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行业应用                
防爆等级           2019-08-28
可能发生爆炸的环境。(如:可燃性气体,粉尘环境,炼油、石化厂,加油站、加气站等) , 爆炸性气体环境 大气条件下,气体、蒸汽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。(如:CH4,C2H2,C2H4,NH3,CO,C2H5OH等防爆电气设备)
防爆等级
防爆设备定义:在规定条件下不会引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。
分类

Ⅰ类:煤矿井下电气设备;
Ⅱ类:除煤矿、井下之外的所有其他爆炸性气体环境用电气设备
Ⅱ类又可分为ⅡA、ⅡB、ⅡC类,标志ⅡB的设备可适用于ⅡA设备的使用条件;ⅡC可适用于ⅡA、ⅡB的使用条件。
Ⅲ类:除煤矿以外的爆炸性粉尘环境电气设备。
ⅢA类:可燃性飞絮;ⅢB类:非导电性粉尘;ⅢC类: 导电性粉尘。
最高表面温度:电气设备在规定范围内的最不利运行条件下工作时,可能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备任何部件所达到的最高温度。最高表面温度应低于可燃温度。
例如:防爆传感器环境的爆炸性气体的点燃温度为100℃,那么传感器在最恶劣的工作状态下,其任何部件的最高表面温度应低于100℃。

温度组别
爆炸性环境用电气设备按其最高表面温度划分为T1-T6组别
 T1  T2   T3  T4  T5  T6
 450℃  300℃  200℃  135℃  100℃  85℃
 
防爆标准
1、IEC / CENELEC / EUrOPE及NORTH AMERICA / FM标准为经常选用,而CANADA / CSA标准几乎在中国不使用。

例:CENELEC: Eex de/Eex d ib IIC T2-T6
  FM: NI/I/Z/ABCD DIP/II, III/1/EFG
  XP/I/1/ABCD DIP/II, III/1/EFG
  CSA: Class I, Div 2, ABCD

2、新的欧洲防爆标准ATEX100a将取代原CENELEC标准(截止2003年)

ATEX 100a: II IG Eex ia IIB T6
I II 1G Zone 0 1D, 2D,3D dust explosion
Mining other 2G Zone 1
Industry industry 3G Zone 2

防爆标志格式说明:
将工厂或矿区的爆炸危险介质,按其引燃能量,最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时间周期进行科学分类分级,以确定现场防爆设备的防爆标志和防爆形式。
名词解释:

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 。
EExd:是指将爆炸包起来的意思;
IIC:是指点燃能量uJ,280,>180,60...80,<60;T6:是指温度组别,即电气设备按其最大表面温度被分在不同的温度组别。气体的温度组别按不同的点燃温度划分。T6是85度。
隔爆型电气设备(d):是指把能点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内,该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力并阻止和周围的爆炸性混合物传爆的电气设备。
增安型电气设备(e):正常运行条件下,不会产生点燃爆炸性混合物的火花或危险温度,并在结构上采取措施,提高其安全程度, 以避免在正常和规定过载条件下出现点燃现象的电气设备。
本质安全型电气设备(i):在正常运行或在标准试验条件下所产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。
无火花型电气设备 (n): 在正常运行条件下不产生电弧或火花,也不产生能够点燃周围爆炸性混合物的高温表面或灼热点,且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。
防爆特殊型(s): 电气设备或部件采用GB3836-2010未包括的防爆型式时,由主管部门制订暂行规定。送劳动人事部备案,并经指定的鉴定单位检验后,按特殊电气设备“s”型处置。

 
防爆形式
1.本安型 “i”(本质安全型电气设备及其关联设备) 本质安全电路:
在规定的试验条件下,正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性气体或蒸汽的电路。

本质安全型电气设备:全部电路为本质安全的电气设备。
本安型设备和关联设备的本质安全部分分为ia和ib:
¨ ia:正常工作 + 一个故障 + 任意组合的两个故障均不能引起点燃的电气设备。
¨ ib:正常工作 + 一个故障条件下不能引起点燃的本质安全型电气设备。
由此可见ia等级高于ib等级

关联设备:装有本质安全电路和非本质安全电路,且结构是非本质安全电路不能对本质安全电路产生不利影响的电器设备。
2. 隔爆型 “d” 具有隔爆外壳的电气设备。
它能承受已进入外壳内部的可燃性混合物内部爆炸而不受损坏,并且通过外壳上的任何接合面或孔不会引燃由一种或多种气体或蒸汽所形成的外部爆炸性环境的电气设备外壳。
3.增安型 e
4.充油型 o
5.充砂型 q
6.浇封型 m
7.复合型
 

