防爆规程1.doc

第一章 防爆基础知识一、 可燃性气体和蒸气的爆炸特性1、 燃烧和爆炸产生的条件燃烧是人们十分熟悉的一种自然现象，它是一种氧化反应，氧化反应放出热量，当反应放出的热量使反应介质温度升高到一定程度时，就能形成可见的火焰。 对于我们电机行业所说的爆炸是指燃烧的一种形式，当氧化反应的速度达到一定程度时，由于反应瞬时释放大量的热，造成气体急剧膨胀，形成冲击波，并伴有声响，这种现象成为爆炸。 可控条件下的燃烧和爆炸可为人类服务，例如工程爆破、内燃机等。 失控的燃烧和爆炸能造成人员和财产损失，例如：工业爆炸、煤矿井下瓦斯爆炸等。 可燃性物质例如甲烷、氢气、乙炔等可燃性气体，汽油、柴油、苯等可燃性液体以及煤尘和棉花纤维等可燃性粉尘纤维等能够形成燃烧或爆炸。但是，形成燃烧和爆炸必须具备一定条件。只有在下述条件在时间和空间上相遇时，才会产生燃烧或爆炸：燃烧剂：如氢气、汽油等；氧化剂：如氧气、空气等；点燃源：如明火、火花、电弧、高温表面等。上述条件被称为形成燃烧和爆炸的三要素。在工程上采取措施，防止这三个要素的同时存在，就能防止出现火灾和爆炸危险。2、 可燃性气体和蒸气的安全参数可燃性气体和蒸气在点燃和爆炸的过程中有许多理化参数，与防爆安全有直接关系的有以下几个：（1） 爆炸界限可燃性气体或蒸气与空气的混合物只有在某个浓度范围内才能爆炸（燃烧），超出此范围就不会被点燃，这一范围的最高点和最低点分别称为爆炸上限和爆炸下限。爆炸界限常常用可燃性物质在可燃性混合物中的体积百分比（浓度）表示，例如，甲烷的爆炸下限是5.0%（体积比），爆炸上限是15%（体积比）。可燃性物质的浓度低于爆炸下限的混合物可以称作“过稀”，浓度高于爆炸上限可以称作“过浓”。过浓或过稀的混合物都不能形成爆炸或燃烧。工程上通常采用通风的方法降低环境中可燃性物质的浓度，以便避免产生爆炸危险。当环境中的可燃性物质的浓度低于爆炸下限的25%时，可以认为该环境是安全的。表1 几种常见的可燃性气体或蒸气的爆炸界限气体名称爆炸上限（VOL%）爆炸下限（VOL%）甲烷155.0丙烷9.52.1丁烷8.51.5汽油约7.6约1.4柴油约6.5约0.6乙醇193.5乙烯342.7乙醚481.7氢气75.64.0乙炔821.5(2)引燃温度（自然温度）按标准方法实验时，引燃爆炸性混合物的最低温度。在没有明火等点火源的情况下，可燃性气体混合物的温度达到某一温度时，由于内部氧化放热加剧而自动着火，也称作自燃，有时也把引燃温度称作自燃温度。可燃性物质的引燃温度各不相同，如二硫化碳的引燃温度是102，丁烷是365，异丁烷是460，甲烷是537，氢气是560，一氧化碳是605。温度低于相应的引燃温度，可燃性混合物就不能自燃。表2 几种常见的可燃性气体或蒸气的引燃温度气体名称引燃温度（）气体名称引燃温度（）二硫化碳102乙烯425乙醚170环氧丙烷430乙醛140乙炔305辛烷210环丙烷495戊烷285甲烷537异戊间二烯220丙烷466丁烷365氨630甲胺430氢560在工程上不允许设备的表面温度超过环境中相应的可燃性物质的自燃温度(引燃温度)，以避免由于过高温度引起点燃的危险。为了便于防爆电气设备的制造和现场选择防爆电气设备，防爆规程将可燃性物质按其引燃温度分为6个组。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组别气体或蒸气的引燃温度电气设备的最高表面温度T1T450450T2450T300300T3300T200200T4200T135135T5135T100100T6100T8585按照上表可以方便地选用防爆电气产品的温度组别。如：已知环境中存在异丁烷，则可判断异丁烷（460）的温度组别是T1组，可选择T1-T6组别的防爆电气产品。如果环境中同时存在异丁烷和乙醚，由于异丁烷是T1组，但乙醚是T4组，则必须选择T4组的防爆电气产品。（2） 闪点在标准条件下，使可燃性液体变成蒸汽的数量能够形成可燃性气体/空气混合物的最低液体温度。可燃性气体与空气的混合物遇到点火源能形成爆炸，但是可燃性液体必须先形成蒸气，蒸气与空气混合才能形成爆炸性混合物。可燃性液体的汽化速率与液体的温度有关，能够使可燃性液体释放（汽化）出足够的蒸气而在液体表面上形成能发生闪燃的爆炸性气体混合物的需要一定的液体温度，此时最低温度称为闪点。由于液体的汽化的速度不仅受液体温度的影响，而且与液体本身的性质有关系，因此不同的可燃性液体的闪点有很大差异。例如：汽油的闪点约为零下43，柴油为55，乙醇的闪点为11，乙酸的闪点为40，而润滑油的闪点都高于100。可燃性液体的闪点低，表示可燃性液体在低温下可以形成爆炸性混合物，其危险程度高。反之，可燃性液体的闪点高，则在常温下不能形成爆爆炸性混合物，其危险程度也相对低一些。在防爆工程上将环境中存在闪点低于或等于环境温度的可燃性液体，或物料操作温度高于可燃性液体闪点情况下可燃性液体有可能泄漏时，环境应考虑为爆炸危险环境。