆炸 化工生產的各類化學反應（如硝化、脂化、聚合、催化、
10、 氧化等等）引起爆炸：因工藝條件（溫度、壓力、速率等） 失控，引起壓力、溫度驟升現(xiàn)象。（在反應釜、反應塔內） 爆炸性混合物爆炸：因生產用的反應釜、泵、閥門管道等 泄漏出的易燃物質，與環(huán)境中空氣混和成爆炸性混 合物，一旦被電氣火花點燃，引起環(huán)境的壓力和溫 核爆炸 度驟升現(xiàn)象,2019/2/16,17,燃燒三要素：,2019/2/16,18,爆炸三要素：,2019/2/16,19,四.與防爆電氣有關的爆炸技術參數(shù) 1.爆炸極限 爆炸性混合物中的易燃物質與空氣的比例，并不是什么比列都會點燃引起爆炸的，只有在某一個范圍內，如氫氣的爆炸極限是4%75%。其中4%是氫氣的爆炸下限，75%是氫氣的爆炸上限。
11、 2.自燃溫度 爆炸性混合物除用火花可以點燃，也可以用加熱溫度來點燃，凡能引起爆炸性混合物爆炸的最低溫度，稱為自然溫度。如氫氣的自然溫度為560 ,2019/2/16,20,3.爆炸壓力 爆炸性混合物在爆炸極限內被點燃后引起爆炸，必然會產生沖擊壓力波，它的最大壓力值稱為爆炸壓力： 由于大氣壓力是一個大氣壓，所以無論易燃物質壓力多高，要形成爆炸混合物，必須在一個大氣壓下。因此，爆炸壓力是在一個大氣壓下（初始壓力為0）爆炸性混合物產生的最大壓力。不同的爆炸性混合物爆炸壓力是不一樣的，在0.8MPa左右。 但是由于爆炸性環(huán)境空間很大，如果爆炸性混合物不能全部爆炸完，則還會連續(xù)傳遍整個未燃的爆炸性混合
12、物，會引起壓力增加現(xiàn)象。也就是二次、三次甚至更多次爆炸，每次的爆炸壓力，是爆炸性混合物被前一次爆炸壓力預壓后壓力（初始壓力）的倍數(shù)。,2019/2/16,21,2019/2/16,22,4.最大試驗安全間隙（MESG） 在標準規(guī)定試驗條件下，殼內所有濃度的被試驗氣體或蒸氣與空氣的混合物點燃后，通過25mm長的接合面均不能點燃殼外爆炸性氣體混合物的外殼空腔兩部分之間的最大間隙。,2019/2/16,23,H2爆炸性混合物MESG舉例,MESG試驗示意圖,2019/2/16,24,5.最小點燃能量（MIE） 在規(guī)定的試驗條件下，能點燃最易點燃被試驗氣體或蒸氣與空氣的混合物的最小能量。,2019/2
13、/16,25,MIE試驗示意圖,2019/2/16,26,爆炸性混合物的爆炸技術參數(shù)舉例,2019/2/16,27,第二節(jié) 爆炸性混合物的類別與級組劃分,一.爆炸性混合物的分類 分三大類 類：煤礦井下甲烷 類：工廠用氣體、蒸汽、薄霧 類：粉塵、纖維,2019/2/16,28,二.爆炸性混合物的分級 1.爆炸性氣體、蒸汽的分級 （1）按最大試驗安全間隙分級（MESG） MESG=1.14 (mm) 煤礦井下甲烷，為類不分級，標志 0.9MESG1.14 (mm) 為類A級，標志為A 0.5 MESG 0.9 (mm) 為類B級，標志為B MESG0.5 (mm) 為類C級，標志為C （2）按最小
14、點燃電流比分級（MICR） 最小點燃電流：在規(guī)定的試驗條件下，對電阻電路或電*電路 用火花試驗裝置進行3000次火花試驗。能夠發(fā)生點燃的最小電流。 最小點燃電流比（MICR）：各種氣體或蒸汽與空氣的混合物 的最小點燃電流對甲烷與空氣的混合物的最小點燃電流之比。,2019/2/16,29,MICR=1 煤礦井下甲烷，為類不分級，標志 0.8MICR1 為類A級，標志為A 0.45MICR0.8 為類B級，標志為B MICR 0.45 為類C級，標志為C 2.爆炸性粉塵（含纖維，炸藥）的分級 爆炸型粉塵分級是按粉塵的物理性質劃分，把非導電性可燃粉塵（如玉米粉、糖粉等）與非導電性可燃纖維（如 棉纖維
