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安全栅防爆知识

上传时间2018-06-05 13:36:52         文章来源:南京帕罗肯         点击数:437

本质安全

本质安全电路i   正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物。
    Exia 等级:在正常工作一个故障和二个故障时,均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。
    Exib 等级:在正常工作和一个故障时,不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。

按照国际电工委员会标准IEC60079-111991的规定,对危险场所的划分如下: 

   0区:连续出现或长时间存在爆炸性气体与空气的混合物的场所;
      1区:正常运行时,偶然出现爆炸性气体与空气的混合物的场所;
      2区:正常运行时,几乎不出现爆炸性气体与空气的混合物的场所。
对爆炸性气体组份的定义如下:
      ⅡC组份:乙炔                   更
      ⅡC组份:氢气                   易
      ⅡC组份:乙烯                   点
      ⅡC组份:丙烷                   燃
对温度级别的定义如下:(在环境温度40时,当电气设备故障状态下产生的最高表面温度)

T1

T2

T3

T4

T5

T6

450

300

200

135

100

85

本安防爆组合条件:
        安全栅和“贮能”仪表(如变送器等)连接时,这些仪表和连接导线都是安全栅操作端安全栅检测端安全栅等产品的负载,必须依靠安全栅的防爆参数加以计算,与其系统组合: 
系统组合条件: 
       VZ≤Vi
       Imax≤ Ii
        Lc≤La—Li
        Cc≤Ca—Ci
        Vz—最高开路电压
        Vi—一次仪表允许的最高输入电压

 Imax——最大短路电流  
        Ii—一次仪表允许的最大输入电流
        Cc—连接电缆允许的最大分布电容
        Ca—安全栅负载最大分布电容
        Ci—一次仪表内等效电容(防爆机构检测仪表时给出)
        Lc—连接电缆允许的最大分布电感(防爆机构检测仪表时给出)
        La—安全栅负载最大分布电感(防爆机构检测仪表时给出)
        Li—一次仪表内等效电感(防爆机构检测仪表时给出) 
降格气氛的使用: 
        本手册参数表所标型号适用的等级气氛,若降低使用的气氛,如:氢气(ⅡC)降为乙烯(ⅡB),其La、Ca为参数表数值的3倍,降为丙烷(ⅡA),其La、Ca为参数表数值的8倍。
电缆长度的计算: 
         电缆本身的分布参数一般由电缆生产厂给出,对于没有给出分布参数的仪表信号电缆可按Cc = 200 PF / m 和L / R = 250 μ H/Ω来计算电缆长度。

本安能级限制:   
按照国家标准规定本安能级限制,KN9000系列齐纳安全栅:
        C级:20 μJ
       ⅡB级:60μJ

 当一次仪表与安全栅的本安限制等级不同时,联合组成防爆系统后只能降级使用。

防爆级别的高低循序:

ⅡA< ⅡB < ⅡC

T1 < T2 <T3  T4  <T5   < T6

 

一、防爆概念

1引起爆炸的三个必要条件三个条件同时具备 —— 爆炸点火所需能量 source of ignition ;空气或氧气 air or oxygen  flammable air flammable dust 

 防止爆炸的产生必从三个必要条件来考虑,限制了其中的一个必要条件,就限制了爆炸的产生。 

在工业过程中,通常从下述三个方面着手对易燃易爆场合进行处理。 

1 )预防或最大限度地降低易燃物质泄漏的可能性;

 2 )不用或尽量少用易产生电火花的元器件;

 3 )采取充氮气之类的方法维持惰性状态。

 二、 危险区域的等级分类及电气元件防爆分类和允许温度区域 

 危险区域的等级分类 区( Zone 0 ),易爆气体始终或长时间存在 区( Zone 1 ),易燃气体在仪表的正常工作过程中有可能发生或存在 区( Zone 2 )。 一般情形下,不存在易燃气体且即使偶尔发生,其存在时间亦很短。

易爆区域等级划分,国际标准与美国标准的对照比较 

I.E.C.          N.E.C. 

