特殊场所的电气设计与设备选型的研讨

特殊场所的电气设计与设备选型的研讨摘要：本文主要通过对爆炸性气体和环境危险区域的划分，爆炸性气体混合物的分级、分组、防爆电气设备的种类和特点的介绍，从而详细的阐述了爆炸和火灾危险场所的电气设计和设备选型。关键词：爆炸火灾危险场所防爆电气设计设备选型由公安部主编的国标建筑设计防火规范 （ GBJ16-87）已实施多年， 1995 年经过修订重新颁布。该规范把生产厂房的火灾危险性划为甲、乙、丙、丁、戊等五类，仓库的火灾危险性也划分为五类。这里所说的火灾危险性厂房和仓库都属于特殊场所。特殊场所还应该包括火灾爆炸危险环境、湿热带环境场所等。本文拟就火灾爆炸危险环境的电气设计和设备选型谈一点个人看法，请同行斧正。1、爆炸和火灾危险场所的电气设计和设备选型国标爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范(GB50058-92)把引起爆炸和火灾的危险环境分成二类，爆炸性气体环境和爆炸性粉尘环境。这是按爆炸性危险介质来分的。从爆炸发生时，爆炸物质在空间分布状态，可以把爆炸分成凝聚相爆炸和分散相爆炸。爆炸的燃料物质均匀地分散在空气或氧气中，遇到点火源或高温时所发生的爆炸，称为分散相爆炸。分散相爆炸必须是危险物质与空气形成的混合物，这种混合物有一定的混合比，只有在合适的混合浓度范围之内才有可能发生爆炸，这种混合浓度的范围有上限和下限之说。不同的物质有不同的爆炸范围，也就是有不同的上限和下限。通常所说的爆炸可燃性气体和一般工业用爆炸粉尘所引起的爆炸，都属于分散性爆炸。而像火药、炸药类的爆炸，因爆炸性物质本身就是含氧物质，不借助于外界氧化剂，在外界温度或起爆条件满足时，就可以发生爆炸。这类爆炸物质无论是在粉状，还是堆积状态，均可能发生爆炸。这一类爆炸称为凝聚相爆炸。所以，在进行爆炸与火灾危险场所做设计以前，应先了解生产工艺流程，主要物料的物理、化学性质，以及这些物料的平面分布情况，必要的时候，还应该搞清楚放置和输送这些物料的设备和管道。这对于下面划分区域的等级很重要，也是整个电气设计的第一步。1.1 爆炸性气体环境中电气设计和设备选型(1)爆炸性气体和环境危险区域的划分按照爆炸和火灾危险环境电气装置设计规范(GB50058-92)的规定，首先应根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间进行场所的分类。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， 或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。不同等级的爆炸危险区域，电气设备采用防爆型式也不相同。因此，只有正确确定爆炸危险场所的等级，才能合理地选择电气设备，保证该环境的安全。(2)爆炸性气体混合物的分级、分组爆炸性气体混合物的分级是按其最大试验安全间隙和最小点燃电流分级。表中所谓最大试验安全间隙(MESG)是在规定的试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过 25mm 长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外壳空腔与壳内两部分之间的最大间隙。这个间隙越小表明混合物气体的爆炸危险越大，所以说 -.组比 /0 更危险。而表中最小点燃电流比 (MICR)是指在规定的试验条件下，用直流 24V、95mH 的电感电路火花试验装置进行点燃试验，各种可燃性气体与空气的混合物的最小点燃电流与甲烷 / 空气最小点燃电流之比。所以说这个比值越小，表明这种气体混合物所需的点燃能量越小，即其危险性越大，也就是说 IIC 组气体混合物比IIA 组更危险。按照标准试验方法试验时，引燃爆炸性混合物的最低温度称为引燃温度。根据引燃温度，可以把爆炸性气体、蒸气混合物分成T1T6 六个组别，要求防爆电气设备允许的最高表面温度与之相适应。爆炸性气体混合物的分级和分组是防爆场所划分及选择防爆电气设备的重要参数。(3)防爆电气设备的种类和特点爆炸危险场所使用的防爆电气设备，在运行过程中，必须具备不引燃周围爆炸性混合物的性能。满足上述要求的电气设备可制成隔爆型、增安型、木质安全型、正压型、充油型、充砂型、无火花型、防爆特殊型和粉尘防爆型等类型。各种防爆类型电气设备的基本要求：隔爆型电气设备 (d)：具有隔爆外壳的电气设备，指把能点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内，该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力并阻止向周围的爆炸性混合传爆的电气设备。