电气防爆安全基础(包括安装和维护徐刚)

1、电气防爆安全基础自我介绍姓名 华荣集团xx部门 职务联系电话：E-mail:主要内容1、防爆电气基本知识2、正确安装和使用，保证防爆安全性能3、防爆电气设备检修和维护 防爆电器产品是一种安全性电气产品，主要用于石油、石油化工、化工、煤化工、纺织和制药等行业具有爆炸性气体、粉尘混合物的危险场所，它不仅要保证电气控制、照明等性能可靠，满足生产的需求，更重要的是它们在正常运行或事故状态下，防止爆炸事故的发生，避免人身伤亡和财产损失。 防爆电器产品与一般电气产品质量保证有很大的不同。防爆电气设备不仅要保证在制造过程中防爆安全质量，而且还要保证选型、安装、使用和维护得当，才能真正达到防爆的目的。但产品的

2、质量是其流通和应用全生命过程中防爆安全性能的重要保证。 从近年来，石油和化工行业事故案例来看，每年由于选购、安装、使用、维护设备、生产操作不当以及人为造成的大小爆炸事故就有百余起 ，其中电气引起的爆炸事故占有相当大的比例。尤其是选用低价劣质、安全裕度低的防爆电器引起的爆炸事故举不胜举。例如：某化工厂物料储存罐在大检修时，工人下到罐底清理罐底残留的可燃性物料时，由于手提检修隔爆灯不合格，造成点燃传爆，造成3人当场死亡。例如：某化工厂高压反应装置由于事故，造成大量可燃性物料泄漏，现场工人为了保证安全，拉闸迅速断电，由于选用了劣质隔爆型配电设备，造成爆炸，3死6伤。例如：某炼油厂废油池照明灯具不合格

3、，当油气蒸发时点燃爆炸。例如：某油田油水分离装置中的制冷压缩机组隔爆型电气控制柜，由于隔爆铸铝壳体耐压强度不够和结构不合理，在操作时引起内部的爆炸，壳体破碎，操作人员当场死亡。例如：某炼油厂新建炼油装置施工完毕后，在试运行时，工艺装置发生故障，大量泄漏，停车拉闸时，发生电器设备点燃爆炸。这一案例说明，尽管电气设备引起爆炸的概率较低，但也有可能发生在初始阶段。 所以，正确认识、合理选用和维修防爆电气设备是安全生产的重要保证。 一. 防爆电气基本知识什么是防爆电气设备？ 在可能产生爆炸的危险场所能够安全运行的所有带电设备，气体类用“Ex”表示，粉尘类用“DIP”表示。例如：开关、灯具、电气设备的连

4、接设备、管件等等。 什么叫潜在的爆炸危险场所？ 在大气环境下，可燃性物质与空气混合，被点燃爆炸后，燃烧将传至全部未燃混合物的场所。 可燃性物质是指：物质（包括气体、液体和固体）本身是可燃的，并能够产生可燃性气体、蒸气或可以在空气中悬浮一段时间的固体微小颗粒。 例如：气体氢气、乙炔气等；液体汽油、酒精等； 固体面粉、纤维织物、煤粉等。爆炸性危险场所是如何形成的？ 释放源：是指可能把可燃气体、薄雾或液体释放到大气中以至形成爆炸性混合物的某个部位或某个点。 每一台石化设备：如罐、泵、管道、 容器等都应视作潜在的可燃性物质的 释放源。 释放源附近区域形成爆炸危险场所。 爆炸危险场所区域是如何划分？ 根

5、据爆炸性气体（蒸气）环境出现的频率和持续时间把危险场所分为以下区域: 0区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。 1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。 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。 根据可燃性粉尘环境出现的频率和持续时间，把危险场所 分为三个区域。 20区：在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和/ 或可能形成无法控制和积厚的场所及容器内部。 21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区。 22区：在异常条件下,可燃性粉尘云偶

