爆炸危险区域的划分及电气设备的选型-Gaominghong087课件.ppt

1、3.为什么要防爆 易爆物质:很多生产场所都会产生某些可燃性物质。煤矿井下约有三分之二的场所有存在爆炸性物质；化学工业中，约有 80%以上的生产车间区域存在爆炸性物质。氧气:空气中的氧气是无处不在的。点燃源:在生产过程中大量使用电气仪表，各种磨擦的电火花,机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免，尤其当仪表、电气发生故障时。客观上很多工业现场满足爆炸条件。当爆炸性物质与氧气的混合浓度处于爆炸极限范围内时，若存在爆炸源，将会发生爆炸。因此采取防爆就显得很必要了。二.防爆基本原理 显然，只要能消除上述三个条件中的任何一个条件，就消除上述三个条件中的任何一个条件，就能防爆能防爆。由于氧气无处不在，难以控

2、制。所以，控制易爆气控制易爆气体和引爆源体和引爆源为两个最常用的防爆原理。而在仪表行业还有第三个原理，即控制爆炸范围控制爆炸范围。原理一原理一 控制易爆气体控制易爆气体 人为地在危险现场营造出一个没有易爆气体的空间，将仪表安装其中。典型代表为正压型正压型防爆方法 Ex p。工作原理是在一个密封的箱体内，充满不含易爆气体的洁净空气或惰性气体，并保持箱内气压略大于箱外气压，而将仪表安装在箱内。常用于在线分析仪表的防爆和将计算机、PLC、操作站、打印机或其他仪表置于现场的正压型防爆仪表盘。原理二原理二 控制爆炸范围控制爆炸范围 人为地将爆炸局限在一个有限的范围内，使该范围内的爆炸不至于引起更大范围的

3、爆炸。典型代表为隔爆型隔爆型防爆方法 Ex d。工作原理是为仪表设计一个足够坚固的外壳或将仪表及电器安置在一个足够坚固的壳体内，严格地按标准设计，制造和安装所有的界面，使在机壳内发生的爆炸不至于引发机壳外危险性气体的爆炸。显然，这是一种苛刻的防爆方法。不仅设计和制造的规范极其严格，而且安装，接线和维修的操作规程也非常严格，容不得一点差错。原理三原理三 控制引爆源控制引爆源 人为地消除引爆源，既消除足以引爆的火花足以引爆的火花，又消除足以引爆的仪表足以引爆的仪表表面温升表面温升。典型代表为本质安全本质安全防爆方法 Ex i。工作原理是利用安全栅技术，将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引

4、爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内。依照中国国家标准和国际标准，当安全栅安全区一侧所接设备发生任何故障（不超过 250V 电压）时，本质安全防爆方法能确保现场的防爆安全。Ex ia级本质安全设备在正常工作、发生一个故障、发生两个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物。本质安全防爆方法能确保对现场仪表进行带电拆装、检查和维修时的防爆安全。显而易见，本质安全法是最安全可靠的防爆方法本质安全法是最安全可靠的防爆方法。因此，被允许用允许用在最危险的场合在最危险的场合。三.基本防爆型式(1)隔爆型“”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

5、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GB 3836 2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“”按其允许使用爆炸性气体环境的种类分为I类

6、和IIA、IIB、IIC类。该防爆型式设备适用于该防爆型式设备适用于1、2区场所区场所。(2)增安型增安型“”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GB 38363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

7、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“”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。“”等级电气设备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；“”等级电气设备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GB 38 364标准)。本质安全型是

8、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()或1、2区()。(4)正压型“”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GB 38365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

9、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“”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GB 38366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“”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

10、体环境的电气设备保护型式(参见G B 38367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“”或“”设备内的元件和重载牵引电池组。该类型设备适用于该类型设备适用于1 1区或区或2 2区危险场所。区危险场所。(7)无火花型“”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GB 38368标准)。“”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

11、适用于该类型电气设备仅适用于2 2区危险场所。区危险场所。(8)浇封型“”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GB 38369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。该类设备适用于该类设备适用于1 1、2 2区危险场所。区危险场所。(9)气密型“”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

