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爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境用防爆設(shè)備的選型及安裝
點(diǎn)擊次數(shù):2822 更新時(shí)間:2022-09-06
防爆基本概念



● 爆炸性危險(xiǎn)場所

● 爆炸性危險(xiǎn)場所:任何具有潛在爆炸危險(xiǎn)的場所。 

● 在石油、化工、煤炭等生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)⒉豢杀苊獾匦纬杀ㄐ晕kU(xiǎn)環(huán)境: 

◆ 在煤礦井下,三分之二的場所屬于爆炸性危險(xiǎn)場所; 

◆ 在石油開采現(xiàn)場和精煉廠約有60~80%屬于爆炸性危險(xiǎn)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(xiǎn)場所。

《國家石油儲(chǔ)備中長期計(jì)劃》:2020年底國家石油儲(chǔ)備能力:8500萬噸/1億m3,折合10萬m3原油儲(chǔ)罐1000臺(tái)。

商業(yè)儲(chǔ)備用罐、社會(huì)儲(chǔ)備用罐、石油石化生產(chǎn)用罐,在用大型儲(chǔ)罐數(shù)量驚人。

爆炸:一種因氧化反應(yīng)或其他放熱反應(yīng)而引起的壓力和溫度驟升的現(xiàn)象。 

爆炸發(fā)生的充分必要條件

◆ 存在可燃性物質(zhì) 

◆ 存在空氣 

◆ 存在點(diǎn)燃源 

◆ 以上三者同時(shí)同地存在爆炸發(fā)生還需要: 

◆ 有限空間 

◆ 充分混合或散布

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點(diǎn)燃源 (EN 1127.1-2011中13類) 

◆ 靜電放電 

◆ 碰撞和摩擦(機(jī)械火花) 

◆ 光輻射 

◆ 電磁波 

◆ 固體熱表面 

◆ 電氣放電(電氣火花、電弧等)

防止爆炸的基本方法 

◆ 消除潛在的爆炸性環(huán)境 

◆ 或消除引爆源 

◆ 如果*消除潛在爆炸性環(huán)境和消除引爆源不可能實(shí)現(xiàn),那么選擇和準(zhǔn)備合適的保護(hù)措施,過程設(shè)備,系統(tǒng)和作業(yè)流程可以使得上述潛在爆炸環(huán)境和引爆源同時(shí)發(fā)生的可能性降低到合理的可接受的水平。上述措施可以是單獨(dú)使用,也可以是聯(lián)合使用。

可燃性物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì) 

◆ 爆炸極限(LEL、UEL)

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可燃性物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì) 

◆  點(diǎn)燃能量

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◆ 自動(dòng)點(diǎn)燃溫度(AIT):某種材料在沒有火花或火焰存在的情況下自己燃燒的溫度。

比如: 

乙炔Acetylene: 299°C 

氫氣Hydrogen: 550°C 

乙/醚Ethyl Ether: 160°C 

丙烷Propane: 493°C 

鎂Magnesium: 490°C 

小麥Wheat: 220°C 引爆源 

可燃性物質(zhì) (空氣中的)氧氣

◆ 爆炸濃度上限和爆炸的濃度下限(UFL和 LEL) 

◆ 最小點(diǎn)燃電流(MIC) 

◆ 自動(dòng)點(diǎn)燃溫度(AIT) 

◆ 最大實(shí)驗(yàn)間隙MESG(隔爆產(chǎn)品) 

◆ 爆炸壓力(EP) 

◆ 爆炸峰值壓力上升時(shí)間(TPP) 

◆ ……

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爆炸性氣體分級(jí)

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爆炸性粉塵分級(jí)

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危險(xiǎn)區(qū)域劃分

危險(xiǎn)區(qū)域劃分—— 非礦用區(qū)域

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危險(xiǎn)區(qū)域劃分的方法

● 區(qū)域分類 

◆ 識(shí)別釋放源 

◆ 確定釋放速率和釋放源等級(jí)(連續(xù)釋放源,一級(jí)釋放源,二級(jí)是釋放源) 

◆ 評(píng)估通風(fēng)或稀釋條件和效率 

◆ 確定區(qū)域類型 

◆ 確定區(qū)域的范圍 

● 采用行業(yè)指引 

采用指引或范例方法來進(jìn)行區(qū)域劃分(如GB 50058) 