6、而出现并且只是短时存在、或可燃性粉尘偶而出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。危险场所图例罐内液面上方为0区物料出入口附近1区管道及阀门连接处 附近为2区爆炸是如何产生的？爆炸是燃烧的加速度反应。如果燃烧速度急剧加快，温度猛烈上升，导致燃烧生成物和周围空气激烈膨胀，形成巨大的爆破力和冲击波并发出强光和声响，这就是爆炸。产生爆炸的三个基本条件：即要有可燃物质、空气和点燃源（可以是火花点燃，也可是高温点燃），三者缺一不可。可燃性物质与空气混合形成爆炸性混合物。引起爆炸危险场所爆炸性混合物点燃的点燃源有：明火点燃静电点燃机械撞击火花和机械摩擦高温点燃电磁波或超声波点燃电气设备电

7、火花和高温点燃 电气设备产生的电火花或高温并不能点燃所有的爆炸性混合物，这是因为不同的可燃性物质（气体、蒸汽或粉尘）由于其各自的化学特性，所需点燃的能量和温度各不相同。 根据不同的可燃性气体、蒸汽所需点燃的温度不同，将其划分为6个不同温度组别： 温度组别 点燃温度（ ） T1 450 T2 300 T3 200 T4 135 T5 100 T6 85 防爆电气设备可能点燃的发热部件或设备表面温度应满足上述组别的要求。 防爆电气设备的分类： 类：用于煤矿井下的电气设备； 类：除煤矿用以外的电气设备（石油和化工用电气设备）； 粉尘类：用“DIP”表示。新标准划分为类。 气体防爆电气设备有多种防爆的

8、结构。主要是通过以下措施来达到防爆的目的： 一种是采取有效的措施将电气产品可能产生的电火花、电弧和危险高温与爆炸性混合物隔离或相对隔离，避免应用环境的点燃爆炸；例如：隔爆型“d”、正压型“p”和浇封型“m”等。 一种是通过限制电路中的点燃能量来达到防止点燃的目的；例如：本质安全型“i”。 另一种是采取一系列措施避免电气设备或电路产生电火花、电弧和危险高温；例如：增安型“e”、无火花型“nA”。 隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备，防爆标志为“d”。隔爆外壳是指能承受内部的爆炸压力，并能阻止壳体内部爆炸的火焰向壳体外周围环境传播的防爆外壳。 因此隔爆外壳应有耐爆性及隔爆性两种特性。 耐爆性

9、通过合理选用外壳及零部件材料、合理设计外壳结构来保证壳体强度，防止壳体变形或破裂。 隔爆性是要求壳体上所有通过装配的零部件与大气沟通的间隙都能够阻止火焰向外传播，这些特殊的间隙成为隔爆接合面。 隔爆接合面的结构形式有平面式、圆筒式、止口式、螺纹式、曲路式以及胶粘密封等 。 隔爆级别分为： A、B、C（见标准） 胶粘式 平面式 圆筒式注意：平面式一般用于A、B级结构。 止口式螺纹式隔爆外壳上的几个主要零部件： 紧固件应有足够的机械强度，壳体内部爆炸时内部产生的压力，不会引起螺栓断裂。紧固件应有防锈、防松措施，以保证平面式隔爆接合面的间隙。 警告牌内容：“严禁带电开盖！ 衬垫：有两种形式，防爆用的

10、衬垫，应采用金属或金属包覆的可压缩不燃材料；防护用的衬垫，应采用橡胶或塑料的可压缩不燃材料。 透明件主要用于灯具的透明罩、电器观察窗口等部位。透明件一般采用钢化玻璃制成，应能承受规定的物体冲击、耐爆炸压力和环境的冷热剧变。 隔爆外壳上固定透明件的方法有胶粘式、衬垫式两种。其中C级灯具只能采用胶粘式结构。 引入装置是电缆或导线进出电气设备的隔爆部件。按按其结构分有橡胶密封圈式、填料密封式、带螺纹的电缆引入方式之分。 填充材料部位电缆引入部位 增安型电气设备是指对正常条件下不会产生电弧或电火花的电气设备，进一步采取措施，提高其安全程度，防止电气设备产生电弧、电火花及危险高温的电气设备。其防爆标志为

