防爆仪表-基础知识.ppt
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1、危险场所自控系统的防爆技术危险场所自控系统的防爆技术辽阳石化公司仪表厂雷军2010.5一、爆炸基本条件一、爆炸基本条件 和防爆基本方法和防爆基本方法1、产生爆炸的基本条件、产生爆炸的基本条件 产生爆炸的基本条件,即爆炸三角形产生爆炸的基本条件,即爆炸三角形原理:原理:可燃物质可燃物质爆炸性物质爆炸性物质 氧化剂氧化剂空气(氧气)空气(氧气)热能热能点火源(如电火花、炽点火源(如电火花、炽热表面)热表面)三者缺一不可三者缺一不可2、防止爆炸发生的基本方法消除爆炸三角形中的任何一个条件避免形成爆炸性环境理想的方法排除/削除可能的点火源实际的方法。3、防爆基础理论(1)初级防护理论初级防护理论是通过
2、一种或多种方法,来对常见危险气体进行防护。(2)二级防护理论二级防爆理论是通过将热量和电能与爆炸混合物分离来防护。主要是从设备的结构和电参数着手的。目前,电气设备防爆技术。4、防爆技术的基本概念(1)爆炸性环境可能发生爆炸的环境(气体和粉尘)。凡涉及爆炸性物质生产、加工、处理、储存、运输的场所都可能形成爆炸性环境。(2)爆炸性危险场所爆炸性环境大量出现或预期出现的数量足以要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门预防措施的区域。(3)爆炸性气体环境大气条件下,气体、蒸气或雾状的可燃物质与空气构成的混合物,在该混合物中点燃后,燃烧将传遍整个未燃混合物的环境。(4)爆炸极限可燃性物质与空气的混合浓度
3、介于爆炸极限范围内时,遇点火源就会产生爆炸。可燃气体或可燃液体、蒸气与空气或氧气混合物,在引火源作用下能引起爆炸的范围称为爆炸极限。爆炸下限(LEL-lowerexplosivelimit)空气中的可燃性气体或蒸气的浓度低于该浓度则气体环境就不能形成爆炸。爆炸上限(UEL-upperexplosivelimit)空气中的可燃性气体或蒸气的浓度高于该浓度则气体环境就不能形成爆炸。(5)爆炸性气体环境的点燃温度可燃性气体或蒸气与空气形成的混合物,在规定条件下被热表面引燃的最低温度。(6)电气设备系一切利用电能的设备的整体或部分,如发电、输电、配电、储电、电测、调节、变流、用电设备和通信工程设备等。
4、(7)防爆电气设备在爆炸性环境中使用的电气设备。(爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境)(8)防爆型式为防止电气设备引起周围爆炸性气体(或粉尘)环境而采取的特定措施。特定措施:电气设备结构设计、电路设计和电参数设计计算等。二、爆炸性气体环境危险区域划分1、爆炸性物质分类(1)我国将爆炸性物质分为三类:I类:矿井甲烷;II类:爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾);III类:爆炸性粉尘和纤维。对于石油化工企业,爆炸物质主要是类和类。(2)北美将爆炸性物质分为三类(级),它们分别是:ClassI爆炸性气体;ClassII爆炸性粉尘;ClassIII-纤维。2、爆炸性气体混合物的分级分组(1)爆炸性气体分级类爆
5、炸性气体(含蒸汽和薄雾)按最大试验安全间隙(MESG)和最小点燃电流比(MICR)分A、B、C三级。见表1。表表1 1级别级别 最大试验安全间隙最大试验安全间隙(MESGMESG)()(mmmm)最小点燃电流比最小点燃电流比(MICR)(MICR)AA0.90.90.80.8BB0.50.5MESGMESG0.90.90.45MIC0.80.45MIC0.8CC0.50.50.450.45我国国家标准GB3836.1,国际电工委员会IEC标准和欧洲EN标准等均采用上述的分级方法。美国NEC500的标准却不同,见表2.(NEC-美国国家电气规程)表表2 2典型气体典型气体 GBGB、IECIEC
6、、ENEN、NEC505NEC505美国(北美)美国(北美)NEC500NEC500点燃特性点燃特性 丙烷丙烷 AAGroupDGroupDGroupCGroupCGroupBGroupB难难易易 乙烯乙烯 BB氢气氢气 CC乙炔乙炔 GroupAGroupA最大试验安全间隙(MESG)是指在标准规定试验条件下,壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后,通过25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物。最大试验安全间隙(单位:mm)最大试验安全间隙试验装置示意图最小点燃电流(MIC)是指在规定的试验条件下,能点燃气体或蒸气的最小电流。最小点燃电流(单位:A或mA)最小点燃电流比(