（3） 最大试验安全间隙（MESG）在标准规定的试验条件下，一个外壳内最易点燃浓度的爆炸性混合物被点燃后产生的爆炸火焰穿越25mm长的接合面，不能点燃外壳外部环境的爆炸性混合物时，接合面两部分之间最大间隙。GB 3836.11-1991爆炸性气体用电气设备第11部分 ：最大试验安全间隙的测定方法和IEC60079-1A：1975规定了最大试验安全间隙的试验设备和测量方法见图1。图1最大试验安全间隙试验装置示意图影响气体爆炸火焰穿越狭缝引爆的因素很多，如混合物的压力、温度湿度以及点火源的位置都对其有着不同的影响，但是，对其影响最大的是可燃性物质的性质。乙炔、氢气、二硫化碳等气体的爆炸火焰穿越间隙时传爆能力很强，即其最大试验安全间隙值较小，如氢气MESG是0.29mm，甲烷等烷类物质的传爆能力较弱，其相应的MESG值较大，如甲烷MESG是1.14,丁烷是0.98mm，乙烯是0.65。表4一些可燃性气体或蒸气的最大试验安全间隙气体名称MESG（mm）气体名称MESG（mm）氨3.17氰化氢0.80甲烷1.14丙烯腈0.87异丙醇0.99环氧丙烷0.70醋酸甲酯0.99二甲醚0.86醋酸戊酯0.99丙烯酸甲酯0.85丁醇0.94丁二烯0.79甲醇0.92乙烯0.65丙酮01.02二硫化碳0.34丁烷0.98乙炔0.37丙烷0.92氢0.29（4） 最小点燃能量在最易点燃浓度混合物中，一个电路的一次放电正好足够点燃混合物， 这个电路总能量的最小值，表示为相应的物质与空气混合物的最小点燃能量。（5） 最小点燃电流在规定的试验条件下，能点燃最易点燃混合物的最小电流。最小点燃能量可以用一定电压下的电流值来表示。如：对于电压为24V和电感为95mH的电感性电路，甲烷的最小点燃电流为 110mA，戊烷为100mA，乙烯为65mA，氢气为30mA .在实际电路设计中，常常用电压和电流来表征电路中的参数，因此，在工程上常常利用最小点燃电压和最小点燃电流来判断电路的安全性能，根据这种原理可以设计成本质安全型电路和n型设备中的限能设备。按照可燃性气体的最大试验安全间隙值（MESG）的大小和最小点燃电流比（MICR相应气体的最小点燃电流与甲烷的最小点燃电流的比值），可以将气体或蒸气进行分级。根据分级参数，可以设计制造不同类别、级别的防爆电气产品，用户也可根据上述参数和将工作环境中的可燃性物质进行分类、分级，以便选择合适的防爆电气产品。按照传爆能力分级见表5。表5可燃性气体或蒸气按MESG和MICR的分级类、级别MESG（mm）MICR代表性气体（MESG/MIC）I1.141甲烷（1.14mm/110mA）IIAMESG0.9MICR0.8丙烷（0.92mm/70mA）丁烷（0.98mm/80mA）乙醇（ 0.91mm/75mA）乙醛、丙酮、苯、甲胺IIB0.9MESG0.50.8MICR0.45乙烯（0.65mm/45mA） 环丙烷、二甲醚、煤气IIC0.5MESG0.45MICR氢（0.28mm/21mA）乙炔（0.37mm/24mA）(7)最大爆炸压力爆炸性混合物被点燃爆炸后，释放的热量使气体剧烈膨胀，因而产生很高的爆炸压力。由于可燃性气体的本身性质差异，最大爆炸压力也不相同。多数气体的最大爆炸压力在0.6MPa-0.8MPa之间，但乙炔的最大爆炸压力可以达到1.0MPa。上述最大爆炸压力值是在容积为8升的球形容器中测得的，如果容器的形状复杂，容易产生压力重叠现象，则最大爆炸压力可以达到2 MPa -3MPa。爆炸压力能对设备和建筑物造成破坏,甚至造成人员伤亡，为此，人们在设计电气设备外壳和设计厂房时应考虑爆炸压力的作用。表6可燃性气体或蒸气与空气混合物的最大爆炸压力气体名称爆炸压力MPa气体名称爆炸压力MPa硫化氢0.5丙烷0.86乙酸0.54丁烷0.86氨0.6乙烯0.89乙醇0.75丙酮0.89乙酸0.75苯0.9柴油0.75环氧乙烷0.99氢0.74乙醚0.92煤油0.8乙炔1.03汽油0.8-0.85硝酸乙酯1.08以上我们讲了可燃性气体的爆炸特性、爆炸极限、与其有关的一些术语等爆炸的基本常识，现在我们讲防止爆炸的一些措施。二、 防止爆炸产生的措施在石油、化工、煤炭等一些工业部门，经常需要生产、加工、储存、运输或使用可燃性气体或液体，这些可燃性液体或气体可以通过容器或管道裂缝、密封失效的接缝隙，操作孔、阀门等泄漏到周围环境中去，它们与环境中的空气混合，形成爆炸性危险环境。如果在环境中也存在点燃源，就会产生燃烧或爆炸。为了防止产生爆炸和火灾危险，应该在上述场所中采取防爆措施。泄漏气体爆炸是由于在大气或建筑物内部形成的爆炸性混合物与点燃源同时存在而产生的。因此为了防止这种爆炸事故的发生,必须从以下几个方面采取措施：防爆措施在工程上分两类：1一次防爆措施避免场所环境中存在爆炸性危险环境。由前所述的产生爆炸或燃烧条件三要素可知：如果能够在环境中避免可燃性物质，或者在环境中避免氧化剂氧气，就可以从根本上避免火灾或爆炸危险。空气中的氧气是难以避免的。可行的办法是避免可燃性物质。