15、、亞麻纖維）劃為類A級，把導電性爆炸性粉塵（如鎂粉、鋁粉等）與火藥、炸藥性粉塵（如TNT、硝化棉纖維）劃為類B級,2019/2/16,30,三.爆炸性混合物的分組 按易燃物質的引燃溫度（自燃溫度），分為六組，具體范圍為：,2019/2/16,31,表2-3 爆炸性氣體分類、分級、分組舉例表,2019/2/16,32,表2-4 爆炸性粉塵的分類、分級、分組舉例表,2019/2/16,33,第三章 爆炸危險場所區(qū)域范圍劃分 第一節(jié) 爆炸危險場所的分類和分級,一.爆炸危險場所的分類、分級 1.分類 按爆炸危險場所存在易燃物質與空氣混合的狀態(tài)，分為爆炸性氣體危險場所和爆炸性粉塵危險場所兩大類。 2.分
16、級 （1）爆炸性氣體危險場所 按爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間分三個區(qū)域 1）0級區(qū)域：在正常情況下，爆炸性氣體混合物，連續(xù)地、段時間頻繁出現(xiàn)或長時間存在的場所。,2019/2/16,34,2）1級區(qū)域：在正常情況下，爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場所。 3）2級區(qū)域：在正常情況下，爆炸性氣體混合物不能出現(xiàn)，僅在不正常情況下偶爾短時間出現(xiàn)。 （3）爆炸性粉塵危險場所 按可燃性粉塵和空氣混合物出現(xiàn)的頻率和持續(xù)時間及粉塵層厚度分為三個區(qū)域。 1）20級區(qū)域：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部
17、。 2）21級區(qū)域：在正常運行過程中可能產生可燃濃度的可燃粉塵與空氣混合物的場所 3）22級區(qū)域：在正常運行下，可燃性粉塵與空氣混合物不能出現(xiàn)，僅在異常條件下，可燃粉塵偶爾出現(xiàn)并且只是短時間存在的場所。,2019/2/16,35,二.爆炸性危險場所區(qū)域等級的判斷原則 1. 爆炸性混合物的理化特性 2. 釋放源的狀態(tài) 3. 相對密度 4. 通風狀態(tài) 5. 設備、裝置的結構和外界配置情況,2019/2/16,36,第二節(jié) 爆炸危險場所區(qū)域劃分,圖3-1 非開敞的建筑物爆炸危險區(qū)域范圍,2019/2/16,37,圖3-2 開敞的注送站爆炸危險區(qū)域范圍,2019/2/16,38,圖3-3 局部開敞的注
18、送站爆炸危險區(qū)域范圍,2019/2/16,39,圖3-6 有呼吸閥的露天油罐爆炸危險區(qū)域范圍,2019/2/16,40,表3-1 與爆炸危險區(qū)域相鄰場所的等級劃分表,2019/2/16,41,第四章 防爆電氣設備的防爆原理 和基本技術 要求 第一節(jié) 防爆電氣設備的防爆原理,一.間隙防爆原理（d） 一個外殼能承受內部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，并有一個或幾個金屬面縫隙可以阻止內部的爆炸向外殼周圍爆炸性氣體混合物傳播，達到防爆要求。 二.小于點燃能量防爆原理（ia/ib） 有效降低電氣電路的電壓、電流、儲能元件的數(shù)值，保證電路正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產生的電火花和熱效應能量，都低于規(guī)定的爆炸性氣
