爆炸和火灾危险环境电气设备选择课件

§8-1电气防爆原理

§8-2爆炸和火灾危险环境区域划分

§8-3爆炸性混合物的分类、分级和分组

§8-4防爆电气设备选择

§8-5电气防爆应用问题第八章爆炸和火灾危险环境电气设备的选择

一、基本概念二、燃爆条件及防爆措施三、电气设备的防爆途径四、防爆电气设备的类型与标志五、隔爆防爆原理六、本质安全型防爆原理第一节电气防爆原理一、基本概念1、爆炸性危险环境：含有爆炸性混合物的环境。

2、爆炸性混合物：是指在大气条件下，气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合，点燃后，燃烧将在整个范围内迅速传播的混合物。（1）爆炸性气体混合物：

对可燃气体、易燃气体或可燃液体的蒸气与空气混合物形成的爆炸性混合物。

(2)爆炸性粉尘混合物：悬浮状可燃粉尘或可燃纤维与空气混合形成的爆炸性混合物。

3、火灾危险环境3、火灾危险环境：它是指生产、使用、储存后输送火灾危险物质的过程中，能引起火灾危险的区域。能引起火灾危险的物质包括：

(1)闪点高于场所环境温度的可燃液体，在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，虽然能泄漏但不致于形成爆炸性混合物。

(2)虽能燃烧，但不可能形成爆炸性混合物的悬浮状或堆积状的可燃粉尘或可燃纤维。

(3)固体状可燃物质。

二、燃爆条件与防爆基本措施(一)易燃易爆物质的燃爆条件

1、电气设备周围存在有一定数量的易燃易爆物质。

2、这些易燃易爆物质与空气混合，其浓度在爆炸极限以内，并具有与电气设备的危险因素相接触的可能性。

3、电气设备产生的火花、电弧或高温热量足以点燃爆炸性混合物。（二）防爆基本措施4、消除或控制电气设备产生火花、电弧或高温的可能性，并使其与易燃易爆物隔离，并在低于引燃温度下运行。5、定期清除沉积粉尘，给物料增湿，防止沉积和悬浮。1、要把燃爆的三个条件同时出现的可能性减到最小程度。2、通过生产工艺设计来消除或减少可燃气体、易燃液体的蒸气或薄雾、爆炸或可燃粉尘的产生及积累。3、限制易燃易爆物质在空气中的含量，减少其达到爆炸极限的概率。三、电气设备的防爆途径1、电气设备的防爆的基本思路隔爆防爆：采用结构防爆措施，使设备外部呈安全特性。本质安全防爆：从电路角度限制进入危险场所的电能，并防止出现火花和高温表面。2、电气设备防爆措施2、电气设备防爆措施(1)采用隔爆外壳。