● 計(jì)算方法 (EN/IEC 60079-10-1)

環(huán)境溫度

最高表面溫度限定

II類:無T5氣體, 僅二硫化碳和亞硝酸/乙酯為T6氣體。

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III類:不超過指/定的最大表面溫度。

環(huán)境溫度 

◆ 通常情況下,本安設(shè)備使用的環(huán)境溫度應(yīng)該為-20℃ ≤Ta≤+40℃。 

◆ 當(dāng)設(shè)備預(yù)期使用在不同于以上環(huán)境溫度范圍,應(yīng)讓用戶注意。 

◆ 通常環(huán)境溫度范圍如下:-40℃ ≤Ta≤+60 ℃

防爆設(shè)備的分類

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防爆設(shè)備的保護(hù)等級(jí) EPL

◆  EPL:Equipment Protection Level

◆  根據(jù)設(shè)備成為引爆源的能性和在爆炸性環(huán)境中所具有的不同特征而對(duì)設(shè)備規(guī)定的保護(hù)等級(jí)

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防爆產(chǎn)品的分類 —— 總結(jié)

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常用保護(hù)方法

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防爆產(chǎn)品的選型基礎(chǔ) 

• 用戶應(yīng)確定設(shè)備所在的區(qū)域類型 

• 用戶應(yīng)確定設(shè)備所在區(qū)域爆炸性物質(zhì)的特性(溫度,氣體或粉塵的分類組別)

防爆設(shè)備氣體分類組別 —— Sub Group

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特殊:IIB+H2

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防爆設(shè)備的溫度

◆ 最大表面溫度 (Maximum Surface Temperature) 

設(shè)備在0.9倍和1.1 倍額定下(額定電壓,額定功率或額定電流)所能到 達(dá)的最高溫度 (已經(jīng)校準(zhǔn)到設(shè)備定義的最大環(huán)境溫度) 

◆ 環(huán)境溫度 (Ambient Temperature) 

設(shè)備使用的環(huán)境介質(zhì)的溫度(如空氣或其他介質(zhì)溫度) 

◆ 服務(wù)溫度 (Service Temperature) 

設(shè)備中與防爆方式符合性有關(guān)的非金屬材料的所能承受的工作溫度

防爆設(shè)備的表面溫度組別——?dú)怏w環(huán)境下

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代表性氣體和粉塵的點(diǎn)燃溫度

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防爆設(shè)備的IP防護(hù)等級(jí) GB 4208

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從防爆標(biāo)志評(píng)審防爆設(shè)備的選型 ——IECEx/GB標(biāo)志 (氣體)

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從防爆標(biāo)志評(píng)審防爆設(shè)備的選型 —— IECEx/GB 標(biāo)志(粉塵)

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防爆方式及其適用的區(qū)域 —— 氣體環(huán)境

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防爆方式及其適用的區(qū)域 —— 粉塵環(huán)境

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防爆設(shè)備的選型評(píng)估要素

◆ 防爆設(shè)備的防爆方式應(yīng)和防爆設(shè)備的預(yù)期使用區(qū)域相匹配 ; 

◆ 防爆設(shè)備的保護(hù)級(jí)別(EPL)應(yīng)和設(shè)備的預(yù)期使用區(qū)域相匹配; 

◆ 防爆設(shè)備的氣體分類組別(IIA,IIB,IIC ,IIIA,IIIB,IIIC)應(yīng)和設(shè)備預(yù)期使用區(qū)域的可燃型物質(zhì)相匹配; 

◆ 防爆設(shè)備的證書中規(guī)定的環(huán)境溫度和預(yù)期使用的區(qū)域相匹配; 

◆ 防爆設(shè)備的最大表面溫度應(yīng)和設(shè)備預(yù)期使用區(qū)域的可燃性物質(zhì)的點(diǎn)燃溫度相匹配;如果是粉塵環(huán)境下的設(shè)備,測試時(shí)未覆蓋粉塵,Tmax<=2/3 Tcl (Tcl:粉塵的最小點(diǎn)燃溫度) 

◆ 電纜引入裝置等設(shè)備,其與防爆方式有關(guān)的非金屬材料服務(wù)溫度和設(shè)備證書相關(guān)限制相匹配(如電纜引入點(diǎn)和分支點(diǎn)溫度); 

