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第一章 防爆技术基础
石油、化工、煤炭和国防等许多工业部门，在生产、加工、运输和贮存的各个过程中，经常可能泄露或溢散出各种各样的易燃易爆气体、液体和各种粉尘及纤维。这类物质与空气混合后，可能成为具有爆炸危险的混合物，当混合物的浓度达到爆炸浓度范围时，一旦出现火源即会引起爆炸和发生火灾等严重事故。因此在这类危险环境中使用的电气设备都必须时经过专业机构认证的具有防爆性能的产品。 1、危险场所的划分 根据国际电工委员会（IEC）制定的关于危险环境的划分中明确规定。 在大气条件下，粉尘或纤维状的可燃物质与空气形成混合物在点燃后，燃烧传至部分未燃混合物的环境为爆炸性粉尘环境，称为I类环境； 在大气条件下，气体、蒸气或薄雾状的可燃物质与空气形成混合物在点燃后，燃烧传至全部未燃混合物的环境为爆炸性气体环境，称为II类环境。 危险场所是指危险环境出现或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采用专门措施的区域，根据爆炸性环境出现的频率和持续时间把危险场所划分为不同的区域。 1.1 爆炸性粉尘环境危险区域的划分 根据可燃性粉尘/空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层的厚度进行分类，可分为20区、21区和22区。 20区：在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物，可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。 21区：在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所。该区域包括与充入排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正常操作情况下可能产生可燃浓度的可燃性粉尘与空气混合物的场所。 22区：在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分未21区。 1.2 爆炸性气体环境的危险区域划分 根据可燃性气体出现的频率和持续时间将危险场所划分为0区、1区和2区。 l 0区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所，危险环境存在的时间大于1000小时/年。 l 1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所，危险环境存在的时间在10～1000小时/年之间。 l 2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也时偶尔发生并且仅是短时间存在的场所，危险环境存在的时间少于10小时/年。 在此，“正常运行”是指正常的开车、运转、停车，易燃物质产品的装卸、密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。 2、气体组别与温度组别 对于II类爆炸性气体环境来说，按照爆炸性气体混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流比，将爆炸性气体分为A、B、C三个组别。气体分组和点燃温度在一定环境温度和压力下与可燃性气体和空气的混合浓度有关。 温度组别是在爆炸性环境中使用的电气设备按其最高表面温度来划分的，最高表面温度时电气设备在规定范围内的最不利运行条件下工作时，可能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备任何不见或电气设备的任何表面所达到的最高温度。爆炸性气体环境的温度组别分为T1至T6 六组，在假定基础环境温度为40℃时，各组别的温度为 T1—450℃、T2—300℃、T3—200℃、T4—135℃、T5—100℃、T6—85℃。下面就是一些典型的爆炸性气体对应的气体组别和温度组别。 对于爆炸型粉尘环境，按照粉尘的点燃温度划分为T11、T12、T13三组，分别对应点燃温度为：T11——大于270℃；T12——200℃；T13——150℃。 对于电压不超过1.2V、电流不超过0.1A，且能量不超过20微焦或功率不超过25mw的电气设备，在经过防爆检验部门认可后，可直接使用于工厂爆炸性气体环境中和煤矿井下。 