防爆知識教案講解課件

1、 防爆知識講座第1頁，共75頁。一、防爆基礎(chǔ)理論概要第2頁，共75頁。1、爆炸性危險場所的定義 所謂危險場所是指存在或可能存在可燃性氣體與空氣混合物的場所，也就是任何具有潛在爆炸危險的場所。第3頁，共75頁。在煤礦井下約有2/3的場所屬于爆炸性危險場所；在石油開采現(xiàn)場和精煉廠約有6080屬于爆炸性危險場所；在化學(xué)工業(yè)中，約有80以上的生產(chǎn)車間屬于爆炸性危險場所。第4頁，共75頁。2、爆炸性物質(zhì)的分類第5頁，共75頁。在我國，爆炸性物質(zhì)分為三類類：礦井甲烷（瓦斯）；類：爆炸性氣體混合物（含蒸汽、薄霧）；類：爆炸性粉塵和纖維.第6頁，共75頁。3、爆炸性氣體的分級和分組第7頁，共75頁。3.1、爆

2、炸性氣體的分級對于類爆炸性物質(zhì)不分級（只有甲烷氣體一種）對于類爆炸性氣體按其最大試驗安全間隙（MESG）和最小點燃電流比(MICR)進(jìn)一步分為A、B、C三級。其中A級代表氣體是丙烷；B級代表氣體是乙烯；C級代表氣體是氫氣。 第8頁，共75頁。如下表： 典型氣體氣體分級點燃特性甲烷I難易丙烷IIA乙烯IIB氫氣IIC乙炔第9頁，共75頁。 從表中可以看出，甲烷需要的點燃能量最大，C級氣體則最易被點燃。第10頁，共75頁。3.2爆炸性氣體的分組 溫度（熱表面）是爆炸性氣體產(chǎn)生爆炸的重要點燃源，每一種爆炸性氣體都有一個特定的溫度。在該溫度下，即使沒有任何外界點火源的條件下，它都將發(fā)生點燃。我國將爆炸

3、性氣體按其引燃溫度分為T1T6六個組別。 第11頁，共75頁。如下表：溫度組別為T1的氣體引燃溫度最高，而溫度組別為T6的氣體則最易被點燃。 溫度組別引燃溫度 點燃特性 T1450 難 易T2300T3200T4135T5100T685第12頁，共75頁。 在實踐中，我們應(yīng)嚴(yán)格控制電氣設(shè)備的最高表面溫度，并使之不能點燃設(shè)備使用環(huán)境中最易點燃的爆炸性氣體混合物，即保證設(shè)備的最高表面溫度不超過設(shè)備可能接觸到的氣體的引燃溫度。因此，就電氣設(shè)備的最高表面溫度而言，凡滿足T6溫度組別氣體環(huán)境用電氣設(shè)備，它也必定能滿足T1T5組別的氣體環(huán)境的應(yīng)用要求。第13頁，共75頁。溫度組別引燃溫度 點燃特性T145

4、0 難 易 T2300T3200T4135T5100T685第14頁，共75頁。4、爆炸性危險場所的區(qū)域劃分 0區(qū)：在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續(xù)地或長期地存在的場所； 1區(qū)：在正常情況下，爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場所； 2區(qū)：在正常情況下，爆炸性氣體混合物不可能出現(xiàn)，或即使出現(xiàn)也只是短時間存在的場所。第15頁，共75頁。5、危險場所防爆技術(shù) 和防爆基本原理第16頁，共75頁。 5.1產(chǎn)生爆炸的基本原理 （爆炸三角形原理）第17頁，共75頁。具有潛在爆炸危險的環(huán)境產(chǎn)生爆炸必須具備以下三個條件點燃源（電火花、熱表面）；爆炸性物質(zhì)（可燃性氣體或粉塵）；空氣（氧氣）第18頁，共75頁。第19

5、頁，共75頁。 當(dāng)這三個條件同時存在，而且當(dāng)爆炸性物質(zhì)與空氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)（即處于爆炸下限和爆炸上限之間）時，將不可避免產(chǎn)生爆炸。第20頁，共75頁。 因此，在實踐中，為了有效地防止爆炸事故的發(fā)生，人們總是設(shè)法避免三條件同時存在，以達(dá)到防爆的目的。當(dāng)然，最基本的技術(shù)應(yīng)時將所有可能存在生產(chǎn)點燃源（電火花和熱表面）的電氣設(shè)備安裝在不具有爆炸危險的場所，即安全場所。這是進(jìn)行化工廠設(shè)計或設(shè)備設(shè)計時首先考慮到的方面。但是，實踐表明：許多工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況和具體應(yīng)用要求，決定了相當(dāng)一部分過程測量與控制用電氣設(shè)備必須安裝在爆炸性危險區(qū)域。此時，必須選用具有特定防爆技術(shù)措施的電氣設(shè)備來保證生

