仪表防护及防爆培训FINAL

1、仪表防爆及防护知识仪表防爆及防护知识 发展历史发展历史 随着石油及其衍生物的大量使用，世界各国兴建随着石油及其衍生物的大量使用，世界各国兴建了众多炼油厂、化工厂了众多炼油厂、化工厂由于石油极其产物大多为易燃易爆物，所以必须由于石油极其产物大多为易燃易爆物，所以必须采取措施防止该物质燃烧或爆炸。采取措施防止该物质燃烧或爆炸。电火花电火花或或温升温升会导致该场所中危险物质的燃烧、会导致该场所中危险物质的燃烧、爆炸，在现场危险区必须使用特殊的仪表：爆炸，在现场危险区必须使用特殊的仪表：- 它能直接安装在危险区它能直接安装在危险区- 能处理危险区的信号能处理危险区的信号- 不能点燃或引爆危险物质不能点

2、燃或引爆危险物质早期仪表内部使用电子管，限能困难，故在危险早期仪表内部使用电子管，限能困难，故在危险区生产过程中多使用气动仪表进行控制区生产过程中多使用气动仪表进行控制随着半导体元器件（晶体管、集成电路）的产生，随着半导体元器件（晶体管、集成电路）的产生，仪表工作电压和功耗可有效的限制，电动仪表的使用仪表工作电压和功耗可有效的限制，电动仪表的使用开始普及，从而引入防爆理论开始普及，从而引入防爆理论防爆知识防爆知识点火、爆炸发生的三要素点火、爆炸发生的三要素 燃燃 料：易燃气体、挥发物及粉尘料：易燃气体、挥发物及粉尘 引爆源：火花、电弧、设备或机械高温表面引爆源：火花、电弧、设备或机械高温表面

3、氧化剂：空气（氧化剂：空气（21%氧），纯氧，释放氧气的化氧），纯氧，释放氧气的化 合物（例如锰酸钾）合物（例如锰酸钾）点火源点火源氧气氧气燃料燃料1. 1. 危险场所中电气仪表采取的防爆方法危险场所中电气仪表采取的防爆方法: :防爆方法防爆方法/遵循的标准遵循的标准适用场所适用场所充油型充油型“o” 12正压型正压型“p” 12充砂型充砂型“q” 12隔爆型隔爆型“d” 12增安型增安型“e” 12本质安全型本质安全型“I”012浇封型浇封型“m” 12无火花型无火花型“n” 2GB3836-83GB3836-83v 符号符号: ov 设备的某些部件被完全浸没在油里设备的某些部件被完全浸没在

4、油里v 油可阻止气体混合物形成点火源油可阻止气体混合物形成点火源v 应用应用: 变压器变压器v 不能带电维护不能带电维护v 特殊油特殊油1.1 充油型充油型 oil-inmersion 1.2 正压型正压型“p” pressurised enclosurev 将可能产生火花的电气设备（如小型断路器或将可能产生火花的电气设备（如小型断路器或接触器）装于一外壳内，采取相应的措施使得接触器）装于一外壳内，采取相应的措施使得其其内部保持正压以防止可燃性气体进入壳体内内部保持正压以防止可燃性气体进入壳体内，或利用保护气体（空气或惰性气体）或利用保护气体（空气或惰性气体），在正常，在正常工作条件下将壳体内

5、的可燃性气体或蒸汽稀释工作条件下将壳体内的可燃性气体或蒸汽稀释到气体爆炸极限以下到气体爆炸极限以下v 设计思想：消除外壳内部的任何爆炸性气体，设计思想：消除外壳内部的任何爆炸性气体，保持其内部为一个保持其内部为一个安全区域安全区域，使得未经认证，使得未经认证的电气设备几乎不受任何约束地在外壳内部使的电气设备几乎不受任何约束地在外壳内部使用，相对复杂（大型分析仪器）用，相对复杂（大型分析仪器）v 在故障状态下，正压型电气设备要求能够自动在故障状态下，正压型电气设备要求能够自动切断电源切断电源,不能带电维护。不能带电维护。v 考虑因素：最小正压值、考虑因素：最小正压值、 最小换气量最小换气量v 价

