防爆的分类及基本原理

时间：2011-12-22 15:30:06 来源：上海双中作者：李涛

防爆等级

二、防爆的基本原理

1、爆炸的概念

　　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。急剧速度释放的能量，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。

2、防爆的原因考虑因素

　　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% 以上的生产车间区域存在爆炸性物质。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。

三、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
气体(CLASS Ⅰ)	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	0 区	Div.1
	在正常情况下爆炸性气体混合物有可能出现的场所	1 区
	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	2 区	Div.2
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	10 区	Div.1
	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	11 区	Div.2

2、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	d	GB3836.2	隔离存在的点火源	Zone1,Zone2
2	增安型	e	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	n	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

3、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	Ⅰ	甲烷	0.280mJ
矿井外的工厂	ⅡA	丙烷	0.180mJ
	ⅡB	乙烯	0.060mJ
	ⅡC	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℃	气、丙烯腈等 46 种
T2	≤ 300℃	乙炔、乙烯等 47 种
T3	≤ 200℃	汽油、丁烯醛等 36 种
T4	≤ 135℃	乙醛、四氟乙烯等 6 种
T5	≤ 100℃	二硫化碳
T6	≤ 85℃	硝酸乙酯和亚硝酸乙酯

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，如我国的国家标准
防爆方式	ia	采用 ia 级本质安全防爆方法，可安装在 0 区
气体类别	ⅡC	被允许涉及ⅡC 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 区
气体类别	ⅡC	被允许涉及ⅡC 类爆炸性气体

4、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 。

　　正常工作时，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 。

三、防爆等级的划分标准

1、电机防爆等级

　　电机防爆等级由3部分构成

　　1)在爆炸性气体区域（0区、1区、2区）不同电气设备使用安全级别的划分。如旋转电机选型分为隔爆型（代号d）、正压型（p）、增安型（e）、无火花型（n）

　　2)气体或蒸气爆炸性混合物等级的划分，分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三种，这些等级的划分主要是依照最大试验安全间隙（MESG）或最小点燃电流（MICR）来区分的。

　　3)引燃某种介质的温度分组的划分。主要分为T1－450℃＜T、T2－300＜T≤ 450℃、 T3－200＜T≤300℃、 T4－135＜T≤200℃、 T5－100＜T≤135 、 T6－85＜T≤100℃.

　　防护等级：

　　0 无防护电机无专门防护不作试验，但应符合2.1条

　　1 防护大于50MM固体的电机能防止大面积的人体偶然意外地触及或接近壳内带电或转动部件。能防止直径大于50MM的固体异物进入壳内

　　2 防护大于12MM固体的电机能防止直径大于12MM的固体异物进入壳内

　　3 防护大于2.5MM固体的电机能防止直径大于2.5MM的工具或导线触及或接近壳内带电或转动部件

　　4 防护大于1MM固体的电机能防止直径或厚度大于1MM的导线或片条触及或接近壳内带电或转动部件

　　5 防尘电机承受任何方向的溅水应无有害影响

　　0 无防护电机无专门防护

　　1 防滴电机垂直滴水应无有害影响

　　2 15度滴电机当电机从正常位置向任何方向倾斜至15度以内任一角度时，垂直滴水应无有害影响

　　3 防淋水电机与垂直线成60度角范围内的淋水应无有害影响

　　4 防溅水电机承受任何方向的溅水应无有害影响

　　5 防喷水电机承受任何方向的喷水应无有害影响

　　6 防海浪电机承受猛烈的海浪冲击或强烈喷水时，电机的进水量应不达到有害的程度。

　　7 防浸水电机当电机浸入规定压力的水中经规定时间后，电机的进水量应不达到有害的程度

　　8 潜水电机电机在制造厂规定的条件下能长期潜水。电机一般为水密型，便对某些类型电机也可允许水进入，但不应达到有害的程度

四、危险区域的等级

1、危险区域的等级分类

　　0区（Zone 0）：易爆气体始终或长时间存在

　　1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

　　2区（Zone 2）：一般情形下，不存在易燃气体且即使偶尔发生，基存在时间亦很短

　　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（Internaional Electrotechnical Commission）