6、產(chǎn)現(xiàn)場的安全，避免災(zāi)難性爆炸事故的發(fā)生。第21頁，共75頁。5.2電氣防爆型式 電氣設(shè)備防爆措施都是基于設(shè)法排除上述爆炸三角形中的一個或多個要素，使產(chǎn)生爆炸的危險減少到一個可以接受的程度。第22頁，共75頁。下表為一些主要的防爆型式 序號電氣設(shè)備防爆型式 代號 防爆原理 1本安型 ia或ib 限制點火源的能量 2隔爆型 d 隔離存在的點火源 3增安型 e 設(shè)法防止產(chǎn)生點火源 4正壓型 p 把危險物質(zhì)與點火源分開 5澆封型 m 設(shè)法防止產(chǎn)生點火源 6充油型 o 把危險物質(zhì)與點火源分開 7充砂型 q 把危險物質(zhì)與點火源分開8無火花型 n 設(shè)法防止產(chǎn)生點火源 9氣密型 h 設(shè)法防止產(chǎn)生點火源 第23

7、頁，共75頁。5.3、防爆電氣設(shè)備選型 不同防爆型式的電氣設(shè)備適用于不同的爆炸性危險區(qū)域。 下表列出了防爆型式與其適用的爆炸性區(qū)域之間的對應(yīng)關(guān)系 第24頁，共75頁。電氣設(shè)備防爆型式 代號 適用區(qū)域 本質(zhì)安全型（ia級） Ex ia 0區(qū) 為0區(qū)設(shè)計的特殊型 Ex s 適用于0區(qū)的防爆型式 1區(qū) 本質(zhì)安全型（ib級） Ex ib 隔爆型 Ex d 增安型 Ex e 正壓型 Ex p 充油型 Ex o 充砂型 Ex q 澆封型 Ex m 氣密型 Ex h 為1區(qū)設(shè)計的特殊型 Ex s 適用于0區(qū)和1區(qū)的防爆型式 2區(qū) 無火花型 Ex n 第25頁，共75頁。 對于自動化儀表，最常用的防爆型式依次

8、時本安型，隔爆型和增安型。然而，由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展和低功耗電子器件的不斷誕生，使本安防爆技術(shù)的推廣和應(yīng)用有了更為廣闊的空間。特別時由于本質(zhì)安全型防爆型式與其他防爆型式相比，不僅具有結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣，而且還具有易操作和維護(hù)方便的特點。第26頁，共75頁。 第二章本安防爆的基礎(chǔ)知識第27頁，共75頁。1、本安防爆技術(shù)的基本原理第28頁，共75頁。 電火花和熱效應(yīng)是引起爆炸性危險氣體爆炸的主要點燃源。本安就是通過限制電火花和熱效應(yīng)兩個可能的點燃源的能量來實現(xiàn)的。在正常工作和故障狀態(tài)下當(dāng)儀表可能產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)的能量小于這個能量時，儀表不可能點燃爆炸性危險氣體而產(chǎn)生爆炸。原理是從限制能量入

9、手，可靠的將電路中的電壓和電流限制在一個允許的范圍內(nèi)，以保證儀表在正常工作或發(fā)生短接和元器件損壞等故障情況下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)不致于引起其周圍可能存在的危險氣體的爆炸。第29頁，共75頁。2、本安防爆技術(shù)的特點第30頁，共75頁。 本安防爆技術(shù)實際上是一種低功率設(shè)計技術(shù)。通常對氫氣(C)環(huán)境，必須將電路功率限制在1.3W左右。由此可見，本安技術(shù)能很好的適用于工業(yè)自動化儀表。第31頁，共75頁。 與其他任何防爆型式相比，采用本安防爆技術(shù)可給工業(yè)自動化儀表帶來以下技術(shù)和商務(wù)上的特點：第32頁，共75頁。不需要設(shè)計制造工藝復(fù)雜、體積龐大且又笨重的隔爆外殼，因此，本安儀表具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕

10、和造價低的特點?？稍趲c工況下進(jìn)行維護(hù)、標(biāo)定和更換儀表的部分零件等。安全可靠型高。本安儀表不會因為緊固螺栓的丟失或外殼結(jié)合面銹蝕、劃傷等人為原因而降低儀表的安全可靠性。由于本安防爆技術(shù)時一種“弱電”技術(shù)，因此，本安儀表的使用可以避免現(xiàn)場工程技術(shù)人員的觸電傷亡事故的發(fā)生。適用范圍廣。本安技術(shù)時唯一可適用于0區(qū)危險場所的防爆技術(shù)。對于像熱電阻等簡單設(shè)備，不需要特別認(rèn)證即可接入本安防爆系統(tǒng)。第33頁，共75頁。 綜上所述，對于自動化儀表而言，本安防爆技術(shù)是一種比較理想的防爆技術(shù)，它也必將被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場總線智能化儀表及系統(tǒng)的設(shè)計。第34頁，共75頁。 3、本安設(shè)備的分類 第35頁，共75頁。 本安設(shè)

