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

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、根据爆炸性气气体混合物出现的的频繁程度和持续时间分区区2、根据释放源级级别和通风条件确确定2、按释放源级别别和通风条件确定定1）、释放源概念2）、通风条件3）、爆炸危险区域划分分按释放源级别和和通风条件确定1）、释放源概念念释放源：释放爆炸炸性混合物的设备备的位置或设备的部位。a、连续级释放源：预预计长期释放及短短时频繁释放的释释放源。b、一级释放源：预计计正常运行时周期期或偶尔释放的释释放源。c、二级释放源：预计计在正常运行下不不会释放，即使释释放也仅是偶尔短短时释放的释放源源。d、多级释放源：由上上述两种或三种级级别释放源组成的的释放源。通风良好：爆炸危危险区域内的通风风，其空气流量能使易易燃物质很快稀释到爆炸下下限值的25%以下时。。2）、通风条件爆炸爆炸危险区域域划分按释放源级级别和通风条件确确定，并符合下列列规定：a、首先按下列释释放源级别划分区区域：0区：存在连续级级释放源的区域1区：存在第一级级释放源的区域2区：存在第二级级释放源的区域3）爆炸危险区域域划分按释放源级级别

和通风条件件确定b、其次按通风条条件调整区域划分分当通风条件良好时时，应降低爆炸危危险环境区域等级级，当通风不良时时，提高爆炸危险险环境区域等级。。可采用局部机械通通风降低爆炸危险险区域等级在障碍物、凹坑和和死角处，应局部部提高爆炸危险区区域等级。1、确定原则：爆炸危险区域的范范围应根据释放源源的级别和位置，易燃物质的的性质、通风条件件、障碍物及生产条件、运行行经验，经技术经经济比较综合确定。(2)建筑物内部，宜以以厂房为单位划分分爆炸危险区域的范围。当厂厂房空间大，释放放源释放的易燃物质量少时，，可按厂房内部分分空间划定爆炸危险的区域范范围。（二）危险区域的的范围(3)当易燃物物质可能大量释放放并扩散到15m以外时，爆炸炸危险区域应划分分附加2区。(4)在物料操操作温度高于可燃燃液体闪点的情况况下，可燃液体可可能泄露时，其爆爆炸危险区域的范范围可适当缩小。。2、危险区域范围围确定A、非开敞建筑物物B、开敞或局部开开敞建筑物C、露天装置D、使用明火设备备的一些危险区域域E、与爆炸危险区区域相邻的区域1）、按规程要求求（划分）：2）、按释放源划划分A、非开敞建筑筑物在建筑物内部，一一般以室为单位，，当室内空间很大大时，可依据通风风情况、释放源的的位置、爆炸性气气体释放量的大小小和扩散范围酌情情将室内划分为若若干个区域并确定定其级别。如图示示：厂房门、窗外规定定空间范围内，由由于通风良好，则则可划低一级。但但当室内具有比空空气重的气体或蒸蒸汽，或者有比空空气轻的气体或蒸蒸汽时，也可以不不按室为单位划分分。B、开敞或局部开开敞建筑物（1）、对易燃液液体、闪点低于或或等于场所环境温温度的可燃液体注注送站，其开敞面面外缘向外水平延延伸15米，以内内向上垂直延伸3米以内的空间应应划为危险区域。。（2）、对可燃气气体、易燃液体、、闪点低于或等于于场所环境温度的的可燃液体的封闭闭工艺装置，开敞敞面外缘3米以内内的空间应划为2区。C、露天装置对装有可燃气体、、易燃液体和闪点点低于或等于场所所环境温度的可燃燃液体的封闭工艺艺装置，一般在离离设备外壳3米（（垂直或水平）以以内的空间应划为为危险区域。当设置安全阀、呼呼吸阀、放空阀时时，一般是以阀口口以外3米以内的的空间作为危险区区域。如图示。