防爆概念

爆炸必备条件

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。
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。
(1)爆炸性物质(flammable air flammable dust):能与氧气(空气)反应的物质,包括气体、液体和固体。(气体:氢气,乙炔,甲烷等;液体:酒精,汽油;固体:粉尘,纤维粉尘等。)
(2)空气或氧气(air or oxygen)。
(3)点燃源(source of ignition):包括明火、电气火花、机械火花、静电火花、高温、化学反应、光能等。

防爆

防止爆炸的产生必从三个必要条件来考虑,限制了其中的一个必要条件,就限制了爆炸的产生。
在工业过程中,通常从下述三个方面着手对易燃易爆场合进行处理:
(1)预防或最大限度地降低易燃物质泄漏的可能性;
(2)不用或尽量少用易产生电火花的电器元件;
(3)采取充氮气之类的方法维持惰性状态。

区域分类

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。
1、国际电工委员会/欧洲电工委员会划分的危险区域的等级分类
0区(Zone 0):易爆气体始终或长时间存在;连续地存在危险性大于1000小时/每年的区域;
1区(Zone 1):易燃气体在仪表的正当工作过程中有可能发生或存在;断续地存在危险性10~1000小时/每年的区域;
2区(Zone 2):一般情形下,不存在易燃气体且即使偶尔发生,其存在时间亦很短;事故状态下存在的危险性0.1~10小时/每年的区域;
中国划分的有效区域和以上相同。

2、易爆区域等级划分
国际标准与美国标准的对照比较
      I.E.C.     N.E.C.
 国际电工技术委员会   美国电气规程
 气体   Zone 0 Class I   Division I
 气体   Zone 1 Class I   Division I
 气体   Zone 2 Class I   Division II
 粉尘  Zone 10 Class II   Division I
 粉尘  Zone 11 Class II   Division II
温度组别
这是与气体点燃温度有关的电气设备(假定环境温度为40℃时)的最高表面温度,点燃能量与点燃温度无关。在标准BS5345第一部分中列出了所有可燃性气体和其组别。
 最高表面温度(℃) 温度组别   常见爆炸性气体
IEC79-8    GB3836-1
    450℃   T1 氢气、丙烯腈等46 种
    300℃   T2 乙炔、乙烯等47 种 
    200℃   T3 汽油、丁烯醛等36 种 
    135℃   T4 乙醛、四氟乙烯等6 种 
    100℃   T5 二硫化碳 
    85℃   T6 硝酸乙酯和亚硝酸乙酯 
防爆标志
IEC 防爆等级标准格式:Ex(ia)ⅡC T4
E:按CENELEC标志认可  Ex:防爆公用标志 
ia:防爆型式(本质安全)  Ⅱ:设备组别 
C:气体组别  T4:温度组别 
 

标准选型

1、各种防爆型式的对应标准
防爆型式  在英国允许使用的场所  中国标准GB3836  防爆型式符号  IEC标准79  CENELEC标准EN50 
增安型  1或2  3  e  7  019 
本质安全型  0,1或2  4  ia或ib  11  020(设备) 
隔爆型  d  2  d  1  018 
特殊型  s  无  s  无  无 
2、气体爆炸场所用电气设备防爆类型选型表
爆炸危险区域  适用的防护型式电气设备类型  符 号 
0区   1、本质安全型(ia级)  ia 
2、其他特别为0区设计的电气设备(特殊型)  s 
1区   1、适用于0区的防护类型   
2、隔爆型d   
3、增安型e  
4、本质安全型ib  
5、充油型o  
6、正压型p  
7、充砂型q  
2区 1、适用于0区或1区的防护类型  
2、无火花型 na,nl,ic
3、气体组别
典型的危险性
气体 
欧洲电工
标准化委员会
EN50014EC 
北美
NEC500条款
CLASS1表气 
中国
GB-3836-1 
最小点燃能量
(微焦) 
乙 炔  ⅡC  A  ⅡC  20 
氢 气  ⅡC  A  ⅡC  20 
乙 烯  ⅡB  C  ⅡB  60 
丙 烷  ⅡA  D  ⅡA  180 

注:中国GB3836标准规定ⅡC级最小点燃能量为19微焦耳,ⅡA级最小点燃能量为200微焦耳。
气体分组和点燃温度,在一定环境温度和压力下与可燃性气体和空气的混合浓度有关。

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采用的国际电工委员会(IEC)标准将爆炸性气体分为四个危险等级:

温度组别
级别 
T1  T2 T3  T4  T5 T6 
Ⅱ A  甲烷、甲苯、甲酯、乙烷、丙酮、丙烯酸、苯、苯乙烯、一氧化碳、醋酸乙酯、醋酸、氯苯、醋酸甲酯、氨  丙烷、甲醇、乙醇、乙苯、丙醇、丙烯、丁醇、丁烷、醋酸丁酯 、醋酸戊酯、环戊烷、  戊烷、戊醇、己烷、己醇、庚烷、辛烷、环乙醇、松节油、石脑油、石油(包括汽油)、燃料油、戊醇四氯  乙醛、三甲胺    亚硝酸乙酯 
Ⅱ B  丙炔、丙烯晴、二甲醚、氰化氢市用煤气  丁二烯、环氧乙烷、乙烯、呋喃  二甲醚、丙烯醛、硫化氢  二丁醚、二乙醚、乙基甲基醚、四氟乙烯     
Ⅱ C  氢、水煤气  乙炔    二硫化碳  硝酸乙酯   

美国和加拿大首先将散布在空气中的爆炸性物体分成:
三个CLASS(类别):CLASSⅠ气体和蒸气;CLASS Ⅱ尘埃;CLASS Ⅲ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

4、防爆方法对危险场所的适用性:
序号  防爆型式  代号  国家标准  防爆措施  适用区域 
1 隔爆型  d  GB3836.2  隔离存在的点火源  Zone1,Zone2 
2  增安型  e  GB3836.3  设法防止产生点火源  Zone1,Zone2 
3  本安型  ia  GB3836.4  限制点火源的能量  Zone0-2 
4  本安型  ib  GB3836.4  限制点火源的能量  Zone1,Zone2 
5 正压型 px,py,pz GB3836.5  危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2
6 充油型 o GB3836.6 危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2
7 充砂型 q GB3836.7 危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2
8 无火花型 na,nl,nc,nr,nz GB3836.8 设法防止产生点火源 Zone2
9 浇封型 ma,mb GB3836.9 设法防止产生点火源 Zone1,Zone2
10  气密型  h  GB3836.10  设法防止产生点火源  Zone1,Zone2 
防护代码

作为应用于易爆危险区的仪表,对其外壳的保护等级亦应作出规定,赋予一定的代码,即IP等级号。
IEC144规定的壳体保护等级由一个对应其抗外界物体冲击与穿刺能力及防水能力的代码表示。例如:本安型仪表测量电路板不应从其壳体中取出,否则会违反IP40所提出的最低要求。保护等级由两位数字组成,在其前加上IP字样。
第二位特征数字防止进水造成有害影响

0  无防护 
1  垂直滴水 
2  倾角15°滴水 
3  淋水 
4  溅水 
5 喷水
6 猛烈喷水
7 短时间侵水
8 连续侵水
第一位特征数字防止固定导体异物进入
0  无防护 
1  固定异物直径≥50mm
2  固定异物直径≥12.5mm
3  固定异物直径≥2.5mm
4  固定异物直径≥1mm
5 防尘
6 尘密
抗外界物体冲刺能力防水能力

0:无抗冲穿能力 0:无防水穿能力
1:外界物体尺寸大于50mm(特大) 1:水自落下滴
2:外界物体尺寸大于12mm(中)2:水滴入角度为-15°
3:外界物体尺寸大于2.5mm(小) 3:水以60°角度喷射
4:颗粒状外界物体,粒度大于1mm 4:从各方面喷射
5:危险性尘埃 5: 50升/分的水束
6:穿透性尘埃(仅适用于特殊壳体) 6: 100升/分的水束
7:以1米/分的速度浸入水中
8:以预先商定的方式浸入水中

爆炸特性

名称  燃点(°C)  温度等级  爆炸等级组号 
丙酮  540  T1  IIA 
醋酸酐  330  T2  IIA 
丁烷  365  T2  IIA 
苯氯酸  590  T1  IIA 
乙醋酸 460 T1 IIA
硝基苯 430 T1 IIA
丙烷 470 T1 IIA
氢气 560 T1 IIC
二硫化碳 102 T5 IIC
乙炔 305 T2 IIC
555 T1 IIA
n-丁醇 340 T2 IIA
乙醇 425 T2 IIA
甲醇 455 T1 IIA
n-戊烷 285 T3 IIA
甲苯 535 T1 IIA
硫化氢 270 T3 IIB
供电限制

供电限制主要体现在以下三个方面:
1、将动力电与电子元件隔离。
2、采取措施杜绝外界干扰电磁场通过继电或电流输出端偶合至电子元件中。
3、限制传感电路的工作电源及电压
本安型电路可分为两类:ia及ib。Ib本安电路必须保证正常工作状态下以及系统中存在一起故障时,电路元件不发生燃爆。Ia本安电路则要求正常工作状况下及存在两起故障时,元器件不发生燃爆。

 

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