防爆知識(shí)教案講解課件

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

2、炸性氣體的分級(jí)對(duì)于類(lèi)爆炸性物質(zhì)不分級(jí)（只有甲烷氣體一種）對(duì)于類(lèi)爆炸性氣體按其最大試驗(yàn)安全間隙（MESG）和最小點(diǎn)燃電流比(MICR)進(jìn)一步分為A、B、C三級(jí)。其中A級(jí)代表氣體是丙烷；B級(jí)代表氣體是乙烯；C級(jí)代表氣體是氫氣。 第8頁(yè)，共75頁(yè)。如下表： 典型氣體氣體分級(jí)點(diǎn)燃特性甲烷I難易丙烷IIA乙烯IIB氫氣IIC乙炔第9頁(yè)，共75頁(yè)。 從表中可以看出，甲烷需要的點(diǎn)燃能量最大，C級(jí)氣體則最易被點(diǎn)燃。第10頁(yè)，共75頁(yè)。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(diǎn)燃源，每一種爆炸性氣體都有一個(gè)特定的溫度。在該溫度下，即使沒(méi)有任何外界點(diǎn)火源的條件下，它都將發(fā)生點(diǎn)燃。我國(guó)將爆炸

3、性氣體按其引燃溫度分為T(mén)1T6六個(gè)組別。 第11頁(yè)，共75頁(yè)。如下表：溫度組別為T(mén)1的氣體引燃溫度最高，而溫度組別為T(mén)6的氣體則最易被點(diǎn)燃。 溫度組別引燃溫度 點(diǎn)燃特性 T1450 難 易T2300T3200T4135T5100T685第12頁(yè)，共75頁(yè)。 在實(shí)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(diǎn)燃設(shè)備使用環(huán)境中最易點(diǎn)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(guò)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(mǎn)足T6溫度組別氣體環(huán)境用電氣設(shè)備，它也必定能滿(mǎn)足T1T5組別的氣體環(huán)境的應(yīng)用要求。第13頁(yè)，共75頁(yè)。溫度組別引燃溫度 點(diǎn)燃特性T145

4、0 難 易 T2300T3200T4135T5100T685第14頁(yè)，共75頁(yè)。4、爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)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(zhǎng)期地存在的場(chǎng)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(chǎng)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(shí)間存在的場(chǎng)所。第15頁(yè)，共75頁(yè)。5、危險(xiǎn)場(chǎng)所防爆技術(shù) 和防爆基本原理第16頁(yè)，共75頁(yè)。 5.1產(chǎn)生爆炸的基本原理 （爆炸三角形原理）第17頁(yè)，共75頁(yè)。具有潛在爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境產(chǎn)生爆炸必須具備以下三個(gè)條件點(diǎn)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(yè)，共75頁(yè)。第19

5、頁(yè)，共75頁(yè)。 當(dāng)這三個(gè)條件同時(shí)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(shí)，將不可避免產(chǎn)生爆炸。第20頁(yè)，共75頁(yè)。 因此，在實(shí)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(shí)存在，以達(dá)到防爆的目的。當(dāng)然，最基本的技術(shù)應(yīng)時(shí)將所有可能存在生產(chǎn)點(diǎn)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(xiǎn)的場(chǎng)所，即安全場(chǎng)所。這是進(jìn)行化工廠設(shè)計(jì)或設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮到的方面。但是，實(shí)踐表明：許多工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和具體應(yīng)用要求，決定了相當(dāng)一部分過(guò)程測(cè)量與控制用電氣設(shè)備必須安裝在爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域。此時(shí)，必須選用具有特定防爆技術(shù)措施的電氣設(shè)備來(lái)保證生

6、產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全，避免災(zāi)難性爆炸事故的發(fā)生。第21頁(yè)，共75頁(yè)。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(gè)或多個(gè)要素，使產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)減少到一個(gè)可以接受的程度。第22頁(yè)，共75頁(yè)。下表為一些主要的防爆型式 序號(hào)電氣設(shè)備防爆型式 代號(hào) 防爆原理 1本安型 ia或ib 限制點(diǎn)火源的能量 2隔爆型 d 隔離存在的點(diǎn)火源 3增安型 e 設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源 4正壓型 p 把危險(xiǎn)物質(zhì)與點(diǎn)火源分開(kāi) 5澆封型 m 設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源 6充油型 o 把危險(xiǎn)物質(zhì)與點(diǎn)火源分開(kāi) 7充砂型 q 把危險(xiǎn)物質(zhì)與點(diǎn)火源分開(kāi)8無(wú)火花型 n 設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源 9氣密型 h 設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源 第23

