儀表防爆知識(shí)總結(jié)歸納
儀表的防爆比電氣防爆更容易疏忽,因?yàn)閮x表太小,而且有些儀表是否是防爆的也不好判斷,但是危險(xiǎn)程度和電氣是一樣的。一般來說,儀表的防爆類型主要是本安型和隔爆型,安裝在防爆區(qū)域的PLC控制柜大部分為隔爆型或者正壓防爆型。
儀表設(shè)備主要防爆形式:
1、隔爆型d,可用于點(diǎn)火源1區(qū),2區(qū),不能帶電開蓋維修;
2、增安型e,主要用于點(diǎn)火源2區(qū),部分可用于1區(qū),可以帶電開蓋維修,但不能帶電拆線;
3、本安型ia,可用于點(diǎn)火源0區(qū),1區(qū),2區(qū),可以帶電開蓋,可以帶電拆線;
4、本安型ib,可用于點(diǎn)火源1區(qū),2區(qū),可以帶電開蓋,可以帶電拆線;
5、正壓防爆型p,可用于點(diǎn)火源1區(qū),2區(qū),不能帶電開蓋;
還有沖油型、無火花型等等,用的較少。
總的要求,防爆區(qū)域要使用防爆電氣設(shè)備,防爆標(biāo)識(shí)要明確,并有防爆合格證號(hào)。注意:多個(gè)國標(biāo)有這條強(qiáng)制性要求,有些國外進(jìn)口的電氣設(shè)備是防爆的,但是沒有防爆合格證號(hào),建議國內(nèi)企業(yè)選電氣設(shè)備時(shí),還是要遵守國家規(guī)范。
01防爆區(qū)域PLC控制柜(接線箱)防爆
現(xiàn)場(chǎng)控制箱主要有隔爆型、增安型和正壓防爆型
1.1隔爆型
隔爆型設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí),能產(chǎn)生火花電弧的部件置于隔爆外殼體,隔爆外殼能承受內(nèi)部的爆炸壓力而不導(dǎo)致?lián)p壞,并能防止爆炸傳播到殼外。隔爆腔體里面裝的是小型斷路器,交流接觸器,熱保護(hù)器,浪涌保護(hù)器等電器元件。
隔爆型防爆箱容易出現(xiàn)的問題:
1、防爆箱必須滿絲,只有滿絲才能達(dá)到防爆要求。
2、接線口必須用防爆電纜接頭,不使用的電纜接口,必須用絲堵封堵。這個(gè)很容易忽略。
3、多個(gè)電纜不允許在一個(gè)電纜入線口進(jìn)入。
1.2增安防爆型
增安型防爆配電箱一般都是里面不能裝電器元件,面板上都是裝的一些隔爆型元件,如防爆按鈕,防爆指示燈,防爆電流表,防爆轉(zhuǎn)換開關(guān)等這些隔爆元件。增安型一般僅用于中間接線箱或者防爆開關(guān)、指示燈的安裝。
增安型一般僅用于中間接線或者防爆按鈕
1.3正壓防爆型
正壓型防爆原理是在設(shè)備的外殼內(nèi)通入一定壓力的新鮮潔凈空氣或惰性氣體,使周圍的可燃性氣體不能進(jìn)入外殼內(nèi)部,從而阻止點(diǎn)燃源與爆炸性氣體接觸,以達(dá)到防止爆炸的目的。
正壓防爆型常見問題:
1、正壓通入的一定是清潔的空氣或者惰性氣體。
2、從正壓防爆柜出來的氣體,不宜排放在爆炸區(qū)域,如排入2區(qū)應(yīng)采取處理火花和熾熱顆粒的措施,這點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)問題較多。
02儀表防爆EXd
儀表設(shè)備絕大部分采用的是隔爆型或者本安型,大型石化裝置基本清一色的本安型,小型化工裝置幾乎清一色的隔爆型。設(shè)計(jì)理念問題,只要符合要求都行。
隔爆型儀表注意事項(xiàng):
1、隔爆型儀表電纜口和接線蓋必須嚴(yán)密密封。如沒有嚴(yán)密封堵,則達(dá)不到防爆要求。
2、隔爆型不允許帶電開蓋
本安儀表EXia
本安儀表最關(guān)鍵的是要配安全柵,回路如果不配安全柵,就達(dá)不到防爆要求。本安儀表是最安全的,可以用于0區(qū)。
安全柵安裝圖
安全柵解剖圖
本安隔爆型
既有本安認(rèn)證又有隔爆認(rèn)證,如果按本安防爆就加安全柵,如果按隔爆,可以不加,但是必須按隔爆管理。
電纜問題
1 本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路不得共用一根電纜或穿同一根電纜導(dǎo)管。
2 當(dāng)采用芯線無分別屏蔽的電纜或無屏蔽的導(dǎo)線時(shí),兩個(gè)及其以上不同回路的本質(zhì)安全電路,不得共用同一根電纜或穿同一根電纜導(dǎo)管。
