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爆炸物和爆炸性危险区域

爆炸物和爆炸性危险区域

  

  爆炸危险区域,是指存有爆炸危险性气体或(液体、蒸汽)与空气混合形成爆炸性气体混合物,当有引爆源时,即可产生爆炸或燃烧的区域(以下简称危险区域)。

  

  爆炸性物质的状态划分为两种:

一种是气体、液体或液体蒸气与空气混合而形成爆炸性气体的危险区域,称为第一种区域。

另一种是爆炸性粉尘的危险区域,称为第二种区域。

  

  爆炸性气体混合物的传爆能力,标志着其爆炸危险程度的高低,传爆能力越大,其危险性越高。

爆炸性混合物的传爆能力可用最大试验安全间隙表示。

同时,爆炸性气体、液体蒸气、薄雾被点燃的难易程度也标志着其爆炸危险程度的高低,它用最小点燃电流比表示。

II类隔爆型电气设备或本质安全型电气设备,按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比,进一步分为IIA、IIB和IIC类。

参见表一。

  

  爆炸性气体混合物的引燃温度是能被点燃的温度极限值。

电气设备按其最高表面温度分为T1~T6组,使得对应的T1~T6组的电气设备的最高表面温度不能超过对应的温度组别的允许值。

温度组别与引燃温度的关系,参见表二。

从表二中看出,不同的爆炸性气体的引燃温度不同.温度组别为T1的气体引燃温度最高.而温度组别为T6的气体则最易被点燃。

  

  通过图表,就很明显的告诉我们,标注为ⅡT6的防爆摄像机防爆等级最高.

  

  工程商选择产品注意事项

  

  产品选型必须符合使用场所的安全标准,如防爆类型和隔爆型的级别、组别。

当区域内存在两种或两种以上不同级、组的爆炸性混合物时,应按危险程度较高的级别和组别选用相适应的防爆类型。

  

  ·一些石化厂的腐蚀性气体和液体较为严重,应选择不锈钢材质的防爆摄像机;

  

  有安全隐患的防爆摄像机不可使用,如缺少紧固螺钉、电缆引入装置的密封圈无压紧装置或密封圈已丢失、隔爆面磨损、铭牌已严重腐蚀或丢失;

  

  使用在户外的防爆摄像机必须具备较强的防水性能;

  

  防爆产品具有标牌和标志,标牌(铭牌或警告牌)是采用铜制成。

标牌内容除产品型号、规格、制造厂名称、出厂日期或出厂编号之外,有“Ex”标志、防爆标志和防爆合格证编号。

矿用防爆电气产品要有“Ex”标志、“MA”标志、防爆标志和防爆合格证编号、MA煤矿安全标志准用证编号;

  

  从国外引进的防爆电气产品必须经过我国防爆质检机构检验认可;

  

  仔细辨别假冒伪劣产品。

主要表现为标牌上无防爆合格证号、伪造防爆合格证号、无生产厂家、做工粗糙。

  

  

  防爆摄像机安装的管线敷设

  

  

  1-1级危险区域内低压配线施工

  

  1-1级危险区域内低压配线施工要求采用具有隔爆型的金属管施工或电缆施工。

移动式电器设备(指经常或间断地移动使用的设备),应采用带有接地芯线的氯丁橡胶绝缘电缆或性能相同的其它电缆。

在金属管配线中,从电气设备的接线盒到设在1—2级危险区域或非危险区域交界处的密封接头之间的电线管线,均需做成隔爆结构的管线。

  

  另外,1-1级危险区域内,也可采用电缆配线。

由于配线的事故主要发生在电缆末端的连接部位,因此,除将电缆末端装入隔爆型接线盒内之外,还要选择适合与敷设的电缆,以免发生外部损伤。

  

  外部配线与电器设备的连接

  

  隔爆型螺纹的引入方式:

螺纹的有效部分啮合应保证在6扣以上,要符合“螺纹防爆”的技术要求。

为保证螺纹完全啮合,要用螺母锁紧。

  

  隔爆填料引入方式:

