浅析防爆电气设备

防爆电气设备概述、爆炸性气体环境危险区域的划分11爆炸性气体环境危险区域的划分 0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混和物的环境。 1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混和物的环境。2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混和物的环境或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混和物的环境0区一般只存在于密闭的容器，贮罐等内部气体空间，在实际设计过程中1区也很少存在，大多数情况属于2区1 2防爆电气设备分为两类：煤矿井下有瓦斯和煤尘，当瓦斯和煤尘达到一定浓度时，遇到足够能量的火源，则会发生瓦斯和煤尘爆炸事故。电气设备在正常运行或发生故障都会产生电弧，是煤矿井下引燃瓦斯和煤尘的主要火源之一，因此，煤矿井下电气设备必须使用矿用防爆型。矿用防爆型电气的设计和制造必须符合防爆设备的国家标准（GB3836-2000)的要求。防爆设备的总标志为EX。防爆电气设备的类型、类别、级别和组别连同防爆设备的总标志“EX一起，构成防爆标志。防爆标志除应制作在防爆电气设备的明显处外，还应在铭牌右上角标“EX”。防爆电气设备分类：类煤矿用的电气设备，使用于含有甲烷混合物的爆炸环境；类是工厂用防爆电气设备，适用于含有除甲烷外的其他各种爆炸性混合物环境。防爆电气设备根据防止引燃爆炸性混合物的环境。防爆电气设备根据防止引燃爆炸性混合物的措防爆设备的类型也不同。2. 名词述语21 隔爆型电气设备具有能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力， 并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播的电气设备外壳的电气设备，其标志为d。22 增安型电气设备在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温，结构上采取措施提高安全裕度，以避免在正常和认可的过载条件下出现电弧、火花或高湿电气设备，其标志为e。3. 防爆原理电气设备引燃可燃性气体混合物有两方面原因：一个是电气设备产生的火花、电弧、另一个是电气设备表面(即与可燃性气体混合物相接触的表面)发热。对于设备在正常运行时能产生电弧、火花的部件放在隔爆外壳内，或采取浇封型、充砂型、充油型或正压型等其他防爆型式就可达到防爆目的。而对于增安型电气设备是对在正常运行时不会产生电弧、火花和危险高温的设备，如果在其结构上再采取一些保护措施，尽力使设备在正常运行或认可的过载条件下不会发生电弧、火花和过热现象，就可进一步提高设备的安全性和可靠性。因此这种设备在正常运行时就没有引燃源，而可用于爆炸危险环境。一、矿用电气设备要求 矿用电气设备，必须适应井下的以下特殊要求： 适应井下空间狭小的要求。矿用电气设备的尺寸要小，重量要轻。 井下有些设备移动频繁，因此矿用电气设备要便于移动，应采用橡胶软电缆。设备的底部应装小轮或撬板以便于移动。 井下电气设备必须有十分坚固的外壳，同时要便于拆装以便于移置到安全地带。 井下有煤尘、潮气和淋水，电气设备应做成密封的，并涂以防锈及防腐的油漆。电气设备的绝缘材料应防潮，并设有防触电的闭锁装置。 井下有瓦斯、煤尘燃烧和爆炸的危险，电气设备应做成防爆型或本质安全型。 二、矿用电气设备的类型 煤矿井下使用的电气设备分为矿用一般型电气设备和矿用防爆型电气设备。1.矿用一般型电气设备矿用一般型电器设备是指专为煤矿井下条件而设计的不防爆的电器设备，具有坚固的外科和较好的防潮、绝缘、防滴、防溅的功能；有电缆引入装置，并能防止电缆扭转、拔脱和损伤；开关手柄和门盖之间有机械联锁，同时在设备的外壳明显处有接地装置，并标有接地符号。这种电器设备，在其外壳的明显处，均有清晰的永久性金属凸纹红色标志“KY”这种设备是按照矿用一般型电气设备国家标准GB12173制造的。2.煤矿用防爆型电气设备煤矿用防爆型电气设备是按照爆炸性环境用防爆电气设备国家标准GB3836制造的。该类型电气设备适用于煤矿低瓦斯、高瓦斯和有煤尘与瓦斯突出、喷出的区域，根据其道理又分为10种类型。