《防爆基礎(chǔ)知識》PPT課件.ppt

防爆基礎(chǔ)知識 一、可燃性氣體和蒸氣的爆炸特性 1、 燃燒和爆炸產(chǎn)生的條件 形成燃燒和爆炸必須具備一定條件。 下述條件在時間和空間上相遇，才會產(chǎn)生燃燒或爆炸： 燃燒劑，例如氫氣，汽油等； 氧化劑，例如氧氣，空氣等； 點燃源，例如明火，火花，電弧，高溫表面等。 上述條件被稱為形成燃燒和爆炸的三要素。 工程上采取措施，防止三要素同時存在，防止出現(xiàn)火災(zāi)和爆炸危險。,2、 可燃性氣體和蒸氣的安全參數(shù) 爆炸界限-可燃性氣體或蒸氣與空氣的混合物只有在某個濃度范圍內(nèi)才能爆炸（燃燒），超出此范圍就不會被點燃，這一范圍的最高點和最低點分別稱為爆炸上限和爆炸下限。 爆炸界限常用可燃性物質(zhì)在可燃性混合物中的體積百分比（濃度）表示，例如，甲烷的爆炸下限是5.0%（體積比），爆炸上限是15%（體積比）?？扇夹晕镔|(zhì)的濃度低于爆炸下限的混合物可以稱作“過稀”，濃度高于爆炸上限可以稱作“過濃”，過濃或過稀的混合物不能形成爆炸或燃燒。, 引燃溫度-按照標(biāo)準(zhǔn)方法實驗時，引燃爆炸性混合物的最低溫度。 在沒有明火等點火源的情況下，可燃性混合物的溫度達(dá)到某一溫度時，由于內(nèi)部氧化放熱加劇而自動著火，也稱作自燃，有時候也把引燃溫度稱作自燃溫度。 國際標(biāo)準(zhǔn)IEC600794:1975 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第4部分：引燃溫度實驗方法規(guī)定了引燃溫度的實驗設(shè)備和實驗方法，見圖1。,玻璃瓶,爆炸性氣體,加熱爐,加熱電阻絲,底部加熱電阻絲,測溫?zé)犭娕?圖,1,引燃溫度試驗裝置示意圖, 最小點燃能量-在最易點燃濃度混合物中，一個電路的一次放電正好足夠點燃混合物，這個電路總能量的最小值，表示為相應(yīng)的物質(zhì)與空氣混合物的最小點燃能量。 如果一次點燃是由于一個電容放電引起的，電容的電容量為C，電容兩端的電壓為V，則相應(yīng)的放電能量Q為： Q12CV2 由于可燃性氣體或蒸氣的物質(zhì)性質(zhì)差異，它們被點燃時需要的活化能不同，當(dāng)它們被電火花點燃時，需要的電能量也不相同。例如，甲烷的最小點燃能量是0.28mJ，正丁烷是0.25mJ，異丁烷是 0.52mJ，乙烯是0.96mJ，氫氣是0.019mJ。在工程上可以采取限制電路中能量的方法來避免電路斷開或閉合時產(chǎn)生的火花點燃周圍的爆炸性混合物，根據(jù)這種原理可以設(shè)計成本質(zhì)安全電路和n型設(shè)備中的限能電路。 在實際電路設(shè)計中，常常用電壓和電流來表征電路中的能量，因此，在工程上常常利用最小點燃電壓和最小點燃電流來判斷電路的安全性能。, 最大實驗安全間隙（MESG）-在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的實驗條件下，一個外殼內(nèi)最易點燃濃度的爆炸性混合物被點燃后產(chǎn)生的爆炸火焰穿越25mm長的接合面，不能點燃外殼外部環(huán)境的爆炸性混合物時，接合面兩部分之間最大間隙。 國標(biāo)GB3836.111991 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第11部分：最大試驗安全間隙測定方法 和國際標(biāo)準(zhǔn)IEC600791A:1975規(guī)定了最大試驗安全間隙的試驗設(shè)備和測量方法，見圖2。,MESG標(biāo)準(zhǔn)試驗裝置,隔爆間隙與隔爆結(jié)合面寬度的關(guān)系, 最大爆炸壓力 爆炸性混合物被點燃爆炸后，釋放的熱量使氣體劇烈膨脹，因而產(chǎn)生很高的爆炸壓力。由于可燃性氣體的性質(zhì)差異，最大爆炸壓力也不相同。多數(shù)氣體的最大爆炸壓力在0.6Mpa-0.8Mpa之間，但乙炔的最大爆炸壓力可以達(dá)到1.0Mpa。上述最大爆炸壓力值是以在容積為8升的球形容器中測得的，如果容器的形狀復(fù)雜，容易產(chǎn)生壓力重疊現(xiàn)象，則最大爆炸壓力可以達(dá)到23Mpa。 爆炸壓力能對設(shè)備和建筑物造成破壞，人們在設(shè)計電氣設(shè)備外殼和設(shè)計廠房時應(yīng)考慮爆炸壓力的作用。,爆炸壓力曲線圖,一、 防止爆炸的措施 在石油、化工、煤炭等一些工業(yè)部門，常常需要生產(chǎn)、加工、儲存、運輸或使用可燃性氣體或液體，這些可燃性液體或氣體可以通過容器或管道裂縫，密封失效的接縫，操作孔，閥門等泄漏到周圍環(huán)境中，它們與環(huán)境中的空氣混合，形成爆炸性危險環(huán)境。如果在環(huán)境中也存在點燃源，就會產(chǎn)生燃燒或爆炸。 