7、頁(yè)，共75頁(yè)。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(xiǎn)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(duì)應(yīng)關(guān)系 第24頁(yè)，共75頁(yè)。電氣設(shè)備防爆型式 代號(hào) 適用區(qū)域 本質(zhì)安全型（ia級(jí)） Ex ia 0區(qū) 為0區(qū)設(shè)計(jì)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(jí)） 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(jì)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(wú)火花型 Ex n 第25頁(yè)，共75頁(yè)。 對(duì)于自動(dòng)化儀表，最常用的防爆型式依次

8、時(shí)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(shí)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(jiǎn)單，適用范圍廣，而且還具有易操作和維護(hù)方便的特點(diǎn)。第26頁(yè)，共75頁(yè)。 第二章本安防爆的基礎(chǔ)知識(shí)第27頁(yè)，共75頁(yè)。1、本安防爆技術(shù)的基本原理第28頁(yè)，共75頁(yè)。 電火花和熱效應(yīng)是引起爆炸性危險(xiǎn)氣體爆炸的主要點(diǎn)燃源。本安就是通過(guò)限制電火花和熱效應(yīng)兩個(gè)可能的點(diǎn)燃源的能量來(lái)實(shí)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(gè)能量時(shí)，儀表不可能點(diǎn)燃爆炸性危險(xiǎn)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(gè)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?chē)赡艽嬖诘奈ｋU(xiǎn)氣體的爆炸。第29頁(yè)，共75頁(yè)。2、本安防爆技術(shù)的特點(diǎn)第30頁(yè)，共75頁(yè)。 本安防爆技術(shù)實(shí)際上是一種低功率設(shè)計(jì)技術(shù)。通常對(duì)氫氣(C)環(huán)境，必須將電路功率限制在1.3W左右。由此可見(jiàn)，本安技術(shù)能很好的適用于工業(yè)自動(dòng)化儀表。第31頁(yè)，共75頁(yè)。 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(dòng)化儀表帶來(lái)以下技術(shù)和商務(wù)上的特點(diǎn)：第32頁(yè)，共75頁(yè)。不需要設(shè)計(jì)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(jiǎn)單、體積小、重量輕

10、和造價(jià)低的特點(diǎn)。可在帶點(diǎn)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(huì)因?yàn)榫o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(shí)一種“弱電”技術(shù)，因此，本安儀表的使用可以避免現(xiàn)場(chǎng)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(shí)唯一可適用于0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所的防爆技術(shù)。對(duì)于像熱電阻等簡(jiǎn)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(yè)，共75頁(yè)。 綜上所述，對(duì)于自動(dòng)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(chǎng)總線智能化儀表及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。第34頁(yè)，共75頁(yè)。 3、本安設(shè)備的分類(lèi) 第35頁(yè)，共75頁(yè)。 本安設(shè)

11、備的分類(lèi)，實(shí)際上都是以危險(xiǎn)場(chǎng)所分類(lèi)、氣體分組和氣體自燃溫度組別劃分為基礎(chǔ)的。第36頁(yè)，共75頁(yè)。3.1、類(lèi)別本安設(shè)備按使用環(huán)境可分為：類(lèi)：煤礦用本安設(shè)備；類(lèi)：工廠用本安設(shè)備；對(duì)于類(lèi)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(jí)。第37頁(yè)，共75頁(yè)。 3.2、級(jí)別第38頁(yè)，共75頁(yè)。 本安設(shè)備及關(guān)聯(lián)設(shè)備，按其適用場(chǎng)所或相連場(chǎng)所的安全程度可分為ia和ib兩個(gè)級(jí)別。第39頁(yè)，共75頁(yè)。 ia級(jí)是指在正常工作、一個(gè)計(jì)數(shù)故障和兩個(gè)計(jì)數(shù)故障情況下均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。即ia級(jí)設(shè)備在最大考慮兩個(gè)計(jì)數(shù)故障情況下也不致于產(chǎn)生安全失效。第40頁(yè)，共75頁(yè)。 ib級(jí)是指在正常工作和一個(gè)計(jì)數(shù)故障情況