(2)采用本质安全电路。

(3)采用超前切断电源。

(4)隔离法。

(5)限制正常工作的温度。

采用隔爆外壳多用于电机、电器等动力设备的防爆。特点：采用坚固外壳，当电气设备内部爆炸时产生的爆炸压力不致使外壳变形。当火焰从外壳间隙溢出时，受到足够的冷却，不足以引燃爆炸性混合物采用本质安全电路从基本电路设计出发，在电气系统中采用一定措施，使外露的电火花能量不足以引燃爆炸性混合物。适用于信号通信、测量仪器、遥控和自动控制系统等。采用超超前切切断电电源基本原原理：：在电电气设设备出出现故故障前前，即即自行行把电电源切切断，，使热热源不不至于于与爆爆炸性性混合合物接接触，，从而而达到到防爆爆目的的。隔离法法原理：：使正正常或或故障障时产产生的的危险险因素素，不不与爆爆炸性性混合合物直直接接接触，，从而而达到到防爆爆目的的。限制正正常工工作的的温度度通过加加大导导线截截面、、降低低使用用容量量、改改善散散热条条件等等方法法，把把电气气设备备正常常或故故障时时的运运行温温度控控制在在爆炸炸性物物质的的引燃燃温度度以内内。（5）充油油型(o)（6）充砂型型(q)（7）无火花花型(n)（8）特殊型型(s)四、防爆爆设备备的类类型与与标志志1、按其其使用用环境境的不不同分分为二二类：I类为煤煤矿井井下用用电气气设备备；II类为工工厂用用电气气设备备。2、根据据电气气设备备产生生火花花、电电弧和和危险险温度度的特特点，，为防防止其其点燃燃爆炸炸性混混合物物而采采取的的措施施不同同分八类：（1）隔爆爆型(d)（2）增安型型(e)（3）本质安安全型型(ia,ib)（4）正压型型(p)五、隔隔爆防防爆原原理（一））、基基本概概念隔爆性性耐耐爆性性（二））、要要求耐爆性性要求求隔爆性性要求求（三））、隔隔爆外外壳的的材料料隔爆：：指当当坚固固的电电气设设备外外壳内内发生生爆炸炸时，，火焰焰经各各接合合面喷喷出，，而不不使外外面的的爆炸炸性混混合物物爆炸炸。（一））、基基本概概念1、耐爆爆性耐爆性性是指指外壳壳强度度。当当外壳壳内发发生最最严重重的爆爆炸性性混合合物爆爆炸时时，或或因高高温引引起壳壳内有有机绝绝缘分分解，，生成成可燃燃性高高压气气体时时，其其压力力都不不致于于使外外壳变变形和和损坏坏，其其高温温也不不致使使外壳壳损伤伤。（一））、基基本概概念2、隔爆爆性隔爆性性是指指外壳壳各部部件的的接合合面，，要符符合一一定要要求，，使壳壳内爆爆炸时时向外外喷出出的火火焰或或灼热热金属属颗粒粒不会会引起起壳外外的爆爆炸性性混合合物的的爆炸炸。耐爆性性要求求1、爆炸炸性混混合物物的爆爆炸压压力与与温度度2、外壳壳内绝绝缘油油及有有机物物分解解产生生的压压力3、多空空腔的的过压压现象象4、隔爆爆外壳壳的机机械强强度1、爆炸炸性混混合物物的爆爆炸压压力与与温度度爆炸压压力：：一般T=2100-2200℃，爆炸压压力理理论值值为0.83——0.85MPa。实际值值：温温度1850℃℃，压力为0.74MPa，由于圆球形形的爆炸压压力大，长长方形最小小容积在0.5—0.6L时，压力相相差不大；；容积小于于0.5L时，爆炸压压力显著降降低；到0.01L时,其压力为0.5MPa.爆炸压力随随间隙的增增加而降低低,间隙相同时时,随容积增大大而增大。。2、外壳内绝绝缘油及有有机物分解解产生的压压力电弧作用下下，绝缘油油及有机物物分解产生生大量气体体，从而使使外壳受到到较高的压压力过压要比瓦斯爆炸压压力还大；；例如：塑塑料K21-22在电弧持续续1S所产生的压压力可达1.1MPA，高压油开关关箱内进行行三相短路路试验，当当切断线路路的电压为为6KV，短路电流可可达9.6KA时，虽法兰盘盘有0.1—0.15mm2间隙,而箱内压力力仍达到2MPA。3、多空腔的的过压现象象爆炸压力与与初压成正正比。初压压为0.1MPA,爆炸压力约约0.8MPA,初压为0.2MPA,爆炸压力约约1.6MPA.如右图：为避免产生生过压现象象，在设计计隔爆外壳壳时，应尽尽量缩小二二腔容积之之差，一般般应小于4：1联通孔断面面积应大于于750mm2。4、隔爆外壳的机械械强度考虑1.5倍的安全系系数的基础础上，能承承受0.8MPA设备的外壳壳,若采用钢板板其最小厚厚度应不小小于3--4㎜㎜,铸铁应为6㎜。只有这样样才能承受受甲烷爆炸炸高温和爆爆炸压力的的冲击作用用。出厂或或检修后，，还应进行行水压实验验。对于有衬垫垫密封的空空腔，由于于爆炸后气气体不能泄泄出，压力力不能增高高，此时，，不论空腔腔净容积大大小，外壳壳均要求承承受0.8MPA隔爆性要求求1、最大试验验安全间隙隙它是介于传传爆与不传传爆之间的的间隙。间间隙值的大大小与结合合面宽度及及爆炸性混混合物的种种类等因素素有关，它它可以通过过实验来确确定。2、隔爆外壳壳接合面的的要求对结合面的的间隙宽度度和光洁度度的要求也也不一样。。通常对以法法兰结合的的法兰盘强强度要求比比外壳更高高。隔爆外壳的材料料要求隔爆型电气设备外外壳材质应应以钢和高高级铸铁为为主，在某某些条件下下也可用铝铝合金或塑塑料。六、本质安全防防爆原理本质安全防防爆是根据据安全火花花原理，通通过合理地地选择电气气参数，使使系统在正正常或故障障状态下，，产生的电电火花变得得相当小，，不能点燃燃周围的爆爆炸性混合合物。本质安全电电路的安全全措施：1、电源限流流措施2、电感元件件的消能措措施3、安全栅第二节爆爆炸和火灾灾危险环环境区区域划分一、爆炸性性气体环境境危险区域域范围二、爆炸性性粉尘环境境危险区域域范围三、火灾危危险环境危危险区域范范围一、爆炸性性气体环境境区域范围围（一）、危危险区域划划分（二）、危危险区域范范围（一）、危危险区域划划分