12、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GB 383611标准)。该防爆措施属于“”型防爆措施范畴，GB 383611已被GB 383682003代替。(10)特殊型防爆电气设备“”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GB 124761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

13、，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DIP A20、DIP A21、DIP B20 和DIP B21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往往告诉用户产品的

14、结构，如一个产品被标识为 d，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，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。防爆方法对危险场所的适用性：序号防爆形式代号防爆措施适用区域1隔爆型 d隔离存在的点火源 Zone1,Zone2 2增安型 e设法防止产生点火源 Zone1,Zone2 3本安型 ia限制点火源的能量 Zone0，1，2ib限制点火源的能量 Zone1,

15、Zone2 4正压型 p危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2防爆方法对危险场所的适用性（续）：序号防爆形式代号防爆措施适用区域5充油型 o隔离存在的点火源 Zone1,Zone2 6充砂型 q设法防止产生点火源 Zone1,Zone2 7浇封型 m限制点火源的能量 Zone1,Zone28气密型 h限制点火源的能量 Zone1,Zone2 9无火花型 n危险物质与点火源隔开 Zone2防爆等级说明：ia 等级：在正常工作、一个故障和二个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。正常工作时，安全系数为 2.0；一个故障时，安全系数为 1.5；二个故障时，安全系数为 1.0。注：有火花的

16、触点须加隔爆外壳、气密外壳或加倍提高安全系数。ib 等级:在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。正常工作时，安全系数为 2.0；一个故障时，安全系数为 1.5。正常工作时，有火花的触点须加隔爆外壳或气密外壳保护，并且有故障自显示的措施，一个故障 时安全系数为 1.0。四、爆炸危险场所区域的划分 危险场所区域的含义，是对该地区实际存在危险可能性的量度，由此规定其可适用的防爆型式。国际电工委员会/欧洲电工委员会划分的防爆区域为：0区：连续地存在危险性大于1000小时/每年的区域；1区：断续地存在危险性101000小时/每年的区域；2区：事故状态下存在的危险性0.110小时/每年

17、的区域；中国划分的有效区域和以上相同。如果对于一个炼油厂或其中的一个装置，由于它的原料、产品有易燃性物质，就把整个厂区或装置都认定为爆炸危险场所，是极不经济的，显然也是不合理的。易燃性物质的出现形成了一个潜在的爆炸性环境。所谓潜在的，就意味着它们并不是时刻出现的，有的出现频率高，有的出现频率低。在这种情况下，就存在危险性大的场所和危险性小的场所。因此，就有必要对这些危险场所进行的“场所分类”。分类的目的就在于运用统计学的原理，按照场所中气体环境出现的频率和存在的时间的长短，将场所的危险程度分类，以便按照危险区域类型采用不同的防爆措施。4.1 我国对爆炸性危险场所的划分我国对爆炸性危险场所的划分

18、 我国对爆炸性危险场所的划分采用与IEC等效的方法。国家标准GB 50058-92中规定，爆炸性气体危险场所按其危险程度大小，划分为0区、1区、2区三个级别，爆炸性粉尘或纤维危险场所划分为10区、11区两个级别，详见表4-1。气体 0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环 境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环 境。粉尘 10区：连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境。11区：有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉 尘混合物的环境。4.2 国际上对爆炸性危险场所的划分国际上对爆

19、炸性危险场所的划分 国际上各主要工业国家对爆炸性危险场所的划分，基本上可分两种意见。一种以IEC（国际电工委员会）为代表，包括德国、英国、意大利、日本、澳大利亚等国，对气体划分为0区、1区、2区，对粉尘划分为10区、11区。其定义与IEC基本相同（可参见我国对各区域的定义，我国等效采用IEC标准）。另一种为美国、加拿大等北美国家的划分，以NEC（美国国家电气规程）的定义为代表，对气体划分为1区、2区（没有0区），对粉尘也划分为1区、2区。两者之间的对应关系大致如下：气体：IEC Zone0，1 NEC Class I Division1 IEC Zone2 NEC Class I Divisi