19、體混合物最小點燃能量，達到防爆要求。,2019/2/16,42,三.阻止點火源與爆炸性混合物相接觸防爆原理（p、o、q、m、h） 采取有效可靠措施（如通風、充油、充砂、澆封、氣密），使點火源與周圍爆炸性氣體混合物隔離，達到防爆要求。 四.在特定的條件下提高電氣設備的電氣安全措施 防爆原理（e、n） 在正常工作時不會產生電火花和熱效應的電氣設備，進一步提高電氣安全措施，達到防爆要求。,2019/2/16,43,第二節(jié) 防爆電氣的基本要求,一.防爆電氣設備的通用技術標準 環(huán)境溫度：-2040 表面溫度： 外殼材質要求： 外殼緊固件要求： 接線絕緣件要求： 接線盒和接線連接件要求： 電纜或導線引入裝
20、置要求： 接地要求： 接線要求：,2019/2/16,44,圖4-18 接線盒,2019/2/16,45,圖4-8,2019/2/16,46,電纜或導線引入裝置,組成： 帶夾緊 喇叭口 不帶夾緊 壓緊螺母式 連接鋼管 1.壓緊元件 帶夾緊 壓盤式 喇叭口 不帶夾緊 連接鋼管 2.平墊圈 配電纜用 3.橡膠密封圈 配導線用 4.平墊板（2mm厚）,2019/2/16,47,圖4-1 壓盤式引入裝置,2019/2/16,48,圖4-2 壓緊螺母式引入裝置,2019/2/16,49,圖4-3 橡膠密封圈結構,2019/2/16,50,二.防爆電氣設備的隔爆型技術要求 隔爆外殼 （1）定義 （2）隔爆
21、外殼的強度 （3）外殼的材質 （4）外殼的防護 隔爆接合面 （1）定義 （2）隔爆接合面形式 （3）隔爆接合面的結構參數(shù) （4）隔爆接合面的表面粗糙度 （5）隔爆接合面的防銹措施,2019/2/16,51,襯墊 隔爆外殼緊固 接線盒 電纜或導線引入裝置 隔爆外殼上觀察窗,2019/2/16,52,2019/2/16,53,2019/2/16,54,2019/2/16,55,圖4-15 螺紋隔爆接合面,2019/2/16,56,隔爆型電氣設備不同等級對隔爆間隙要求,2019/2/16,57,第三節(jié) 防爆電氣設備的分類、分級、分組,一.防爆電氣設備的分類、分級、分組 1、分類： 按爆炸性混合物的分
22、類方法，也分成三類： 類：適用于煤礦井下的防爆電氣設備 類：適用于工廠爆炸性氣體危險場所的防爆電氣設備 類：適用于工廠爆炸性粉塵危險場所的防爆電氣設備 2、分級： 只有隔爆型和本質安全型防爆電氣設備按MESG和MICR分四個等級，其他防爆型不分級。 3、分組： 按爆炸性氣體混合物的分組方法，也分成六組T1T6。 按爆炸性粉塵混合物分組方法，分成三組,2019/2/16,58,二.防爆電氣設備的防爆標志,符號,隔爆型d, 增安型e，本質安全型ia/ib，正壓型p 充油型o，充砂型q，無火化型n，澆封型m 氣密型h，特殊型s，粉塵型DIP A/B,2019/2/16,59,防爆標志舉例 d：使用在
23、煤礦井下的隔爆型電氣設備。 dBT4：使用在工廠爆炸性氣體場所 隔爆型、B級、T4組防爆電氣設備。 eT4：使用在工廠爆炸性氣體場所 增安型、T4組防爆電氣設備。 iaCT4：使用在工廠爆炸性氣體場所 本安型、C級、T4組防爆電氣設備。 edBT4：使用在工廠爆炸性氣體場所 主體增安型、部件隔爆型、B級、T4組復合型防爆電氣設備。 DIPA21T12：使用在工廠爆炸性粉塵場所 粉塵型A型、21區(qū)域、T12組防爆電氣設備。,2019/2/16,60,北美防爆體系的分類、分級、分組 北美將爆炸性混合物分為三級相當中國的分類。如Class代表氣體，Class代表粉塵，Class代表纖維。 將爆炸性氣