7、MICR)是指在规定试验条件下,各种气体或蒸气的最小点燃电流与对甲烷的最小点燃电流之比。最小点燃电流试验装置示意图(2)爆炸性气体分组根据各种气体/蒸气的点燃温度不同,而划分6个组别:T1、T2、T3、T4、T5、T6,见表3。表表 3 3组别组别引燃温度引燃温度t t()T1T1450450t tT2T2300300t t 450450T3T3200200t t 300300T4T4135135t t 200200T5T5100100t t 135135T6T68585t t 100100(3 3)爆炸性气体的分类、分级、分组举例,见表)爆炸性气体的分类、分级、分组举例,见表5 5类和级类和
8、级最大试验最大试验安全间隙安全间隙MESG/mmMESG/mm最小点燃最小点燃电流比电流比 MICRMICR引燃温度(引燃温度()与组别)与组别T1T1T2T2T3T3T4T4T5T5T6T6T T450450450450 T T300300300300 T T200200200200 T T135135135135 T T100100100100 T T8585MESG=1.14MESG=1.14MICR=1.0MICR=1.0甲烷甲烷A A0.0.9 9MESMESG G1.141.140.80.8MICRMICR1.01.0乙烷、丙烷、乙烷、丙烷、丙酮、苯乙丙酮、苯乙烯烯丁烷、乙醇、丁烷
9、、乙醇、丙烯、丙烯、戊烷、己烷、戊烷、己烷、庚烷庚烷、乙醚、乙醛乙醚、乙醛亚硝酸乙酯亚硝酸乙酯B B0.50.5MESMESG G 0.90.90.450.45MICRMICR 0.80.8二二甲甲醚醚、民民用用煤气、环丙烷煤气、环丙烷环环氧氧乙乙烷烷、丁丁二烯、乙烯二烯、乙烯异戊二烯异戊二烯C CMESMESG G 0.50.5MICRMICR 0.450.45水水煤煤气气、氢氢、焦炉煤气焦炉煤气乙炔乙炔二硫化碳二硫化碳硝酸乙酯硝酸乙酯3、爆炸危险区域划分(1 1)爆炸性气体环境危险区域划分依据)爆炸性气体环境危险区域划分依据 我国对爆炸性危险场所(气体我国对爆炸性危险场所(气体/蒸汽)划分
10、的依据是:蒸汽)划分的依据是:GB3836.14-2000GB3836.14-2000爆炸性气体环境用电气设备爆炸性气体环境用电气设备 第第1414部分部分 危险场所分类危险场所分类 GB50058-1992GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范规范 上述标准中规定,爆炸性危险区域主要以爆炸性危险物质上述标准中规定,爆炸性危险区域主要以爆炸性危险物质出现的频繁程度和持续时间为划分依据的。出现的频繁程度和持续时间为划分依据的。(2)爆炸性气体环境危险区域划分根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间把危险场
11、所分为以下区域:续时间把危险场所分为以下区域:0 0区区-连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境境1 1区区-在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境环境2 2区区-在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物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。混合物的环境。4、北美标准与、北美标准与IEC、GB在爆炸性气体环在爆炸性气体环境危险区域划分的区别境危险区域划分的区别北美标准与IEC、GB在爆炸性气体环境危险区域的划分方法存在
12、很大的差异,它们之间的近似对应关系见表6.GBGB、IECIEC、ENEN、NEC505NEC505NEC500NEC500危险程度危险程度0 0区(区(Zone 0Zone 0)ClassClass气体类气体类Division 1Division 1高高低低1 1区(区(Zone 1Zone 1)2 2区(区(Zone 2Zone 2)Division 2Division 2三、爆炸性粉尘的危险区域划分三、爆炸性粉尘的危险区域划分1、爆炸性粉尘的主要特性(1)粉尘在大气中依靠自身重量可沉淀下来,但也可持续悬浮在空气中一段时间的固体微粒,包括纤维和飞絮。(2)爆炸性粉尘在空气中能够燃烧或无焰燃