11、備的分類，實際上都是以危險場所分類、氣體分組和氣體自燃溫度組別劃分為基礎(chǔ)的。第36頁，共75頁。3.1、類別本安設(shè)備按使用環(huán)境可分為：類：煤礦用本安設(shè)備；類：工廠用本安設(shè)備；對于類工廠用本安設(shè)備，跟氣體分組一樣，可進(jìn)一步分為A、B、C三級。第37頁，共75頁。 3.2、級別第38頁，共75頁。 本安設(shè)備及關(guān)聯(lián)設(shè)備，按其適用場所或相連場所的安全程度可分為ia和ib兩個級別。第39頁，共75頁。 ia級是指在正常工作、一個計數(shù)故障和兩個計數(shù)故障情況下均不能點燃爆炸性氣體混合物。即ia級設(shè)備在最大考慮兩個計數(shù)故障情況下也不致于產(chǎn)生安全失效。第40頁，共75頁。 ib級是指在正常工作和一個計數(shù)故障情況

12、下不能點燃爆炸性氣體混合物。顯然，ia級設(shè)備的安全程度要比ib級設(shè)備高，ib級設(shè)備僅考慮設(shè)備產(chǎn)生一個故障時不會產(chǎn)生安全失效，但若儀表產(chǎn)生兩次計數(shù)故障時，就可能會產(chǎn)生失效。第41頁，共75頁。 因此，ib級本安設(shè)備的安全程度要比ia級設(shè)備差，它只適用于1區(qū)和2區(qū)危險場所。相應(yīng)的，ib級本安關(guān)聯(lián)設(shè)備可與1區(qū)和2區(qū)危險場所的本安設(shè)備相連接。而ia級本安設(shè)備可以用于危險等級最高的0區(qū)危險場所，ia級本安關(guān)聯(lián)設(shè)備可與0區(qū)危險場所的本安設(shè)備相連接。ia級本安設(shè)備時所有防爆型式中安全程度最高的一種。第42頁，共75頁。 3.3、溫度組別第43頁，共75頁。 類本安設(shè)備的溫度組別與其使用危險區(qū)域的爆炸性氣體混

13、合物的溫度分組一樣可分為T1T6六個組別。它與設(shè)備允許最高表面溫度和設(shè)備適用氣體引燃溫度的對應(yīng)關(guān)系如下：第44頁，共75頁。設(shè)備溫度組別 設(shè)備最高表面溫度 適用危險氣體引燃溫度 T1 450 450 T2300 300 T3200 200 T4135 135 T5100 100 T685 85 第45頁，共75頁。 關(guān)聯(lián)設(shè)備是安裝在安全場所的，不需要進(jìn)行設(shè)備溫度組別的劃分。第46頁，共75頁。 4、防爆標(biāo)志第47頁，共75頁。 本安設(shè)備的防爆標(biāo)志跟其他防爆型式的防爆標(biāo)志一樣，它實質(zhì)上時設(shè)備所適用的爆炸性危險場所的代號。第48頁，共75頁。通常一個爆炸性危險場所需要三個參量來定義危險場所區(qū)域反應(yīng)

14、可能出現(xiàn)危險氣體的頻率或持續(xù)時間，即產(chǎn)生爆炸的危險程度。危險氣體的的種類，即氣體組別考慮可能出現(xiàn)的危險氣體的點燃能量。危險氣體的引燃溫度，即氣體溫度組別考慮可能出現(xiàn)的危險氣體的點燃溫度。第49頁，共75頁。 相應(yīng)地，本安設(shè)備的防爆標(biāo)志也必須在“Ex”防爆標(biāo)記后，依次表達(dá)出設(shè)備可適用的區(qū)域、氣體組別和溫度組別三個參量。第50頁，共75頁。本安電氣設(shè)備防爆標(biāo)志 Ex ia B T4防爆標(biāo)記 防爆等級 氣體組別 溫度組別第51頁，共75頁。 防爆標(biāo)志ExiaBT4表示本安設(shè)備可適用于氣體組別不高于類B級，氣體引燃溫度不低于T4（135）的0區(qū)危險場所。第52頁，共75頁。關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）防爆標(biāo)志

