防爆知识简介.ppt

防爆知识简介,汇报人：甘梅,时 间：2017年10月20日,目录,三、隔爆型“d”设计要点,二、防爆型式,一、防爆原理,煤炭、石油、化学、纺织等工业在国民经济中占很重要的地位，这些行业在生产过程中会产生爆炸性气体蒸汽或爆炸性粉尘，这种场所均称为爆炸性危险场所。 大量的统计资料表明，电火源是井下瓦斯爆炸的主要点火源。随着煤矿生产电气化程度的提高及井下电气设备电压等级的提高，对电气设备防爆提出了更高要求。 防爆电气产品是指按规定的标准设计制造、按规定的条件在爆炸性环境中使用，不会引起周围爆炸性混合物点燃爆炸的电气设备。,前言,一、防爆原理,点燃源(点燃能量） - 电火花、热表面等； 爆炸性物质 - 可燃性物质或粉尘等； 助燃剂 - 空气（氧气）,一、防爆原理,在潜在爆炸危险的环境产生爆炸必须具备下列三个条件：,可燃性气体或物质,助燃源（氧气）,点燃源（点燃能量）,瓦斯爆炸必须同时具备三个条件： 有一定的瓦斯浓度（5%-16%）； 具有一定能量、能点燃瓦斯的点火源或温度； 有足够的氧气（12%以上）。 煤尘爆炸也必须同时具备三个条件： 煤尘本身具有爆炸性且在空气中悬浮的煤尘达到一定浓度 （45g1500-2000g）； 有能引起煤尘爆炸的高温热源； 有足够的氧气（17%以上）。,一、防爆原理,如 何 防 爆？,一、防爆原理,一、移开危险区的助燃源(氧气) 工作在真空中 工作在水下 工作在惰性气体环境中,一、防爆原理,可燃性气体或物质,助燃源（氧气）,点燃源（点燃能量）,二、移开爆炸性气体或物质 1. 充分的密封处理 冲淡危险区的含量,一、防爆原理,可燃性气体或物质,助燃源（氧气）,点燃源（点燃能量）,三、移开危险区的点燃源 1. 无火花 电 2. 无热源 3. 无火花 摩擦 4. 无火花 静电,一、防爆原理,可燃性气体或物质,助燃源（氧气）,点燃源（点燃能量）,二、防爆型式,二、防爆型式,我们在煤矿矿井下使用的产品上，总能看见“防爆标志”，这是什么意思？,EX ib IIC T4 Gb 防爆标志的符号，表示该产品可用于爆炸性危险区域,二、防爆型式,根据GB3836.1-2010中29.3条，防爆标志举例：,EX ib IIC T4 Gb 防爆型式（本质安全型设备，可使用于1区和2区）,二、防爆型式,根据GB3836.1-2010中29.3条，防爆标志举例：,EX ib IIC T4 Gb 气体类别符号（被认证可用于IIC级别的气体组别）,二、防爆型式,根据GB3836.1-2010中29.3条，防爆标志举例：,EX ib IIC T4 Gb 对于II类电气设备的温度组别（T4=135）（I类电气设备没有温度组别）,二、防爆型式,根据GB3836.1-2010中29.3条，防爆标志举例：,EX ib IIC T4 Gb 设备保护级别（Gb与防爆型式ib对应，表示：具有较“高”的保护级别，在正常运行或预期故障或罕见故障时不是点燃源）,二、防爆型式,根据GB3836.1-2010中29.3条，防爆标志举例：,二、防爆型式,防爆标志的含义：,二、防爆型式,防爆标志的含义,二、防爆型式,I类爆炸性气体（煤矿井下）危险场所的区分：（参考标准：安标字【2012】45号 关于印发2012年度防爆从安全技术研讨会会议纪要的通知）,二、防爆型式,II类爆炸性气体危险场所的区分（参考标准：GB3836.14-2000）,中国/IEC国家: 0区(Zone 0): 在正常情况下,爆炸性气体混合物连续地或长期地存在的场合 1区(Zone 1): 在正常情况下,爆炸性气体混合物有可能出现的场合 2区(Zone 2): 在正常情况下,爆炸性气体混合物不可能出现,仅仅在不正常情 况下, 短时间存在的场所,二、防爆型式,III类爆炸性粉尘危险场所的区分（参考标准：GB12476.2-2010 ）,20区：空气中可燃性粉尘云长期连续出现或经常出现形成爆炸性环境的区域。 