三、矿用防爆型电气设备的类型及特点1.隔爆型电器设备（EXd）：电气设备的一种防爆形式，其外壳能够承受通过外科任何结合面或者结构间隙渗透到外科内部的课然性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部有一种、多种气体或者蒸汽形成的爆炸性环境的点燃。（1）隔爆型电器设备的结构特征隔爆型电器设备具有一个坚固的隔爆外壳，这种外壳除了可将其内部的火花、电弧与隔爆外壳环境中的混合爆炸物隔开以外，还有一定的机械强度。隔爆外壳不可能是一个完整的整体，而是由许多个零部件构成的。壳内的爆炸产物会穿过零部件间的连接缝隙、扩散到壳外环境，这些缝隙叫做隔爆接合面间隙。（2）隔爆原理隔爆性。隔爆就是当电气设备外壳内发生爆时，其产物通过间隙不会引起设备外爆炸物的爆炸。隔爆性就是由外壳的接合面宽度、间隙和表面粗糙度来实现隔爆的一种性能。耐爆性。耐爆性是指外壳的结构强度，即隔爆外壳为了承受住爆炸引起的压力波的作用，所必须具有的结构强度。2.增安型电器设备：对在正常运行条件下不会产生电弧或者火花的电气设备进一步采取措施，提高其安全程度，防止电气身背产生危险温度、电弧、火花的可能性的防爆形式；其实就是密封的原理，把内部与外部的危险气体隔开；（1）增安型电器设备结构特征：增安型防爆结构只能应用于在正常运行条件下不会产生电弧、火花或不可能点燃爆炸性混合物的高温热源的设备上。该型设备只是在其结构上采取了一定措施提高其安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现上述现象。（2）增安型电气设备采取的安全措施增安型电气设备主要是在其设备上采取了一系列的安全保护措施来达到其安全性能的。安全措施包括：有效的外壳保护；电路的可靠连接；增大电气间隙与爬电距离；加强与提高绝缘水平；加强温度的限制。3.本质安全型电气设备，本安型：内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备，即在规定的环境下不产生任何电火花或者任何热效应均不能点燃跪地昂的爆炸性气体环境的电路。本安型是个复杂的系统，其安装在危险区域的电路都是本质安全的，即该部分电路的能量、电流和电压受到限制和保护，不会点燃危险区域的气体！（1）本质安全型电气设备的类型采用本质安全型电路组成的电气设备称为本质安全型电气设备。全部电路都是本质安全电路的电气设备为单一式本质安全型电气设备；局部电路为本质安全电路的电气设备为复合式本质安全型电气设备。 (2)本质安全电路原理本质安全电路是根据安全火花原理，通过合理选择电路中的电气参数，使系统在正常或故障状态下产生的电火花能量相当小，不能点燃爆炸混合物的电路。电火花有电阻性、电容性和电感性三种。只要在电路的设计上合理选择元件，限制电路中的电流、电压等参数，就能达到限制火花能量的要求。其方法有：合理选择电气元件，降低供电电压。通过增大电路电阻或利用导线电阻来限制电路的短路故障电流。采取消能措施来消耗能量元件的能量。（3）本质安全型电气设备的特点本质安全型电气设备结构简单，体积小，重量轻，制造、维修方便，投资少，安全性 能可靠，是一种比较理想的防爆设备。在满足技术要求的情况下，应优先选用。 4正压型电气设备：它具有正压外壳，可以保持壳内新鲜空气或惰性气体的压力高于周围爆炸性环境的压 力，并能阻止外部混合物进人壳内。正压型电气设备除电气部分外，主要包括正压外壳及其连接管道。所谓正压外壳是指能保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，并能阻止外部爆炸性混合物进入外壳。正压外壳及其连接管道采用不燃性或难燃性材料制做，并对所使用的保护气体和运行环境中的有害气体有良好的抗腐蚀能力。正压外壳及其连接管道的保护等级应不低于IP40，并能有效地防止从外壳或管道内喷出任何火花和炽热颗粒。正压外壳及其连通管道内可能产生泄漏的所有部位，相对于外界大气的正压值应不低于50Pa。正压外壳及其连接管道应能承受电气设备正常运行时内部最大正压值15倍的压力，且不能小于2102Pa。为了防止可能出现引起外壳、管道变形的正压，要对外壳、管道安装适当的安全装置。正压外壳及连接管道应能承受GB38361第211条规定的冲击试验。