防爆仪表基础知识

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三、爆炸性粉尘的危险区域划分
1、爆炸性粉尘的主要特性 （1）粉尘 在大气中依靠自身重量可沉淀下来， 但也可持续悬浮在空气中一段时间的固体 微粒，包括纤维和飞絮。 （2）爆炸性粉尘 在空气中能够燃烧或无焰燃烧，并在 常温常压下与空气形成爆炸性混合物的粉 尘。
在爆炸性粉尘环境中粉尘分为下列四种： ① 爆炸性粉尘 ② 可燃性导电粉尘 ③ 可燃性非导电粉尘 ④ 可燃纤维。
专门补充的信息 补充字母 （可选择） （ 表示实际防护 高于第一位特征字 母所代表的防护 等级） H M S W 高压设备 做防水试验时试样运行 做防水试验时试样静止 气候条件（适用于规定的气 候条件和附加防护特点或过 程。）
2、隔爆型“d”电气设备
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，并能阻止爆炸火 焰向周围环境传播的防爆外壳。
表11
温度组别 T1 T2 T3 T4 T5 T6 450 300 200 135 100 85 最高表面温度℃
5、防爆电气设备标志
（1）爆炸性气体环境用电气设备 Ex 等级 类别 级别 温度组别 T1-T6 ABC Ⅰ、Ⅱ Ia、ib 防爆标记 Ex:符合中国标准 EEx:符合欧洲标准
（2）爆炸性粉尘环境用电气设备 DIP A 21 TA T6
类和级
最大试验 安全间隙
MESG/mm
最小点燃 电流比 MICR
T1 T2
引燃温度（℃）与组别
T3
T4
T5
T6
T＞450
450≥T＞300
300≥T＞200
200≥T＞135
135≥T＞100
100≥T＞85
甲烷
Ⅰ
MESG=1.14 MICR=1.0 乙醚、乙醛 亚硝酸乙酯
ⅡA
0.9＜MESG ＜1.14
（2）开启外壳门、盖的允许时间 （3） 非金属外壳和外壳的非金属部件 （4）含轻金属的外壳 （5）紧固件 （6）联锁装置 （7）绝缘套管 （8）粘接材料
(13)外壳的防护要求
(1)外壳的防护标准 GB4208-1993 外壳防护等级（IP代码） IP：国际防护international protection （2）IP代码表示形式 示例：IP 2 3 C S IP——代码字母 2——第一位特征数字 3——第二位特征数字 C——附加字母 S——补充字母
5）外壳机械强度要求
隔爆外壳应能承受GB3836.2标准规定 的内部试验压力，而不发生损坏或引起外 壳结构强度降低或隔爆接合面处间隙产生 永久增大超过标准规定值。 对于外壳容积较小的防爆仪表，则应用 下列相应压力进行耐压试验。 ⅡA、ⅡB为1 MPa。 ⅡC为1.5 MPa。
3、本质安全型电气设备（i） （1）本质安全防爆原理 通过合理的选择电气参数，削弱电火 花的能量，保证本质型设备在正常工作和 故障状态下产生的电火花和热效应，都不 会点燃爆炸性气体混合物。
（2）爆炸性气体环境危险区域划分
根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持 续时间把危险场所分为以下区域： 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。
2）隔爆型电气设备外壳结构
由于制造、安装、维护等原因，隔 爆外壳不可能是天衣无缝的整体，而是由 许多个零部件组成。零件间的连接缝隙会 成为壳内的爆炸产物所通过的路径，引燃 周围的爆炸性气体混合物。 这些零部件的配合部分称隔爆接合面， 其接合缝隙称隔爆接合面间隙。
隔爆接合面的结构形式
隔爆接合面的结构形式取决于隔爆的级别 （ⅡA、ⅡB、ⅡC）、设备的特殊结构要求以及制 造加工工艺等。 隔爆接合面的主要结构形式有： ① 平面式； ② 圆筒式； ③ 止口式； ④ 螺纹式； ⑤ 曲路式； ⑥ 胶粘密封等 。
① 爆炸下限 (LEL-lower explosive limit) 空气中的可燃性气体或蒸气的浓度低于 该浓度则气体环境就不能形成爆炸。 ② 爆炸上限 (UEL- upper explosive limit) 空气中的可燃性气体或蒸气的浓度高于 该浓度则气体环境就不能形成爆炸。