3、爆炸防护的基本原理 现代用于工业生产的可燃物种类繁多，数量庞大，而且生产过程情况复杂，因此需要根据不同的条件采取各种相应的防护措施。从爆炸破坏力的形成来看，爆炸一般需要具备5个条件： ⑴提供能量的可燃性物质（释放源）； ⑵辅助燃烧的助燃剂（氧化剂）； ⑶可燃物质与助燃剂的均匀混合； ⑷混合物放在相对封闭的空间（包围体）； ⑸有足够能量的点火源。 上述条件中的点火源、可燃物质和助燃剂是燃烧爆炸的三要素，防爆技术就是根据这些爆炸条件，采取相应的技术措施和管理措施，达到预防事故的目的。 3.1 可燃物浓度的抑制 爆炸强度与爆炸性混合物的浓度有密切关系，爆炸强度随浓度变化的关系近似于正办周期的正弦曲线，浓度国低或过高都不能发生爆炸，这两个点称为爆炸下限浓度和爆炸上限浓度。在爆炸下限浓度以下，由于可燃性物质的发热量已经低到不能维持火焰在混合物中传播所需要的最低温度，因而该混合物不能被点燃；若浓度逐渐增加而超过爆炸上限浓度时，虽然可燃物质增加，但助燃的氧气浓度低于化学当量值，不能满足混合物完全燃烧的需要，也不会发生爆炸。 因此可以通过可燃物浓度的控制来预防爆炸事故的发生，或者把爆炸事故可能造成的破坏力降到最小限度。 3.2 氧浓度的控制 在爆炸气氛中加入惰化介质时，一方面可以使爆炸气氛中氧组分被稀释，减少了可燃物质分子和氧分子作用的机会，也使可燃物成分和氧分子隔离，在它们之间形成一层不燃烧的屏障。当活化分子碰撞惰化介质粒子时会使活化分子失去活化能而不能反应。另一方面，若燃烧反应已经发生，产生的游离基将与惰化介质粒子发生作用，使其失去活性，导致燃烧连锁反映中断；同时，惰化介质还将大量吸收燃烧反应放出的热量，使热量不能聚积，燃烧反应不蔓延到其它可燃分子上去，对燃烧反映起到抑制作用。 因此，在可燃物/空气爆炸气氛中加入惰化介质，可燃物组分爆炸范围缩小，当惰化介质增加到足够浓度时，可以使其爆炸上限和下限重合，再增加惰化介质浓度，此时可燃空气混合物将不再发生燃烧。 3.3 点火源的控制 温度对化学反映速度的影响特别显著。对一般反应来说，若初始浓度相等，温度每升高10℃反应速度大约加快2至4倍。因此，温度（也就是通常所指的点火源）使加快反应速度，引起爆炸事故的最初因素，控制点火源使防止爆炸事故的重要措施之一。 3.4 减弱爆炸压力和冲击波 爆炸现象的重要特征之一就是爆炸物质爆炸时，产生的高温高压气体产物以极高的速度膨胀，使包围体内压力骤增，进而使包围体炸裂，形成冲击波，造成破坏力。为了防止或减弱因爆炸而使包围体内压力的骤增，应尽可能地不使包围体相对封闭。 4、防爆电气设备的类型 4.1 隔爆型结构 电火花及电弧可以引燃爆炸性混合物。由德国建立起来的间隙隔爆结构，是防止电弧等引燃周围爆炸性混合物较可靠的方法。隔爆型结构的电气设备在爆炸危险区域应用极为广泛，它不仅能防止爆炸火燃的传出，而且壳体又可承受一定的过压。它具有一个足够牢固的外壳，能经受内部爆炸气体混合物产生最大爆炸压力的1.5倍并不得小于3.5×105 Pa的冲击，确保不变形或损坏，不产生永久变形，并具有一定结构间隙以使喷射出来的燃烧生成物通过一定的法兰长度冷却到低于外部爆炸性混合物的自燃温度。结构间隙可以是平面结合面或圆筒结合面组成，还可以是曲路、螺纹或屏障式等结构组成。除此之外。如微孔、网罩、叠片、充砂等结构也属于这种原理的防爆形式。用于煤矿井下的隔爆型电气设备更要坚固。 用于I类采掘工作面的设备，外壳须采用钢板或铸钢制成；I类非采掘工作面的设备，其外壳可用牌号不低于HT25-47灰铸铁制成；I类携带式设备和II类设备，外壳可用抗拉强度不低于117.6N/mm2（12kg /mm2）、含镁量不大于0.5%（重量比）的轻合金制成。 4.2 增安型结构 增安型机构在防爆电气设备上使用得也很广泛，如电动机、变压器、灯具和带有电感线圈的电气设备等。它是在设备上采用以系列的安全措施，如使用高质量的绝缘材料、降低温升、增大电气间隙、提高导线连接质量等，使其在最大限度内不致产生电火花、电弧或危险温度，或者采用有效的保护元件使其产生的火花、电弧或温度不能引燃爆炸性混合物，以达到防爆的目的。 还有一种与增安型防爆措施类似称为无火花型，它是一种再正常运行时不产生火花和危险高温，也不能产生引爆故障的电气设备。与增安型相比，只是没有规定再增加一些附加措施来提高设备的安全可靠性。因此，无火花型的安全性比增安型要低，只能用于2区危险环境。 