11、“e”。 例如：只有接线端子的接线箱、电流/电压表、电动机、电气连接管件和密封件、特定光源的灯具等； 增安型电气设备是采取了以下结构措施来提高电气设备安全性的： 1、有效的外壳防护：承受外物冲击不破裂；防护等级一般不低于IP54。 2、电路的可靠连接：按照规定的连接方式连接可靠，并有防松措施。 3、增大电气间隙和爬电距离： 4、限制设备的温升：电气设备正常工作发热不会达到规定的温度组别，但在设备故障情况下会发生温度无限升高，超过设备规定的温度组别。故要进行温度保护。例如：增安型电动机等。 5、提高绝缘性能：在普通电气设备绝缘材料的基础上，选用高绝缘性能的材料和绝缘工艺。增安型电气设备的绝缘材料

12、目前有三聚氰胺、玻璃纤维增强树脂、尼龙66和聚碳酸酯等。什么样的光源能够制成增安型灯具？按照新的GB3836.3-2010国家标准规定: 1.单插脚无启动器荧光灯（Fa6）； 2.G5或G13的管式双插脚荧光灯,同时，光源电路应接成启动和运行无阴极预热的电路； 3.通用照明钨丝白炽灯。正压外壳型电气设备是指具有正压外壳的电气设备。防爆标志为“p”。所谓正压外壳是指保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性气体环境的压力，阻止外部混合物进入的外壳。正压型电气设备有连续气流正压、泄漏补偿正压、静态正压三种结构型式。 正压型电气设备的防爆型式是以外部的爆炸性环境（1区、2区）、是否有内释放、正压外壳内是否

13、有点燃能力为依据来划分的。pX型-将正压外壳内的危险从1区降至非危险。(1区设备）py型-将正压外壳内的危险从1区降至2区的正压保护。pz型-将正压外壳内的危险从2区降至非危险的正压保护。（2区）正压设备具体工作原理： 1、正压型电气设备在开启前，首先要进行换气。即至少通以5.0倍正压外壳及管道容积的气量值进行冲洗，使壳体内无爆炸性气体混合物后才能通电。 2、对于在换气过程中实现控制目的的电气系统，应采用适合的防爆结构型式，保证正压型电气设备的整体安全。 3、正压型电气设备在启动、运行时，应保证内部压差（最小值）不得小于50Pa（Pz不小于25Pa），当气压低于工作压力时，进行自动补气；压力再

14、降低时，进行报警；压力降低至最小值时，应自动切断电源系统。整个控制过程要运行可靠。保护气体通常采用清洁空气或惰性气体。本质安全型设备是内部所有的电路都是本安电路的电气设备。本质安全电路是指在正常工作和规定的故障条件下，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的电路。 关联设备：装有本质安全电路和非本质安全电路，而且结构使非本质安全电路不能对本质安全电路产生不利影响的电气设备。一般为安全栅，主要用于电网供电的仪器设备。本质安全电路分为A、B、C三个级别。本安电路的安全等级： ia等级: 正常工作和一个故障，安全系数K1.5；二个故障，安全系数K1.0； ib等级: 正常工作和一

15、个故障，安全系数K1.0。 ic等级：正常工作和一个故障，安全系数K1.0，但可靠 性元件不做要求。安全栅本安电路非本安电路电气设备采用防尘或尘密外壳的结构及限制表面温度的方法对可燃性粉尘环境进行保护的电气设备。此防护型式是粉尘防爆电气设备的一种结构型式。防粉尘点燃的标志“DIP”。国际上分A、B型两大类，两者都具有相同的防点燃水平。 A型：欧洲供应商一般采用的防尘型电气设备； B型：北美国家供应商一般采用的防尘型电气设备。防爆电气设备的防爆标志爆炸性气体环境电气设备的防爆标志：Ex 防爆结构类别()级别(A/B/C)温度组别(T1T6)例如： 隔爆型设备 Ex d B T4 增安型设备 Ex