在绝缘导线贯穿壳壁部分用填料密封,以达到隔爆作用。

一般用石棉、玻璃纤维、合成橡胶,或其它具有适当弹性、耐热性和较好绝缘性的材料。

在填料压盖外侧装有电缆压板和电缆保护管等,避免填料部分受外力作用而损伤。

以隔爆填料式引入钢带式铠装电缆(包括波纹钢管铠装)时,应剥掉贯穿接线盒引入口处的防腐层和钢带铠装。

  

  隔爆型浇封的引入方式:

隔爆型浇封的引入方式,是指把混合填料填充到绝缘导线贯穿壁部分,使贯穿导线被固定住。

这一方法仅适用于低电压回路。

引进橡胶或塑料电缆的出线盒进口处,其密封应保持有隔爆性能,同时,还必须安装电缆保护管。

密封混合填料的填充深度,应为电缆引入口径的1.5倍以上(最小为40毫米)。

引入口内应有表示所需填充量的标记。

在引入口处应设有电缆压紧板,使密封部分的电缆免受压力。

  

  混合填充腔的结构形状和尺寸,应以能使混和填料完全贴紧贯穿导线及填充腔壁为宜。

填充腔的内壁应呈凸凹状,以免硬化的混合填料脱落。

贯穿导线一般不得超过9根。

用挡板、导板等要尽量对称摆设,贯穿导线得相互间隔,以及与填充腔内壁的间隔,原则上为导线外径的1/2以上(最小为2毫米)。

  

  隔爆型金属套管式引入方式:

是指以带凸缘金属套管为主体,以压紧环和螺母组成的管件。

次种引入方式适用与1级和2级传爆级别。

贯通电缆使用带有金属护套得橡皮绝缘软电缆、细麻布绝缘电缆,或乙烯树脂绝缘电缆,也可选用其它同等性能的电缆。

金属套管内面和电缆外周间接合面间隙最大容许值,即直径差为0.2毫米,间隙长度的最小容许值为25毫米,套管内径应比电缆标准外径达0.15毫米以下。

  

  爆型金属管的施工

  

  一、配管的方法:

  

  1、螺纹连接:

电线管及其附件与电气设备出线盒相连接,一般采用螺纹连接(螺纹与管螺纹)。

螺纹连接的有效啮合部分为6扣以上,且用锁紧螺母牢固的拧紧。

  

  2、挠性连接:

需要采用挠性连接的配管方式,就必须使用隔爆结构的挠性接头。

其接头弯曲部分的内侧半径为挠性接头的管外径5倍以上。

  

  二、密封技术的要求

  

  当电线管线穿过1-1级危险区域与其它区域之间的隔墙时,密封接头可设在隔墙的任何一侧,但在密封接头与隔墙之间这段电线管中不得有接缝。

2寸以上的电线管中的密封接头原则上应安装在离接线盒或与其它盒类45厘米以内,并且尽量与之接近。

  

  三、密封性混合填料的填充要求

  

  填充密封混合填料应尽量做到不透气,须使敷线和混合填料完全贴敷在各电线的覆盖层和密封接头的内壁间。

在任何情况下,填充层的有效长度均不得小于电线管的内径尺寸(最小为20毫米)。

将填料填充完毕,确认已完全符合要求时,再用旋塞严密地旋入填充口。

  

  电缆施工

  

  首先根据使用场所选择适宜的电缆,如带有橡胶、塑料护套的电缆,或金属铠装电缆。

对在有腐蚀性气体或液体的场合下,使用的电缆必须要考虑防腐。

采用隔爆填料引入方式,将电缆引入接线盒时,其电缆截面应是圆型的,护套表面不得有凹凸不平等现象。

  

  在1区场所采用电缆布线明敷时,电缆必须是铜芯铠装电缆,在2区场所可以采用塑套(橡套)电缆。

铠装电缆宜选用聚氯乙烯绝缘(芯线)聚氯乙烯内外护套内钢带铠装电缆。

铠装电缆引入电气设备时,其内部接地线与设备的内接地螺栓连接;外部钢带及金属外壳应与设备外接地螺栓连接,橡胶密封圈不得直接压在铠装钢带上,且钢带的另一端也必须可靠接地。