装有易燃液体、闪闪点低于或等于场场所环境温度的可可燃液体贮罐，以以罐体外壳以外的的水平或垂直距离离3米以内的空间间应划为危险区域域。当设有防护堤堤时，应包括护高高度以内的空间。。若为注送站，则以以注送口外水平15米，垂直7.5以内的空间作作为危险区域D、使用明火设备备的一些危险区域域在高温物体附近，，可采用非防爆型型电气设备。在这这种情况下防火防防爆主要采取密闭闭、防渗漏等措施施来解决，因为在在这些区域内已有有明火或超过爆炸炸性混合物自燃温温度的高温物体，，电气设备防爆已已起不到它应有的的作用。E、与爆炸危险险区域相邻的区区域关于与爆炸危险险区域相邻的区区域等级的划分分，应根据它们们之间的相对间间隔、门窗开设设方向和位置、、通风状况、实实体墙的燃烧性性能等因素确定定。具体实施时时，必须作好调调查。2）以释放源划划分危险区域以释放源级别及及通风条件区域域范围划分示例例：1、对于易燃燃物质重于空气气、通风条件良良好且第二级释释放源接近坪时时的主要装置区区，其爆炸危险险区域的范围划划分一、在爆炸危险险区域内，地坪坪下的坑、沟划划分为1区。二、以释放源为为中心，半径为为15m，地坪坪上高度为7.5m,顶部部与释放源的距距离为7.5m的范围划分为为二区。三、以释放源为为中心，总半径径为30m，地地坪上高度为0.6m，且在在2区以外的范范围内划分为附附加2区。二、爆炸性粉尘尘环境危险区域域（一）、危险区区域划分（二）、危险区区域范围按爆炸性粉尘混混合物出现的频频繁程度和持续时间分区10区：连续出出现或长期出现现爆炸性粉尘的环境11区：有时会会将积留下的粉粉尘起而偶然出现爆炸性粉尘尘混合物的环境境。（一）、危险区区域划分原则：(1)爆炸炸性危险环境的的范围应根据爆爆炸性粉尘的量、释放率、浓浓度和物理特性性、以及同类企企业相似厂房的实实践经验等确定定。(2)爆炸性性粉尘环境在建建筑物内部，宜宜以厂房为单位确定范围。。（二）、危险区区域范围确定区域划分根据火灾事故发发生的可能性和和后果，以及危危险程度及物质质状态的不同，，按下列规定进进行分区：21区：具有闪闪点高于环境温温度的可燃液体体，在数量和配置上能引起起火灾危险的环环境。22区：具有悬悬浮状、堆积状状的可燃粉尘或或可燃纤维，虽不能形成爆炸炸性混合物，但但在数量和配置置上能引起火灾危危险的环境。23区：具有固固体状可燃物质质，在数量和配配置上能引起火灾危险的环环境。三、火灾危险环环境作业名词解释：爆炸性危险环境境、火灾危险险环境问答：1、易燃易爆物物质的燃爆条件件？2、电气设备的的防爆途径（措措施）？3、爆炸性气体体环境危险区域域划分？第三节爆爆炸性混合物物的分类、分分级和分组一、爆炸性混合合物的分类二、爆炸性气体体混合物的分级级分组三、爆炸性粉尘尘混合物的分级级分组爆炸性混合物的的危险性，是由由它的爆炸极限、传爆能力、引燃温度和最小点燃点流决定的。根据爆炸性混合合物的危险性并并考虑实际生产产过程的特点，，一般是将爆炸炸混合物分为三三类：I类——矿井甲甲烷；II类——工业业气体III类——工工业粉尘一、爆炸性混合合物的分类二、爆炸性气体体混合物的分级级、分组分级按最大试验安全全间隙（MESG）分级按最小点燃电流流（MIC）分级分组按引燃温度分组组1、按最大试验验安全间隙（MESG）分级级（1）分级实验验方法：最大安全试验间间隙是在标准试试验条件下，壳壳内所有浓度的的被试验气体或或蒸气与空气的的混合物点燃后后，通过25mm面均不能点点燃壳外爆炸气气体混合物的外外壳空腔两部分分之间的最大间间隙。