20、on2 粉尘：IEC Zone10NEC Class II Division1 IEC Zone11NEC Class II Division2 IECIEC标准中标准中“区区”英文为英文为ZoneZone，NECNEC中中“区区”英文为英文为DivisionDivision。爆炸性危险气体分类根据可能引爆的最小火花能量，我国和欧洲及世界上大部分国家和地区将爆炸性气体分为四个危险等级,如下表:工况类别 气体分类 代表性气体 最小引爆火花能量 矿井下 甲烷 0.280mJ 矿井外的工厂A 丙烷 0.180mJ B 丙烷 0.060mJ C 氢气 0.019mJ 美国和加拿大首先将散布在空气中的爆

21、炸性物体分成三个 CLASS(类别):CLASS 气体和蒸气;CLASS 尘埃;CLASS 纤维.然后再将气体和尘埃分成 Group(组)：组名 代表性气体或尘埃 A乙炔 B氢气 C乙烯 D丙烷 E金属尘埃 F煤炭尘埃 G谷物尘埃 气体温度组别划分：温度组别 元件表面温度最大允许值 可燃性气体引燃温度T1450 450TT2300 300T450T3200 200T300T4135 135T200T5100 100T135T6 85 85T100五.ATEX简介 1994年3月23日，欧洲委员会采用了“潜在爆炸环境用的设备及保护系统”(949EC)指令。这个指令覆盖了矿井及非矿井设备，与以前的

22、指令不同，它包括了机械设备及电气设备，把潜在爆炸危险环境扩展到空气中的粉尘及可燃性气体、可燃性蒸气与薄雾。该指令是通常称之为ATEX 100A的“新方法”指令，即现行的ATEX防爆指令。它规定了拟用于潜在爆炸性环境的设备要应用的技术要求基本健康与安全要求和设备在其使用范围内投放到欧洲市场前必须采用的合格评定程序。ATEX是以法语“Atmosphere Explosible”命名的。拟用于潜在爆炸危险环境的设备的制造商，应用ATEX指令条款并贴附CE标志，不用考虑应用其他更多的要求就可以在欧洲任何地方销售其防爆设备。该指令适用的设备范围特别大，大致上包括固定的海上平台、石化厂、面粉磨坊以及其他可

23、能存在潜在爆炸性环境的场所适用的设备。在欧洲市场每年估计采购30亿欧元这样的设备。概括地说，应用该指令有三个前提条件：1.设备一定自身带有点燃源；2.预期被用于潜在爆炸性环境（空气混合物）；并且 3.是正常的大气条件下。该指令也适用于安全使用必需的部件，以及在适用范围内直接对设备安全使用有利的安全装置。这些装置可以在潜在爆炸性环境外部。ATEX 94/9/EC指令根据安装设备的保护水平将设备划分为三个类别：1.1类（Category 1）非常高的防护水平 2.2类（Category 2）高防护水平 3.3类（Category 3）正常的防护水平如果设备被用于0、1或2区，则类目数字后跟一字母G

24、（气体、蒸气薄雾）：0区 1区 2区 1G类设备 2G类设备 3G类设备 如果设备被用于20、21或22区，则类目数字后跟一字母D（粉尘）：20区 21区 22区 1D类设备 2D类设备 3D类设备 这些要求为公民提供一个很高水平的保护,并且由”协调标准”给出技术实施方法。该指令的主要目的是对所生产的用于潜在爆炸性环境的设备,通过协调技术标准和法规以促进其在整个欧洲联盟自由流通。该指令从1996年开始使用，并且从2003年7月1日强制施行。六.常见防爆标志防爆标志一般由以下5个部分构成：防爆标志EX，表示该设备为防爆电气设备；防爆结构形式，表明该设备采用何种措施进行防爆，如d为隔爆型，p为正压

25、型；i为本安型等；防爆设备类别，分为两大类，I为煤矿井下用电设备，II为工厂用电气设备；防爆级别，分为A、B、C三级，说明其防爆能力的强弱；温度组别，分为T1T6六组，说明该设备的最高表面温度允许值。防爆标志及其含义1.EXedIICT4 EX国内防爆总标志；ed结构形式，e：增安型，d：隔爆型；II类别，工厂用；C防爆级别，C级 T4温度组别，T4组，最高表面温度135。2.EExdps IIB+H2T5 EEX欧洲共同体防爆总标志；dps该仪表采用隔爆、正压、特殊三种防爆措施；II工厂用电气设备；B防爆级别，B级;+H2也适用于H2场所（B级防爆不适用于H2，该仪表由于采取多种防爆措施，也