6、格昂贵价格昂贵P P1.3 充沙型充沙型 sand-filling v 符号符号: qv 充沙以消除点火源充沙以消除点火源v 特别适用于高压特别适用于高压v 应用应用: 电源电源, 电容电容v 不能带电维护不能带电维护 1.4 隔爆型隔爆型 Flameproof enclosurev 符号符号: dv 用外壳限制爆炸，外壳不会因内部的用外壳限制爆炸，外壳不会因内部的爆炸而损坏，也不会点燃外部的可燃爆炸而损坏，也不会点燃外部的可燃气体。气体。v 外壳较沉重外壳较沉重v 应用应用: 电磁阀电磁阀,压力开关，马达压力开关，马达v 不能带电维护不能带电维护v 安装简单安装简单S S1.5 增安防爆增安

7、防爆 Increased safetyv 符号符号: ev 采取措施：采取措施： 避免火花和高温产生的可避免火花和高温产生的可能性能性v 应用应用: 连接件连接件,电磁阀电磁阀, 防爆机箱防爆机箱v 正常工作时正常工作时 - 不会产生点火源不会产生点火源v 不能带电维护不能带电维护 1.6 浇封浇封 Encapsulationv 符号符号: mv 点火源被封装在特殊材料里（如陶瓷），点火源被封装在特殊材料里（如陶瓷），混合物不能与点火源接近。混合物不能与点火源接近。v 永远不能维护永远不能维护v 应用应用 ： 传感器传感器,探头等探头等 1.7 本质安全本质安全 Intrinsic safte

8、yv 标识标识: iv 在回路中减少能量在回路中减少能量, 以便防止火花点燃以便防止火花点燃危险物危险物v 必须构成本安回路必须构成本安回路v Maintanance during operation!可带电维护可带电维护2.1什么是本质安全？什么是本质安全？q 如果电流和电压在临界值之下，那麽就如果电流和电压在临界值之下，那麽就不会产生火花。不会产生火花。= 电流和电压必须电流和电压必须 被限制被限制q 通过通过电阻电阻限制电流限制电流q 通过通过齐纳二级管齐纳二级管 （Z-diode）限制电压限制电压2. 本质安全本质安全 （Intrinsic Safety）2.2 什么是本安设备什么是本

9、安设备 q 电流和电压被限制电流和电压被限制q = 回路允许在危险区回路允许在危险区q 电阻和齐纳二极管不允许在危险区电阻和齐纳二极管不允许在危险区R安全区安全区危险区危险区2.3 本安回路的特点本安回路的特点在设备正常工作或故障期间，不可能产生点燃在设备正常工作或故障期间，不可能产生点燃危险场所中爆炸性气体的能量（火花、电弧或热危险场所中爆炸性气体的能量（火花、电弧或热能量），本安功率能量），本安功率4W 电压最大电压最大30V 电容限制电容限制0.1F , 电感限制电感限制 500H工作原理是利用安全栅技术，将提供给现场仪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不能产生足以

10、引爆的电火花，表的电能量限制在不能产生足以引爆的电火花，本安方法可对现场仪表带电拆装、检查、维修。本安方法可对现场仪表带电拆装、检查、维修。显然显然 ，本安方法，本安方法 是最安全的防爆方法，因此，是最安全的防爆方法，因此，被用在最危险的场合。被用在最危险的场合。按允许的故障次数按允许的故障次数 EEx ibEEx ia允许一次故障允许一次故障:b允许两次故障允许两次故障: aRRibia2.4 本安标识本安标识 3.危险场所的划分（气体环境）危险场所的划分（气体环境）根据爆炸性混合物出现的频率和持续的时间，根据爆炸性混合物出现的频率和持续的时间，把危险气体场所划分为不同的区域：把危险气体场所

11、划分为不同的区域： 0 0区区：爆炸性混合物以气体、蒸气或薄雾形式：爆炸性混合物以气体、蒸气或薄雾形式连续出现或长时间存在的场所连续出现或长时间存在的场所 ，10001000小时以上小时以上 1 1区区：在正常运行时，环境中可能出现气体、：在正常运行时，环境中可能出现气体、蒸气或薄雾形式的爆炸性混合物蒸气或薄雾形式的爆炸性混合物 ，是防爆电气设，是防爆电气设备的典型应用场所，备的典型应用场所， 可持续可持续2-10002-1000小时小时 2 2区区：在正常运行时，环境中不可能出现气体、：在正常运行时，环境中不可能出现气体、蒸气或薄雾形式的爆炸性混合物蒸气或薄雾形式的爆炸性混合物 ，或偶尔发生