如果不能完全避免可燃性物质，可以将可燃性物质的浓度限制在爆炸下限以下，也能避免产生爆炸危险。石油化工企业可以选用密闭的容器、管道和密封质量好的阀门，以避免工艺设备中的可燃性物质泄露到环境中去。化工厂常常采用有房顶无墙壁的厂房，改善自然通风效果，或者采用强制通风（机械通风），使环境中的可燃性物质的浓度低于爆炸下限，达到避免爆炸危险的目的。2二次防爆措施在爆炸危险环境避免点燃源如果爆炸性危险环境是不可避免的，则在环境中必须消除点燃源。我们常常在油库、加油站中看到“严禁烟火”的牌子，就属于二次防爆措施。国家标准规定，在爆炸危险场所必须使用防爆电气产品，这也属于二次防爆措施。1防止形成爆炸性混合物的措施在安装或使用可能形成点燃源的设备的场所，必须采取措施，防止爆炸性混合物形成或侵入。2对点燃源采取的措施在爆炸性混合物出现（或者可能出现）的场所（危险场所）要么不安装或使用可能形成点燃源的设备，要么把可能形成点燃源的设备与爆炸性混合物隔离开，要么采取技术措施使点燃源失去作用。说明：形成爆炸性混合物的工业企业场所涉及到很多领域，除化学工厂以外，还有石油、医药品制造业、机械或电气产品制造业、半导体制造业、合成树脂制造业、橡胶制品制造业、火力发电站、喷漆作业场所、油罐场所、汽油平台、液化石油气填充场所及以上各类研究所等。爆炸性混合物是由从装置、容器、配管等泄漏的可燃性气体或可燃性液体的蒸气与空气混合而成，也有些是在装置、容器等内部形成。点燃源一般指明火、高温表面、电火花、静电火花、冲击火花等。对电气设备而言，一般指其能引起爆炸的电火花、电弧及通电的高温表面。但是，对旋转电机而言，也要考虑由磨擦引起的高温或火花，有时还要考虑材料表面的静电火花（如塑料风扇）等。三、 常用防爆类型的防爆原理根据燃烧和爆炸条件三要素，可以采取不同的防爆措施，避免电气设备成为点燃源。防爆规程规定了在可燃性气体或可燃性液体或蒸气以产生爆炸或火灾和浓度存在或可能存在的工业企业场所安装或使用电气设备时，为了防止电气设备成为爆炸或火灾的点燃源所必须遵循的事项。适用于在通常的大气条件下，有气体或蒸气与空气的混合物存在并具有爆炸危险的所有场合。但是不适用于以下：矿山；火药类的加工及制造业；可燃性粉尘及易燃性物质存在的危险场；与电气设备无关的点燃源程序。注1：通常的大气条件下指气压及气温的变化对可燃性物质的影响可以忽略不计的条件，但包括它们通常的变动范围。注2：与规模无关，无论什么工厂设备，都存在与电气设备无关的点燃源。对于这样的点燃源，要采取其他安全措施保证安全。1隔爆型电气设备“d”GB3836.2-20001）本标准规定了隔爆型电气设备的结构、检查及试验。另外也说明了隔爆型电气产品的设计除了符合本标准外，还应符合GB 3836.1 2000中的要求。2）本标准规定的结构参数是按爆炸性气体在环境温度为-20-+60（不是指设备的使用温度）条件下测定的，环境温度低于-20或高于+60时都必须要作特殊考虑。3）按此标准设计制造的防爆电气设备运行环境温度应在-20-+40之间，如果超过+40，则电气设备的表面允许温度应该进行修正。隔爆外壳d电气设备的一种防爆型式，用d表示。外壳能够承受通过外壳任何结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气体环境的点燃。这包含两个含义（隔爆外壳必须满足两个基本条件）：外壳有足够的强度。能够承受内部可燃性气体爆炸不致损坏；外壳的间隙符合隔爆接合面的规定，内部爆炸不会引起外部可燃性气体爆炸。给电气设备制造一个坚固的外壳，所有接缝的间隙小于相应可燃性气体的最大试验安全间隙，如果可燃性气体进入外壳之内被电火花点燃产生爆炸，则爆炸火焰被限制在外壳之内，不能点燃外壳外部环境中的爆炸性混合物，从而保证了外部环境的安全。图2隔爆外壳示意图隔爆型电气设备的主要防爆措施：a) 隔爆外壳材质要求（塑料、铝合金等材质有特殊要求）；b) 隔爆接合面的间隙长度和间隙宽度以及表面粗糙度的要求，隔爆接合面的型式可以是平面、止口、圆筒、螺纹型也可以采用其他的接合面型式如曲路、锯齿等。接合面应进行防锈防腐处理，但不允许涂漆（因为漆中含有氧化铁等），除非已证明该材料工艺不影响隔爆性能。接合面要求的表面粗糙度不允许超过6.3m。c) 紧固件和紧固螺纹孔的要求。紧固件是隔爆型电气设备的重要部件之一。要承受一定的爆炸的压力。只允许采用工具才能松开和拆除（螺丝刀不能视为工具），不得采用手动紧固件。紧固件一般应有防松垫圈。紧固螺钉孔不得穿透隔爆外壳，螺孔周围及底部壁厚不得小于孔径的三分之一（至少为3mm），必须打穿的工艺用孔或螺孔应用螺塞永久性的堵死，如焊牢等。螺孔的螺纹应留有余量，当紧固螺栓完全拧入后还应留有一定裕度。d) 透明件的要求；e) 胶粘剂和胶封剂的要求。外壳强度不得取决于胶粘材料的粘接强度、部件可以直接胶粘在外壳上或胶粘在一个框架上；f) 接地（内外接地）；g) 电缆和导管引入装置；h) 连锁或警告标志等。GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型电气设备“d”隔爆外壳的标志是“d”，例如：一台隔爆型电机的防爆标志是ExdIIBT4。其中，Ex表示防爆，d代表隔爆型，IIB代表工厂用电气设备IIB级，T4代表设备的温度组别T4组，即设备的表面温度不超过135。隔爆型电气设备是通过隔爆外壳实现防爆安全的。一般的隔爆外壳是由外壳、盖、紧固件（螺钉、螺栓）以及穿越壳壁的操纵杆或转轴等组成。隔爆壳体和盖一般比较厚，材质须满足防爆标准的规定，能够承受住外壳内中的爆炸而不会损坏。固定隔爆外壳的紧固件必须具有足够的机械强度，能承受上述的爆炸压力而不发生断裂和拉伸变形。外壳上的任何接合面或结构间隙（如电动机的端盖和机座之间的配合间隙，转轴与轴承盖之间的间隙等）必须能够阻止外壳内部的可燃性气体混合物爆炸时产生火焰通过间隙传到外壳外部，因此可燃性混合物爆炸时产生的火焰通过间隙、接合面的宽度传到外壳外部，因此接合面的宽度（L、l值）、间隙（W）和表面粗糙度应该满足防爆标准的规定。此外，对于隔爆型防爆结构，我们可能设想周围爆炸性混合物会进入外壳内部且进入内部的爆炸性混合物接触内部点燃源会发生爆炸。因此，从防爆的观点来讲，只要求外壳具备所必要的隔爆性能即可，而对内装设备却无特殊要求，把普通产品原封不动装入外壳内即可使用。2正压外壳（通风、充气型“p” ）在设备的外壳内通入一定压力的新鲜空气或惰性气体，使周围的可燃性气体不能进入外壳内部，从而阻止点燃源与爆炸性气体接触，达到防止爆炸的目的。正压型电气设备的关键措施是设备外壳内部保护性气体（新鲜空气或惰性气体）的压力高于环境的压力至少50Pa。因此，设备需要配置鼓风机、管道和风压继电器等，它一般用于大型电动机和控制开关设备上。图3正压外壳示意图国家标准GB3836.5-2004爆炸性气体环境用电气设备第5部分：正压型电气设备“p”对正压型防爆电气设备的结构、试验和标志作为了规定。因此，要求正压型防爆结构的外壳必须能充分保证保护气体的内部压力，且尽可能减小保护气体的泄漏，并且为了防止正压值低于规定值，必须配置适当的保护装置。此外，由于该类防爆结构不允许爆炸性混合物进入外壳内部，因此，从防爆的观点讲，对于内装电气设备可不作特别要求。但是，由于需要设置输送保护气体的设备及保护装置，因此，从经济方面来看，小型单体设备采用正压型防爆结构不太合适。对于外壳内部有气体或蒸气释放源的电气设备，只采用使外壳内部保护气体保持较高的压力防止爆炸性混合物侵入的防爆措施是不可靠的，必须进一步采取措施防止内外部释放的气体或蒸气引起爆炸。作为防爆手段必须根据气体或蒸气的释放量供给足够的空气，使外壳内部气体或蒸气的浓度经常保持在爆炸下限以下。3充油外壳“o”将设备全部或部分浸在外壳中的油内，使设备不能点燃油面以下或外壳以外的爆炸性气体。 主要安全措施：1） 将带电部件浸入油面之下至少25mm；2） 油应符合GB2536的变压器油；3） 油温不允许高于100；4） 设置油指标；5） 所选用的绝缘材料和密封材料应耐油；6） 设备最大通断能力为点燃试验安全值的75%。这种防爆类型主要用于变压器和高压开关。国家标准GB3836.6-2004爆炸性气体环境用电气设备第6部分：油浸型电气设备“o”和相应的国际标准IEC 60079-6：1995爆炸性气体环境用电气设备第6部分：油浸型电气设备“o”都有对该型电气设备的结构、试验和标志做了规定。充油型外壳的标志是“o”。图4充油外壳示意图4充砂型“q”外壳内填充砂粒材料，使其在规定的使用条件下，壳内产生的电弧、火焰以及外壳壁和砂粒表面均不能点燃周围的爆炸性混合物。充砂型防爆结构的考虑方法是，用石英粉及玻璃砂等填充物把主要具有潜在点燃源的电气设备的可能成为点燃源的部分完全覆盖，从而防止点燃周围爆炸性混合物。由于这些填充物之间也渗透有爆炸性混合物，因此，不可能把这些填充物象充油型防爆结构的油一样定位，但是由于填充物之间不传播火焰。因此，靠这些填充物最终也能使点燃源与爆炸性混合物隔离。主要措施：1） 外壳中填充砂粒材料，且具有一定的安全高度；2） 石英砂的粒度为0.25-1.6mm，含水量不超过0.1%；3） 电气间隙4） 外壳的防护等级。该防爆类型主要适用于熔断器、电容器等产品上。图5充砂外壳示意图该防爆类型应执行的国家标准GB 3836.7-2004爆炸性气体环境用电气设备第7部分：充砂型电气设备“q”和IEC 60079-5：1994 爆炸性气体环境用电气设备第5部分：充砂型电气设备“q” 。5浇封型“m”将设备可能产生火花或高温的部分浇封在浇封剂（树脂）中，使它们不能点燃周围的爆炸性气体混合物。主要安全措施：1） 将电气元件用树脂浇封起来。浇封剂的自由表面与被浇封元件或导体件的浇封厚度不小于3mm；2） 对浇封剂的介电强度、吸水性、耐光照、耐热和耐寒以及表面电阻规定；3） 表面温度限制。图6浇封型示意图适用产品：电子器件或小电气元件等。