0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体混合物的环境。2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体混合物的环境，即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境1、根据爆炸炸性气体混混合物出现现的频繁程程度和持续时时间分区2、根据释放放源级别和和通风条件件确定2、按释放源源级别和通通风条件确确定1）、释放源概念念2）、通风条件3）、爆炸危险区区域划分按按释放源级级别和通风风条件确定定1）、释放源源概念释放源：释释放爆炸性性混合物的的设备的位位置或设备的部位位。a、连续级释放放源：预计计长期释放放及短时频频繁释放的的释放源。。b、一级释放源源：预计正正常运行时时周期或偶偶尔释放的的释放源。。c、二级释放源源：预计在在正常运行行下不会释释放，即使使释放也仅仅是偶尔短短时释放的的释放源。。d、多级释放源源：由上述述两种或三三种级别释释放源组成成的释放源源。通风良好：：爆炸危险险区域内的的通风，其空气流量量能使易燃燃物质很快稀释到到爆炸下限限值的25%以下时。2）、通风条件爆炸爆炸危危险区域划划分按释放放源级别和和通风条件件确定，并并符合下列列规定：a、首先按下列列释放源级级别划分区区域：0区：存在连连续级释放放源的区域域1区：存在第第一级释放放源的区域域2区：存在第第二级释放放源的区域域3）爆炸危险险区域划分分按释放源源级别和和通风条件件确定b、其次按通风风条件调整整区域划分分当通风条件件良好时，，应降低爆爆炸危险环环境区域等等级，当通通风不良时时，提高爆爆炸危险环环境区域等等级。可采用局部部机械通风风降低爆炸炸危险区域域等级在障碍物、、凹坑和死死角处，应应局部提高高爆炸危险险区域等级级。1、确定原则则：爆炸危险区区域的范围围应根据释释放源的级级别和位置，易燃燃物质的性性质、通风风条件、障障碍物及生产条件件、运行经经验，经技技术经济比比较综合确定。(2)建筑物内部部，宜以厂厂房为单位位划分爆炸炸危险区域的范围围。当厂房房空间大，，释放源释释放的易燃物质量量少时，可可按厂房内内部分空间间划定爆炸危险的的区域范围围。（二）危险险区域的范范围(3)当易燃物质质可能大量量释放并扩扩散到15m以外时，，爆炸危险险区域应划划分附加2区。(4)在物料操作作温度高于于可燃液体体闪点的情情况下，可可燃液体可可能泄露时时，其爆炸炸危险区域域的范围可可适当缩小小。2、危险区域域范围确定定A、非开敞建筑筑物B、开敞或局部部开敞建筑筑物C、露天装置D、使用明火设设备的一些些危险区域域E、与爆炸危险险区域相邻邻的区域1）、按规程程要求（划划分）：2）、按释放放源划分A、非开敞建筑筑物在建筑物内部部，一般以以室为单位位，当室内内空间很大大时，可依依据通风情情况、释放放源的位置置、爆炸性性气体释放放量的大小小和扩散范范围酌情将将室内划分分为若干个个区域并确确定其级别别。如图示示：厂房门、窗窗外规定空空间范围内内，由于通通风良好，，则可划低低一级。但但当室内具具有比空气气重的气体体或蒸汽，，或者有比比空气轻的的气体或蒸蒸汽时，也也可以不按按室为单位位划分。B、开敞或局部部开敞建筑筑物（1）、对易燃燃液体、闪闪点低于或或等于场所所环境温度度的可燃液液体注送站站，其开敞敞面外缘向向外水平延延伸15米，以内向向上垂直延延伸3米以内的空空间应划为为危险区域域。