24、體和粉塵、纖維共分為八組，其典型代表物質有： GroupA 代表氣體是乙炔； GroupB 代表氣體是氫氣； GroupC 代表氣體是乙??； GroupD 代表代表氣體是丙烷和甲烷； GroupE 代表代表金屬導電粉塵，電阻率小于105cm； GroupF 代表碳粉塵，電阻率為105-108cm； GroupG 代表農業(yè)粉塵和非導電粉塵，電阻率大于108cm。 爆炸性纖維不分組，直接用Class表示。,2019/2/16,61,中國和北美爆炸性混合物分級對照表,2019/2/16,62,中國和北美爆炸性混合物分級對照表,2019/2/16,63,第五章 防爆電氣的選用方法,2019/2/16,
25、64,第六章 爆炸危險場所電氣 線路的安裝和施工要求,2019/2/16,65,6、為保證電纜或導線引入裝置達到密封要求，安裝完畢電纜的外護套或導線的絕緣層應在橡膠密封圈里。 7、為保證電纜或導線引入裝置達到密封要求，可用電纜外徑2倍的kgf，不能拉動電纜。 8、多余的電纜或導線孔入口，應用2mm金屬墊片，放在壓緊螺母和橡膠密封圈之間，擰緊壓緊螺母達到堵封，不能用絲堵堵封。 9、電纜或導線引入口，不能鍍鋅鋼管直接擰入，必須用一個連接鋼管的壓緊螺母，先壓緊橡膠密封圈后，才可連接鋼管，二個防爆電氣設備用鋼管連接，須增加一個活接頭。 10、引進用美國防爆標準制造的電纜或導線引入口，必須配一個NPT過
26、渡防爆接頭，轉為中國防爆標準，再連接。,2019/2/16,66,國際防爆電氣設備現(xiàn)場施工布線二大派系,一.歐洲共同體（德國代表） 必須用阻燃型電纜直接布線與防爆電氣設備連接。 二.北美（美國代表） 可用電纜或導線布線，但電纜或導線必須用鋼管保護，因此鋼管要與防爆電氣設備連接，連接的螺紋屬于隔爆螺紋，鋼管成為隔爆外殼的一部分，直至Y型密封接頭前（一般不超過3米），需要軟性連接，可用防爆撓性管替代，在Y型密封接頭后的鋼管不屬防爆鋼管，僅是機械保護，Y型密封接頭中的填料是防爆填料，而且有自清潔作用。,2019/2/16,67,三.中國 GB50257規(guī)定，可用電纜或導線布線與防爆電氣設備連接，其中
27、導線必須用鋼管保護。 存在問題：防爆電氣設備電纜導線引入口螺紋不是 隔爆螺紋 鋼管的螺紋與電纜或導線引入口螺紋不 匹配 鋼管連接螺紋無法達到有效嚙合扣數(shù)大 于6扣 Y型密封接頭用的填料是防火填料不是 防爆填料,2019/2/16,68,2019/2/16,69,2019/2/16,70,2019/2/16,71,壓緊螺母,橡皮圈,最好有防止金屬毛口的保護,2019/2/16,72,2019/2/16,73,2019/2/16,74,2019/2/16,75,NPT防爆過渡接頭連接防爆電氣設備實例,2019/2/16,76,國內外防爆電氣設備電纜或導線引入口的螺紋 M 公制圓柱螺紋 牙頂角 55 G 英制圓柱管螺紋 牙頂角 55 NPT 英制圓錐管螺紋 牙頂角 60 Pg 德制圓柱螺紋 牙頂角 80 電工師傅用鍍鋅鋼管螺紋是“不規(guī)則英制圓錐管螺紋”“ZG”,2019/2/16,77,隔爆型電機隔爆結合面實例,主腔： 主體與前蓋（止口型） 主體與后蓋（止口型） 前蓋與主軸（圓筒型） 后蓋與主軸（圓筒型） 主體與接線盒體（平面型） 接線盒體與接線板（止口型） 接線盒腔： 重復 接線盒體與接線盒蓋（平面型）,2019/2/16,78,
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