防爆仪表知识

一、燃烧与爆炸三要素：

形成燃烧和爆炸的三要素：

下述条件在时间和空间上相遇，才会产生燃烧或爆炸：

燃烧剂，例如氢气，汽油等；

氧化剂，例如氧气，空气等；

点燃源，例如明火，火花，电弧，高温表面等。

因此，同时同地存在可燃性物质、空气和点燃源是燃烧和爆炸发生的充分必要件。

二、防爆原理

为了防止产生爆炸和火灾危险，应该在上述场所中采取防爆措施。防爆措施在工程上分为两大类：

1、(primary)防爆措施----避免场所环境中存在爆炸性危险环境。

由前述的产生爆炸或燃烧条件三要素可以知道，如果能够在环境中避免可燃性物质，或者在环境中避免氧化剂—氧气，就可以从根本上避免火灾或爆炸危险。空气中的氧气是难避免的，可行的办法是避免可燃性物质。化工厂常常采用有房顶无墙壁的厂房，改善自然通风效果，或者采用强制通风（机械通风），使环境中的可燃性物质的浓度低于爆炸下限，达到避免爆炸危险的目的。

2、二次(secondary)防爆措施----在爆炸危险环境避免点燃源。

如果爆炸性危险环境不可避免，则在环境中消除点燃源。我们常常在油库、加油站中看到“严禁烟火”的牌子，就属于二次防爆措施。国家标准规定，在爆炸危险场所必须使用防爆仪表产品，这也属于二次防爆措施。

根据燃烧和爆炸条件三要素，可以采取不同的防爆措施，避免电气设备成为点燃源。实现防爆的原理就是消除三要素中的任一要素，从而实现防止爆炸。

1、隔爆型：如果爆炸性气体和空气必然存在，对于设备在正常运行时，把能产生电弧、火花的部件放在具有足够强度的隔爆外壳内，就可达到防爆目的，这就是隔爆型。隔爆型电气设备就是：具有能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播的电气设备外壳的电气设备，其标志为"d"。

2、增安型：如果爆炸性气体和空气必然存在，增安型设备就是消除点燃源。对于普通电动机，如果在其结构上再采取一些保护措施，尽力使设备在正常运行或认可的过载条件下不会发生电弧、火花和危险高温现象，就可进一步提高设备的安全性和可靠性。因此这种设备在正常运行时就没有引燃源，而可用于爆炸危险环境。以字解义就是“增加安全型”。其标志为"e"。

3、正压外壳（通风、充气型）“p”：在设备的外壳内通入一定压力的新鲜空气或惰性气体，使周围的可燃性气体不能进入外壳内部，从而阻止点燃源与爆炸性气体接触，达到防止爆炸的目的。这一措施就是消除三要素中的爆炸性气体。

正压型电气设备的的关键措施是设备外壳内部保护性气体（新鲜空气或惰性气体）的压力高于环境的压力至少50Pa。因此，设备需要配置鼓风机、管道和风压继电器等，它一般用于大型电动机和控制开关设备。

正压型防爆型式按照保护水平可以分为3个等级：

px将正压型电气设备外壳内的危险区域从1区降低到非危险区。

py将正压型电气设备外壳内的危险区域从1区降低到2区。

pz将正压型电气设备外壳内的危险区域从2区降低到非危险区。

4、 无火花型 ”n”：电气设备的一种防爆形式，这种形式的电气设备，在正常运行时和本标准规定的一些条件下（仅指灯具的光源故障条件），不能点燃周围的爆炸性环境。无火花型原来仅指正常工作中不产生火花或电弧的电气设备，例如交流异步电动机，在其基础上采取一些安全措施，例如风扇叶片采用无火花材料，外壳防护等级IP44或IP54，电气间隙和爬电距离适当加大等。无火花型设备与前述的防爆类型相比，其安全程度稍低一些，它的使用范围受到一定的限制。