26、可用于H2场所）；T5表面最高温度100。3.Class1,Division1,GroupB、C、D,T4A Class1:1级，可燃性气体或蒸气场所；Division1:1区，存在或可能形成爆炸或燃烧的场所；GroupB、C、D:用于B、C、D组危险气体存在的场所；T4A:高表面温度120。上述防爆标志对应于我国的ExIIA、IIB、IICT4，可用于0区、1区危险场所。但应注意，该表不能用于乙炔场所。七七.防爆电气仪表设备选型的原则防爆电气仪表设备选型的原则选择防爆电气设备必须遵循下列原则：1设备选型原则 选择爆电气设备必须与爆炸性混合物的危险程度相适应。所谓爆炸性混合物的危险程度是指爆炸

27、性混合物的传爆级别、点燃温度的组别而言。选用的防爆电气设备必须与爆炸性混合物的传爆级别、组别、危险区域的级别相适应，否则就不能保证安全。此外，如同一区域内存在两种以上不同铖险等级的爆炸性物质时，必须选择与危险程度最高的爆炸等级及自然温度等级相适应的防爆结构。在非危险区域中，一般都是选用普通的电气设备，但是，装有爆炸性物质的容器置于非危险区域时，在异常的情况下，亦存在危险的可能性。比如，或因容器腐蚀溢出危险性物质，或因运转工人误操作放也危险性物质，或因异常反应而形成高温高压，使装置、容器受到破坏而泄漏出爆炸性物质等。因此，必须考虑意外发生危险的可能性。必须考虑意外发生危险的可能性。2选择合适的防

28、爆类型 选择防爆结构必须适用于危险区域。什么性质的危险区域就必须采用什么样的防爆结构。防爆性能是因结构的不而不同，故必须根据爆炸性物质的种类，设备的种类、安装场所的危险程度等选择相适应的防爆类型。3适应于环境条件 本文章提到的防爆性能都以标准环境作为基本条件。防爆设备有“户内使用”与“户外使用”之分。户内使用的设备用于户外，环境温度为40就不合适了。户外使用的设备要适应露天环境，要求采取防日晒、雨淋和风砂等措施。另外，也有些设备在有腐蚀性或有毒环境、高温、高压或低温环境中使用，而在选用防爆设备时，应考虑适应这些特殊特环境的特殊要求。4要便于维修 防爆电气设备使用期间的维护和保养极为重要。选择防

29、爆电气设备的结构越简单越好，同时注意管理方便，维修时间短，费用少，还要做好备品和备件的正常储存。5要注意经济效益 选用防爆电气设备，不仅要考虑购销价格，同时还要对电气设备的可靠性，寿命、运转费用、耗能及维修等作全面的分析平衡，以选择最合适最经济的防爆电气设备。八.结束语 在欧洲，欧洲电气技术标准委员会（European Committee for Electrotechnical Standardization，CENELEC）的标准一直以来被采用。近期，更多的采用ATEX的易爆炸环境下的设备（Equipment Intended for Use in Potentially Explosiv

30、e Atmospheres）标准。在北美，用于爆炸危险环境的电气设备，一般都要由通过独立的测试实验室进行测试和鉴定，如UL（Underwriters Laboratories）、FM(Factory Mutual)和CSA(Canadian Standards Association)，还要符合美国国家防火协会的国家电子标准（National Fire Protection Associations National Electrical Code，NFPA 70）日本拥有自己的标准组织，而且亚洲地区大多拥有自己的标准。各种标准出现的结果是，在紧缩的全球经济中，大量的标准增加，在选择、使用、设计和推广电气仪表设备上越来越让人困惑。这样问题是，如果你的产品可以在美国或加拿大进行销售，但你却不能进入欧洲或巴西的市场。人们在获得某个产品的批准后，有可能明天并不能进入其他的市场，原因是标准的改变。