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

13、合物的溫度分組一樣可分為T(mén)1T6六個(gè)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(duì)應(yīng)關(guān)系如下：第44頁(yè)，共75頁(yè)。設(shè)備溫度組別 設(shè)備最高表面溫度 適用危險(xiǎn)氣體引燃溫度 T1 450 450 T2300 300 T3200 200 T4135 135 T5100 100 T685 85 第45頁(yè)，共75頁(yè)。 關(guān)聯(lián)設(shè)備是安裝在安全場(chǎng)所的，不需要進(jìn)行設(shè)備溫度組別的劃分。第46頁(yè)，共75頁(yè)。 4、防爆標(biāo)志第47頁(yè)，共75頁(yè)。 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(shí)質(zhì)上時(shí)設(shè)備所適用的爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所的代號(hào)。第48頁(yè)，共75頁(yè)。通常一個(gè)爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所需要三個(gè)參量來(lái)定義危險(xiǎn)場(chǎng)所區(qū)域反應(yīng)

14、可能出現(xiàn)危險(xiǎn)氣體的頻率或持續(xù)時(shí)間，即產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)程度。危險(xiǎn)氣體的的種類(lèi)，即氣體組別考慮可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)氣體的點(diǎn)燃能量。危險(xiǎn)氣體的引燃溫度，即氣體溫度組別考慮可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)氣體的點(diǎn)燃溫度。第49頁(yè)，共75頁(yè)。 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(gè)參量。第50頁(yè)，共75頁(yè)。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(jí) 氣體組別 溫度組別第51頁(yè)，共75頁(yè)。 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(lèi)B級(jí)，氣體引燃溫度不低于T4（135）的0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。第52頁(yè)，共75頁(yè)。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(jí) 氣體組別第53頁(yè)，共75頁(yè)。 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(lèi)B級(jí)的0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。第54頁(yè)，共75頁(yè)。 5、本安系統(tǒng)的基本構(gòu)成第55頁(yè)，共75頁(yè)。 本安系統(tǒng)是通過(guò)限制電氣能量而實(shí)現(xiàn)電氣防爆的電路系統(tǒng)，且不限制適用場(chǎng)所（其中ia等級(jí)在0區(qū)、區(qū)和區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所均適用）和爆炸性氣體混合物的種類(lèi)（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(yè)，共75頁(yè)。構(gòu)成一個(gè)本安系統(tǒng)的示意圖如下： 第57頁(yè)，共75頁(yè)。 5.1現(xiàn)場(chǎng)本安設(shè)備第58頁(yè)，共75頁(yè)。 從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的儲(chǔ)能元件角度考慮，使處于爆炸性氣體危險(xiǎn)環(huán)境中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備按照本安防

16、爆要求設(shè)計(jì)，對(duì)其中包含的電感和電容等儲(chǔ)能元件回路采取相應(yīng)措施，并使其盡可能減少的同時(shí)，考慮回路元件的功耗及溫升問(wèn)題，以保證設(shè)備不論是正常工作還時(shí)故障狀態(tài)，均不會(huì)產(chǎn)生由火花和熱源引起的點(diǎn)燃。即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備必須是本安設(shè)備。第59頁(yè)，共75頁(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)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(huì)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(huì)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(shí)，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(guò)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(guò)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(yè)，共75頁(yè)。 5.2連接電纜第61頁(yè)，共75頁(yè)。 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(chǔ)能元件。它們?cè)谛盘?hào)傳輸過(guò)程中不可避免地存儲(chǔ)能量，一旦當(dāng)線路出現(xiàn)開(kāi)路或短路時(shí)，這些儲(chǔ)能就會(huì)以電火花或熱效應(yīng)的形式釋放出來(lái)，影響系統(tǒng)的本安性能。因此，既要保證連接傳輸電纜不會(huì)受外界電磁場(chǎng)干擾影響及與其他回路混觸，又要限制布線長(zhǎng)度和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所帶來(lái)的附加非本安能量，依次來(lái)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(yàn)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(yè)，共75頁(yè)。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(zhǎng)度分布電容 Lk 電纜單位長(zhǎng)度分布電感 L 實(shí)際配線長(zhǎng)度第63頁(yè)，共75頁(yè)。 5.3、關(guān)聯(lián)設(shè)備（安全柵）第64頁(yè)，共75頁(yè)。 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(wú)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?chǎng)所的非本安回路傳到危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備的能量抑制在點(diǎn)火極限（最小點(diǎn)燃能量）以下的保護(hù)功能。第65頁(yè)，共75頁(yè)。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(huì)使本質(zhì)安全性能失效的最高電壓。最高輸出電壓(Uo) 在開(kāi)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(shí)，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(lái)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(huì)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(huì)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(yè)，共75頁(yè)。 5.4本安系統(tǒng)組合條件第67頁(yè)，共75頁(yè)。 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(mǎn)足以下條件：現(xiàn)場(chǎng)本安設(shè)備的防爆標(biāo)志級(jí)別不能高于