16、 e T3 如果设备整体是由多种防爆结构组成，则：在防爆结构栏中顺次标注：主体、次主体例如：主操作腔为d，接线腔为e的防爆操作柱： Ex d e B T4爆炸性粉尘环境电气设备的防爆标志：DIP A/B(型式）危险区域（20、21、22)TA/TB（测量温度类型），组别(T1T6)或直接标注温度值例如： DIP A20 TA，T4 （160 ) 爆炸性气体和粉尘混合的危险环境：防爆电气设备应同时满足两种环境。例如： ExdBT4 / DIP A20 TA，T4如何选型防爆电气产品？对于气体/蒸气类危险场所： 0区：ia等级的本质安全型；ma等级的浇封型；0区特殊型。 1区：ia/ib型；d型；

17、p型；q型; o型；ma/mb型；e型（包括接线盒/箱、单插头,双脚荧光灯连接成无预热阴极型式和配有合适热保护装置的低压异步电动）；复合型等。 2区：上述类型和本安ic型、n型。对于粉尘类危险环境：粉尘类型20区或21区22区导电性DIP A20 或 DIP A21DIP B20 或 DIP B21DIP A21（IP6X）DIP B21非导电性DIP A20 或 DIP A21DIP B20 或 DIP B21DIP A22 或 DIP A21DIP B22 或 DIP B21设备的保护等级（EPL）：依据设备成为点燃源的可能性及区别爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境和有甲烷的煤矿爆炸性环境的差

18、别而规定的保护等级。设备保护等级（EPL)允许使用的区域Ga0Gb1Gc2Da20Db21Dc22 防爆电气设备选型应考虑以下几个方面： 1、满足危险场所划分的危险区域来选用相应的电气防爆类型；如果场所中同时存在气体和粉尘，应同时考虑满足要求。 2、要根据危险环境可能存在的易燃易爆气体/蒸气/粉尘的种类来选择防爆电气设备的级别和温度组别； 对于粉尘防爆电气设备温度组别选择应参照GB12476.2第6章执行。 3、考虑其他环境条件对防爆性能的影响（例如：危险化学品作业场所中普遍存在既有易燃易爆的危险，还同时受到化学腐蚀，或盐雾、或高温、高湿，或沙尘、雨水，或振动的影响）； 4、保证石油、海洋石油

19、、化学工业等行业危险场所安装使用维护的特殊性，例如：带电设备的种类和结构繁多，而且安装位置多变，操作、检修人员素质不同； 5、选用具有防爆合格证、生产许可证以及国家相应认证的产品。 6、具体的安装配线需要。 7、 对于本质安全型设备，应合理按照防爆合格证信息和产品说明书的要求，合理选配隔离装置（安全栅）和连接电缆。若安全栅放置在危险场所，应为相应的其它防爆类型。防爆电气产品的鉴别1. 设备总体防爆标志： 应在设备外壳明显处标/铸有防爆标志全称，如: ExdeBT4。2. 产品铭牌： 内容应包括：1）防爆标志；2）防爆合格证号；3）特定的要求， 如：环境要求或安装使用限制等；4）出厂日期/编号。

20、 注意：取消铭牌右上角注明“Ex”的规定。 3. 设备整体外观： 1）金属外壳的隔爆型设备：壳体相对壁厚、铸面光滑无凹凸不平状况，保证其承受爆炸强度要求和无砂孔。 2）防爆型灯具的灯体要大，以保证其散热能力和温度组别要求，提高光源的使用寿命。 3）设备具备内外接地并有接地标志。 4）注意电气设备的引入装置配置情况，应保证施工配线的需要。4. 设备结构合理性确认。例如：e型灯具光源，接线箱允许回路数和最大电流、功率等。 采购过程中对供应商和产品资质的要求（1）防爆合格证。必要时要验证证书的真伪性。特别要注意：整体设备的系统认证。（2）防爆电气产品的检验报告和检验机构审查通过的技术文件。主要是防止