气体   

Zone 0 Class I,       Division I       

Zone 1 Class I,       Division I       

Zone 2 Class I,       Division II 

粉尘   

Zone 10 Class II,     Division I       

Zone 11 Class II,     Division II

 I.E.C.  国际电工技术委员会( International  Electrotechnical  Technology  Commission )

N.E.C.  美国电气规程( National Electrical Code, U.S.A.  

、电气元件防爆分类:

 1 、一般保护 EN50.014              

、浸油保护 0 EN50.015 

、充压保护设施 p EN50.016       

、加充粉末 q EN50.017 

、阻燃壳体 d EN50.018            

、提高安全系数 e EN50.019 

、本安保护 i EN50.0120          

 8 、气密保护 h 未统一 

、压力花保护 n 未统一            

10 、特殊措施 s 未统一 

、电气设备允许温度区域 电气元件温区等级号 元件表面温度最大允许值(° C 

 气体燃点(° C     T1                    200T450                  &nb

防爆等级的划分标准

防爆等级的划分标准,此文包含了防爆的概念、防爆的标准、防爆区域的划分、防爆标志的含义以及一些防爆术语。 

防爆的基本原理 
爆炸的概念 
       爆炸是物质从一种状态经过物理或化学变化,突然变成另一种状态,并放出巨大的能量,急剧快速释放的能量,将使周围的物体遭受到猛烈的冲击和破坏。 
       爆炸必须具备的三个条件: 
    1 )爆炸性物质:能与氧气(空气)反应的物质,包括气体、液体和固体。(气体:氢气、乙炔、甲烷等;液体:酒精、汽油;固体:粉尘纤维粉尘等。)

2 )氧气:空气。

3 )点燃源:包括明火、电气火花、机械火花、静电火花、高温、化学反应、光能等。  
为什么要防爆 
       易爆物质 :很多生产场所都会产生某些可燃性物质。煤矿井下约有三分之二的场所有存在爆炸性物质;化学工业中,约有 80% 以上的生产车间存在爆炸性物质。

氧气:空气中的氧气是无处不在的。

点燃源 :在生产过程中大量使用电气仪表,各种磨擦的电火花 , 机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免,尤其当仪表、电气发生故障时。 
      客观上很多工业现场满足爆炸条件。当爆炸性物质与氧气的混合浓度处于爆炸极限范围内时,若存在爆炸源,将会发生爆炸。因此,采取防爆就显得很必要了。  
仪表防爆的原理 
危险场所危险性划分:  
      爆炸性物质区域定义: 中国标准    北美标准 
    0 区:Div.1 气体在正常情况下 , 爆炸性气体混合物连续或长时间存在的场所
    1 区:在正常情况下爆炸性气体混合物有可能出现的场所 1  
    2 区:Div.2 在正常情况下爆炸性气体混合物不可能出现 , 仅仅在不正常情况下 , 偶尔或短时间出现的场所 
    10 区: Div.1粉尘或纤维(CLASS Ⅱ/Ⅲ。 在正常情况下 , 爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物可能连续 , 短时间频繁地出现或长时间存在的场所 
    11 区: Div.2在正常情况下 , 爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物不能出现 , 仅仅在不正常情况下 , 偶尔或短时间出现的场所。   
防爆方法对危险场所的适用性:   

序号

防爆型式

代号

国家标准

防爆措施

适用区域 

1

隔爆型

GB3836.2  

隔离存在的点火源

Zone1,Zone2

2

  增安型

 

GB3836.3 

设法防止产生点火源

Zone1,Zone2

3

本安型

ia

GB3836.4

 限制点火源的能量

 Zone0-2

 