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

2、电气元件防爆分类

　　1、一般保护 EN50.014

　　2、浸油保护 0 EN50.015

　　3、充压保护设施 p EN50.016

　　4、加充粉末 q EN50.017

　　5、阻燃壳体 d EN50.018

　　6、提高安全系数 e EN50.019

　　7、本安保护 i EN50.0120

　　8、气密保护 h 未统一

　　9、压力花保护 n 未统一

　　10、特殊措施 s 未统一

3、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 450

　　T2 200T300 300

　　T3 135T200 200

　　T4 100T135 135

　　T5 85T100 100

　　T6 T85 85

五、几种常见物质的爆炸特性

　名称燃点（°C）温度等级爆炸等级组号名称燃点（°C）温度等级爆炸等级组号

　　丙酮 540 T1 IIA 乙炔 305 T2 IIC

　　醋酸酐 330 T2 IIA 苯 555 T1 IIA

　　丁烷 365 T2 IIA n-丁醇 340 T2 IIA

　　苯氯酸 590 T1 IIA 乙醇 425 T2 IIA

　　乙醋酸 460 T1 IIA 甲醇 455 T1 IIA

　　硝基苯 430 T1 IIA n-戊烷 285 T3 IIA

　　丙烷 470 T1 IIA 甲苯 535 T1 IIA

　　氢气 560 T1 IIC 硫化氢 270 T3 IIB

　　二硫化碳 102 T5 IIC

六、本安型传感电路的供电限制

供电限制主要体现在以下三个方面：

　　1、将动力电与电子元件隔离。

　　2、采取措施杜绝外界干扰电磁场通过继电或电流输出端偶合至电子元件中。

　　3、限制传感电路的工作电源及电压

　　本安型电路可分为两类：ia及ib。Ib本安电路必须保证政党工作状态下以及系统中存在一起故障时，电路元件不发生燃爆。Ia本安电路则要求正常工作状况下及存在两起故障时，元器件不发生燃爆。

七、EH仪表所遵循的主要防爆标准

　1、IEC / CENELEC / EUrOPE及NORTH AMERICA / FM标准为经常选用，而CANADA / CSA标准几乎在中国不使用。

　　例： CENELEC: Eex de/Eex d ib IIC T2-T6

　　FM: NI/I/Z/ABCD DIP/II, III/1/EFG

　　XP/I/1/ABCD DIP/II, III/1/EFG

　　CSA: Class I, Div 2, ABCD

　　2、新的欧洲防爆标准ATEX100a将取代原CENELEC标准（截止2003年）

　　ATEX 100a： II IG Eex ia IIB T6

　　I II 1G Zone 0 1D, 2D,3D dust explosion

　　Mining other 2G Zone 1

　　Industry industry 3G Zone 2

八、仪表壳体防护等级的划分

作为应用于易爆危险区的仪表，对其外壳的保护等级亦应作出规定，赋予一定的代码，即IP等级号。

　　IEC144规定的壳体保护等级由一个对应其抗外界物体冲击与穿刺能力及防水能力的代码表示。例如：本安型仪表测量电路板不应从其壳体中取出，否则会违反IP40所提出的最低要求。保护等级由两位数字组成，在其前加上IP字样。

　　IP1 2

　　第一位数字第二位数字

　　抗外界物体冲刺能力防水能力

　　0无抗冲穿能力 0无防水穿能力

　　1外界物体尺寸大于50mm（特大） 1水自落下滴

　　2外界物体尺寸大于120mm（中） 2水滴入角度为-15°

　　3外界物体尺寸大于2.5mm（小） 3水以60°角度喷射

　　4颗粒状外界物体，粒度大于1mm 4从各方面喷射

　　5危险性尘埃 5 50升/分的水束

　　6穿透性尘埃（仅适用于特殊壳体） 6 100升/分的水束

　　7以1米/分的速度浸入水中

　　8 以预先商定的方式浸入水中

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