1、爆炸性物质分类
温度组别 ：T1-T6 A 型设备温度组别 可使用的区域 A型设备 粉尘防爆标记
（1）温度 ① 最高表面温度 Ⅱ类电气设备要按表11标出的温度组别作出温 度标志，如有特殊使用时，要标实际最高表面温 度，必要时给出其限定使用的气体名称。 ② 环境温度 Ⅱ类电气设备设计在- 20℃～+40℃环境温度下 使用，在此时不需要附加标志。如果温度超出上 述范围视为特殊情况，制造厂要按特殊条件制造 并在铭牌上标出Ta或Tamb附加规定范围。 ③ 表面温度和引燃温度 最高表面温度应低于爆炸性气体环境的引燃温度。
IP代码的组成及含义
组成
代码字母
数字或 字母
IP
对设备防护的含义
对人防护的含义
防止接近危险部件 附加字母 （可选择） （ 表示实际防护 高于第一位特征字 母所代表的防护 等级） A B C D 手背 手指 工具 金属丝
IP代码的组成及含义
组成
代码字母
数字或 字母
IP
对设备防护的含义
对人防护的含义
危险场所自控系统的防爆技术
1、产生爆炸的基本条件
产生爆炸的基本条件，即爆炸三角形 原理： ① 可燃物质——爆炸性物质 ② 氧化剂——空气（氧气） ③ 热能——点火源（如电火花、炽 热表面） 三者缺一不可
（4） 爆炸极限
可燃性物质与空气的混合浓度介于爆 炸极限范围内时，遇点火源就会产生爆炸。 可燃气体或可燃液体、蒸气与空气或氧气 混合物，在引火源作用下能引起爆炸的范 围称为爆炸极限。
（2）爆炸性粉尘的分级和分组 爆炸性粉尘（Ⅲ类 爆炸性物质） ① 按其物理性质分A、B级 ② 按点燃温度分T1—1、T1—2、T1—3组。爆 炸性粉尘分级、分组标准见表7和表8。
表7
温度组别
点燃温度（t）℃
T1-1
T1-2 T1-3
＞270
200＜t≤270 150＜t≤200
四、爆炸危险场所用防爆电气设备类型
（2）概念 ① 本质安全电路 在规定的条件下(包括正常工作和规 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。 ② 本质安全设备 其内部所有的电路都是本安电路的电 气设备。
③ 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。
（1）我国将爆炸性物质分为三类： I类：矿井甲烷； II类：爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾)； III类：爆炸性粉尘和纤维。 对于石油化工企业，爆炸物质主要是 Ⅱ类和Ⅲ类。
2、爆炸性气体混合物的分级分组
（1）爆炸性气体分级 Ⅱ类爆炸性气体(含蒸汽和薄雾)按最大 试验安全间隙（MESG）和最小点燃电流比 (MICR)分A、B、C 三级。 见表1。
（2）爆炸性气体分组
根据各种气体/蒸气的点燃温度不同， 而划分6个组别：T1、T2、T3、T4、T5、 T6，见表3。
表3
组别
T1 T2
引燃温度t（℃）
450＜t 300＜t≤450
T3
T4 T5 T6
200＜t≤300
135＜t≤200 100＜t≤135 85＜t≤100
（3）爆炸性气体的分类、分级、分组举例，见表5
0.8＜MICR ＜1.0
乙烷、丙烷、 丁烷、乙醇、 戊烷、己烷、 丙烯、 丙酮、苯乙 庚烷 烯
Baidu Nhomakorabea
、
ⅡB
0.5＜MESG ≤0.9
0.45＜MICR ≤0.8
二甲醚、民用 煤气、环丙烷
环氧乙烷、丁 二烯、乙烯
异戊二烯
ⅡC
MESG ≤0.5
MICR ≤0.45
水煤气、氢、 焦炉煤气
乙炔
二硫化碳
硝酸乙酯
3、爆炸危险区域划分
1、防爆电气设备 在爆炸危险场所安全运行的所有带电设备 2、防爆电气设备的分类 • Ⅰ类：煤矿用防爆电气设备； • Ⅱ类：除煤矿用以外的其他爆炸性气体环 境用电气设备。 • Ⅲ类：爆炸性粉尘危险场所类，用“DIP”表 示。
3、防爆电气设备的结构型式和特性
（1） 爆炸性气体环境用电气设备主要有： ① 隔爆型电气设备 “d” ② 增安型电气设备 “e” ③ 本质安全型电气设备“i” ④ 正压型电气设备“p” ⑤ 浇封型电气设备“m” ⑥ 油浸型电气设备“O” ⑦ 充沙型电气设备“q” ⑧ “n”型电气设备 除上述这些结构以外的，经检验机构检验 确认的防爆特殊型“s”。
