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電機防爆等級

發布日期:2012-07-19 15:58:45      瀏覽數:

一、防爆電機的概念  防爆電機是一種可以在易燃易爆廠所使用的一種電機,運行時不產生電火花。

 

  防爆電機主要用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學工業。此外,在紡織、冶金、城市煤氣、交通、糧油加工、造紙、醫藥等部門也被廣泛應用。防爆電機作為主要的動力設備,通常用于驅動泵、風機、壓縮機和其他傳動機械。

 

  電機按防爆原理可分為隔爆型電機、增安型電機、正壓型電機、無火花型電機及粉塵防爆電機等。

 

二、 防爆的基本原理

1、爆炸的概念

  在極短時間內,釋放出大量能量,產生高溫,并放出大量氣體,在周圍介質中造成高壓的化學反應或狀態變化。急速釋放的能量,將使周圍的物體遭受到猛烈的沖擊和破壞。

 

  爆炸必須具備的三個條件: 1 )爆炸性物質:能與氧氣(空氣)反應的物質,包括氣體、液體和固體。(氣體:氫氣,乙炔,甲烷等;液體:酒精,汽油;固體:粉塵,纖維粉塵等。)2 )氧氣:空氣。3 )點燃源:包括明火、電氣火花、機械火花、靜電火花、高溫、化學反應、光能等。

2、防爆的原因考慮因素

  易爆物質: 很多生產場所都會產生某些可燃性物質。煤礦井下約有三分之二的場所有存在爆炸性物質;化學工業中,約有 80% 以上的生產車間區域存在爆炸性物質。氧氣 : 空氣中的氧氣是無處不在的。點燃源 : 在生產過程中大量使用電氣儀表,各種磨擦的電火花 , 機械磨損火花、靜電火花、高溫等不可避免,尤其當儀表、電氣發生故障時。 客觀上很多工業現場滿足爆炸條件。當爆炸性物質與氧氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內時,若存在爆炸源,將會發生爆炸。因此采取防爆就顯得很必要了。

 

三、危險場所危險性劃分:

1、危險氣體粉塵

  

爆炸性 物質 區域定義 中國 標準 北美標準
氣體(CLASS Ⅰ) 在正常情況下 , 爆炸性氣體混合物連續或長時間存在的場所 0 區 Div.1

在正常情況下爆炸性氣體混合物有可能出現的場所 1 區

在正常情況下爆炸性氣體混合物不可能出現, 僅僅在不正常情況下 , 偶爾或短時間出現的場所 2 區 Div.2
粉塵或纖維(CLASS Ⅱ/Ⅲ) 在正常情況下 , 爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物可能連續 , 短時間頻繁地出現或長時間存在的場所 10 區 Div.1

在正常情況下 , 爆炸性粉塵或可燃纖維與空氣的混合物不能出現 , 僅僅在不正常情況下 , 偶爾或短時間出現的場所 11 區 Div.2

2、防爆方法對危險場所的適用性:

  

序號 防爆型式 代號 國家標準 防爆措施 適用區域
1 隔爆型 d GB3836.2 隔離存在的點火源 Zone1,Zone2
2 增安型 e GB3836.3 設法防止產生點火源 Zone1,Zone2
3 本安型 ia GB3836.4 限制點火源的能量 Zone0-2

本安型 ib GB3836.4 限制點火源的能量 Zone1,Zone2
4 正壓型 p GB3836.5 危險物質與點火源隔開 Zone1,Zone2
5 充油型 o GB3836.6 危險物質與點火源隔開 Zone1,Zone2
6 充砂型 q GB3836.7 危險物質與點火源隔開 Zone1,Zone2
7 無火花型 n GB3836.8 設法防止產生點火源 Zone2
8 澆封型 m GB3836.9 設法防止產生點火源 Zone1,Zone2
9 氣密型 h GB3836.10 設法防止產生點火源 Zone1,Zone2

3、爆炸性危險氣體分類

  根據可能引爆的最小火花能量,我國和歐洲及世界上大部分國家和地區將爆炸性氣體分為四個危險等級 , 如下表 :

 

  

工況類別 氣體分類 代表性氣體 最小引爆火花能量
礦井下 甲烷 0.280mJ
礦井外的工廠 ⅡA 丙烷 0.180mJ

ⅡB 乙烯 0.060mJ

ⅡC 氫氣 0.019mJ
 美國和加拿大首先將散布在空氣中的爆炸性物體分成三個 CLASS( 類別 ):CLASS Ⅰ氣體和蒸氣 ; CLASS Ⅱ 塵埃 ; CLASS Ⅲ纖維 . 然后再將氣體和塵埃分成 Group( 組 ) :