正压外壳可分为正压通风外壳和正医补偿外壳两种。所谓正压通风外壳是采用保护气体连续通风，使壳内保持正压的一种正压外壳。正压通风外壳本身有一个或几个与进、出风管道相连的进、排气口。具有正压通风外壳的电气设备主要包括：保护气体进气口；管道；通风机；外壳；压力监测器；节流阀（为保持正压的需要面设置）；保护气体排出口；火花和炽热颗粒阻挡器。正压补偿外壳是通过排气方法，将足量的保护气体通过正压外壳和管道，使爆炸性混合物浓度降低到下限以下，并在换气后封闭外壳各个排气口，对正压外壳和管道内保护气体的泄漏进行补偿，使壳内保持正压的方法。正压补偿外壳本身有一个或几个进气孔和一个或几个能在换气后妥善密封的排气口。具有正压补偿外壳的电气设备主要包括：保护气体进气口；管道；通风机；外壳；压力监控器；换气阀。对于正压型电气设备的外壳，其门或盖必须具有联锁装置，应保证在电源断开之前，门或盖不能打开，而门或盖打开后，电源不能接通。对于采用螺栓紧固的门或盖可不设联锁装置，但应在外壳明显位置标明“断电源后开盖”的字样。如果在正压外壳内装有电热器或电容器的电气设备，要采取断电源后延时打开外壳门或盖的措施。为了保证正压型电气设备具有良好的防爆性能，安全运行，设备要采用一定的安全保护装置（诸如保护继电器、测量仪器、仪表等）。如果正压型电气设备是在爆炸危险场所使用，那么上述的各种安全保护装置也必须采用符合爆炸危险场所所要求的防爆型式。对于正压型（补偿外壳）电气设备要配备一定安全保护装置（包括时间继电器，流量监测器等），以保证足够的换气量、外壳内爆炸性混合物浓度降低到爆炸下限之前不能接通电源。壳内最小换气量为外壳及其连接管道总净容积的5倍。正压型电气设备应设置自动控制装置，以保证设备起动或运行中，当外壳内正压降到低于规定的报警值时，设备可发出连续声、光报警信号。当外壳内正压降到断电值时，设备能自动切断电源。如果若干个独立使用的正压型电气设备公用一个保护气体源，而这些设备的操作又满足下列要求时，这些共用一个保护气体源的电气设备可公用一个安全监控装置，并可以在打开某一独立设备外壳的门或盖时，公用安全装置可以不切断这一组正压电气设备的电源或发出警光信号：每台独立的电气设备切断电源后，方能打开自己的外壳的门或盖；公用安全监测装置还能继续监控本组其余设备外壳内的正压值，并当该独立设备外壳按规定换气之后，方能接通电源。正压型电气设备使用的保护气体必须是不燃的，其化学、物理性能不能影响正压型电气设备的安全和正常运行。如果使用对人体有害的惰性气体，应在外壳明显处标出。正压型电气设备的外壳及其连接管道允许最高表面温度应符合表1-3 中规定的数值。运行中的电气设备，当保护气体中断后，外壳内部的某些元器件表面温度可能上升而超过规定的数值，因此对这些元器件必须采取措施（可将发热元器件制成浇封式气密型，或采取辅助通风降温等措施），以保证发热元器件与外界爆炸性混合物隔离；或者使发热元器件表面温度冷却到规定值后再与爆炸性混合物接触，以保证不引燃爆炸性混合物5充油型电气设备全部或部分部件浸在油内，使设备不能点燃油面以上的或壳外的爆炸性混合物的电气设备。6充砂型电气设备外壳内充填砂粒材料，使之在规定的使用条件下壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热，均不能点燃周围爆炸性混合物的电气设备。7无火花型电气设备在正常运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。8浇封型电气设备整台设备或其中部分浇封在浇封剂中，在正常运行和认可的过载或认可的故障下，不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备。9气密型电气设备凡具有气密封外壳的电气设备。气密封外壳是用熔化挤压或胶粘的方法进行密封的外 壳。这种外壳能防止壳外气体进入壳内。10特殊型电气设备是指采用的防爆措施不为上述九种基本防爆类型所包括，经过防爆检验证明确实具有防爆性能的电气设备。这种特殊的防爆电气设备，是使点火源与爆炸性气体混合物进行了隔离，即正常或故障时产生的危险因素，不与爆炸性混合物直接接触。按国外的要求，特殊型电气设备的防爆水平应达到本质安全型。 四、防爆电气设备的管理与维护矿井使用、备用的电