标准GB3836.9-1990爆炸性气体环境用电气设备第9部分：浇封型电气设备“m”、IEC 60079-18：1992爆炸性气体环境用电气设备第18部分；浇封型电气设备“m”。浇封型防爆结构的考虑方法是，用绝缘填充物把具有显在或潜在点燃源的电气设备的可能成为点燃源的部分覆盖起来，从而防止其点燃周围爆炸性混合物，覆盖电气部件的主要手段有包封和浇灌两种。包封是指所电气部件装入铸型，在电气部件周围注入填充物把电气部件完全包围起来，待填充物凝固后，去掉铸型，取出被包封的部件，而浇灌是指把被包封的电气部件边同铸型一起使用的一种包封措施。6本质安全型“i”在规定的试验条件下，（设备的电路）正常工作或规定的故障状态下产生的电火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物。本质安全主要防爆措施是限制电路中的能量，使产生的火花的能量小于相应的最小点燃能量。主要保护措施：1） 电路的电压和电流限制；2） 电路中的电容和电感限制；3） 本安电路与非本安电路的隔离；4） 可靠元件和组件的要求；5） 安全栅的规定；6） 故障分析和试验规定等。适用范围：测量、控制、通讯等弱电设备。标准：GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”，其对应的国际标准是IEC 60079-11：1999爆炸性气体环境用电气设备第11部分：本质安全型“i”。图7本质安全电路示意图7增安型“e”防爆电气设备有不同的防爆型式，如隔爆型、通风充气型、充砂型、充油型、浇封型、本质安全型等。隔爆型是使用最早并且最广泛的防爆类型。隔爆外壳是隔爆型产品的主要防爆措施，它用坚固的外壳将设备的电气部分包容起来，阻止隔爆外壳内部的爆炸火焰传播到外部环境中去。工业上许多电气设备在正常工作中既不产生火花，也不产生危险的高温表面。如将交流异步电动机安装在爆炸危险场所中使用，如果电气设备不出故障，工作机械也不出现故障，即在所说的正常工作条件下运行，或者工作机械出现故障，如机械过载，使电动机产生高温，电动机就会变成点燃源。类似的设备还有变压器、接线盒和白炽灯等。经过长期的工业实践探索，人们发现在上述设备上采取安全措施，也能达到一定的安全程度。增安型定义为：在正常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的设备上，采取措施提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电气设备。增安型的定义概括了增安型的防爆原理。7.1 增安型防爆电气设备的主要防爆措施：增安型防爆电气设备的安全不仅与设备本身的设计和制造有关，而且与其安装和使用条件有密切关系，其防爆措施归纳起来分为两大类：一类是产品制造方面：a) 对允许采用增安型防爆措施的电气设备类型加以选择。根据标准规定，只有那些在正常运行条件下不产生火花和电弧的电气设备上才允许制成增安型。而且设备的额定电压不允许超过11千伏。这是保证增安型防爆安全的最基础的条件。b) 设备内部和外部的导线连接牢固，防止由于接触不良而产生火花或高温。c) 适当增大设备中不同电位的裸露带电导体之间的电气间隙和爬电距离，防止产生电气击穿火花或电弧。d) 提高电气设备的绝缘能力，如选用高质量的绝缘材料，采用高质量的绝缘制造工艺。e) 限制设备外壳和外壳内部零件的表面温度，防止发生热点燃。f) 提高设备外壳的防护等级，以防止水、外物和灰尘侵入电气设备内部。一般要求：1） 连接件增安型电气设备与外部电路连接用的连接件应能保证与外部电路的可靠连接，不能由于接触不良而产生火花或高温。值得指出的是：有的增安型接线盒的接线端子使用平垫+弹簧垫+压紧螺母，对于这样的接线结构，如果连接的导线加设了连接头（接线鼻子）或者将导线弯曲成U型，这样才能防止导体从指定位置滑出。如果接线不是这样的结构，就容易发生导体从安装位置滑出。因此必须将前述的平垫改为弓形垫才能满足防爆的要求。另外接线板或接线柱上是不允许绝缘材料传递接触压力，因为绝缘材料强度差而且尺寸受温度的影响较大容易造成接触不良而产生火花或高温。2） 内部导线连接增安型产品要求外壳内部的导线也必须牢固可靠，因此标准中对内部导线之间的连接方式做出了明确规定，主要目的是防止因接触不良或松动而产生火花或高温而造成点燃危险。只允许采用下列的导线连接方法：防松动的螺纹紧固件（加弹簧垫圈）；挤压连接；导线用机械方式连接后再用软钎焊；硬钎焊；符合连接件要求的其他连接方式。3） 电气间隙不同电位裸露带电部件之间的电气间隙应符合GB3836.3中的规定。应该注意的几点：a) 对于增安型电气设备，其电气间隙以及爬电距离的要求不仅适用于对外部电路连接的连接件，而且也适用于设备外壳内部所有裸露的带电部件；b) 防爆规程中所规定的电气间隙和爬电距离是按工作电压计算的，而老标准是按设备额定电压计算的。c) 对于我国煤矿井下千伏级（1140伏），用注的形式规定可以用线性内插法计算。