4.3 正压型结构 这种结构的电气设备的防爆原理是：保证内部保护气体的压力高于周围以免爆炸性混合物进入外壳，或足量的保护气体通过外壳使内部爆炸性混合物的浓度降至爆炸下限以下。 在一般情况下，电气设备内部不得有影响安全的通风死角。在正常运行时，出风口的风压或充气气压不得低于一定的数值，否则将立刻发出报警或切断电源。设备内部的火花、电弧不允许从任何间隙初或出风口吹出来。 正压型结构在使用上与爆炸物质的级别无关，多用于内部元件易损坏的设备或大型电气设备上，或以自燃点为T4、T5为对象的很难制成其它防爆结构形式的电气设备上。 4.4 充砂型结构 充砂型结构是在外壳内充填砂粒或其它规定特性的粉末材料，使之在规定的使用条件下，壳内产生的电弧或高温均不能点燃周围爆炸性气体环境的结构。 当采用的介质使颗粒状的固体（一般是石英砂）作为隔离介质时，称为充砂型电气设备；而采用的介质时固化物填料（一般位环氧树脂），把引燃源浇封在填料里面，而于外面爆炸性混合物隔离时，也称为浇封型电气设备。 4.5 本质安全型结构 本质安全型结构仅适用于弱电流回路，如测试仪表、控制装置等小型电气设备上。无论是正常情况下，还是非正常情况下产生的电火花或危险温度，都不会使爆炸物质引爆，因此使安全性较高的防爆结构，其中电路或设备上的所有元件表面温度必须小于规定，以防止热效应引起的点燃。 本质安全型防爆结构的电气回路必须于其它电路相隔离，以防混线电磁或静电感应，特别使结构外部的配线，要采取周密的措施，才能确保电气设备和配线的防爆性能。 4.6 防爆充油型结构 防爆充油型结构在使用上与传爆等级无关，适合于小型操作开关上。充入的油液应具有较高的化学稳定性，为了观察油位的高度，设备应装有油位指示器或油位信号装置。 油浸型防爆结构的开关、控制器等设备，由于油的劣化或泄漏等原因，设备损坏很难维修，需要特别注意。另外，由于倾斜或油面摇动而使防爆性能受到损害时，设备不能再继续使用。 4.7 爆炸性粉尘环境的防爆结构 粉尘防爆电气设备是采用限制外壳最高表面温度和采用“尘密”或“防尘”外壳来限制粉尘进入，以防止可燃性粉尘点燃。该类设备将带电部件安装在有一定防护能力的外壳中，从而限制了粉尘进入，使引燃源与粉尘隔离来防止爆炸的产生。按设备采用外壳防尘结构的差别将设备分为A型设备或B型设备。 按设备外壳的防尘等级的高低将设备分为20、21和22级，分别适用于20、21或22区粉尘危险场所。 5、爆炸性气体环境中电气设备的防爆类型的选择 对于不同区域的爆炸型气体环境（II类环境），需要根据实际需要选择不同结构的防爆类型。  在平常实际使用中可能很容易的看到，许多防爆电气产品在一个产品中就采用了多种防爆保护方法。例如，照明装置可能采用了增安型保护（外壳和接线端盒）、隔爆型保护（开关）和浇封型保护（镇流器）。这样能够使制造商采用最适用的复合防爆保护方法。有一点要注意的是，产品铭牌上列出采取的防爆方法的顺序将往往告诉用户产品的结构，如一个产品被标识为 Ex de，则极可能为隔爆型而其中带有增安型部件。另一个产品被标识为Ex ed， 则极可能不是隔爆型外壳（例如不锈钢或强化聚脂玻璃），而带有隔爆开关或部件安装其中。 两种产品可能均适用于1区，但他们是使用不同的防爆保护措施达到同样的目的。可根据自己的实际需要和所了解信息，来选择可提供在费用、性能和安全方面达到最佳平衡的防爆型式的产品
6、防爆设备的标志 6.1 爆炸性气体环境防爆设备标志 II类防爆设备的标志按照防爆公用标志、设备防爆型式、设备环境组别、气体组别和温度组别的顺序依次标记。 防爆公用标志——国际电工委员会（IEC）标志“Ex”； 欧洲电工委员会（CENELEC）标志“EEx” 防爆型式标志：隔爆型——“d”； 充油型——“o”； 增安型——“e”； 无火花型——“n”； 正压型——“p”； 浇封型——“m”； 充砂型——“q”； 特殊型——“s”； 本质安全型——“i”，还细化为“ia”和“ib”级。 设备环境组别标志——I类、II类 气体组别标志——A、B、C 温度组别标志——T1至T6 如Ex d II C T6，表示隔爆型防爆设备，可应用于爆炸性气体环境，C气体组，温度组别T6。 6.2 爆炸性粉尘环境防爆设备标志 I类防爆设备的标志按照防粉尘点燃公用标志、设备类型、设备等级、温度组别的顺序依次标记。 防粉尘点燃公用标志——“DIP” 设备类型——“A”、“B” 设备等级——“20”、“21”、“22” 温度组别标志——T11至T13 如DIP A 21 T13，表示可用于21区A型设备，温度组别T13。 