 

  

組名 代表性氣體或塵埃
A 乙炔
B 氫氣
C 乙烯
D 丙烷
E 金屬塵埃
F 煤炭塵埃
G 谷物塵埃
 氣體溫度組別劃分:

 

  

溫度 組別 安全的物體 表面溫度 常見爆炸性氣體
T1 ≤ 450℃ 氣、丙烯腈等 46 種
T2 ≤ 300℃ 乙炔、乙烯等 47 種
T3 ≤ 200℃ 汽油、丁烯醛等 36 種
T4 ≤ 135℃ 乙醛、四氟乙烯等 6 種
T5 ≤ 100℃ 二硫化碳
T6 ≤ 85℃ 硝酸乙酯和亞硝酸乙酯
 Ex(ia)ⅡC T6 的含義 :

 

  

標志內容 符號 含義
防爆聲明 Ex 符合某種防爆標準,如我國的國家標準
防爆方式 ia 采用 ia 級本質安全防爆方法,可安裝在 0 區
氣體類別 ⅡC 被允許涉及ⅡC 類爆炸性氣體
溫度組別 T6 儀表表面溫度不超過 85℃
 Ex(ia)ⅡC 的含義:
標志內容 符號 含義
防爆聲明 Ex 符合歐洲防爆標準
防爆方式 ia 采用 ia 級本質安全防爆方法,可安裝在 0 區
氣體類別 ⅡC 被允許涉及ⅡC 類爆炸性氣體

4、防爆標志格式說明:

  將工廠或礦區的爆炸危險介質,按其引燃能量,最小點燃溫度以及現場爆炸性危險氣體存在的時間周期進行科學分類分級,以確定現場防爆設備的防爆標志和防爆形式。

 

  防爆標志格式:

 

  Ex (ia) ⅡC T4

 

  防爆標記 防爆等級 氣體組別 溫度組別

 

  防爆等級說明:

 

  ia 等級:

 

  在正常工作、一個故障和二個故障時均不能點燃爆炸性氣體混合物的電氣設備。

 

  正常工作時,安全系數為 2.0 ;

 

  一個故障時,安全系數為 1.5 ;

 

  二個故障時,安全系數為 1.0 。

 

  注:有火花的觸點須加隔爆外殼、氣密外殼或加倍提高安全系數。

 

  ib 等級:

 

  在正常工作和一個故障時不能點燃爆炸性氣體混合物的電氣設備。

 

  正常工作時,安全系數為 2.0 ; 一個故障時,安全系數為 1.5 。

 

  正常工作時,有火花的觸點須加隔爆外殼或氣密外殼保護,并且有故障自顯示的措施,一個故障 時安全系數為 1.0 。

 

三、防爆等級的劃分標準

1、電機防爆等級

  電機防爆等級由3部分構成

 

  1)在爆炸性氣體區域(0區、1區、2區)不同電氣設備使用安全級別的劃分。如旋轉電機選型分為隔爆型(代號d)、正壓型(p)、增安型(e)、無火花型(n)

 

  2)氣體或蒸氣爆炸性混合物等級的劃分,分為ⅡA、ⅡB、ⅡC三種,這些等級的劃分主要是依照最大試驗安全間隙(MESG)或最小點燃電流(MICR)來區分的。

 

  3)引燃某種介質的溫度分組的劃分。主要分為T1-450℃<T、T2-300<T≤ 450℃、 T3-200<T≤300℃、 T4-135<T≤200℃、 T5-100<T≤135 、 T6-85<T≤100℃.

 

  防護等級:

 

  0 無防護電機 無專門防護 不作試驗,但應符合2.1條

 

  1 防護大于50MM固體的電機能防止大面積的人體偶然意外地觸及或接近殼內帶電或轉動部件。能防止直徑大于50MM的固體異物進入殼內

 

  2 防護大于12MM固體的電機 能防止直徑大于12MM的固體異物進入殼內

 

  3 防護大于2.5MM固體的電機 能防止直徑大于2.5MM的工具或導線觸及或接近殼內帶電或轉動部件

 

  4 防護大于1MM固體的電機 能防止直徑或厚度大于1MM的導線或片條觸及或接近殼內帶電或轉動部件

 

  5 防塵電機 承受任何方向的濺水應無有害影響

 

  0 無防護電機 無專門防護

 

  1 防滴電機 垂直滴水應無有害影響

 

  2 15度滴電機 當電機從正常位置向任何方向傾斜至15度以內任一角度時,垂直滴水應無有害影響

 

  3 防淋水電機 與垂直線成60度角范圍內的淋水應無有害影響

 

