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防爆灌装机的防爆等级

2017-07-17 09:37:33 glzon 107

防爆的基本原理
爆炸的概念
     爆炸是物质从一种状态,经过物理或化学变化,突然变成另一种状态,并放出巨大的能量。急剧速度释放的能量,将使周围的物体遭受到猛烈的冲击和破坏。
     爆炸必须具备的三个条件:
1 )爆炸性物质:能与氧气(空气)反应的物质,包括气体、液体和固体。(气体:氢气,乙炔,甲烷等;液体:酒精,汽油;固体:粉尘,纤维粉尘等。)2 )氧气:空气。3 )点燃源:包括明火、电气火花、机械火花、静电火花、高温、化学反应、光能等。 
为什么要防爆
      易爆物质 : 很多生产场所都会产生某些可燃性物质。煤矿井下约有三分之二的场所有存在爆炸性物质;化学工业中,约有 80% 以上的生产车间区域存在爆炸性物质。氧气 : 空气中的氧气是无处不在的。点燃源 : 在生产过程中大量使用电气仪表,各种磨擦的电火花 , 机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免,尤其当仪表、电气发生故障时。
    客观上很多工业现场满足爆炸条件。当爆炸性物质与氧气的混合浓度处于爆炸极限范围内时,若存在爆炸源,将会发生爆炸。因此采取防爆就显得很必要了。 
仪表防爆的原理
危险场所危险性划分: 
   爆炸性物质 区域定义 中国标准 北美标准
0 区:Div.1 气体(CLASS Ⅰ)  在正常情况下 , 爆炸性气体混合物连续或长时间存在的场所
1 区:在正常情况下爆炸性气体混合物有可能出现的场所 1 区
2 区:Div.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 , 偶尔或短时间出现的场所
10 区 Div.1:粉尘或纤维(CLASS Ⅱ/Ⅲ) 在正常情况下 , 爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物可能连续 , 短时间频繁地出现或长时间存在的场所
11 区 Div.2:在正常情况下 , 爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物不能出现 , 仅仅在不正常情况下 , 偶尔或短时间出现的场所  
防爆方法对危险场所的适用性: 
序号 防爆型式 代号 国家标准 防爆措施 适用区域
1  隔爆型 d  GB3836.2  隔离存在的点火源 Zone1,Zone2 
2  增安型 e  GB3836.3  设法防止产生点火源 Zone1,Zone2 
3  本安型 ia  GB3836.4  限制点火源的能量 Zone0-2 
本安型 ib  GB3836.4  限制点火源的能量 Zone1,Zone2 
4  正压型 p  GB3836.5  危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2 
5  充油型 o  GB3836.6  危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2 
6  充砂型 q  GB3836.7  危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2 
7  无火花型 n  GB3836.8  设法防止产生点火源 Zone2 
8  浇封型 m  GB3836.9  设法防止产生点火源 Zone1,Zone2 
9  气密型 h  GB3836.10  设法防止产生点火源 Zone1,Zone2 
防爆对危险场所的适用性:
爆炸性危险气体分类
   根据可能引爆的最小火花能量,我国和欧洲及世界上大部分国家和地区将爆炸性气体分为四个危险等级 , 如下表 : 