為了防止產(chǎn)生爆炸和火災(zāi)危險，應(yīng)該在上述場所中采取防爆措施。,防爆措施在工程上分為兩大類： 1、 一次(primary)防爆措施-避免場所環(huán)境中存 在爆炸性危險環(huán)境。 由前述的產(chǎn)生爆炸或燃燒條件三要素可以知道，如果能夠在環(huán)境中避免可燃性物質(zhì)，或者在環(huán)境中避免氧化劑氧氣，就可以從根本上避免火災(zāi)或爆炸危險?？諝庵械难鯕馐请y避免的，可行的辦法是避免可燃性物質(zhì)。如果不能完全避免可燃性物質(zhì)，可以將可燃性物質(zhì)的濃度限制在爆炸下限以下，也能避免產(chǎn)生爆炸危險。石油化工企業(yè)選用密閉的容器、管道和密封質(zhì)量好的閥門，以避免工藝設(shè)備中的可燃性物質(zhì)泄露到環(huán)境中?；S常常采用有房頂無墻壁的廠房，改善自然通風(fēng)效果，或者采用強(qiáng)制通風(fēng)（機(jī)械通風(fēng)），使環(huán)境中的可燃性物質(zhì)的濃度低于爆炸下限，達(dá)到避免爆炸危險的目的。,2、 二次(secondary)防爆措施-在爆炸危險環(huán)境避免點燃源。 如果爆炸性危險環(huán)境不可避免，則在環(huán)境中消除點燃源。我們常常在油庫、加油站中看到“嚴(yán)禁煙火”的牌子，就屬于二次防爆措施。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在爆炸危險場所必須使用防爆電氣產(chǎn)品，也屬于二次防爆措施。,二、 常用防爆類型的防爆原理 根據(jù)燃燒和爆炸條件三要素，可以采取不同的防爆措施，避免電氣設(shè)備成為點燃源。,1、 隔爆外殼 “d”-能承受內(nèi)部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，并阻止內(nèi)部的爆炸向外殼周圍爆炸性混合物傳播的電氣設(shè)備外殼。 給電氣設(shè)備制造一個堅固的外殼，所有接縫的間隙小于相應(yīng)可燃性氣體的最大實驗安全間隙，如果可燃性氣體進(jìn)入外殼之內(nèi)被電火花點燃產(chǎn)生爆炸，則爆炸火焰被限制在外殼之內(nèi)，不能點燃外殼外部環(huán)境中的爆炸性混合物，從而保證了環(huán)境的安全。 隔爆外殼必須滿足兩個基本條件： 外殼具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受內(nèi)部的爆炸壓力而不損壞，也不產(chǎn)生影響防爆性能的永久性變形。 外殼壁上所有與外界相通的接縫和孔隙小于相應(yīng)的最大實驗安全間隙。,隔爆外殼,隔爆接合面,圖,3,隔爆外殼示意圖,主要防爆措施： 隔爆外殼材質(zhì)要求； 隔爆接合面的間隙長度和寬度以及表面光潔度要求； 緊固件和緊固螺紋孔的要求； 透明件的要求； 膠粘劑和膠封劑的要求； 接地； 電纜和導(dǎo)管引入裝置； 連鎖或警告標(biāo)志等。 國家標(biāo)準(zhǔn)GB 3836.2-2000 對隔爆型電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、實驗和標(biāo)志作了明確規(guī)定。 隔爆外殼的標(biāo)志是”d”,例如一臺隔爆型 電機(jī)的防爆標(biāo)志是 Ex d IIB T4. 其中，Ex表示防爆，d代表隔爆型，IIB代表工廠用設(shè)備IIB級，T4代表設(shè)備的溫度組別T4組，即設(shè)備的表面溫度不超過135,2、 正壓外殼（通風(fēng)、充氣型）“p”-在設(shè)備的外殼內(nèi)通入一定壓力的新鮮空氣或惰性氣體，使周圍的可燃性氣體不能進(jìn)入外殼內(nèi)部，從而阻止點燃源與爆炸性氣體接觸，達(dá)到防止爆炸的目的。 正壓型電氣設(shè)備的的關(guān)鍵防爆措施: -設(shè)備外殼內(nèi)部保護(hù)性氣體（新鮮空氣或惰性氣體）的壓力高于環(huán)境的壓力至少50Pa。 -電氣設(shè)備通電之前應(yīng)該對設(shè)備外殼用保護(hù)氣體進(jìn)行沖洗（一般用5倍于外殼靜容積的保護(hù)氣體進(jìn)行沖洗）。 因此，設(shè)備需要配置鼓風(fēng)機(jī)、管道和風(fēng)壓繼電器等，它一般用于大型電動機(jī)和控制開關(guān)設(shè)備,3、 充油外殼 “o”-將設(shè)備全部或部分浸在外殼中的油內(nèi)，使設(shè)備不能點燃油面以上或外殼以外的爆炸性氣體。 主要安全措施： 將帶電部件浸入油面之下至少25mm; 油符合標(biāo)準(zhǔn)GB2536 的變壓器油； 油溫不允許高于100； 設(shè)置油位指示； 絕緣材料和密封材料應(yīng)耐油； 設(shè)備最大通斷能力為點燃實驗安全值的75%。 