1、按最大试验验安全间隙（MESG）分级级（2）分级归类类方法：I类——矿井甲甲烷：=1.14mmII类——工业业气体:<1.14mmIIA:0.9<MESG<1.14mmIIB:0.5<MESG<0.9mmIIC:MESG<0.5mm2、按最小点燃燃电流（MIC）分级(1)分级实验验方法在温度为20---40。C，0.1Mpa，电压为24V，电感为为95mH的试试验条件下，采采用IEC标准准火花发生器对对空气电感组成成的直流电路进进行3000次次火花发生试验验，能够点燃最最易点燃混合物物的最小电流。。2、按最小点燃燃电流（MIC）分级（2）分级归类类方法：I类：甲烷最易易点燃的混合物物浓度为8.3%±0.3%，最小引燃能能量为0.28mJ。对应的的电路电流I0（基准）。II类——工业业气体:IIA:0.8≤≤1IIB:0.45≤≤0.8IIC:0.45≤引燃温度:也称称自燃温度，既既不需要用明火火灾空气或氧气气中加热即能引引起燃烧和爆炸炸的最低的温度度。T1：t>450℃T1：300<t<450℃T3：200<t<300℃℃T4：：135<t<200℃T5：100<t<135℃℃T6：：85<t<100℃3、按引燃温度度分组三、爆炸性粉尘尘混合物的分级级分组1、分级分组方方法（1）根据爆炸炸性粉尘混合物物物理特性（导电性分级））（2）爆炸性粉粉尘引燃温度的的高低2、分级分组规规定三、爆炸性粉尘尘混合物的分分级分组2、分级分组规规定（1）根据粉尘尘导电性：IIIA(非)、IIIB(导)（2）按引燃温温度分组：T11T>270℃T12270>T>200℃T13200>T>140℃第四节防防爆电气气设备选择一、一般安全要要求二、电气防爆标标志和防护型式式三、爆炸性环境境电气设备选择择四、火灾危险环环境电气设备选选择（1）严格进行爆炸性性环境的电力设设计时，尽量把把电气设备，特特别是正常运行行时发生火花的的设备，布置在在危险性较小或或非爆炸性环境境中。（2）在满足工艺生产产及安全的前提提下，尽量少用用防爆电气设备备，少用携带式式电气设备。（3）严格按防爆要求求配用电气设备备，防爆电气设设备应具有相应应的级、组。（4）在建筑上采取措措施限制爆炸性性环境范围。一、一般安全要要求二、电气防爆标标志及防护型式式1、防爆电气设备备类型2、防爆的标示示方法3、防护型式1、防爆电气设设备类型（1）隔爆型(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）特殊殊型(s)I类：煤矿井下下用电气设备。。II类：工厂用用电气设备，按按MESG（MIC）分为A、B、C三级级。(1)永永久性标标志“EX”,在铭铭牌右上上方(2)类类型、级级别、组组别标示示edIIBT32、防爆爆的标示示方法①表示产产品防爆爆型式，，用一种种或多种种用字母母表示。。②类别③③级别④④表示示温度组组别④③②①（3）特特例：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ExdII氨。II类电气设设备的标标志，可可标温度度组别，，也可标标最高表表面温度度，或二二者都标标出ExeII(125℃)或ExeII（125℃℃）T4。（3）特特例：3、防护护型式（1）等等级代号号：IPX1X2S（M））附加字母防水等级防固体等级外壳防护特征字母（2）说说明无S或M则表示设设备在静静止和运运转状态态下都经经过防水水试验。。当仅需要要用一个个特征数数字表示示防护等等级时则则被省略略的数字字必须采采用字母母X代替。IP5表示5级防水，，IP2X表示2级防尘。。X1、X2数字越高高标示防防护等级级越高。（2）说说明三、爆炸炸性环境境电气设设备选择（一）、、爆炸性性