（3）爆炸性粉尘环境 爆炸性粉尘、可燃性导电粉尘、可燃 性非导电粉尘和可燃纤维与空气形成的爆 炸性粉尘混合物。 （4）粉尘层的最低点燃温度（MITL） 规定厚度的粉尘层在热表面上发生点 燃的热表面的最低温度。
2、爆炸性粉尘的分级和分组
（1） 爆炸性粉尘的分级和分组依据： • GB50058-1992 《爆炸和火灾危险环境电 力装置设计规范》 • SH3038-2000 《石油化工企业生产装置 电力设计技术规范》
（13）外壳的防护要求
① 防爆电气设备外壳作用 防爆电气设备的外壳应合理地采取防护 措施（IP），这样做的目的： 一是满足有些防爆型式的特定要求； 二是起到设备正常运行防护的需要，尤 其是户外安装的设备。
② 适用范围 适用于额定电压不超过72.5kV, 借助外 壳防护的电气设备的防护分级。 ③ 外壳防护目的 - 防止人体接近壳内危险部件； -② 防止固体异物进入壳内设备； - 防止由于水进入壳内对设备造成有害影 响。
（1）爆炸性气体环境危险区域划分依据
我国对爆炸性危险场所（气体/蒸汽）划分的依据是： • GB3836.14-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第14部分 危险场所分类》 • GB50058-1992 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计 规范》 上述标准中规定，爆炸性危险区域主要以爆炸性危险物质 出现的频繁程度和持续时间为划分依据的。
④ 爬电距离 是指两个导电部分之间沿绝缘材料表面 的最短距离。
⑤ 电气间隙 是指不同电位裸露导电部分之间的最短 空间距离。
（4）本质安全型电气设备防爆原理 本质安全型电气设备防爆原理是基于 减小点燃能量的防爆原理。
（1）隔爆型“d”电气设备防爆原理
电气设备外壳的内部由于呼吸作用会进 入周围的爆炸性气体混合物，当设备产生 电火花及危险高温时，将引燃壳内的爆炸 性气体混合物，形成巨大的爆破力及冲击 波。一方面隔爆外壳应能承受内部的爆炸 压力而不破损；另一方面隔爆外壳的接合 面应能阻止爆炸火焰向壳外传播点燃周围 的爆炸性气体混合物。因此隔爆外壳应有 耐爆性及隔爆性两种特性。
防爆电气设备外壳标志 IP 代码标志 IP □ □ □ □
补充字母
附加字母 第二位特征数字 第一位特征数字 代码字母
IP代码的组成及含义
组成
代码字母
数字或 字母
IP
对设备防护的含义
对人防护的含义
防止固体异物进入 第一位字母 特征数字 0 1 2 3 4 5 6 无防护 ≥Φ 50mm ≥Φ 12.5mm ≥Φ 2.5mm ≥Φ 1.0mm 防尘 尘密
隔爆型“d”——防爆原理图
本质安全型“i” ——防爆原理图
4、石油化工自控系统常用防爆电气设备
石油化工自控系统通常为防爆电气设备为Ⅱ 类工厂用电气设备。其中隔爆型和本质安全型电 气设备最为常用。 Ⅱ类隔爆型和本质安全型电气设备按使用于爆 炸性气体特性进一步可分为： ⅡA、ⅡB、ⅡC类。 按其工作时发热的最高表面温度可分为： T1——T6六个温度组别。
防止接近危险部件 无防护 手背 手指 工具 金属线 金属线 金属线
IP代码的组成及含义
组成 代码字母
数字或 字母 IP
对设备防护的含义
对人防护的含义
防止进水造成有害影响 第二位字母 特征数字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 无防护 垂直滴水 15°滴水 淋水 溅水 喷水 猛烈喷水 短时间浸水 连续浸水
表1
级别 ⅡA ⅡB
最大试验安全间隙 （MESG）（mm）
最小点燃电流比
(MICR)
≥0.9 0.5＜MESG＜0.9
＞0.8 0.45≤MIC≤0.8
ⅡC
≤0.5
＜0.45
① 最大试验安全间隙 (MESG） 是指在标准规定试验条件下，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25 mm长的 接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混 合物。 最大试验安全间隙（单位：mm)