21、防爆合格证的伪造、一证多用以及更加详细地了解产品防爆参数和限制的条件。（3）生产许可证；没有在生产许可证目录的，此项不考虑。（4）企业的定点或入网证明；此项限于特大型企业。（5）产品的其他质量证明。例如：船检型式报告；防腐报告；防护试验报告等。（6）国外进口的防爆电气设备按照国家有关规定，必须取得中国检验机构的防爆合格证后方可安装使用。 二、正确安装和使用，保证防爆安全性能由于防爆电气的结构、工艺的特点,造成其防爆质量的保证与其他工业设备有极大的区别。 一般工业设备只要保证产品制造的质量满足要求，用户安装使用后就基本能够保证质量。 防爆电气设备不仅要保证在制造过程中防爆安全质量，而且，还要保证

22、安装、使用和维护得当，才能真正达到防爆的目的。如此说来，防爆电气设备制造的质量和选型、安装、维护的正确在其实际应用中防爆性能的保证各占有50%的重要性。如果防爆电气设备选型、安装、维护不当，其掩盖的不安全因素比非防爆电气设备更危险，容易造成用户的麻痹意识。 所以，要充分考虑在安装、使用过程中造成的防爆安全性能失效问题。防爆电气施工安装应严格执行国家强制性标准GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范、GB3836.14爆炸性气体环境用电气设备 第14部分：危险场所分类、GB3836.15 爆炸性气体环境用电气设备 第15部分：危险场所电气安装和GB12476可燃性粉尘环境用电气设备第1部

23、分第2节：电气设备的选型、安装和维护。安装施工不同防爆类型电气设备和配线时，应满足相应的防爆型式要求并合理选用安装材料。例如：隔爆型设备和增安型设备引入装置的密封。电气连接和接线时，应保证可靠连接，防止虚接或短路。尤其是增安型、n型等结构。设备的外壳在保证防爆安全性能方面起着重要的作用。尤其是隔爆型。因此，安装调试完毕后，其外壳要可靠紧固，防止隔爆性能或防护性能失效。设备非带电金属部件的等电位连接 设备的金属外壳与电气配线金属管路应构件组成等电位连接体。避免电气设备绝缘漏电使壳体电位局部升高引起电位差产生电火花。 具有双重绝缘的电气设备及金属管布线的电气设备不必进行等电位连接。后者应要求电气设

24、备与金属管螺纹啮合处的防锈油具有导电性。 本质安全型电气设备不需要等电位系统连接。 防爆电气设备的金属外壳的接地连接件采用RV绝缘铜芯线（额定电压为500V，芯线截面为2.5mm2以上）与装置或系统的接地连接件连接在一起。连接件应有防松措施。电源的接地类型及保护措施 为了限制电气设备金属外壳的接地故障电流的幅值及持续时间，防止等电位连接件的电位升高应采用适宜的电源的接地类型及保护措施。 采用TN系统，应为TN-S系统（中性线N和保护线PE分开布线）。对于TN-C系统应在非危险环境进行转换成TN-S系统；如采用TT系统（电源变压器与接地连接件分开接地），应在装置或系统的电源进线处设置漏电保护器。

25、接地电阻率高的场所不允许使用该系统。 如采用TI系统（电源变压器中性线与地隔离或经阻抗接地，电气装置分开接地），应在装置或系统的电源进线处设置绝缘继电器（50/V以下切断电源）。电气系统的布线1）电缆及其附件的选型及设置应考虑机械损伤及化学腐蚀等的影响。2）无护套的单芯电线（RV线），不能用作装置及系统的布线。 3）防爆电气设备未使用的引入装置及通孔应用适合相关防爆型式的堵塞件进行堵封（本安型除外），应采用仅用工具才能打开的堵塞件。4）电气线路从非危险环境穿过危险环境时，其金属管路应有相应的隔离密封措施。5）危险和非危险环境之间墙壁上穿过电缆或金属管的开孔要密封。 6）危险环境中布线电缆不能有