增安型电气设备 (e)：正常运行条件下，不会产生点燃爆炸性混合物的火花或危险温度，并在结构上采取措施，提高其安全程度，以避免在正常和规定过载条件出现点燃现象的电气设备。本质安全型电气设备 (i)：在正常运行或在标准试验条件下所产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。正压型电气设备 (p)：具有保护外壳，且壳内充有保护气体，其压力保持高于周围爆炸性混合物气体的压力，以避免外部爆炸性混合物进入外壳内部的电气设备。充油型电气设备 (o)：全部或可能产生电火花或过热的部分部件浸在油中使之不能点燃油面以上或外壳围的爆炸性混合物的电气设备。充砂型电气设备 (q)：外壳内充填砂粒材料，以便在规定使用条件卜外壳内产生电弧、火焰传播，壳壁或颗粒材料表面的过热温度均不能够点燃周围的爆炸性混合物的电气设备。无火花型电气设备 (n)：在正常运行条件下不产生能够点燃周围爆炸性混合物的高温表面或灼热点，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。上述各种防爆类型电气设备一般按上述的基本要求和国标爆炸性环境用防爆电气设备 GB3836-83包括各分册 (的规定制造。防爆特殊型 (s)：凡在结构上不属于上述基本防爆类型或上述基本防爆型的组合而采取其他特殊措施经充分试验又确定证明具有防止爆炸性气体混合物能力的电气设备称为特殊型电气设备。粉尘防爆炸型 (DIP)：为防止爆炸粉尘进入设备内部，外壳的结合面应坚固严密，并须加密封垫圈，转动轴与轴孔间要加防尘密封。粉尘沉积有增温引燃作用，要求设备的外壳表面光滑、无裂缝、无凹坑或沟槽，并具有足够的强度。该型设备的标准为国标爆炸性粉尘环境用防爆电气设备粉尘防爆电气设备 GB12476.1-90。（4）爆炸危险环境中电气设备选型防爆电气设备应根据爆炸危险区域的等级和爆炸危险物质的类别、级别、组别选型。安全可靠、经济合理是防爆电气设备的选型原则。在 0 级区域只准许选用 ia 级本质安全型设备和其他特别为 0 级区域设汁的电气设备 (特殊型 )。但应指出，为了降低：工程造价，在电气设备选型时，只要满足环境要求和爆炸性混合气体级别组别的要求即可，不宜为了提高安全度，而选用更高一级的电气设备。1.2 爆炸性粉尘环境中电气设计和设备选型爆炸性粉尘按其物理性质分为4 类，即： (1)爆炸性粉尘。如镁、铝等粉尘。(2)可燃性导电粉尘。 如石墨、煤粉尘等。 (3)可燃性非导电粉尘。如聚乙烯粉、面粉等。 (4)可燃纤维。如棉花纤维等。而爆炸性粉尘环境则分为 2 个危险区，即 10 区和 11 区。爆炸性粉尘环境中电气设备防爆类按下表规定进行选型：在 10、11 区的防爆电气设备是按外壳的防护等级分类， 用特征字母 “IP ”后跟两个数字表征其外壳的防护等级。第一数字表示对人、固体异物或尘埃的防护能力分为 06 级，上表中尘密型即为 6 级，防尘型为 5级。第二位数字表示对水的防护能力分为08 级。2、防爆电气产品的现状及市场预测目前我国的防爆电气产品生产状况随着我国的经济发展也有了长足的进步，所生产的产品基本可以满足各种爆炸危险场所的需求，产品不仅符合我国国家标准爆炸性环境用防爆电气设备GB3836的质量要求，有的生产厂还采用国际电工委员会的IEC79-0，79-4，79-8，79-12，79-1AIEC44和欧共体 EN50014，50018，50019 的标准进行生产。产品包括防爆配电箱，防爆主令电器，防爆灯具，防爆插接装置，防爆接线盒及管件等8 大类 (300 多个品种规格的产品。生产厂家以东北地区居多，如沈阳防爆器材厂，沈阳北方防爆器材厂，沈阳中兴防爆电器总厂，沈阳沈鹰电器厂，佳木斯防爆电器工业公司。近几年，北京和南方也新成立了一些防爆电器的工厂，如北京兴华防爆电器厂，浙江飞跃防爆电器制造公司。此外国外的一些产品也陆续进入我国，如德国 ABB 的产品等。随着石油化工等生产的发展，防爆电器产品的市场也日益扩大，但是生产企业之间竞争也日趋激烈，现在的防爆电器产品普遍比较笨重，价格也很高，和国外产品相比体积大，重量重，加工比较粗糙，维护不方便的状况比较突出。所以，生产厂家要想占领市场，必须在提高产品的科技含量，提高产品质量，降低造价方面下功夫。而设计者在选用防爆电器产品时一定要选择正规厂家的产品，认真查对该产品是否有国家授权的防爆电器产品质量监督检验中心颁发的防爆合格证。