3 本質(zhì)安全電路及其附件應(yīng)有藍(lán)色標(biāo)志。
4 當(dāng)本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路在同一電纜橋架或同一電纜溝道內(nèi)敷設(shè)時(shí) ,應(yīng)采用 接地的金屬隔板或絕緣板隔離 ,或分開排列敷設(shè) ,其間距應(yīng)大于 50mm , 并應(yīng)分別固定牢固。
5 當(dāng)本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路共用一個(gè)接線箱時(shí),本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路接線端子之間應(yīng)采用接地的金屬板隔開。
6、本質(zhì)安全電纜和非本質(zhì)安全電纜在控制機(jī)柜應(yīng)分開布置。
在儀表機(jī)柜間,本質(zhì)安全電纜和非本質(zhì)安全電纜必須分開。
另外,本質(zhì)安全電纜的顏色問題,估計(jì)老企業(yè)基本達(dá)不到要求。
爆炸條件
爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài),經(jīng)過物理或化學(xué)變化,突然變成另一種狀態(tài),并放出巨大的能量。急劇速度釋放的能量,將使周圍的物體遭受到猛烈的沖擊和破壞。
爆炸必須具備的三個(gè)條件:
易爆物質(zhì):很多生產(chǎn)場(chǎng)所都會(huì)產(chǎn)生某些可燃性物質(zhì)。煤礦井下約有三分之二的場(chǎng)所有存在爆炸性物質(zhì);化學(xué)工業(yè)中,約有80%以上的生產(chǎn)車間區(qū)域存在爆炸性物質(zhì)。
氧氣:空氣中的氧氣是無處不在的。
點(diǎn)燃源:在生產(chǎn)過程中大量使用電氣儀表,各種磨擦的電火花,機(jī)械磨損火花、靜電火花、高溫等不可避免,尤其當(dāng)儀表、電氣發(fā)生故障時(shí)。
客觀上很多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)滿足爆炸條件。當(dāng)爆炸性物質(zhì)與氧氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)時(shí),若存在激發(fā)能源,將會(huì)發(fā)生爆炸。因此采取防爆就顯得很必要了。
防爆設(shè)備
防爆設(shè)備:在規(guī)定條件下不會(huì)引起周圍爆炸性環(huán)境點(diǎn)燃的電氣設(shè)備。
防爆設(shè)備分類:
Ⅰ類:煤礦井下電氣設(shè)備;
Ⅱ類:除煤礦、井下之外的所有其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備。
Ⅱ類又可分為ⅡA、ⅡB、ⅡC類,標(biāo)志ⅡB的設(shè)備可適用于ⅡA設(shè)備的使用條件;ⅡC可適用于ⅡA、ⅡB的使用條件。
Ⅲ類:除煤礦以外的爆炸性粉塵環(huán)境電氣設(shè)備。
ⅢA類:可燃性飛絮; ⅢB類:非導(dǎo)電性粉塵; ⅢC類: 導(dǎo)電性粉塵。
最高表面溫度:電氣設(shè)備在規(guī)定范圍內(nèi)的最不利運(yùn)行條件下工作時(shí),可能引起周圍爆炸性環(huán)境點(diǎn)燃的電氣設(shè)備任何部件所達(dá)到的最高溫度。最高表面溫度應(yīng)低于可燃溫度。
例如:防爆傳感器環(huán)境的爆炸性氣體的點(diǎn)燃溫度為100℃,那么傳感器在最惡劣的工作狀態(tài)下,其任何部件的最高表面溫度應(yīng)低于100℃。
溫度組別:
T1 450℃ T2 300℃ T3 200℃ T4 135℃ T5 100℃ T6 85℃
防爆形式:
1、本安型 "i"(本質(zhì)安全型電氣設(shè)備及其關(guān)聯(lián)設(shè)備) 本質(zhì)安全電路:
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體或蒸汽的電路。
本質(zhì)安全型電氣設(shè)備:全部電路為本質(zhì)安全的電氣設(shè)備。
本安型設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備的本質(zhì)安全部分分為ia和ib:
¨ ia:正常工作 + 一個(gè)故障 + 任意組合的兩個(gè)故障均不能引起點(diǎn)燃的電氣設(shè)備。
¨ ib:正常工作 + 一個(gè)故障條件下不能引起點(diǎn)燃的本質(zhì)安全型電氣設(shè)備。
由此可見ia等級(jí)高于ib等級(jí)
關(guān)聯(lián)設(shè)備:裝有本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路,且結(jié)構(gòu)是非本質(zhì)安全電路不能對(duì)本質(zhì)安全電路產(chǎn)生不利影響的電器設(shè)備。
2、隔爆型 "d" 具有隔爆外殼的電氣設(shè)備:
它能承受已進(jìn)入外殼內(nèi)部的可燃性混合物內(nèi)部爆炸而不受損壞,并且通過外殼上的任何接合面或孔不會(huì)引燃由一種或多種氣體或蒸汽所形成的外部爆炸性環(huán)境的電氣設(shè)備外殼。
3.增安型 e
4.充油型 o
5.充砂型 q
6.澆封型 m
7.復(fù)合型
間隙防爆(隔爆EXd)
隔爆又稱耐壓防爆,它把能點(diǎn)燃爆炸混合物的儀表部件封閉在一個(gè)外殼內(nèi),該外殼特別牢固,能承受內(nèi)部爆炸性混合物的爆炸壓力,并阻止向殼外的爆炸性混合物傳爆。這就是說,隔爆型儀表的殼體內(nèi)部是可能發(fā)生爆炸的,但不會(huì)傳到殼體外面來,因此這種儀表的各部件的接合面,如儀表蓋的螺紋圈數(shù),螺紋精度,零點(diǎn),量程調(diào)整螺釘和表殼之間,變送器的檢測(cè)部件和轉(zhuǎn)換部件之間的間隙,以及導(dǎo)線口等,都有嚴(yán)格的防爆要求。
隔爆型儀表除了較笨重外,其他比較簡單,不需要如安全柵之類的關(guān)聯(lián)設(shè)備。但是在打開表蓋前,必須先把電源關(guān)掉,否則萬一產(chǎn)生火花,便會(huì)暴露在大氣之中,從而出現(xiàn)危險(xiǎn)。
減小點(diǎn)燃能量防爆(本安防爆EXi)
本質(zhì)安全型儀表又叫安全火花型儀表。它的特點(diǎn)是儀表在正常狀態(tài)下和故障狀態(tài)下,電路、系統(tǒng)產(chǎn)生的火花和達(dá)到的溫度都不會(huì)引燃爆炸性混合物。
它的防爆主要由以下措施來實(shí)現(xiàn):
① 采用新型集成電路元件等組成儀表電路,在較低的工作電壓和較小的工作電流下工作;
② 用安全柵把危險(xiǎn)場(chǎng)所和非危險(xiǎn)場(chǎng)所的電路分隔開,限制由非危險(xiǎn)場(chǎng)所傳遞到危險(xiǎn)場(chǎng)所去的能量;
③ 儀表的連接導(dǎo)線不得形成過大的分布電感和分布電容,以減少電路中的儲(chǔ)能。
本質(zhì)安全型儀表的防爆性能,不是采用通風(fēng)、充氣、充油、隔爆等外部措施實(shí)現(xiàn)的,而是由電路本身實(shí)現(xiàn)的,因而是本質(zhì)安全的。它能適用于一切危險(xiǎn)場(chǎng)所和一切爆炸性氣體、蒸氣混合物,并可以在通電的情況下進(jìn)行維修和調(diào)整。但是,它不能單獨(dú)使用,必須和本安關(guān)聯(lián)設(shè)備(安全柵)、外部配線一起組成本安電路,才能發(fā)揮防爆功能。
本安型儀表有ia、ib兩種:
① ia等級(jí),在正常工作狀態(tài)下,以及電路中存在一個(gè)故障或兩個(gè)故障時(shí),均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。在ia型電路中,工作電流被限制在 100mA 以下。
② ib等級(jí),在正常工作狀態(tài)下,以及電路中存在一個(gè)故障時(shí),不能點(diǎn)烯爆炸性氣體混合物。在ib電路中,工作電流被限制在150mA 以下。
本質(zhì)安全型電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、制造和維護(hù)方便,具有可靠的安全性,能直接應(yīng)用在最危險(xiǎn)的0區(qū)場(chǎng)所。因此,此類電器設(shè)備被廣泛地應(yīng)用在石油、化工等大型工程上,并逐漸地替代笨重的隔爆型結(jié)構(gòu)
如何合理選用防爆儀表?