12、并，或偶尔发生并且短时间（不超过且短时间（不超过2 2个小时）存在，个小时）存在，GB50058-92与与IEC.NEC的区别的区别4.4.防爆电气设备的划分防爆电气设备的划分（一）危险等级划分（一）危险等级划分I类：有甲烷气体的煤矿井下电气设备；类：有甲烷气体的煤矿井下电气设备；II类：除矿井以外场合使用的电气设备；类：除矿井以外场合使用的电气设备；（二）（二） II类电气设备分级类电气设备分级对于对于II类，按爆炸性气体混合物最大实验安全间隙或最小点燃电流比，类，按爆炸性气体混合物最大实验安全间隙或最小点燃电流比，分为分为A、B、C三级。三级。MICR：爆炸性混合物最小点燃电流与甲烷最小点

13、燃电流的比值。：爆炸性混合物最小点燃电流与甲烷最小点燃电流的比值。 级别级别最大试验安全间隙最大试验安全间隙(MESG) (mm)(MESG) (mm)最小点燃电流比最小点燃电流比(MESG)(MESG)IIAIIA0.90.90.80.8IIBIIB0.50.5MESGMESG0.90.90.450.45MESGMESG0.80.8IICIIC0.50.50.450.45MESG：壳内一定浓度实验气体与空气混合点燃后，通过：壳内一定浓度实验气体与空气混合点燃后，通过25mm长结合长结合面不能点燃壳外爆炸性气体混合物的壳外和空腔内的最大间隙。面不能点燃壳外爆炸性气体混合物的壳外和空腔内的最大间

14、隙。 （三）（三） II类电气设备表面温度分组类电气设备表面温度分组对于对于II类各级，考虑自燃的危险性，类各级，考虑自燃的危险性，把各种气体混合物按允许最高表面温度分为把各种气体混合物按允许最高表面温度分为T1T6组。组。对于粉尘类温度分级，则分为对于粉尘类温度分级，则分为T1-1T1-3三组。三组。4.4.防爆电气设备的划分防爆电气设备的划分(四四) 防爆设备危险场所总的分类、分级、分组防爆设备危险场所总的分类、分级、分组4.4.防爆电气设备的划分防爆电气设备的划分(五五) 粉尘类电气设备危险场所的分类、分级、分组粉尘类电气设备危险场所的分类、分级、分组4.4.防爆电气设备的划分防爆电气设

15、备的划分EExdCT4表示表示CENELEC（欧洲电（欧洲电工标准委工标准委员会）认员会）认证证表示危险区域表示危险区域认证认证保护类型保护类型ia 本安（允本安（允许二次许二次故障）故障）ib 本安（本安（允许允许1次故障次故障）d 隔爆隔爆e 增安增安n 型（无火型（无火花）花）组别组别电气设备分成电气设备分成两组。两组。组包括用组包括用于矿井的于矿井的电气设备电气设备，而，而组组包括所有包括所有其它电气其它电气设备。组设备。组别别进一进一步分成三步分成三个子组别个子组别：A,B和和C。ABC越来越高越来越高温度代码：设温度代码：设备表面最备表面最高温度高温度（135）T1 450T2 3

16、00T3 200T4 135T5 100T6 854.4.防爆电气设备的划分防爆电气设备的划分防爆电气设备的辨识防爆电气设备的辨识5.粉尘防爆粉尘防爆q 1、DIP-粉尘防爆标志粉尘防爆标志q 2、DT或或DP-外壳类别外壳类别 DT-尘密型尘密型 DP-防尘型防尘型p 3、T11T13-点燃温度点燃温度 T11-T270 T12-270 T 200 T13- 200 T 150 p 4、允许最高表面温度、允许最高表面温度 未过负荷时未过负荷时 过负荷时过负荷时 T11 215 190 T12 160 145 T13 120 110 1. 电气设备的防护包括两种防护，第一种防护是对固体异电气设