（2）、对可燃燃气体、易易燃液体、、闪点低于于或等于场场所环境温温度的可燃燃液体的封封闭工艺装装置，开敞敞面外缘3米以内的空空间应划为为2区。C、露天装置对装有可燃气气体、易燃燃液体和闪闪点低于或或等于场所所环境温度度的可燃液液体的封闭闭工艺装置置，一般在在离设备外外壳3米（垂直或或水平）以以内的空间间应划为危危险区域。。当设置安全全阀、呼吸吸阀、放空空阀时，一一般是以阀阀口以外3米以内的空空间作为危危险区域。。如图示。。装有易燃液液体、闪点点低于或等等于场所环环境温度的的可燃液体体贮罐，以以罐体外壳壳以外的水水平或垂直直距离3米以内的空空间应划为为危险区域域。当设有有防护堤时时，应包括括护高度以以内的空间间。若为注送站站，则以注注送口外水水平15米，垂直7.5以内的空间间作为危险险区域D、使用明火设设备的一些些危险区域域在高温物体附附近，可采采用非防爆爆型电气设设备。在这这种情况下下防火防爆爆主要采取取密闭、防防渗漏等措措施来解决决，因为在在这些区域域内已有明明火或超过过爆炸性混混合物自燃燃温度的高高温物体，，电气设备备防爆已起起不到它应应有的作用用。E、与爆炸危险险区域相邻邻的区域关于与爆炸炸危险区域域相邻的区区域等级的的划分，应应根据它们们之间的相相对间隔、、门窗开设设方向和位位置、通风风状况、实实体墙的燃燃烧性能等等因素确定定。具体实实施时，必必须作好调调查。2）以释放源源划分危险险区域以释放源级级别及通风风条件区域域范围划分分示例：1、对于易易燃物质重重于空气、、通风条件件良好且第第二级释放放源接近坪坪时的主要要装置区，，其爆炸危危险区域的的范围划分分一、在爆炸炸危险区域域内，地坪坪下的坑、、沟划分为为1区。二、以释放放源为中心心，半径为为15m，地坪上高度度为7.5m,顶部与释放放源的距离离为7.5m的范围划分分为二区。。三、以释放放源为中心心，总半径径为30m，地坪上高度度为0.6m，且在2区以外的范范围内划分分为附加2区。二、爆炸性性粉尘环境境危险区域域（一）、危危险区域划划分（二）、危危险区域范范围按爆炸性粉粉尘混合物物出现的频频繁程度和和持续时间分分区10区：连续出出现或长期期出现爆炸炸性粉尘的环境11区：有时会会将积留下下的粉尘起起而偶然出现爆炸性性粉尘混合合物的环境境。（一）、危危险区域划划分原则：(1)爆炸性危险险环境的范范围应根据据爆炸性粉粉尘的量、释放率率、浓度和和物理特性性、以及同同类企业相似厂房房的实践经经验等确定定。(2)爆炸性粉尘尘环境在建建筑物内部部，宜以厂厂房为单位确定范范围。（二）、危危险区域范范围确定区域划分根据火灾事事故发生的的可能性和和后果，以以及危险程程度及物质质状态的不不同，按下下列规定进进行分区：：21区：具有闪闪点高于环环境温度的的可燃液体体，在数量量和配置上能能引起火灾灾危险的环环境。22区：具有悬悬浮状、堆堆积状的可可燃粉尘或或可燃纤维维，虽不能形成成爆炸性混混合物，但但在数量和和配置上能引起火火灾危险的的环境。23区：具有固固体状可燃燃物质，在在数量和配配置上能引引起火灾危险险的环境。。三、火灾危危险环境作业名词解释：：爆炸性危险险环境、火火灾危险险环境问答：1、易燃易爆爆物质的燃燃爆条件？？2、电气设备备的防爆途途径（措施施）？3、爆炸性气气体环境危危险区域划划分？第三节爆爆炸炸性混合物物的分类、、