本安型

 ib

GB3836.4

限制点火源的能量

 Zone1,Zone2

4

正压型

 p

GB3836.5

危险物质与点火源隔开

 Zone1,Zone2

5

充油型

o

GB3836.6

 危险物质与点火源隔开 

Zone1,Zone2 

6

充砂型

q  

GB3836.7 

 危险物质与点火源隔开

Zone1,Zone2  

7

无火花型

  GB3836.8

设法防止产生点火源

 Zone2  

8

浇封型

m

GB3836.9

设法防止产生点火源 

Zone1,Zone2 

9

气密型

h

GB3836.10

设法防止产生点火源

Zone1,Zone2  

防爆对危险场所的适用性: 
爆炸性危险气体分类 
      根据可能引爆的最小火花能量,我国和欧洲及世界上大部分国家和地区,将爆炸性气体分为四个危险等级 ,如下表: 

工况类别

气体分类

代表性气体

最小引爆火花能量

矿井下

甲烷

0.280mJ

矿井外的工厂

A

丙烷

0.180mJ

 

B

乙烯

0.060mJ

 

C

氢气

0.019mJ

      美国和加拿大,首先将散布在空气中的爆炸性物体分成三个 CLASS( 类别 ):CLASS Ⅰ气体和蒸气 , CLASS Ⅱ  尘埃,CLASS Ⅲ纤维 , 然后再将气体和尘埃分成 Group( 组 ) :

组名

代表性气体或尘埃

A

乙炔

B

氢气

C

乙烯

D

丙烷

E

金属尘埃

F

煤炭尘埃

G

谷物尘埃

气体温度组别划分:

温度组别

安全的物体表面温度

常见爆炸性气体

T1

≤ 450

氢气、丙烯腈等 46 

T2

≤ 300

乙炔、乙烯等 47 

T3

≤ 200

汽油、丁烯醛等 36 

T4

≤ 135

乙醛、四氟乙烯等 6 

T5

≤ 100

二硫化碳

T6

≤ 85

硝酸乙酯和亚硝酸乙酯

仪表的防爆标志 
Ex(ia)ⅡC   T6 的含义

标志内容

符号

含义

防爆声明

Ex

 符合某种防爆标准,如我国的国家标 

防爆方式

ia

采用 ia 级本质安全防爆方法,可安装在 0 

气体类别

C

被允许涉及类爆炸性气体

温度组别 

T6

 仪表表面温度不超过 85 

Ex(ia)ⅡC 的含义 

标志内容

符号

含义

防爆声明

Ex

 符合欧洲防爆标准

防爆方式

ia

采用 ia 级本质安全防爆方法,可安装在 0 

气体类别

C

被允许涉及类爆炸性气体

  : 该标志中无温度组别项 , 说明该仪表不与爆炸性气体直接接触

防爆术语: 
有关防爆术语及标准  
  安全栅安全参数定义:  

 安全栅最高允许电压: Um  
       保证安全栅本安端的本安性能,允许非本安端可能输入的最高电压  

安全栅最高开路电压:Uoc  
       在最高允许电压范围内本安端开路时电压最大值  
 安全栅最大短路电流: Isc  
       在最高允许电压范围内本安端短路时的电流最大值  
安全栅允许分布电容: Ca  
       保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电容  
安全栅允许分布电感: La  
       保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电感  
  防爆标志格式说明: 
       将工厂或矿区的爆炸危险介质,按其引燃能量,最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时间周期进行科学分类分级,以确定现场防爆设备的防爆标志和防爆形式。 
  防爆标志格式:  
               Ex          (ia)          ⅡC         T4    
      防爆标记  防爆等级   气体组别  温度组别 
  防爆等级说明: 
      ia 等级:  在正常工作、一个故障和二个故障时,均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。 
    正常工作时,安全系数为 2.0  
     一个故障时,安全系数为 1.5  
     二个故障时,安全系数为 1.0 。    
注:有火花的触点须加隔爆外壳、气密外壳或加倍提高安全系数。 
       ib 等级 :在正常工作和一个故障时,不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。 
     正常工作时,安全系数为 2.0 ;

  一个故障时,安全系数为 1.5  
    注:有火花的触点须加隔爆外壳或气密外壳保护,并且有故障自显示的措施,一个故障时安全系数为 1.0 。

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