17、备的防护包括两种防护，第一种防护是对固体异物进入内部以及对人体触及内部带电部分或运动部分的物进入内部以及对人体触及内部带电部分或运动部分的防护；第二种防护是对水进入内部的防护。防护；第二种防护是对水进入内部的防护。 2. IP 其中，第一位数字表示第一种防护形式等级；其中，第一位数字表示第一种防护形式等级；第二位数字表示第二种防护形式等级，仅考虑一种防护第二位数字表示第二种防护形式等级，仅考虑一种防护时，另一位数字用时，另一位数字用“X”代替。代替。3. 第一种防护分为第一种防护分为7级，各级防护性能见表级，各级防护性能见表1。 第二种防护分为第二种防护分为9级，各级防护性能见表级，各级防护性

18、能见表2。 6.仪表电气设备外壳防护仪表电气设备外壳防护表表1 电气设备第一种防护性能电气设备第一种防护性能防护等级防护等级简简 称称防防 护护 性性 能能0 0无防护无防护没有专门的防护没有专门的防护1 1防护大于防护大于50mm50mm的固体的固体能防护直径大于能防护直径大于50mm50mm的固体异物进入壳内；能防止人体的某一的固体异物进入壳内；能防止人体的某一大面积部分（如手）偶然或意外触及壳内带电或运动部分，但大面积部分（如手）偶然或意外触及壳内带电或运动部分，但不能防止有意识的接近这些部分。不能防止有意识的接近这些部分。2 2防护大于防护大于12mm12mm的固体的固体能防护直径大于

19、能防护直径大于12mm12mm的固体异物进入壳内；能防止手指触及壳的固体异物进入壳内；能防止手指触及壳内带电或运动部分内带电或运动部分3 3防护大于防护大于2.5mm2.5mm的固的固体体能防护直径大于能防护直径大于2.5mm2.5mm的固体异物进入壳内；能防止厚度（或的固体异物进入壳内；能防止厚度（或直径）大于直径）大于2.5mm2.5mm的工具、金属线等触及壳内带电或运动部分的工具、金属线等触及壳内带电或运动部分4 4防护大于防护大于1mm1mm的固体的固体能防护直径大于能防护直径大于1mm1mm的固体异物进入壳内；能防止厚度（或直的固体异物进入壳内；能防止厚度（或直径）大于径）大于1mm

20、1mm的工具、金属线等触及壳内带电或运动部分的工具、金属线等触及壳内带电或运动部分5 5防尘防尘能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度；能完全防止触能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度；能完全防止触及壳内带电或运动部分及壳内带电或运动部分6 6尘密尘密能完全防止灰尘进入壳内；能完全防止触及壳内带电或运动部能完全防止灰尘进入壳内；能完全防止触及壳内带电或运动部分分表表2 电气设备第二种防护性能电气设备第二种防护性能防护等级防护等级简简 称称防防 护护 性性 能能0 0无防护无防护没有专门的防护没有专门的防护1 1防滴防滴垂直的滴水不能直接进入产品的内部垂直的滴水不能直接进入产品的内部2 2

21、1515防滴防滴与垂线成与垂线成1515角范围内的滴水不能直接进入产品内部角范围内的滴水不能直接进入产品内部3 3防淋水防淋水与垂线成与垂线成6060角范围内的淋水不能直接进入产品内部角范围内的淋水不能直接进入产品内部4 4防溅防溅任何方向的溅水对产品应无有害的影响任何方向的溅水对产品应无有害的影响5 5防喷水防喷水任何方向的喷水对产品应无有害的影响任何方向的喷水对产品应无有害的影响6 6防海浪或强力喷水防海浪或强力喷水强烈的海浪或强力喷水对产品应无有害的影响强烈的海浪或强力喷水对产品应无有害的影响7 7浸水浸水产品在规定的压力和时间下浸在水中，进水量应无有害影响产品在规定的压力和时间下浸在水

22、中，进水量应无有害影响8 8潜水潜水产品在规定的压力下长时间浸在水中，进水量应无有害影响产品在规定的压力下长时间浸在水中，进水量应无有害影响除本安方法外其他防爆方法用在危险除本安方法外其他防爆方法用在危险0区都有可能发生爆炸区都有可能发生爆炸谢谢！谢谢！学习小问题学习小问题用于防爆区的的设备必须具有明显的标志用于防爆区的的设备必须具有明显的标志EEX ia II C T6问题一问题一:代码表示什么意思代码表示什么意思问题二问题二:我们工厂甲裂区从危险气体场所分，应该是几区？我们工厂甲裂区从危险气体场所分，应该是几区？问题三问题三:我们热油炉房南面注油泵防护等级是我们热油炉房南面注油泵防护等级是

