本質安全與本質安全柵

1、本質安全防爆技術與本質安全柵² 爆炸的概念² 為什么要防爆² 儀表防爆的原理² 危險場所危險性劃分² 防爆對危險場所的適用性² 爆炸性危險氣體分類² 氣體溫度組別劃分² 防爆標志² 防爆術語² 爆炸的概念爆炸是物質從一種狀態(tài)，經(jīng)過物理或化學變化，突然變成另一種狀態(tài)，并放出巨大的能量。急劇速度釋放的能量，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：A. 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

2、等。）B. 氧氣：空氣。C. 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。如圖所示：² 為什么要防爆易爆物質:很多生產(chǎn)場所都會產(chǎn)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(yè)中，約有80%以上的生產(chǎn)車間區(qū)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(chǎn)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(fā)生故障時?？陀^上很多工業(yè)現(xiàn)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(fā)生爆炸。因此采取防爆就顯得很必要了。² 儀表防爆

3、的基本原理防止爆炸，就是要避免爆炸發(fā)生的三個條件同時存在。由于氧氣（空氣）無處不在，難以控制。因此，控制易爆氣體和引爆源為兩種最常見的防爆原理。而在儀表行業(yè)中還有另外一種防爆原理：控制爆炸范圍。儀表中常見的三種防爆原理：Ø 控制易爆氣體Ø 控制爆炸范圍Ø 控制引爆源A. 控制易爆氣體人為地在危險場所（我們把同時具備發(fā)生爆炸所需的三個條件的工業(yè)現(xiàn)場稱著危險場所）營造出一個沒有易爆氣體的空間，將儀表安裝在其中,典型代表為正壓型防爆方法Exp。工作原理是：在一個密封的箱體內，充滿不含易爆氣體的潔凈氣體或惰性氣體，并保持箱內氣壓略高于箱外氣壓，將儀表安裝在箱內。常用于再線

4、分析儀表的防爆和將計算機、PLC、操作站或其它儀表置于現(xiàn)場的正壓型防爆儀表柜。B. 控制爆炸范圍人為地將爆炸限制在一個有限的局部范圍內，使該范圍內的爆炸不致于引起更大范圍的爆炸。典型代表為隔爆型防爆方法Exd。工作原理是：為儀表設計一個足夠堅固的殼體，按標準嚴格地設計、制造和安裝所有的界面，使在殼體內發(fā)生的爆炸不致于引發(fā)殼體外危險性氣體（易爆氣體）的爆炸。隔爆防爆方法的設計與制造規(guī)范極其嚴格而且安裝、接線和維修的操作規(guī)程也非常嚴格。該方法決定了隔爆的電氣設備、儀表往往非常笨重，操作須斷電等，但許多情況下也是最有效的辦法。C. 控制引爆源人為地消除引爆源，既消除足以引爆的火花，又消除足以引爆的表

5、面溫升，典型代表為本質安全型防爆方法Exi。工作原理是：利用安全柵技術，將提供給現(xiàn)場儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆的火花，又不能產(chǎn)生足以引爆的儀表表面溫升的安全范圍內。按照國際標準和我國的國家標準，當安全柵安全區(qū)一側所接設備發(fā)生任何故障（不超過250V電壓）時，本質安全防爆方法確保危險現(xiàn)場的防爆安全。Exia級本質安全設備在正常工作、發(fā)生一個故障、發(fā)生二個故障時均不會使爆炸性氣體混合物發(fā)生爆炸。因此該方法是最安全可靠的防爆方法。² 危險場所危險性的劃分爆炸性物質區(qū)域定義中國標準北美標準氣體(CLASS)在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續(xù)或長時間存在的場所0區(qū)Div.1在正常情況

6、下爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場所1區(qū)在正常情況下爆炸性氣體混合物不可能出現(xiàn)，僅僅在不正常情況下，偶爾或短時間出現(xiàn)的場所2區(qū)Div.2粉塵或纖維(CLASS/）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(xù)，短時間頻繁地出現(xiàn)或長時間存在的場所10區(qū)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(xiàn),僅僅在不正常情況下,偶爾或短時間出現(xiàn)的場所11區(qū)Div.2² 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(qū)域1隔爆型dGB3836.2隔離存在的點火源Zone1,Zone22增安型eGB3836.3設法防止產(chǎn)生點火源Zone1,Zone23本安

7、型iaGB3836.4限制點火源的能量Zone0-2本安型ibGB3836.4限制點火源的能量Zone1,Zone24正壓型pGB3836.5危險物質與點火源隔開Zone1,Zone25充油型oGB3836.6危險物質與點火源隔開Zone1,Zone26充砂型qGB3836.7危險物質與點火源隔開Zone1,Zone27無火花型nGB3836.8設法防止產(chǎn)生點火源Zone28澆封型mGB3836.9設法防止產(chǎn)生點火源Zone1,Zone29氣密型hGB3836.10設法防止產(chǎn)生點火源Zone1,Zone2² 爆炸性危險氣體危險性分類根據(jù)可能引爆的最小火花能量，我國和歐洲及世界上大部分

8、國家和地區(qū)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A丙烷0.180mJB乙烯0.060mJC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氣體和蒸氣;CLASS塵埃;CLASS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² 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T1450氫氣、丙烯腈等46種T2300乙炔、乙烯等47種T3200汽油、丁烯醛等36種T4135乙醛、四

9、氟乙烯等6種T5100二硫化碳T685硝酸乙酯和亞硝酸乙酯² 儀表的防爆標志Ex(ia)CT6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(qū)氣體類別C被允許涉及C類爆炸性氣體溫度組別T6儀表表面溫度不超過85Ex(ia)C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(qū)氣體類別C被允許涉及C類爆炸性氣體注:該標志中無溫度組別項,說明該儀表不與爆炸性氣體直接接觸.² 有關防爆術語及標準安全柵安全參數(shù)定義：Ø 安全柵最高允許電壓：Um保證

10、安全柵本安端的本安性能，允許非本安端可能輸入的最高電壓Ø 安全柵最高開路電壓：Uoc在最高允許電壓范圍內本安端開路時電壓最大值Ø 安全柵最大短路電流：Isc在最高允許電壓范圍內本安端短路時的電流最大值Ø 安全柵允許分布電容：Ca保證本質安全性能情況下本安端最大允許外接電容Ø 安全柵允許分布電感：La保證本質安全性能情況下本安端最大允許外接電感防爆標志格式說明：將工廠或礦區(qū)的爆炸危險介質，按其引燃能量，最小點燃溫度以及現(xiàn)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(xiàn)場防爆設備的防爆標志和防爆形式。防爆標志格式：Ex(ia)CT4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。Ø 正常工作時，安全系數(shù)為2.0；Ø 一個故障時，安全系數(shù)為1.5；Ø 二個故障時，安全系數(shù)為1.0。注：