分级和和分组一、爆炸性性混合物的的分类二、爆炸性性气体混合合物的分级级分组三、爆炸性性粉尘混合合物的分级级分组爆炸性混合合物的危险险性，是由由它的爆炸极限、传爆能力、引燃温度和最小点燃点点流决定的。根据爆炸性性混合物的的危险性并并考虑实际际生产过程程的特点，，一般是将将爆炸混合合物分为三三类：I类——矿井甲烷；；II类——工业气体III类——工业粉尘一、爆炸性性混合物的的分类二、爆炸性性气体混合合物的分级级、分组分级按最大试验验安全间隙隙（MESG）分级按最小点燃燃电流（MIC）分级分组按引燃温度度分组1、按最大试试验安全间间隙（MESG）分级（1）分级实验验方法：最大安全试试验间隙是是在标准试试验条件下下，壳内所所有浓度的的被试验气气体或蒸气气与空气的的混合物点点燃后，通通过25mm面均不能点点燃壳外爆爆炸气体混混合物的外外壳空腔两两部分之间间的最大间间隙。1、按最大试试验安全间间隙（MESG）分级（2）分级归类类方法：I类——矿井甲烷：：=1.14mmII类——工业气体:<1.14mmIIA:0.9<MESG<1.14mmIIB:0.5<MESG<0.9mmIIC:MESG<0.5mm2、按最小小点燃电电流（MIC）分级(1)分级实验验方法在温度为为20---40。C，0.1Mpa，电压为24V，电感为95mH的试验条条件下，，采用IEC标准火花花发生器器对空气气电感组组成的直直流电路路进行3000次火花发发生试验验，能够够点燃最最易点燃燃混合物物的最小小电流。。2、按最小小点燃电电流（MIC）分级（2）分级归归类方法法：I类：甲烷烷最易点点燃的混混合物浓浓度为8.3%±0.3%，最小引引燃能量量为0.28mJ。对应的电电路电流流I0（基准）。。II类——工业气体体:IIA:0.8≤≤1IIB:0.45≤≤≤0.8IIC:0.45≤≤引燃温度度:也称自燃燃温度，，既不需需要用明明火灾空空气或氧氧气中加加热即能能引起燃燃烧和爆爆炸的最最低的温温度。T1：t>450℃T1：300<t<450℃℃T3：200<t<300℃℃T4：：135<t<200℃T5：100<t<135℃℃T6：：85<t<100℃℃3、按引燃燃温度分分组三、爆炸炸性粉尘尘混合物物的分级级分组1、分级分分组方法法（1）根据爆爆炸性粉粉尘混合合物物理理特性（导电性性分级））（2）爆炸性性粉尘引引燃温度度的高低低2、分级分分组规定定三、爆炸炸性粉尘尘混合物物的分分级分组组2、分级分分组规定定（1）根据粉粉尘导电电性：IIIA(非)、IIIB(导)（2）按引燃温温度分组组：T11T>270℃℃T12270>T>200℃T13200>T>140℃第四节防防爆电气气设备选选择一、一般般安全要要求二、电气气防爆标标志和防防护型式式三、爆炸炸性环境境电气设设备选择择四、火灾灾危险环环境电气气设备选选择（1）严格进行行爆炸性性环境的的电力设设计时，，尽量把把电气设设备，特特别是正正常运行行时发生生火花的的设备，，布置在在危险性性较小或或非爆炸炸性环境境中。（2）在满足工工艺生产产及安全全的前提提下，尽尽量少用用防爆电电气设备备，少用用携带式式电气设设备。（3）严格按防防爆要求求配用电电气设备备，防爆爆电气设设备应具具有相应应的级、、组。（4）在建筑上上采取措措施限制制爆炸性性环境范范围。一、一般般安全要要求二、电气气防爆标标志及防防护型式式1、防爆电电气设备备类型2、防爆的的标示方方法3、防护型型式1、防爆电电气设备备类型（1）隔爆型型(d)（2）增安型(e)（3）本质安全全型(ia,ib)（4）正压型(p)（5）充油型(o)（6）充砂型(q)（7）无火花型型(n)（8）特殊型(s)I类：煤矿矿井下用用电气设设备。II类：工厂厂用电气气设备，，按MESG（MIC）分为A、B、C三级。(1)永久性标标志“EX”,在铭牌右右上方(2)类型、级级别、组组别标示示edIIBT32、防爆的的标示方方法①表示产品品防爆型型式，用用一种或或多种用用字母表表示。②类别③③级别④④表示示温度组组别④③②①（3）特例：：复合型：：先标出出为主体体防爆型型式，后后标出为为他防爆爆型式(ExepIIAT3)。特定型：：只允许许一种爆爆炸性气气体或蒸蒸汽环境境中使用用的电气气设备，，其标志志可用该该气体或或蒸气的的化学分分子式或或名称表表示，此此时可不不必注明明级别与与温度组组ExdII(NH3)或