工况类别 气体分类 代表性气体 最小引爆火花能量
矿井下 Ⅰ 甲烷 0.280mJ 
矿井外的工厂 ⅡA  丙烷 0.180mJ 
ⅡB  乙烯 0.060mJ 
ⅡC  氢气 0.019mJ 
      美国和加拿大首先将散布在空气中的爆炸性物体分成三个 CLASS( 类别 ):CLASS Ⅰ气体和蒸气 ; CLASS Ⅱ  尘埃 ; CLASS Ⅲ纤维 . 然后再将气体和尘埃分成 Group( 组 ) : 
组名 代表性气体或尘埃
A  乙炔
B  氢气
C  乙烯
D  丙烷
E  金属尘埃
F  煤炭尘埃
G  谷物尘埃
     气体温度组别划分: 
温度组别 安全的物体表面温度 常见爆炸性气体
T1  ≤ 450℃ 氢气、丙烯腈等 46 种
T2  ≤ 300℃ 乙炔、乙烯等 47 种
T3  ≤ 200℃ 汽油、丁烯醛等 36 种
T4  ≤ 135℃ 乙醛、四氟乙烯等 6 种
T5  ≤ 100℃ 二硫化碳
T6  ≤ 85℃ 硝酸乙酯和亚硝酸乙酯
仪表的防爆标志
  Ex(ia)ⅡC T6 的含义 : 
标志内容 符号 含义
防爆声明 Ex  符合某种防爆标准,如我国的国家标准
防爆方式 ia  采用 ia 级本质安全防爆方法,可安装在 0 区
气体类别 ⅡC  被允许涉及ⅡC 类爆炸性气体
温度组别 T6  仪表表面温度不超过 85℃
Ex(ia)ⅡC 的含义 
标志内容 符号 含义
防爆声明 Ex  符合欧洲防爆标准
防爆方式 ia  采用 ia 级本质安全防爆方法,可安装在 0 区
气体类别 ⅡC  被允许涉及ⅡC 类爆炸性气体
: 注 : 该标志中无温度组别项 , 说明该仪表不与爆炸性气体直接接触 . 
防爆术语:
有关防爆术语及标准 
  安全栅安全参数定义: 
*8226; 安全栅最高允许电压: Um 
       保证安全栅本安端的本安性能,允许非本安端可能输入的最高电压 
*8226; 安全栅最高开路电压: Uoc 
       在最高允许电压范围内本安端开路时电压最大值 
*8226; 安全栅最大短路电流: Isc 
       在最高允许电压范围内本安端短路时的电流最大值 
*8226; 安全栅允许分布电容: Ca 
       保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电容 
*8226; 安全栅允许分布电感: La 
       保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电感 
  防爆标志格式说明:
   将工厂或矿区的爆炸危险介质,按其引燃能量,最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时间周期进行科学分类分级,以确定现场防爆设备的防爆标志和防爆形式。
  防爆标志格式: 
               Ex      (ia)    ⅡC      T4   
   防爆标记防爆等级气体组别温度组别
  防爆等级说明:
 ia 等级:  在正常工作、一个故障和二个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。
  正常工作时,安全系数为 2.0 ;
   一个故障时,安全系数为 1.5 ;
   二个故障时,安全系数为 1.0 。   
注:有火花的触点须加隔爆外壳、气密外壳或加倍提高安全系数。
 ib 等级 :
  在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。
  正常工作时,安全系数为 2.0 ;  一个故障时,安全系数为 1.5 。
  正常工作时,有火花的触点须加隔爆外壳或气密外壳保护,并且有故障自显示的措施,一个故障   时安全系数为 1.0 。