  4 防濺水電機 承受任何方向的濺水應無有害影響

 

  5 防噴水電機 承受任何方向的噴水應無有害影響

 

  6 防海浪電機 承受猛烈的海浪沖擊或強烈噴水時,電機的進水量應不達到有害的程度。

 

  7 防浸水電機 當電機浸入規定壓力的水中經規定時間后,電機的進水量應不達到有害的程度

 

  8 潛水電機 電機在制造廠規定的條件下能長期潛水。電機一般為水密型,便對某些類型電機也可允許水進入,但不應達到有害的程度

 

四、危險區域的等級

1、 危險區域的等級分類

  0區(Zone 0): 易爆氣體始終或長時間存在

 

  1區(Zone 1): 易燃氣體在正常工作過程中有可能發生或存在

 

  2區(Zone 2): 一般情形下,不存在易燃氣體,且即使偶爾發生,存在時間亦很短

 

  易爆區域等級劃分,國際標準與美國標準的對照比較

 

  I.E.C. N.E.C.

 

  氣體 Zone 0 Class I, Division I

 

  Zone 1 Class I, Division I

 

  Zone 2 Class I, Division II

 

  粉塵 Zone 10 Class II, Division I

 

  Zone 11 Class II, Division II

 

  I.E.C.: 國際電工技術委員會(Internaional Electrotechnical Commission)

 

  N.E.C.: 美國電氣規程(National Electrical Code, U.S.A.)

2、電氣元件防爆分類

  1、一般保護 EN50.014

 

  2、浸油保護 0 EN50.015

 

  3、充壓保護設施 p EN50.016

 

  4、加充粉末 q EN50.017

 

  5、阻燃殼體 d EN50.018

 

  6、提高安全系數 e EN50.019

 

  7、本安保護 i EN50.0120

 

  8、氣密保護 h 未統一

 

  9、壓力花保護 n 未統一

 

  10、特殊措施 s 未統一

3、電氣設備允許溫度區域

  電氣元件溫區等級號 元件表面溫度最大允許值(°C) 氣體燃點(°C)

 

  T1 200T450 450

 

  T2 200T300 300

 

  T3 135T200 200

 

  T4 100T135 135

 

  T5 85T100 100

 

  T6 T85 85

 

五、 幾種常見物質的爆炸特性

  名稱 燃點(°C) 溫度等級 爆炸等級組號 名稱 燃點(°C) 溫度等級 爆炸等級組號

 

  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

 

  氫氣 560 T1 IIC 硫化氫 270 T3 IIB

 

  二硫化碳 102 T5 IIC

 

六、本安型傳感電路的供電限制

  供電限制主要體現在以下三個方面:

 

  1、將動力電與電子元件隔離。

 

  2、采取措施杜絕外界干擾電磁場通過繼電或電流輸出端偶合至電子元件中。

 

  3、限制傳感電路的工作電源及電壓

 

  本安型電路可分為兩類:ia及ib。Ib本安電路必須保證政黨工作狀態下以及系統中存在一起故障時,電路元件不發生燃爆。Ia本安電路則要求正常工作狀況下及存在兩起故障時,元器件不發生燃爆。

 

七、EH儀表所遵循的主要防爆標準

  1、IEC / CENELEC / EUrOPE及NORTH AMERICA / FM標準為經常選用,而CANADA / CSA標準幾乎在中國不使用。

 

  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、新的歐洲防爆標準ATEX100a將取代原CENELEC標準(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

 

八、儀表殼體防護等級的劃分

  作為應用于易爆危險區的儀表,對其外殼的保護等級亦應作出規定,賦予一定的代碼,即IP等級號。

 

  IEC144規定的殼體保護等級由一個對應其抗外界物體沖擊與穿刺能力及防水能力的代碼表示。例如:本安型儀表測量電路板不應從其殼體中取出,否則會違反IP40所提出的最低要求。保護等級由兩位數字組成,在其前加上IP字樣。

 

  IP1 2

 

  第一位數字 第二位數字

 

  抗外界物體沖刺能力 防水能力

 

  0無抗沖穿能力 0無防水穿能力

 

  1外界物體尺寸大于50mm(特大) 1水自落下滴

 

  2外界物體尺寸大于12mm(中) 2水滴入角度為-15°

 

  3外界物體尺寸大于2.5mm(小) 3水以60°角度噴射

 

  4顆粒狀外界物體,粒度大于1mm 4從各方面噴射

 

  5危險性塵埃 5 50升/分的水束

 

  6穿透性塵埃(僅適用于特殊殼體) 6 100升/分的水束

 

  7以1米/分的速度浸入水中

 

  8 以預先商定的方式浸入水中

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