13、烧,并在常温常压下与空气形成爆炸性混合物的粉尘。在爆炸性粉尘环境中粉尘分为下列四种:爆炸性粉尘可燃性导电粉尘可燃性非导电粉尘可燃纤维。(3)爆炸性粉尘环境爆炸性粉尘、可燃性导电粉尘、可燃性非导电粉尘和可燃纤维与空气形成的爆炸性粉尘混合物。(4)粉尘层的最低点燃温度(MITL)规定厚度的粉尘层在热表面上发生点燃的热表面的最低温度。2、爆炸性粉尘的分级和分组、爆炸性粉尘的分级和分组(1)爆炸性粉尘的分级和分组依据:GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范SH3038-2000石油化工企业生产装置电力设计技术规范 (2 2)爆炸性粉尘的分级和分组)爆炸性粉尘的分级和分组爆炸性粉尘(
14、爆炸性粉尘(类类 爆炸性物质)爆炸性物质)按其物理性质分按其物理性质分A A、B B级级 按点燃温度分按点燃温度分T11T11、T12T12、T13T13组。爆炸组。爆炸性粉尘分级、分组标准见表性粉尘分级、分组标准见表7 7和表和表8 8。表表7 7温度组别温度组别点燃温度(点燃温度(t t)T1-1T1-1270270T1-2T1-2200200t270t270T1-3T1-3150150t200t200表表 8 8类和级类和级T1-1T1-1T1-2T1-2T1-3T1-3T T270270270T270T200200200T200T140140A A非导电性可燃纤维非导电性可燃纤维 木棉
15、纤维、烟草纤维、纸纤木棉纤维、烟草纤维、纸纤维、亚硫酸盐纤维素、人造维、亚硫酸盐纤维素、人造毛短纤维、亚麻毛短纤维、亚麻 木质纤维木质纤维 非导电性爆炸性粉尘非导电性爆炸性粉尘 小麦、玉米、砂糖、橡胶、小麦、玉米、砂糖、橡胶、染料、聚乙烯、苯酚树脂染料、聚乙烯、苯酚树脂 可可、米糖可可、米糖 B B导电性爆炸性粉尘导电性爆炸性粉尘 镁、铝、铝青铜、锌、钛、镁、铝、铝青铜、锌、钛、焦碳、碳黑焦碳、碳黑 铝(含油)铝(含油)铁、煤铁、煤 火炸药粉尘火炸药粉尘 黑火药黑火药T.N.TT.N.T硝化棉、吸收药、黑硝化棉、吸收药、黑索金、特屈儿、泰安索金、特屈儿、泰安 3、爆炸性粉尘环境危险区域划分、爆
16、炸性粉尘环境危险区域划分(1)区域划分依据爆炸性粉尘环境危险区域划分的依据:GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范SH3038-2000石油化工企业生产装置电力设计技术规范(2)区域划分爆炸性粉尘环境应根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间,按下列规定进行分区:10区:连续出现或长期出现爆炸性粉尘环境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(3 3)GB12476GB12476和和IEC79-61241IEC79-61241标准标准 对爆炸粉尘危险区域划分的方法对爆炸粉尘危险区域划分的方法把危险场所分为三个区域,它们是把危险场所分为三个区域,它
17、们是2020区、区、2121区区和和2222区。区。GB12476标准爆炸性粉尘的点燃温度划分为6个温度组别:T1_T6,见表3。而而NEC500NEC500划分危险区域和表示的方法与上述划分危险区域和表示的方法与上述也不同,具体见表也不同,具体见表9 9。表表9 9NEC500NEC500GB50058GB50058SH3038SH3038GB12476GB12476IEC79-10/61241IEC79-10/61241类类区区ClassClass粉尘类粉尘类Division1Division11010区区2020区区2121区区Division2Division21111区区2222区区
18、(2 2)爆炸性粉尘环境用电气设备)爆炸性粉尘环境用电气设备1 1)分型)分型 A A型设备是无粉尘层试验型设备是无粉尘层试验A A型尘密外壳,其防护等级为型尘密外壳,其防护等级为 IP6;IP6;AA型防尘外壳,其防护等级为型防尘外壳,其防护等级为 IP5;IP5;BB型设备是有粉尘层试验型设备是有粉尘层试验B B型尘密外壳,其防护等级为型尘密外壳,其防护等级为 IP6;IP6;BB型防尘外壳,其防护等级为型防尘外壳,其防护等级为 IP5;IP5;22)可燃性粉尘防爆电气设备的最高表面温度分为)可燃性粉尘防爆电气设备的最高表面温度分为6 6个组:个组:T1T6T1T6(与可燃性气体防爆电气设
19、备的最高表面温度组与可燃性气体防爆电气设备的最高表面温度组别一样别一样)美国NEC500标准对气体、液体、粉尘进行的分级(Groups)与GB、IEC标准的差异,见表10。表表1010美国标准美国标准NEC500NEC500GB3836GB3836、GB12476GB12476、IEC79-10/61241IEC79-10/61241类类级级气体、液体、粉尘气体、液体、粉尘分级分级ClassClass气体类气体类 GroupsAGroupsA乙炔乙炔 CCGroupsBGroupsB氢氢 丁二烯、氧化乙烯丁二烯、氧化乙烯 B BGroupsCGroupsC环丙烷、乙醚、乙烯环丙烷、乙醚、乙烯乙