21区:正常运行时，空气中偶尔出现的可燃性粉尘云形成爆炸性环境的区域。 22区:正常运行时，空气中的可任性粉尘云不可能出现，如果出现，仅是短时间存在形成爆炸性环境的区域。,二、防爆型式,爆炸性区域划分对比：,二、防爆型式,防爆标志的含义,二、防爆型式,爆炸性物质的分组,在中国和IEC国家, 爆炸性物质分为三类: I 类: 煤矿瓦斯气体 II 类: 除煤矿瓦斯气体之外的其他爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾） IIA类：代表性气体是丙烷； IIB类：代表性气体是乙烯； IIC类：代表性气体是氢气。 III 类: 除煤矿以外的爆炸性粉尘和纤维 IIIA类：可燃性飞絮； IIIB类：非导电性粉尘； IIIC类：导电性粉尘。,二、防爆型式,II类气体火花点燃特性曲线,二、防爆型式,I类和II类火花点燃最小能量,二、防爆型式,III类粉尘点燃特性曲线,二、防爆型式,防爆标志的含义（I类设备没有此项内容）,二、防爆型式,I类和II类爆炸性气体的温度组别（参考标准：GB3836.1-2010）,二、防爆型式,II类爆炸性气体的温度组别,二、防爆型式,气体/设备相容性,二、防爆型式,防爆标志的含义,防爆型式是为防止点燃周围爆炸性混合物而对电气设备结构所采取特定的安全措施，就我国现有制定的强制性国家标准及近几年来的技术状况来说，其防爆型式有：,二、防爆型式,防爆型式,二、防爆型式,电气设备选型,本质安全设备是指其内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备, 即该电路在标准规定条件下,产生的任何火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境. 本质安全是基于限制电气线路中储能原理为基础的防爆技术.按本安电路使用场所和安全程度分为ia和ib两个等级. Ex ia - 出现两个元件故障时仍具有安全特性, 可用于0区,1区,2区, 它是唯一能用于0区的防爆方式. Ex ib -出现一个元件故障时仍具有安全特性, 可用于1区,2区.,二、防爆型式,本质安全型电气设备(Ex i),具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备. 其隔爆外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力,并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物的传播. 基本结构参数为隔爆接合面的长度和隔爆接合面的间隙. 其中有两项关键试验： 1、外壳耐压（耐爆性）。要求外壳成承受壳内爆炸混合物爆炸时所产生的爆压力，而本身不产品柏怀和变形。 2、内部点燃不传爆（隔爆性）。外壳内爆炸时产生的火焰穿过间隙时，间隙可冷却和熄灭火焰，不会引起壳外可燃物爆炸。,二、防爆型式,隔爆型电气设备(Ex d),增安型电气设备是一种在正常条件下不会产生电弧,火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上,采取措施提高安全程度,以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电气设备,即它是一种依靠高质量的材料,设计和装配来消除电火花或局部过热的结构技术. 典型应用为:感应电动机、照明设备、变压器，接线盒等等.,二、防爆型式,增安型电气设备(Ex e),具有正压外壳的电气设备称为正压型电气设备,即该外壳能保持内部气体的压力高于周围爆炸性环境的压力,且能阻止外部混合物的进入. 