一、 防爆概念

1、 引起爆炸的三个必要条件,三个条件同时具备 —— 爆炸
点火所需能量 source of igrution;空气或氧气 air or oxygen;flammable air flammable dust
2、 防止爆炸的产生必从三个必要条件来考虑,限制了其中的一个必要条件,就限制了爆炸的产生。
在工业过程中,通常从下述三个方面着手对易燃易爆场合进行处理。
1)预防或最大限度地降低易燃物质泄漏的可能性;
2)不用或尽量少用易产生电火花的电所元件;
3)采取充氮气之类的方法维持惰性状态。

二、 危险区域的等级分类及电气元件防爆分类和允许温度区域
1、 危险区域的等级分类
0区(Zone 0): 易爆气体始终或长时间存在
1区(Zone 1): 易燃气体在仪表的政党工作过程中有可能发生或存在
2区(Zone 2): 一般情形下,不存在易燃气体且即使偶尔发生,基存在时间亦很短
易爆区域等级划分,国际标准与美国标准的对照比较
I.E.C. N.E.C.
气体 Zone 0 Class I, Division I
Zone 1 Class I, Division I
Zone 2 Class I, Division II
粉尘 Zone 10 Class II, Division I
Zone 11 Class II, Division II
I.E.C.: 国际电工技术委员会(Internaional Electrotechnical Commission)
N.E.C.: 美国电气规程(National Electrical Code, U.S.A.)
2、电气元件防爆分类
1、一般保护 EN50.014
2、浸油保护 0 EN50.015
3、充压保护设施 p EN50.016
4、加充粉末 q EN50.017
5、阻燃壳体 d EN50.018
6、提高安全系数 e EN50.019
7、本安保护 i EN50.0120
8、气密保护 h 未统一
9、压力花保护 n 未统一
10、特殊措施 s 未统一
3、电气设备允许温度区域
电气元件温区等级号 元件表面温度最大允许值(°C) 气体燃点(°C)
T1 200T450 450
T2 200T300 300
T3 135T200 200
T4 100T135 135
T5 85T100 100
T6 T85 85

三、 几种常见物质的爆炸特性
名称 燃点(°C) 温度等级 爆炸等级组号 名称 燃点(°C) 温度等级 爆炸等级组号
丙酮 540 T1 IIA 乙炔 305 T2 IIC
醋酸酐 330 T2 IIA 苯 555 T1 IIA
丁烷 365 T2 IIA n-丁醇 340 T2 IIA
苯氯酸 590 T1 IIA 乙醇 425 T2 IIA
乙醋酸 460 T1 IIA 甲醇 455 T1 IIA
硝基苯 430 T1 IIA n-戊烷 285 T3 IIA
丙烷 470 T1 IIA 甲苯 535 T1 IIA
氢气 560 T1 IIC 硫化氢 270 T3 IIB
二硫化碳 102 T5 IIC

四、本安型传感电路的供电限制
供电限制主要体现在以下三个方面:
1、将动力电与电子元件隔离。
2、采取措施杜绝外界干扰电磁场通过继电或电流输出端偶合至电子元件中。
3、限制传感电路的工作电源及电压
本安型电路可分为两类:ia及ib。Ib本安电路必须保证政党工作状态下以及系统中存在一起故障时,电路元件不发生燃爆。Ia本安电路则要求正常工作状况下及存在两起故障时,元器件不发生燃爆。

五、EH仪表所遵循的主要防爆标准
1、IEC / CENELEC / EUrOPE及NORTH AMERICA / FM标准为经常选用,而CANADA / CSA标准几乎在中国不使用。
例: CENELEC: Eex de/Eex d ib IIC T2-T6
FM: NI/I/Z/ABCD DIP/II, III/1/EFG
XP/I/1/ABCD DIP/II, III/1/EFG
CSA: Class I, Div 2, ABCD
2、新的欧洲防爆标准ATEX100a将取代原CENELEC标准(截止2003年)
ATEX 100a: II IG Eex ia IIB T6
I II 1G Zone 0 1D, 2D,3D dust explosion
Mining other 2G Zone 1
Industry industry 3G Zone 2

六、仪表壳体防护等级的划分
作为应用于易爆危险区的仪表,对其外壳的保护等级亦应作出规定,赋予一定的代码,即IP等级号。
IEC144规定的壳体保护等级由一个对应其抗外界物体冲击与穿刺能力及防水能力的代码表示。例如:本安型仪表测量电路板不应从其壳体中取出,否则会违反IP40所提出的最低要求。保护等级由两位数字组成,在其前加上IP字样。
IP1 2
第一位数字 第二位数字
抗外界物体冲刺能力 防水能力
0无抗冲穿能力 0无防水穿能力
1外界物体尺寸大于50mm(特大) 1水自落下滴
2外界物体尺寸大于120mm(中) 2水滴入角度为-15°
3外界物体尺寸大于2.5mm(小) 3水以60°角度喷射
4颗粒状外界物体,粒度大于1mm 4从各方面喷射
5危险性尘埃 5 50升/分的水束
6穿透性尘埃(仅适用于特殊壳体) 6 100升/分的水束
7以1米/分的速度浸入水中
8 以预先商定的方式浸入水中

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