◆ 外部影響:防止外部因數(shù)對(duì)防爆設(shè)備性能的影響:如壓力條件,化學(xué)作用,震動(dòng),外部熱源,電氣,潮濕,腐蝕等等,在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)考慮這些外部因素的影響,并采取相應(yīng)的措施。 

● 對(duì)于潮濕,應(yīng)考慮冷凝液體的排出; 

● 過程液體流入設(shè)備內(nèi)部—單密封或雙密封; 

● 防爆設(shè)備的IP 和一般IP的區(qū)別;如果設(shè)備的IP高于防爆要求的IP,設(shè)備的IP 安裝和使用過程中應(yīng)保持。

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防爆設(shè)備的選型評(píng)估要素

● 移動(dòng)式或便攜式設(shè)備 

◆ EPL 應(yīng)符合可能使用場所中最高EPL的要求 

◆ 除非有合適的注意事項(xiàng),否則移動(dòng)設(shè)備的備用電池不應(yīng)該帶入危險(xiǎn)區(qū) 

◆ 移動(dòng)設(shè)備或便攜設(shè)備插座部分如在危險(xiǎn)區(qū) ,在插座應(yīng)滿足危險(xiǎn)區(qū) EPL的要求



防爆設(shè)備的安裝


防爆設(shè)備的安裝,檢驗(yàn)和維護(hù)要求 

◆ 防爆設(shè)備設(shè)計(jì),選擇和安裝:IEC 60079-14 (GB 3836-15) 

◆ 防爆設(shè)備的安裝檢驗(yàn)和維護(hù):IEC 60079-17 (GB 3836-16)

防爆設(shè)備的安裝——接地和等電位連接

等電位連接 

● 危險(xiǎn)場所的電氣安裝均要求等電位,裸露的外部導(dǎo)體均應(yīng)與等電位連接系統(tǒng) 連接 

◆ 等電位連接系統(tǒng)包含: 

◆ 保護(hù)線 

◆ 金屬導(dǎo)管 

◆ 金屬電纜護(hù)套 

◆ 鋼絲鎧裝和結(jié)構(gòu)的金屬部件,但不包含中性導(dǎo)線 

● 電纜的鎧裝層或屏蔽層僅在危險(xiǎn)場所外接地(如控制室),則該接地點(diǎn)可以 作為危險(xiǎn)區(qū)域的等電位連接點(diǎn),但對(duì)于TN系統(tǒng),鎧裝層或屏蔽層應(yīng)在危險(xiǎn)區(qū)域 內(nèi)接地或進(jìn)行絕緣隔離。 

● 等電位連接導(dǎo)體的最小直徑為6mm2 (主)或 4mm2(補(bǔ)充連接) 

● 本安設(shè)備的金屬外殼不需要等電位連接(除非證書或說明書有要求) 

● 陰極保護(hù)裝置不應(yīng)和等電位連接連在一起 ; 

● 運(yùn)輸工具和固定設(shè)備之間連接管道如有絕緣法蘭,等電位連接可能需要。

布線和電纜 

● 護(hù)套抗拉強(qiáng)度低的電纜“易剝離電纜"除非裝導(dǎo)管中,否則不允許使用;最/低抗拉強(qiáng)度 2.5 N/mm2 (PVC, 15.0 N/mm2 Polyethylene)等電纜 為容易剝離電纜; 

● 電纜應(yīng)為熱塑護(hù)套,熱固護(hù)套或合成橡膠護(hù)套,電纜圓形致密,如有擠壓層或填料層應(yīng)防潮;或礦物絕緣金屬護(hù)套; 

● 無護(hù)套的單芯電線除非裝在配電盤,外殼或?qū)Ч軆?nèi)部; 

● 電纜表面的溫度不應(yīng)超過設(shè)備的溫度等級(jí),確認(rèn)設(shè)備是否需要用高溫電纜(如超過105); 

● 防止電纜的火焰?zhèn)鞑ィ喝绶螴EC60332-1-2的電纜 ,放置在沙槽中,或電纜從非危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)入安全區(qū)時(shí)進(jìn)行隔離。