正压型是一种相对复杂的防爆技术,但有时它是唯一的解决方法,它通过消除外壳内部的爆炸性气体,使其内部形成一个“安全区域”,未经认可的电气设备可以不受约束地在外壳内使用.,二、防爆型式,正压型电气设备(Ex p),充油型电气设备是一种将全部或部分部件浸在油内,使设备不能点燃油面以上或外壳以外的爆炸性混合物的电气设备. 它是借助浸油的方法,阻止可能的点燃源与爆炸性混合物相接触,通常用于开关装置和变压器等. 在充油型电气设备中,允许接点动作和产生断开火花.其充入的油品,只允许使用矿物绝缘油,不允许使用硅油.,二、防爆型式,充油型电气设备(Ex o),充沙型电气设备是一种外壳内充填砂粒材料,使之在规定的使用条件下,壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热均不能点燃周围爆炸性混合物的电气设备. 充沙型电气设备是基于阻止点燃源与爆炸性混合物相接触的防爆原理,其填充物通常是碎玻璃或石英砂,常用于危险场所所用电话和照明器中的电子组件. .,二、防爆型式,充砂型电气设备(Ex q),浇封型电气设备是一种将整台设备或其中部分浇封在浇封剂中,在正常运行和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备. 浇封型电气设备采用的是典型的阻止点燃源与爆炸性混合物相接触的防爆方法,浇封设备以前被认证为Exs特殊型防爆电气设备,通常可和Exi一起使用,用来处理储能或功率耗散元件.,二、防爆型式,浇封型电气设备(Ex m),无火花型电气设备在正常工作条件下,不得产生火花及超过温度组别的最高表面温度,但在特定外壳(限制呼吸外壳)内允许火花或热表面存在. 目前无火花型电气设备可分为以下五种类型: 1) Ex nA - 无火花型设备(传统技术) 2) Ex nR - 限制呼吸外壳 3) Ex nL - 限制能量设备 4) Ex nZ - 简单正压 5) Ex nC - 有火花设备 无火花型电气设备只适用2区危险场所. 在2区使用时,只考虑正常工作情况,不必考虑短时存在的故障情况; 在2区使用可有效地降低成本和费用.,二、防爆型式,无火花型电气设备(Ex n),二、防爆型式,设备保护级别（参考标准： GB3836.1-2010中29.3 ）,二、防爆型式,设备保护级别（参考标准： GB3836.1-2010中29.3 ）,二、防爆型式,设备保护级别（参考标准： GB3836.1-2010中29.3 ）,二、防爆型式,设备的分组,了解完上述内容，再来理解防爆标志： EX ib IIC T4 Gb,二、防爆型式,三、隔爆型“d”设计要点,公司常用产品类型（防爆分为：隔爆和本安）： 矿用隔爆兼本安型 矿用浇封兼本安型 矿用一般兼本安型 矿用本安型 矿用一般型 矿用隔爆型 无火花型 以下就矿用隔爆型要素进行详细讲解，主要参考标准为： GB 3836.1-2010 爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求 GB 3836.2-2010 爆炸性环境 第2部分：由爆炸性外壳“d”保护的设备,三、隔爆型“d”设计要点,下图产品为隔爆型光端机，前面我们了解了隔爆外壳“d”的防爆原理，请问可能导致其失爆的薄弱结构有哪些？,三、隔爆型“d”设计要点,1、隔爆外壳材质要求： 1）采掘工作面用电气设备（包括装在采煤机、掘进机、装岩机、输送机等机械上的电气设备）的外壳须采用钢板或铸钢制成。 2）外力冲击到的及容积不超过2000 cm3的外壳，可用牌号不低于HT250的灰铸铁制成，非采掘工作面用隔爆外壳也可以用此材质。 3）考虑到轻合金与生锈铁机械撞击和摩擦产生火花所释放的能量会引起足够浓度的甲烷点燃爆炸，隔爆外壳轻合金使用范围需满足GB3836.1-2010中8.1条规定，例如： I类、EPL Ma级或Mb级的外壳，按质量百分比的总质量不应超过： a）15%的铝、镁、钛和锆； b）7.5%的镁、钛和锆。 