23、IP44,它能防水它能防水吗？为什么？吗？为什么？7.17.1安全栅安全栅一、安全栅的作用一、安全栅的作用1、传递信号传递信号（1：1）。）。2、限制能量。限制能量。 对控制室来的高电压和大电流起阻挡作用，确保系统的安全火花性能。对控制室来的高电压和大电流起阻挡作用，确保系统的安全火花性能。7.2 7.2 安全栅安全栅二、安全栅的种类二、安全栅的种类电阻式、电阻式、齐纳式齐纳式、中继放大器式、光电隔离式、变压器隔离式。、中继放大器式、光电隔离式、变压器隔离式。1、电阻式安全栅、电阻式安全栅两线制两线制变送器变送器接收接收仪表仪表危险侧危险侧安全侧安全侧RR特点：采用特点：采用R限流，结构简单。

24、限流，结构简单。 但在正常工作状况下，电源电压也受衰减，但在正常工作状况下，电源电压也受衰减， 且防爆等级低，不同变送器的且防爆等级低，不同变送器的R值要单独算。值要单独算。7.3 7.3 安全栅安全栅二、安全栅的种类二、安全栅的种类电阻式、电阻式、齐纳式齐纳式、中继放大器式、光电隔离式、变压器隔离式。、中继放大器式、光电隔离式、变压器隔离式。2、齐纳式安全栅、齐纳式安全栅7.4 7.4 安全栅安全栅二、安全栅的种类二、安全栅的种类电阻式、电阻式、齐纳式齐纳式、中继放大器式、光电隔离式、变压器隔离式。、中继放大器式、光电隔离式、变压器隔离式。2、齐纳式安全栅、齐纳式安全栅V1、V2为齐纳二极管

25、，为齐纳二极管，R为限流电阻，为限流电阻，F1、F2为快速熔断丝，为快速熔断丝，Ar为气体放电管。为气体放电管。工作过程：工作过程：（1）短路）短路:限流电阻限流电阻R将电流限制将电流限制 在允许值以下，防止发生事故。在允许值以下，防止发生事故。 （2）输入电压在正常范围（）输入电压在正常范围（24V）内时，）内时， V1、V2不动作。不动作。 若控制室电源电压超过若控制室电源电压超过V1、V2的的 击穿电压（一般为击穿电压（一般为28V），）， 则则V1或或V2击穿，击穿，F1、F2熔断，熔断， 隔离开高电压。隔离开高电压。 （3）若电源电压超过）若电源电压超过Ar的放电电压（的放电电压（9

26、0V），）， Ar放电，放电，Ar两端电压下降两端电压下降20V以下，以下， F2熔断，切断电源通路。熔断，切断电源通路。 危险现场危险现场安全场所安全场所7.5 7.5 安全栅安全栅二、安全栅的种类二、安全栅的种类电阻式、电阻式、齐纳式齐纳式、中继放大器式、光电隔离式、变压器隔离式。、中继放大器式、光电隔离式、变压器隔离式。2、齐纳式安全栅、齐纳式安全栅V1、V2为齐纳二极管，为齐纳二极管，R为限流电阻，为限流电阻，F1、F2为快速熔断丝，为快速熔断丝，Ar为气体放电管。为气体放电管。危险现场危险现场安全场所安全场所优缺点：优缺点：（1）结构简单、价格便宜、）结构简单、价格便宜、 防爆等级较高、可靠性较好。防爆等级较高、可靠性较好。（2）由于齐纳二极管过载能力低，）由于齐纳二极管过载能力低， 因此，要求有因此，要求有特殊的快速熔断丝特殊的快速熔断丝 （熔断时间和可靠性要求很高），（熔断时间和可靠性要求很高）， 这种熔断丝的这种熔断丝的制造有一定的难度制造有一定的难度， 选材和制造工艺选材和制造工艺 要求高。要求高。7.6 7.