d) 表中的数值是电气间隙和爬电距离的最小允许值，在设计具体产品时特别是在设计接线盒时应尽可以选取较大的数值以方便接线，以保证安全。4） 爬电距离裸露带电导体之间的爬电距离应该满足标准中的规定。以防止漏电产生火花或高温，应该注意以下几点：a) 电气间隙中的应该注意的内容。b) 绝缘材料相比耐电起痕指数（CTI）的测定方法GB4702的规定，规程中的材料级别分为I、II、IIIa。常用绝缘材料分级如防爆规程中附录F以方便大家选取。以上是对增安型电气设备通用的安全措施，对于不同种类的增安型电气设备还规定了具体的安全措施。5） 固体绝缘材料影响绝缘材料功能的机械性能，如强度和刚度在高于电气设备额定运行时的最高温度至少20K最低为80时应满足使用要求。6） 绕组绕组是电气设备的心脏，也是经常发生故障的部件，如：绕组由于潮湿、绝缘老化、外力损坏等原因容易发生击穿、短路、也经常因为过载或散热不良产生危险高温，甚至引起绕组烧坏。防爆规程对绕组用绝缘材料和浸渍方法都做了严格规定以保证绕组的质量。a) 绕组线：导线至少包覆两层绝缘；漆包线2级或符合2级试验要求的1级；不允许使用公称直径0.25mm的导线。b) 制造工艺：只允许用沉浸、滴注、或真空浸渍，涂刷和喷洒不能作为浸渍处理；如果浸渍剂含用溶剂，浸渍和干燥处理至少进行两次。7） 极限温度增安型电气设备和部件温度必须符合标准要求，这是指设备外壳和外壳部件以及外壳内部可能与爆炸性气体接触的所有部件表面温度。此规定与隔爆型、正压型等防爆类型的规定不同，他们一般是指外壳表面的温度，这一重要区别应引起重视。对于绝缘绕组，其温度除了满足相应引燃温度级别的温度限制之外，还应满足绝缘绕组的极限温度的规定。8） 内部导线的布置可能与金属零件接触的导线，应有机械保护或加以适当的固定以防损坏。9） 外壳防护等级为了提高设备外壳的防护等级，防止水、外物及灰尘进入电气设备内部，危及设备的绝缘，或者造成电气短路和机械碰撞火花。为此提高外壳防护等级是增安型电气设备的主要安全措施之一，应该引起重视。内部装有裸露的带电部件的外壳，应具有IP54的防护等级，内部仅装有绝缘带电部件的外壳，至少具有IP44的防护等级。电动机的特殊要求：1） 外壳的防护等级对于大型的安装在清洁环境中的并且有经过专门培训的人员检查管理的电动机，除了接线盒 和含有裸露带电导体的外守则之外，其外壳防护等级可以降低，如I类电动机可以为IP23，II类电动机可以降低为IP20。2） 内风扇增安型电动机的内风扇在材料和间隙方面应该遵守有关外风扇的规定（见GB3836.1）。3） 最小径向单边间隙此规定的目的是防止定子和转子之间的间隙太小，电机在旋转时，转子和定子相互磨擦产生火花，标准中规定了最小径向单边气隙的计算公式。a)最小单边气隙值（）=rb式中：D转子直径(mm),在最小径向单边气隙公式中，D的最小值取75，最大值取750；n最大额定转速r/min，最小值取1000。r值按下列公式计算，最小值取1.0r=b值：采用滚动轴承的电动机取1.0，采用滑动轴承的电动机取1.5。4） 鼠笼转子电动机鼠笼转子电动机包括具有启动鼠笼或阻尼绕组的同步电动机，由于电动机启动时转子电流很大（约是额定电流的5-10倍）如果导条和端环接触不良，就会产生火花，危及安全。另外由于启动时导条承受的电磁力很大，如果导条在槽中发生松动，也会产生火花。因此标准中规定如果导条和端环不是铸造成一体的，则导条与端环应该采用硬钎焊或熔焊连接。导条与槽应该配合紧密，可以加槽衬、槽楔或其它胀紧措施。另外，在启动时，导条的电流很大，而且由于电流的集肤效应，使导条表面部分的电流更大，其表面温度也上升很快。因此标准规定鼠笼转子电动机应该确定TE时间和启动电流比。TE时间不允许小于5s，启动电流比不允许大于10。tE值计算TE时间：交流绕组在最高环境温度下达到额定运行稳定温度后，从开始通过最初起动电流IA时计起直至上升到极限温度所需的时间1） 定子绕组的tE时间：tE1=式中：tE1定子绕组的TE1时间，s； 1材料的计算常数，对于铜绕组为0.0065j起动电流密度A/mm2;b1定子绕组的散热系数，取b1=0.85.2） 起动笼的tE时间按下列公式计算式中：tE2起动笼的tE时间，s；2tE2时间内的允许温升，,其值等于起动笼的极限温度减去电动机额定运行时起动笼的稳定温升;C系数，铜：0.42kWs/kg；黄铜：0.38 kWs/kg;铝：0.92 kWs/kgG起动笼重量，kg；Tst堵转转矩，Nm；TN额定转矩，Nm；P额定功率，kW；b2起动笼的散热系数，取b2=0.753) 按)1和2)的tE值计算公式分别计算出tE1和tE2值后,取两个值中较大的值为确定的tE时间,然后再和GB3836.3中的图3电动机TE时间最小值与起动电流比IA/IN的关系曲线进行比较。二类是安装和使用方面：a) 仅在爆炸性危险气体出现的或燃率小的场所，如2区或部分1区可以使用增安型电气设备。b) 工作条件恶劣的环境条件下尽量避免使用增安型电气设备。