4）外壳容积不大于2000 cm3的外壳，可采用非金属材料制成。但不允许直接在非金属外壳上制作紧固用螺纹（出线口除外）。在具有大量各院和能发生大电弧的电气设备不宜使用非金属外壳。,三、隔爆型“d”设计要点,2、隔爆接合面形式 隔爆接合面的类型有平面隔爆接合面、圆筒式接 隔爆合面、止口接合面、螺纹隔爆接合面、粘结接合面、锥形接合面等等。常用以下几种： 1）平面隔爆接合面,三、隔爆型“d”设计要点,2）螺纹隔爆接合面 圆柱形螺纹隔爆接合面应满足： a）光孔长度12.5mm； b）螺纹螺距0.7mm; c）螺纹最小齿合扣数为5扣; d）轴向齿合深度：当V100cm3时最小为8mm；当V100cm3时最小为5mm。 e）螺纹接合面须有防止自行松脱的措施。,三、隔爆型“d”设计要点,3）粘结接合面 隔爆外壳的部件可直接粘合在外壳壁上，与后者构成不可分的组件，或者粘合到金属框架内，使组件能作为一个整体更换，不损坏粘合。 粘结接合面宽度与设备容积V的关系如下： 透明件材质一般采用:钢化玻璃,三、隔爆型“d”设计要点,3、隔爆接合面三要素： 接合面的分类：平面接合面、止口接合面、锥形接合面、锯齿形接合面等。 1）隔爆接合面宽度（L）：从隔爆外壳内部通过隔爆接合面到隔爆外壳外部的最短通路（不包括螺纹隔爆接合面）。 如果接合面的平面被装配隔爆外壳零件的螺纹紧固件的孔分隔，则到孔边沿的距离l应满足下页表格。 注：紧固件通孔的要求应满足：GB3836.1-2010中第9章规定。 注：接合面不允许涂漆或喷塑，应在接合面上涂敷防锈油脂（油脂应不老化变硬、不含汽化溶剂），防锈；也可对接合面电镀，但电镀层不应超过0.008mm。 2）隔爆接合面粗糙度（Ra）：接合面的加工粗糙度不允许超过6.3um。 3）隔爆接合面间隙（i）：电气设备外壳组装完成后，隔爆接合面之间的距离。,三、隔爆型“d”设计要点,a）静止隔爆接合面间隙（不含操纵杆及电机轴等活动隔爆接合面）：,三、隔爆型“d”设计要点,b）活动隔爆接合面间隙（操纵杆及电机轴）：,4、门盖结构 外壳门或盖法兰通常分为快开式和螺纹紧固件固定两大类。 快开门或盖：应与格力开关机械联锁，保证在格力开关断开之前，外壳保持隔爆性能；放们或盖保持隔爆性能时，隔离开关才能够闭合。 用螺纹紧固件固定的门或盖：一般应设置“严禁带电打开”的警告标志牌。,三、隔爆型“d”设计要点,5、电缆引入装置 引入装置包括：电缆引入装置、导管密封装置、Ex封堵件、螺纹式管接头和绝缘套管。 密封圈要求： 1）密封圈应采用邵氏硬度4550度的橡胶制造，分层册应朝向接线腔里面。 2）接线装置内径与密封圈外径 3）密封圈内径与电缆外径的配合为1mm，但如果属于4mm2级以下电缆者，密封圈内径应不大于电缆外径。 4）密封圈的宽度不小于电缆外径的0.7倍，且不小于10mm。,三、隔爆型“d”设计要点,5、电缆引入装置 5）密封圈厚度不小于电缆外径0.3倍（70mm2的电缆除外），且不小于4mm。 6）如果电缆引入装置或导管密封装置，里面的密封圈具有外径相同、内径不同尺寸时，则在电缆映入装置课题与密封圈之间以及在密封圈与电缆之间，密封圈的最小非压缩轴向密封高度（即间隙长度）应为： 电缆直径d20mm或周长l60mm时，其间隙长度为20mm； 电缆直径d20mm或周长l60mm时，其间隙长度为25mm； 如果电缆引入装置或导管密封用专用的弹性密封圈，其间隙长度为5mm 7）当电缆引入装置不使用时，必须用厚度不小于2mm，外径与出现装置出线孔内径尺寸接近的金属堵片，密封此通孔。 (从里到外封堵顺序为：通片、弹性密封圈、堵片、通片、压紧螺母),三、隔爆型“d”设计要点,外侧装配隔爆外壳所需的紧固件应满足以下几点： 紧固件不允许使用塑料材质或轻合金材质。 