以下几种防爆形式主要适合于仪表，不适合于电动机机，详细介绍从略：

5. 充油外壳 “o”----将设备全部或部分浸在外壳中的油内，使设备不能点燃油面以上或外壳以外的爆炸性气体。

6. 充砂外壳”q”----外壳内填充砂粒材料，使其在规定的使用条件下，壳内产生的电弧、火焰以及外壳壁和砂粒表面均不能点燃周围的爆炸性混合物。

7. 浇封型 “m”---将设备可能产生火花或高温的部分浇封在浇封剂（树脂）中，使它们不能点燃周围的爆炸性混合物。

8. 本质安全型“i”----在规定的实验条件下，（设备的电路）正常工作或规定的故障状态下产生的电火花或热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物。本质安全的主要防爆措施是限制电路中的能量，使产生的火花的能量小于相应的点燃能量。

三、爆炸性气体环境危险区域的划分

0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混和物的环境。

1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混和物的环境。

2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混和物的环境。或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混和物的环境。

0区一般只存在于密闭的容器，贮罐等内部气体空间，在

实际设计过程中1区也很少存在，大多数情况属于2区 

四、防爆仪表设备分为两类：

I类 煤矿井下用电气设备

II类 除矿井以外的场所使用的电气设备

五、II类电气设备：防爆仪表设备的类别、级别与温度组别

按适用于爆炸性气体混合物试验安全间隙或点燃电流比，分为IIA、IIB、IIC三类；并按其表面温度分为T1～T6六组。

爆炸性气体混合物按引燃温度分组，见下表

六、防爆标志举例

煤矿用设备只有：ExdI

工厂用电气设备分为：

隔爆型：Ex dIIAT（1～4）；Ex dIIBT（1～4）；Ex dIICT（1～4）

Ex：防爆标志；

d：隔爆型；

II：工厂用电气设备；

A、B、C：按试验安全间隙分类

T（1～4）：按爆炸性气体点燃温度分类

如电气设备为IIB类隔爆型T3组，标志为Exd II BT3。

如电气设备为II类增安型，温度组别为T2组，标志为Exe II T2。

无火花型：Ex nIIT（1～3）

正压通风型：Ex pIIT（1～4）

七、防爆电机的选型

1．I类危险场所选用的防爆电机          

2．气体爆炸、粉尘爆炸危险场所用防爆电机选型表：

表中符号：Ο为适用；Δ为慎用；Ⅹ为不适用

3．不同标准所要求的爆炸危险场所电气设备选型要求不同

注：

GB-3836.15-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第15部分：危险场所电气安装（煤矿除外）

GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范

八、隔爆型电机的选型和制造

按照有关国家老标准，对于隔爆型电机，从技术和经济两方面考虑，一般选用功率为2000KW以下，但由于技术的进步和采用水冷技术，目前，隔爆型电机功率可以做得更大些：

如采用空空冷可做到2500KW-4；  （YB）

如采用空水冷可做到4000KW-4    （YBS）

但是，由于滑动轴承结构不能用于ExdIIC四级隔爆型防爆类别，因此，对于1000KW以上2极，以及其它低转速大功率需采用滑动轴承的电动机，就不能制成ExdIIC防爆类别，需用增安型（YA、YAKK）类代替。

九、增安型电机的选型和制造

通常认为，当供电的额定电压不超过11kV(交流有效值或直流值)时，在正常运行条件下和（或）认可的过载条件下不会产生火花﹑电弧和（或）危险温度的电气设备，才允许设计和制造成增安型电气设备。显然，不符合这些条件的电气设备是不允许制成增安型防爆型式的。

增安型电机的功率是按照定子绕组线规不小于0.75mm。

根据增安型电气设备的防爆原理，设计人员必须对电气设备的机械结构，外壳防护，电气绝缘，导线连接，电气间隙和爬电距离，极限温升等方面提出必要而充分的特殊要求，以保证增安型电气设备具有可靠的防爆安全性能。