15、Ex （ia） B防爆標(biāo)記 防爆等級 氣體組別第53頁，共75頁。 防爆標(biāo)志Ex（ia）B表示安全柵可適用于氣體組別不高于類B級的0區(qū)危險場所。第54頁，共75頁。 5、本安系統(tǒng)的基本構(gòu)成第55頁，共75頁。 本安系統(tǒng)是通過限制電氣能量而實現(xiàn)電氣防爆的電路系統(tǒng)，且不限制適用場所（其中ia等級在0區(qū)、區(qū)和區(qū)危險場所均適用）和爆炸性氣體混合物的種類（即包括所有可燃型氣體），具有高度的安全性、可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性。 第56頁，共75頁。構(gòu)成一個本安系統(tǒng)的示意圖如下： 第57頁，共75頁。 5.1現(xiàn)場本安設(shè)備第58頁，共75頁。 從現(xiàn)場設(shè)備的儲能元件角度考慮，使處于爆炸性氣體危險環(huán)境中的現(xiàn)場設(shè)備按照本安防

16、爆要求設(shè)計，對其中包含的電感和電容等儲能元件回路采取相應(yīng)措施，并使其盡可能減少的同時，考慮回路元件的功耗及溫升問題，以保證設(shè)備不論是正常工作還時故障狀態(tài)，均不會產(chǎn)生由火花和熱源引起的點燃。即現(xiàn)場設(shè)備必須是本安設(shè)備。第59頁，共75頁。現(xiàn)場本安設(shè)備具有本安性能的主要參數(shù)： 最高輸入電壓(Ui) 施加到本質(zhì)安全電路連接裝置上，而不會使本質(zhì)安全性能失效的最高電壓（交流峰值或直流）。最大輸入電流(Ii) 施加到本質(zhì)安全電路連接裝置上，而不會使本質(zhì)安全性能失效的最大電流（交流峰值或直流）。最大輸入功率(Pi) 當(dāng)電氣設(shè)備與外電源連接不使本質(zhì)安全性能失效時，可能在電氣設(shè)備內(nèi)部消耗的本質(zhì)安全電路的最大輸入功

17、率。最大內(nèi)部等效電容(Ci) 通過電氣設(shè)備連接裝置出現(xiàn)的電氣設(shè)備總等效內(nèi)電容。最大內(nèi)部等效電感(Li) 通過電氣設(shè)備連接裝置出現(xiàn)的電氣設(shè)備總等效內(nèi)電感。第60頁，共75頁。 5.2連接電纜第61頁，共75頁。 從系統(tǒng)布線工程角度考慮，由于連接電纜存在分布電容和分布電感，使連接電纜成為儲能元件。它們在信號傳輸過程中不可避免地存儲能量，一旦當(dāng)線路出現(xiàn)開路或短路時，這些儲能就會以電火花或熱效應(yīng)的形式釋放出來，影響系統(tǒng)的本安性能。因此，既要保證連接傳輸電纜不會受外界電磁場干擾影響及與其他回路混觸，又要限制布線長度和感應(yīng)電動勢所帶來的附加非本安能量，依次來確定電纜的允許分布電容和允許分布電感，世界各防爆

18、檢驗機(jī)構(gòu)主要采取以集中參數(shù)的方式考慮電纜分布參數(shù)的方法。第62頁，共75頁。連接電纜本安性能基本參數(shù)如下：電纜最大允許分布電容 Cc=CkxL電纜最大允許分布電感 Lc=LkxL式中Ck 電纜單位長度分布電容 Lk 電纜單位長度分布電感 L 實際配線長度第63頁，共75頁。 5.3、關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）第64頁，共75頁。 從控制室設(shè)備配置角度考慮，該部分電氣回路必須具備無論系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)還是故障狀態(tài)，均能夠?qū)陌踩珗鏊姆潜景不芈穫鞯轿ｋU場所的本安設(shè)備的能量抑制在點火極限（最小點燃能量）以下的保護(hù)功能。第65頁，共75頁。安全柵本安性能的基本參數(shù)最高電壓（交流有效值或直流Um） 施加到關(guān)

19、聯(lián)設(shè)備非本質(zhì)安全連接裝置上，而不會使本質(zhì)安全性能失效的最高電壓。最高輸出電壓(Uo) 在開路條件下，在設(shè)備連接裝置施加電達(dá)到最高電壓（包括Um和Ui）時，可能出現(xiàn)的本質(zhì)安全電路的最高輸出電壓（交流峰值或直流）。最大輸出電流(Io) 來自電氣設(shè)備連接裝置的本質(zhì)安全電路的最大電流（交流峰值或直流）。最大輸出功率(Po) 能從電氣設(shè)備獲得的本質(zhì)安全電路最大功率最大外部電容(Co) 可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上，而不會使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電容。最大外部電感(Lo) 可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上，而不會使本質(zhì)安全性能失效的本質(zhì)安全電路的最大電感。第66頁，共75頁。 5.4本安系統(tǒng)組合條件第67頁，共75頁。 為保證設(shè)備的安全正常適用，本安系統(tǒng)各配置間必須滿足以下條件：現(xiàn)場本安設(shè)備的防爆標(biāo)志級別不能高于