  

  危险场所电气配线一般规定有电缆配线和钢管配线两种。

绝缘导线除架空外不得明敷,必须经金属管配线。

橡套或塑料护套电缆可采用桥架、托盘、夹板等。

避免采用电缆沟(沟内易积水、积气、出现事故)。

不能避免电缆沟时应充砂、填实。

移动设备必须电缆配线并设电缆防拔脱装置。

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GB38362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GB38363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GB38364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(Ex 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GB38365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GB38366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GB38367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GB38368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GB38369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GB383611标准)。

该防爆措施属于“n”型防爆措施范畴,GB383611已被GB38368—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GB124761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DIPA20、DIPA21、DIPB20和DIPB21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。

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GB3836.14—2000(GB3836.14标准等同于IEC60079-10)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

----GB3836.14—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

----GB12476.1—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1000h/年)  正常运行时存在(10-1000h/年)  仅在不正常时存在(少于10h/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。

----GB3836.1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  0.5~0.9mm  0.45~0.8

IIA  丙烷  >0.9mm  >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。

防爆标志

防爆电气设备按GB3836标准要求,防爆电气设备的防爆标志内容包括:

防爆型式+设备类别+(气体组别)+温度组别

1防爆型式

根据所采取的防爆措施,可把防爆电气设备分为隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、

油浸型、充砂型、浇封型、n型、特殊型、粉尘防爆型等。

它们的标识如表1所示。

表1防爆基本类型

防爆型式  防爆型式标志  防爆型式  防爆型式标志

隔爆型  Ex d  充砂型  Exq

增安型  Ex e  浇封型  Exm

正压型  Ex p  n型  Exn

本安型  Ex ia

Ex ib  特殊型  Exs

油浸型  Ex o  粉尘防爆型  DIPA

DIPB

2设备类别

爆炸性气体环境用电气设备分为:

I类:

煤矿井下用电气设备;

II类:

除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。

II类隔爆型“d”和本质安全型“i”电气设备又分为IIA、IIB、和IIC类。

可燃性粉尘环境用电气设备分为:

A型尘密设备;B型尘密设备;

A型防尘设备;B型防尘设备。

3气体组别

爆炸性气体混合物的传爆能力,标志着其爆炸危险程度的高低,爆炸性混合物的传爆能力越大,其危险性越高。

爆炸性混合物的传爆能力可用最大试验安全间隙表示。

同时,爆炸性气体、液体蒸气、薄雾被点燃的难易程度也标志着其爆炸危险程度的高低,它用最小点燃电流比表示。

II类隔爆型电气设备或本质安全型电气设备,按其适用于爆炸性气体混合物的最大试验安全间隙或最小点燃电流比,进一步分为IIA、IIB和IIC类。

如表2所示。

表2爆炸性气体混合物的组别与最大试验安全间隙或最小点燃电流比之间的关系

气体组别  最大试验安全间隙MESG(mm)  最小点燃电流比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温度组别

爆炸性气体混合物的引燃温度是能被点燃的温度极限值。

电气设备按其最高表面温度分为T1~T6组,使得对应的T1~T6组的电气设备的最高表面温度不能超过对应的温度组别的允许值。

温度组别、设备表面温度和可燃性气体或蒸气的引燃温度之间的关系如表3所示。

表3温度组别、设备表面温度和可燃性气体或蒸气的引燃温度之间的关系

温度级别IEC/EN/GB3836  设备的最高表面温度T[℃]  可燃性物质的点燃温度[℃]

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>8

5防爆标志举例说明

为了更进一步地明确防爆标志的表示方法,对气体防爆电气设备举例如下:

如电气设备为I类隔爆型:

防爆标志为ExdI

如电气设备为II类隔爆型,气体组别为B组,温度组别为T3,则防爆标志为:

ExdIIBT3。

如电气设备为II类本质安全型ia,气体组别为A组,温度组别为T5,则防爆标志为:

ExiaIIAT5。

对I类特殊型:

ExsI。

对使用于矿井中除沼气外,正常情况下还有II类气体组别为

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