26、中间接头。当不可避免时，在1区危险环境应在防爆盒内连接和分支；在2区危险环境应采用焊接后再用热塑管或灌封接头进行密封：7）绞线终端接头应用芯线套或定型端子压接，但不能采用单独锡焊连接方法。布线的电气、机械性能要求1）在爆炸危险环境内，低压电力、照明线路用的导线或电缆的额定电压应不低于工作电压，且不应小于500V。工作零线的额定电压应与相线的额定电压相等，并应在同一保护管内敷设。2）在危险环境应采用电缆或铜芯导线。3）导线或电缆的最小铜芯截面积（本安系统除外）1区：铜芯 2.5mm2；2 区：铜芯 1.5mm2 。振动场所或设备应采用多股软导线或电缆。移动设备1区采用重型橡套电缆；2区采用重型或

27、中型橡套电缆。 由于本质安全型电气设备的防爆性能是通过采用电路保护措施，限制电路的电气参数和火花能量来达到的。因此，在危险场所安装、使用和维护本安设备过程中，保持电路原设计状态下的电气参数和保护性能是十分重要的。如果需要，应在电气设备的铭牌上和使用说明书中标出警告用语。例如： 警告：有爆炸性气体时请勿更换电池！ 警告：请勿在危险场所充电！要防止本安回路与非本安回路混触。连接电缆、端子板应有蓝色标志，以便识别；多个本安电路或关联电路不应共用同一电缆。 在维修本安电路和更换关联电路电气元件时，不得改变原电路的电气参数和本安性能，也不能擅自改变电气元件的型号，特别是保护元件更要格外注意。更换的保护元

28、件应严格筛选，保证整定值及保护性能与原设计要求一致。一般情况下，更换的电池和电路维修应由原制造企业负责。电缆引入系统 关于电缆引入到隔爆型电气设备时，须注意引入的方式和方法： 隔爆型电气设备的引入方式分为：直接引入和间接引入两种。这两种引入方式中间接引入更安全可靠。 间接引入的目的主要是将隔爆外壳内的电气元件与接线部分隔离开来，使得引入装置（尤其是橡胶密封圈式引入装置）这一隔爆薄弱部分与点燃源电气部件隔离开来，提高安全性。这样做的目的一是避免用户安装维修时误操作造成电气连接的错误，二是保证安装维修后，隔爆性能的保证。日本国家尤其重视间接引入的方式，而反对直接引入。布线方法：主要介绍钢管布线。

29、爆炸危险环境中不准明敷绝缘导线。必须采用镀锌厚壁钢管布线。 钢管、附件、电气设备之间，应采用螺纹连接。其有效的啮合扣数：DG25mm以下时，5扣；DG32mm以上时，6扣。锥管螺纹为5扣。1区内应用锁紧螺母并压紧，螺纹连接部分涂铅油及磷化膏。 爆炸危险环境在下列场所应安装隔离密封盒，以防止管路爆炸时产生较大压力。a）当电气设备的引入装置无隔离密封件时导线引向引入装置前的管件处；b）直径50mm以上的钢管距接线箱45cm处，及直径50mm以上钢管每隔15m处；c）相邻的爆炸危险环境1区、2区之间；1区2区与相邻的非危险环境之间。d)隔离密封盒内充填粉剂密封填料（对于隔爆型来讲），其填充宽度应大于

30、钢管内径，最小应大于16mm。当钢管中含有三根以上绝缘导线时，其绝缘导线总截面积不得超过钢管截面积的40%。对于引入的方式来将分为橡胶圈式和填料式，其中填料式更为安全。使用直接引入的橡胶圈引入装置须注意： 开始壳体内是否有点燃源是否是C级采用隔离密封或间接引入。是否在1区是否大于2升使用橡胶密封圈引入装置。是否是否是否是 否如果隔爆外壳上设置的开孔不使用（例如：用于电缆密封套或导管引入），应将其封堵，使外壳保持隔爆性能. 封堵装置可以设计成能够从隔爆外壳壁的外侧或内侧装上或拆去。 三、防爆电气设备检修和维护 爆炸性危险场所电气设备检查和维护是参照GB3836.16-2006爆炸性气体环境用电气设备 第16部分 电气装置的检查和维护，结合相应法规和企业实际工作。在实际工作中可执行国家安全生产行业标准AQ30092007 危险场所电气防爆安全规范。 企