20、醛乙醛 AAGroupsDGroupsD丙酮、乙醇、氨、苯、丁烷、汽油丙酮、乙醇、氨、苯、丁烷、汽油 ClassClass粉尘类粉尘类 GroupsEGroupsE金属粉尘(如:铝、镁等)金属粉尘(如:铝、镁等)爆炸性粉尘爆炸性粉尘 GroupsFGroupsF碳黑、煤或焦炭粉尘碳黑、煤或焦炭粉尘 可燃性粉尘可燃性粉尘 GroupsGGroupsG面粉、淀粉或谷物粉尘面粉、淀粉或谷物粉尘 四、爆炸危险场所用防爆电气设备类型四、爆炸危险场所用防爆电气设备类型 1、防爆电气设备、防爆电气设备在爆炸危险场所安全运行的所有带电设备 2、防爆电气设备的分类、防爆电气设备的分类类:煤矿用防爆电气设备;类:
21、除煤矿用以外的其他爆炸性气体环境用电气设备。类:爆炸性粉尘危险场所类,用“DIP”表示。3、防爆电气设备的结构型式和特性、防爆电气设备的结构型式和特性(1 1)爆炸性气体环境用电气设备主要有:爆炸性气体环境用电气设备主要有:隔爆型电气设备隔爆型电气设备“d”d”增安型电气设备增安型电气设备“e”e”本质安全型电气设备本质安全型电气设备“i”i”正压型电气设备正压型电气设备“p”p”浇封型电气设备浇封型电气设备“m”m”油浸型电气设备油浸型电气设备“O”O”充沙型电气设备充沙型电气设备“q”q”“n”“n”型电气设备型电气设备除上述这些结构以外的,经检验机构检验除上述这些结构以外的,经检验机构检
22、验确认的防爆特殊型确认的防爆特殊型“s”s”。隔爆型“d”防爆原理图增安型“e”防爆原理图正压型“p”防爆原理图本质安全型“i”防爆原理图浇封型“m”防爆原理图4、石油化工自控系统常用防爆电气设备、石油化工自控系统常用防爆电气设备石油化工自控系统通常为防爆电气设备为石油化工自控系统通常为防爆电气设备为类工厂用电气设备。其中隔爆型和本质安全型电类工厂用电气设备。其中隔爆型和本质安全型电气设备最为常用。气设备最为常用。类隔爆型和本质安全型电气设备按使用于爆类隔爆型和本质安全型电气设备按使用于爆炸性气体特性进一步可分为:炸性气体特性进一步可分为:A A、B B、C C类。类。按其工作时发热的最高表面
23、温度可分为:按其工作时发热的最高表面温度可分为:T1T6T1T6六个温度组别。六个温度组别。表表1111温度组别温度组别最高表面温度最高表面温度T1T1450450T2T2300300T3T3200200T4T4135135T5T5100100T6T685855、防爆电气设备标志、防爆电气设备标志(1 1)爆炸性气体环境用电气设备)爆炸性气体环境用电气设备ExEx 等级等级 类别类别 级别级别 温度组别温度组别T1-T6T1-T6ABCABC、IaIa、ibib防爆标记防爆标记 Ex:Ex:符合中国标准符合中国标准EExEEx:符合欧洲标准符合欧洲标准(2 2)爆炸性粉尘环境用电气设备)爆炸性
24、粉尘环境用电气设备DIPDIP AA2121TATAT6T6 温度组别温度组别:T1-T6T1-T6AA型设备温度组别型设备温度组别可使用的区域可使用的区域A A型设备型设备粉尘防爆标记粉尘防爆标记 五、爆炸性气体环境用电气设备的防爆五、爆炸性气体环境用电气设备的防爆性能要求性能要求爆炸性气体环境内安装使用的电气设备必须是防爆电气设备,并且防爆电气设备必须是符合现行国家标准的产品。要根据爆炸危险区域的分区、电气设备的种类和防爆结构的要求,选择相应的电气设备。1、通用技术要求GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求本标准所规定的是各种防爆结构类型电气设备所共同需要遵守
25、的技术指标。这些技术条款约束着它们共性的潜在危险。(1 1)温度)温度 最高表面温度最高表面温度类电气设备要按表类电气设备要按表1111标出的温度组别作出温标出的温度组别作出温度标志,如有特殊使用时,要标实际最高表面温度标志,如有特殊使用时,要标实际最高表面温度,必要时给出其限定使用的气体名称。度,必要时给出其限定使用的气体名称。环境温度环境温度类电气设备设计在类电气设备设计在-20-20+40+40环境温度下环境温度下使用,在此时不需要附加标志。如果温度超出上使用,在此时不需要附加标志。如果温度超出上述范围视为特殊情况,制造厂要按特殊条件制造述范围视为特殊情况,制造厂要按特殊条件制造并在铭牌
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