螺栓头部需加护圈或沉孔（螺栓头部不能高于外壳壁）（护圈或沉孔的目的是为了防止紧固件头部受到冲击的基本保护。 ）。 螺栓不用穿透隔爆外壳壁，除非它们与外壳构成隔爆接合面，并且与外壳不可分开，例如焊接、铆牢或其他等效方法永久性地堵死。 对于不穿透隔爆外壳的螺孔，隔爆外壳的剩余厚度应至少是螺栓直径的三分之一，最小为3mm。 当螺栓不带垫圈被完全拧入到隔爆外壳壁的盲孔中时，在孔的底部应至少保留一整扣螺纹的余量。 紧固用的螺栓和螺母都必须附有防止松动的结构。紧固件应采用不锈材料制造，或经电镀等防锈处理。,三、隔爆型“d”设计要点,6、电缆进线方式 电缆进行方式分为直接引入和间接引入两种。 a）直接引入式要求： 1）设备正常运行时不产生火花、电弧或危险温度；且 2）额定功率不大于250w，且电流不大于5A。,三、隔爆型“d”设计要点,b）快开门方式： 快开门开盖的允许时间规定： 如果壳体内装有电容器的设备，由断电至开盖的时间间隔须大于电容器放电至剩余能量0.2mJ所需的时间（当充电电压U200V时，剩余能量值可为0.4mj） 如果具有快开门或盖的壳体内装有热元件时，其断电至开盖的时间间隔须大于热元件温度降至低于电气设备允许最高表面温度所需时间。,三、隔爆型“d”设计要点,7、隔爆外壳上的其他要求 1）外壳防护等级 外壳按钮，开关、隔爆间隙至少满足IP54(其中IP指IP代码，第一位数字和第二位数字代表含义见表3、表4)的要求：按GB 4208-2008中相关要求执行。 表3 表4,三、隔爆型“d”设计要点,2）透明件（观察窗） 透明件材质一般采用:钢化玻璃 观察窗是隔爆外壳的一部分，除能承受规定的爆炸试验外，还必须能承受标准规定的机械冲击和热剧变试验。观察窗常用结构有以下两种： a）金属衬垫型。透明件的接合面可以安装一定强度的金属或金属包覆的不燃性可压缩衬垫材料直接固定在外壳内表面，宽度不得小于12.5mm，厚度建议不要小于2mm。 b）粘接接合面。采用这种结构时，苟明建可直接与外壳粘接为一体。要求满足粘接接合面的相关要求，即：,三、隔爆型“d”设计要点,3）穿墙端子 穿墙端子安装在穿墙板上，形成的螺纹隔爆结合面或止口隔爆结合面，应满足隔爆接合面、间隙及加工精度等要求； 浇封结构的过线组，穿在其中的电线应由适当长度的环剥，防止爆炸时火焰从导线内部徐的空隙穿过。 接线腔里面的所有本安或非安接线端子以及对外壳之间的电气间隙和爬电距离的要求都要满足相应电压等级规定的数值； 接线、拆线操作方便； 腔内要留有电缆芯线弯曲半径的空间；,三、隔爆型“d”设计要点,4）接地连接件 隔爆外壳接地除防止人身触电事故外，最重要的是防止漏电发生火花二点燃爆炸性混合物。隔爆外壳上的接地件有内、外之分，连接件的尺寸应压紧4.00mm2以上铜芯线，并有放松、防腐措施。电气设备的金属外壳和铠装电缆的接线盒，必须设有外接地连接件，并标示接地符号。移动式电气设备，可不设外接地连接件，但必须采用具有接地芯线的电缆。 a）金属外壳有专用外接地螺栓，有接地标示。 b）接线盒内须有专用的接地螺栓，有标志。 c）接地螺栓要求是不锈材料或进行电镀等防锈处理。 接地连接件必须进行电镀防锈处理，其结构能够防止导线松动、扭转，且有效保持接触压力。,三、隔爆型“d”设计要点,铠装电缆：,三、隔爆型“d”设计要点,5)隔爆外壳内使用的电池 a）无论使用何种类型的电化学电池，应考虑防止在隔爆外壳内产生电解气体（通常是氢气和氧气）形成的可燃性混合物。考虑到这一点，在正常使用时可能释放电解气体（通过自然排气孔或通过压力释放阀）的电池不能在隔爆外壳内使用。 b）锂蓄电池电池组额定能量超过200Wh或单体电池额定容量超过10Ah时，电池舱应为独立隔爆腔，并能承受1.5MPa水压试验。,三、隔爆型“d”设计要点,