如煤矿井下或启动频繁或容易过载的条件下不选用增安型电气设备。c) 选取合适的继电保护装置，如对增安型电动机配用合适的热过载保护装置。适用产品：异步电动机、变压器、灯具、接线盒等，开关、继电器不允许制成增安型。增安型电气设备执行的防爆规程标准：GB3836.3-2000爆炸性气体环境用电气设备 第3部分：增安型“e”和IEC 60079-7：1991爆炸性气体环境用电气设备第7部分：增安型“e”。以上所述的防爆类型还同时必须遵守GB 3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求的规定（相应的国际标准是IEC60079-0：1998），必须取得防爆合格证。增安型防爆结构的考虑方法是，对只具有潜在点燃源的电气设备上在电气、机械、温度方面提高其安全程度，从而防止其产生显在点燃源等故障。也就是说，该类防爆结构适用于在正常情况下产生的电火花或高温部分不会成为爆炸性混合物的点燃源，且可进一步采取措施提高安全程度的电气设备。作为抑制可能成为点燃源的电火花或高温部分的手段，除了增加机械强度、增强绝缘性能，加强接线部分、降低温升等与电气设备的设计制造有关的要求外，还必须根据不同类型的电气设备，设置适当的保护装置。8无火型“n”电气设备的一种防爆形式，这种形式的电气设备，在正常运行时和本标准规定的一些条件下（仅指灯具的光源故障条件），不能点燃周围的爆炸性环境。无火花型原来仅指正常工作中不产生火花或电弧的电气设备，例如交流异步电动机，在其基础上采取一些安全措施，例如：风扇叶片采用无火花材料，外壳防护等级IP44或JP54，电气间隙和爬电距离适当加大等。后来，这种防爆概念扩大到对正常工作中产生火花的电气产品，根据其情况采取例如气密封、简单通风或限制能量等措施，达到一定的安全程度。由于这种防爆类型的扩展，术语“无火花”已经不很确切，现在常常被称为“n”型。n型设备可以分为两类：1） 设备正常运行时不产生火花和电弧，例如异步电动机、变压器、灯具、接线盒、插接装置等，其标志为Exna；2） 设备正常运行时产生火花或电弧，例如开关、继电器等、他们根据防爆措施可制成下列形式：a) 封闭短路装置；b) 不点燃元件；c) 气密装置；d) 密封装置；e) 浇封装置；f) 限能设备ExnL；g) 限值呼吸外壳ExnR或h) n型正压外壳ExnZ；标准：GB 3836.8-2003爆炸性气体环境用电气设备第8部分：无火花型电气设备“n”，此标准主要规定了无火花型电动机。与之对应的国际标准是IEC60079-15：2001爆炸性气体环境设备第15部分：n型电气设备。无火花型设备与前述的防爆类型相比，其安全程度稍低一些，它只能适用于2 区危险场所。Ex元件：不能单独使用并具有符号“U”，当与其他电气设备或系统一起使用时，需附加认证的爆炸性环境用电气设备的部件或组件（Ex电缆引入装置除外）。Ex电缆引入装置，可能作为一种设备单独试验并取证和设备外壳一起安装而不需再发证的电缆引入装置。按国际惯例，电缆的引入装置可以做为一种单独设备从设备外壳上取下，是一种专门的标准零件，可以用螺纹、光孔等方法与设备外守则连接，引入装置符合GB3836.1-2000中的附录D的规定。而我国一般电缆引入装置都与设备外壳在或焊在一起，不是作为一种专门的标准零部件。Ex元件是一种不能单独使用的防爆零部件，它可以单独取证，但防爆合格证号之后必须加符号“U”。当它与其他 电气设备或系统一起使用时需附加认证，即需另外取证。第二章爆炸危险场所的分类众所周知，可燃性气体或蒸气与空气的混合物遇到火花、电弧或危险高温就会被点燃，会形成燃烧或爆炸。石油和化学工业经常要加工和处理可燃性气体或蒸气，石油和化学工业的原料、半成品和成品中有许多品种是可燃性的，例如常用的原料天燃气、氢气是可燃性物质；半成品如烷类、烃类化合物多数是可燃性物质；成品如汽油、柴油、酯类等也是可燃性物质。这些可燃性物质在被加工、运输、储存的过程中不可避免地会从管道、储罐中逸出或漏出，与空气中的氧气混合形成爆炸性混合物，这时候如果现场有点燃源就会形成工业爆炸，爆炸产生高温和冲击波，会造成人员伤亡和财产的巨大损失。由于石油化工企业的上述特点，防爆安全就成为企业的头等大事，即所谓的“安全第一”。工程上采用的防爆安全措施分为二大类，第一类称为“一次防爆措施”，如建筑物的防爆设计，通风措施等；第二类称为“二次防爆”，如选用防爆电气产品等。炼油厂、化工厂、燃油加油站等在建筑上采用有房项无墙开启式半露天建筑结构，属于一次防爆措施，在炼油厂选用防爆电气设备属于二次防爆措施。一、 爆炸危险场所的分类对于生产、加工、处理、运转或储存过程中出现或可能出现易燃气体与空气的混合物、闪点低于或等于环境温度或工作温度的可燃性液体的蒸气或薄雾与空气的混合物时，一般可视为爆炸性气体环境。爆炸怀环境中采取“一次防爆措施”或/和“二次防爆措施”都需要增加工程的投资费用，如防爆电气产品的价格一般普通产品高20%-40%,而且安装费用和维护费用也比普通产品高。