1、根據(jù)儀表安裝、使用場(chǎng)所的危險(xiǎn)區(qū)域來選擇儀表的防爆型式:
0區(qū):只能選ia型、S型(指專為0區(qū)設(shè)計(jì)的S型);
1區(qū):可能除n型(本安型)以外的其他型式;
2區(qū):所有防爆型式均可選;
表1 危險(xiǎn)區(qū)域劃分
2、根據(jù)可能出現(xiàn)的可燃性氣體、蒸氣的傳爆級(jí)別和引燃溫度組別,選擇儀表的防爆等級(jí)和最高允許表面溫度組別。
表2可燃性氣體、蒸氣的引燃傳爆級(jí)別
表3可燃性氣體、蒸氣的引燃溫度組別
說明:
a、可燃性氣體、蒸氣的傳爆級(jí)別也是電氣設(shè)備的防爆級(jí)別,兩者是一致的。
b、可燃性氣體、蒸氣的引燃溫度組別與電氣設(shè)備最高表面溫度組別一一對(duì)應(yīng)。
3.防爆類型在危險(xiǎn)場(chǎng)所的適用性
表4防爆類型在危險(xiǎn)場(chǎng)所的適用性
儀表的防爆標(biāo)志含義
Ex(ia)ⅡC T6的含義:
Ex(ia)ⅡC 的含義:
注 : 該標(biāo)志中無溫度組別項(xiàng) , 說明該儀表不與爆炸性氣體直接接觸
防爆術(shù)語
術(shù)語 | 縮寫 | 含義 |
安全柵最高允許電壓 | Um | 保證安全柵本安端的本安性能,允許非本安端可能輸入的最高電壓。 |
安全柵最高開路電壓 | Uoc | 在最高允許電壓范圍內(nèi)本安端開路時(shí)電壓最大值 |
安全柵最大短路電流 | Isc | 在最高允許電壓范圍內(nèi)本安端短路時(shí)的電流最大值 |
安全柵允許分布電容 | Ca | 保證本質(zhì)安全性能情況下本安端最大允許外接電容 |
安全柵允許分布電感 | La | 保證本質(zhì)安全性能情況下本安端最大允許外接電感 |
在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所安裝儀表時(shí)的要求
①爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所使用的儀表、電氣設(shè)備和安裝材料如接線盒、分線盒、端子箱等,必須具有經(jīng)本國授權(quán)機(jī)構(gòu)簽發(fā)的防爆合格證,安裝前應(yīng)檢查其規(guī)格、型號(hào)是否符合設(shè)計(jì)要求,其外部應(yīng)無損傷、裂紋。
②在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所也可設(shè)置正壓防爆的儀表箱,內(nèi)裝非防爆型儀表及其他電氣設(shè)備,儀表箱的通風(fēng)管必須保持暢通,在送電以前,應(yīng)通入箱體積5倍以上的氣體進(jìn)行置換。
③爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所1區(qū)內(nèi)的儀表配線,必須保證在萬一發(fā)生接地、短路、斷線等事故時(shí),也不致形成點(diǎn)火源。因而電纜、電線必須穿管敷設(shè),采用耐壓防爆的金屬管,穿線保護(hù)管之間以及保護(hù)管與接線盒、分線箱、拉線盒之間,均應(yīng)采用圓柱管螺紋連接,螺紋有效嚙合部分應(yīng)在5~6扣以上。需撓性連接時(shí)應(yīng)采用防爆撓性連接管。在2區(qū)內(nèi)的儀表配線,一般也應(yīng)穿管,但只是為了保護(hù)電纜、電線的絕緣層不受外傷。
④匯線槽、電纜溝、保護(hù)管穿過不同等級(jí)的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所分界線時(shí),應(yīng)采取密封措施,以防止爆炸性氣體從一個(gè)危險(xiǎn)場(chǎng)所串入另一個(gè)危險(xiǎn)場(chǎng)所。