這種防爆類型主要用于變壓器和高壓開關(guān)。 國家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.6-1987 和相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)IEC600796 :1995 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第6部分：油浸型電氣設(shè)備“o”都對該型電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、實驗和表示作了規(guī)定。 充油外殼的標(biāo)志是”o”。,4、 充砂外殼”q”-外殼內(nèi)填充砂粒材料，使其在規(guī)定的使用條件下，殼內(nèi)產(chǎn)生的電弧、火焰以及外殼壁和砂粒表面均不能點燃周圍的爆炸性混合物。 主要安全措施： 外殼中填充砂粒材料,且具有一定的安全高度; 石英砂的粒度為0.251.6mm,含水量不超過0.1%; 電氣間隙; 外殼防護(hù)等級。 該防爆類型主要適用于熔斷器，電容器等產(chǎn)品。,5、 澆封型 “m”-將設(shè)備可能產(chǎn)生火花或高溫的部分澆封在澆封劑（樹脂）中，使它們不能點燃周圍的爆炸性混合物。 主要安全措施： 將電氣元件用樹脂澆封起來，澆封劑的自由表面與被澆封元件或?qū)w件的澆封厚度不小于3mm; 對澆封劑的介電強(qiáng)度、吸水性、耐光照、耐熱和耐寒以及表面電阻有規(guī)定； 表面溫度限制。,6 本質(zhì)安全型“i”-在規(guī)定的實驗條件下，（設(shè)備的電路）正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸性混合物。 本質(zhì)安全的主要防爆措施是限制電路中的能量，使產(chǎn)生的火花的能量小于相應(yīng)的最小點燃能量。 主要保護(hù)措施： 電路的電壓和電流限制； 電路中的電容和電感限制； 本安電路與非本安電路的隔離； 可靠元件和組件的要求； 安全柵的規(guī)定； 故障分析和試驗規(guī)定等。 適用產(chǎn)品：測量、控制、通訊等弱電設(shè)備。 標(biāo)準(zhǔn)：GB3836.42000 IEC6007911:1999 ,本質(zhì)安全組件-齊納安全柵 由熔斷器、電阻或其組合保護(hù)的，由并聯(lián)二極管或二極管電路（包括齊納二極管）組成的組件。,7、 增安型 “e”-在正常運行條件下不會產(chǎn)生火花、電弧或可能點燃爆炸性混合物的設(shè)備結(jié)構(gòu)上，采取措施提高安全程度，以避免在正常和認(rèn)可的過載條件下（包括電動機(jī)堵轉(zhuǎn)條件）出現(xiàn)這些現(xiàn)象的電氣設(shè)備。 增安型電氣設(shè)備沒有防爆的外殼和保護(hù)介質(zhì)，它采取的是綜合性的安全措施： 限制設(shè)備的種類； 電氣間隙和爬電距離比較大； 好的絕緣材料； 規(guī)定導(dǎo)體連接方式； 降低溫升； 提高外殼防護(hù)等級； 配用合適的保護(hù)裝置等。 適用產(chǎn)品：異步電動機(jī)，變壓器，接線盒等。 標(biāo)準(zhǔn)：GB3836.32000 IEC600797:1991,注 意： 以上所述的防爆類型都還必須遵守標(biāo)準(zhǔn)GB3836.12000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：通用要求的規(guī)定（相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)是 IEC600790:1998 ），必須取得防爆安全認(rèn)證，它們的安全程度比較高，允許適用于正常運行時可能存在爆炸性環(huán)境的1區(qū)危險場所。,9、 “n”型-電氣設(shè)備的一種防爆形式，這種型式的電氣設(shè)備，在正常運行時和本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一些條件下（僅指燈具的光源故障條件），不能點燃周圍的爆炸性環(huán)境。 無火花型原來僅指正常工作中不產(chǎn)生火花或電弧的電氣設(shè)備，例如交流異步電動機(jī)，在其基礎(chǔ)上采取一些安全措施，例如風(fēng)扇葉片采用無火花材料，外殼防護(hù)等級IP44或IP54，電氣間隙和爬電距離適當(dāng)加大等。后來，這種防爆概念擴(kuò)大到對正常工作中產(chǎn)生火花的電氣產(chǎn)品，根據(jù)其情況采取例如氣密封、簡單通風(fēng)或限制能量等措施，達(dá)到一定的安全程度。由于這