與防爆方式有關(guān)的安裝 —— 隔爆

● U證隔爆產(chǎn)品不可以單獨(dú)使用; 

● 隔爆箱體開孔或孔的修改必須符合證書的要求;

● 防爆箱體內(nèi)部元件的變更需要再評(píng)估; 

● 安裝過程應(yīng)保護(hù)好防爆結(jié)合面,防爆結(jié)合面不可以噴漆; 

● 防爆結(jié)合面的油脂應(yīng)為非可燃性物質(zhì),不應(yīng)硬化,不應(yīng)腐蝕防爆結(jié)合 面; 

● 防爆間隙要保證。

與防爆方式有關(guān)的安裝 —— 增安 

● 功耗和溫升評(píng)估; 

● 火花元件不可以安裝,除非已經(jīng)采用其他防爆方式保護(hù); 

● 接線端子的固定; 

● 殼體的緊固,確保IP防護(hù)。

與防爆方式有關(guān)的安裝 —— 本安 

● 外接安全柵,安全柵本安參數(shù)應(yīng)和本安設(shè)備的參數(shù)相匹配;Uo ≤ Ui ; Io ≤ Ii ; Po ≤ Pi ; Co ≥ Ci + Cc ; Lo ≥ Li + Lc Cc = capacitance of cable (typ. 0.1 pF/cm) ; Lc = inductance of cable (typ. 5 nH/cm) 

● 安全柵參數(shù)匹配應(yīng)考慮電纜的電氣參數(shù); 

● 如果有屏蔽要求,屏蔽應(yīng)在非危險(xiǎn)區(qū)一點(diǎn)接地,防止電位差; 

● 本安電路和非本安電路的隔離; 

● 本安線纜用藍(lán)色。

防爆設(shè)備的檢查和維護(hù)——檢查的主要項(xiàng)目 

● 防爆選型和參數(shù)的匹配(初始檢查) 

● 安裝的正確性 

● 銘牌和警告性標(biāo)志的正確性和完好性 

● 未經(jīng)批準(zhǔn)的修改 

● 與防爆有關(guān)的非金屬件(如老化,脫落等) 

● 安裝符合性和緊固件完整性 

● 防爆結(jié)合面的完好性 

● 電纜選型正確性和完好性 

● 接地的正確性和完好性 

● 電路的隔離 

● 電路的干燥和清潔 

● 接線的緊固性 

● 與過程介質(zhì)之間的密封性 ,泄露痕跡



檢驗(yàn)案例


防爆設(shè)備的檢查和維護(hù) 

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▲防爆面銹蝕

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▲緊固件松動(dòng)

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▲銘牌不完整或丟失

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▲密封丟失或老化

設(shè)備選型和安裝的基本原則–總結(jié) 

◆ 設(shè)備場所有文件化的分區(qū)文件 ,包含危險(xiǎn)場所的分類和區(qū)域范圍,危險(xiǎn)場 所的可燃性物質(zhì)種類和必要特性(如點(diǎn)燃溫度,氣體分類組別, 粉塵分類 組別); 

◆ 選型和安裝人員應(yīng)確保危險(xiǎn)場所的設(shè)備所需產(chǎn)品型式證書(3C和/或 ATEX/IECEx)以及產(chǎn)品的使用安裝說明書是可獲得的; 

◆ 選型人員在采購防爆設(shè)備采購前,應(yīng)由專業(yè)人員對(duì)防爆設(shè)備的證書防爆參 數(shù),安全使用條件等進(jìn)行評(píng)審,確保防爆參數(shù)符合防爆區(qū)域的要求; 

◆ 選型人員必須確保以防爆元件(U證),有和其預(yù)期使用的防爆設(shè)備一起 經(jīng)過評(píng)估; 

◆ 防爆專業(yè)人員應(yīng)評(píng)估確保和防爆設(shè)備一起安裝的電纜引入裝置的防爆方式, 防爆參數(shù)和該防爆設(shè)備一致; 

◆ 安裝人員安裝設(shè)備前,應(yīng)核對(duì)防爆銘牌和防爆證書一致; 

◆ 安裝人員安裝設(shè)備前,應(yīng)仔細(xì)閱讀防爆設(shè)備的安裝使用說明書,特別注意 證書和安裝使用說明中的安全使用條件的要求。



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