对于一个炼油厂或石油化工企业，如果因为内部有可燃性物质就认为整个厂区都是爆炸危险场所，全部需要采用防爆措施，例如全部选用防爆电气产品，这显然是不经济的，也是不合理的。事实上，在厂区的某一位置出现爆炸危险的可能性与该位置出现爆炸性气体环境的可能性大小 （或然率）有关系，而后者与工艺设备的完善、设备中可燃性物质的性质、现场设施的结构以及通风状态有直接关系。爆炸危险场所分类的目的应是运用统计学的原理，按照场所中可燃性气体出现的频次和存在时间的长短，将气体按危险程度分区，以便按照区域类型采用不同的防爆措施。如：对于危险程度高的区域，采取严格的防爆措施，选择安全程度高的防爆电气产品；在危险程度较低的区域，可以选择安全程度较低的防爆类型，如果区域中出现爆炸性气体环境的可能性十分小，可以采用普通的安全措施，可能使用高质量的普通产品。通过这种方法，既能保证生产的防爆安全，也可以节约资金，使安全性和经济性合理的统一起来。1爆炸危险场分类有关法规和标准简介GB3836.14-2000爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类该标准是全国防爆电气设备标准化技术委员会于1998年开始制定的，2001年1月批准发布并于2001年6月正式实施。该标准等同采用IEC60079-10爆炸性气体环境用电气设备第10部分：危险场所分类，使用0区、1区和2区的危险场所分类方法。除了GB 3836.14之外，下列规程和标准中也对爆炸危险场所的划分做出了规定：爆炸危险场所电气安全规程-1983该规程是当时的劳动人事部牵头组织八个部委的专家起草的，规程中采用0区、1区和2区的危险场所分类方法，此规程虽然是试行，许多单位在工程设计中都参考该规程。GB50058-1992爆炸和火灾环境电气装置设计规范该标准按照0区、1区和2区的危险场所分类方法，但在列举的危险区域划分示例中主要参考美国国家电气法规NEC和美国石油协会规范API中的图例，同时也保留了我国原来的工程安装和验收规范的部分内容。对场所中允许使用电气设备防爆类型方面该标准较多的采用了日本防爆指南的内容。2爆炸危险场所分类的基本原理和方法1） 术语爆炸性气体环境在大气条件下，气体、蒸气或薄雾可燃物质与空气的混合物，点燃后燃烧将在全范围内传播的环境。危险场所爆炸性气体环境出现或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采用专门措施的区域。非危险场所爆炸性气体环境预期不会大量出现以致不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。0区爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。属于0区的场所在工程上是很少的，如只有排气口的油罐的顶部与油面之间的空间属于0区。说明：在容纳可燃性液体的开盖容器的液面附近等易于形成0区场所的部分，如果通风、换言之通气良好，0区场所的范围变小，则也可把它划分为1区场所或2区场所。1区在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。如，生产车间中工艺装置上可燃性气体或液体的取样阀门周围属于1区。据有关资料介绍，1区中出现爆炸性气体环境对时间的或然率约为10-1-10-3即每年累计约10-1000小时。说明：易于形成1区场所的部位如下：在正常运行、操作中因取出产品、开闭盖子等而释放气体或蒸气的开口部位附近；在检查或维修作业中，经常释放气体或蒸气的开口部位。在室内或通风、换气不良的场所，气体或蒸气可能滞留在地方。但是，如果这些地方的通风、换气条件好，1区场所的范围变小，也可把它划分为2区场所。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。对于2区中可燃性气体环境出现的频次和持续时间，据资料介绍，或然率为10-4,即每年累计约一个小时。易于形成2区场所的部位如下：因腐蚀、老化等导致容器破裂，并可能泄漏气体或蒸气的场所；由于操作错误使气体或蒸气逸出或由于异常反应等形成高温高压，且有可能泄露漏气体或蒸气的场所。强制通风装置出现故障时，气体或蒸气滞留，可能形成爆炸性混合物的场所；1区场所的周围或与1区场所相邻的室内，可能进入少量爆炸性混合物的场所。爆炸下限（LEL）空气中的可燃性气体或蒸所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）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应不能形成爆炸。2） 爆炸场所分类的依据在进行爆炸性气体场所分类时应同懂得可燃性物料性能，设备工艺性能的专业人员进行，同时必须与懂安全、电气的其他工程技术人员进行商议。场所分类对工程设计很重要，应该根据有关标准和规范进行，同时要参考以往