第二章 工业电视系统中的防爆设备 1、防爆电器的种类 凡是在爆炸性危险环境下使用的电气设备都应该具有与环境防爆级别相当或高于该级别的防爆等级。在实际使用中多以隔爆型和增安型结构为主，并配合以其它防爆结构。 1.1 防爆控制箱类 此类设备包括用于控制照明系统的照明配电箱和用于控制动力系统的动力箱。这类产品大部分结构为组合式，外壳多以铸铝合金材料制作，也有使用钢板、不锈钢或绝缘材料制作的。防爆控制箱内部主要由断路器、接触器、热继电器、转换开关、信号灯、按钮等元件组成，制造厂还可以根据用户需要来选择设备。此类产品的防爆等级可以达II C T6。 1.2 防爆起动器类 此类产品包括手动起动器、电磁起动器、可逆电磁起动器、馈电开关等产品。防爆起动器类产品作为终端设备，属于应用十分广泛的产品，其外壳通常由铸铝合金或钢板制成。内部一般由接触器、电动机保护系统、信号灯、按钮和自耦变压设备组成，具有就地控制、远距离控制和自动控制功能，也由的产品中安装断路器作为总开关。 1.3 防爆控制开关类 这类产品市场需求量相对较大，主要包括照明开关、转换开关、行程开关、拉线开关灯小型防爆产品，其外壳通常采用铸铝合金压铸而成的复合结构。这类产品的特点是体积小，内部元件单一，结构简单容易制作。 1.4 防爆主令电器类 主令电器是用作闭合或断开控制电路，以发出命令或程序控制的开关电器，主要包括控制按钮合操作柱。防爆控制按钮外壳一般使用聚碳酸脂，玻璃纤维增强不饱和聚树脂或ABS塑料注塑来制造，也有少量使用铸铝材料的。这类设备的一般结构为增安型外壳，内装隔爆型元件，而且可以实现防腐功能。 操作柱主要由主箱、接线箱合支柱组成。设备的主箱合接线箱材质基本上用铸铝合金材料制造，内部由各种仪表、转换开关、按钮和信号灯灯元件组成，并可以根据不同需要进行组合。 1.5 防爆接线箱类 电气设备在使用中须经电缆或电线与供电网络连接起来，形成系统来完成其使用功能。但是连接导线或线缆不能无限长，而且在连接过程中由很多地方需要串联、并联进行导线分接。这就势必造成接头部分外滤，容易引发事故。防爆接线箱类产品就是为解决这类问题而生产的产品，以求进一步保证安全生产。 这类产品包括接线箱、接线盒、穿线盒、吊线盒、分线盒灯。外壳主要由铸铝合金制造，根据需要设有很多进线和出线引入装置，箱内装有接线端子，用来进行连接或分接之用。这类产品大部分制成隔爆型或增安型，体积有大有小，差异较大。 1.6 防爆灯具类 这类产品是最为常见的电器设备，也是防爆产品中产量最大，使用最多的产品，而且由于其特定功能，造成损耗大、更换量大的特点。从防爆性能来说，基本都采用隔爆型为主，外壳材质以铸造铝合金居多，基本上可以满足用户在II C级以下场所的各种照明和显示功能需要。 1.7 防爆连接类 防爆连接件主要功能是进行电缆连接和电缆分支之用。主要产品为防爆插销和防爆电源插座箱，产品外壳有金属和塑料材质制成，内部主要由接插件组成，有的产品加装由带断点的开关。这类产品大部分是用手直接操作，所以对绝缘性能要求一般较高，切不可忽视。 1.8 防爆风扇类 此类产品主要包括防爆吊扇、防爆排风扇和防爆轴流风机等产品，其结构由防爆电机、防爆接线盒和防爆调速控制器及叶片组成。 1.9 具有发热功能的防爆电器类 石化企业在生产过程中经常需要一些加热设备和电气取暖设备，主要产品包括防爆电暖器、防爆加热器。防爆控制变压器和防爆镇流器等产品在运行中也会发热，所以应该划归此类产品。防爆发热设备主要元件为绕组、控制器和接线盒等元件组成，往往具有对温度进行控制或监视的保护功能。这类产品多为隔爆型。 1.10 防爆报警电器类 在某些生产场合，往往需要一些灯光和声响来提示人们的行动，在含有爆炸性危险气体的环境中，这类电器就显得更加重要。这类产品有防爆指示灯、防爆电铃、防爆电笛、防爆蜂鸣器等产品，结构通常为隔爆型，由铸造铝合金制成，防爆接线盒盒防爆壳体为其主要结构件。 1.11 防爆电磁铁类 这类产品主要有防爆电磁铁、防爆电磁阀、防爆电磁驱动器等产品，其结构大部分为隔爆型、用铸钢或铸铁制造，该类设备不可长期通电，否则容易过热造成危险。 1.12 防爆其它类 在实际使用中经常会遇到很多特殊的要求，就需要制造出特殊的防爆电器产品，该类产品属于非标产品，主要有电工仪表、温度变送器、压力变送器、液位计、定量控制仪、点火装置、摄象机等产品。其型式一般位隔爆型或增安型结构，也有很少设备为本质安全型产品，这些产品工作电压和电流一般都比较低。 除了上述列举的防爆设备分类以外，还有一些产品，如变径接头、密封接头、管接头、活接头、挠性连接管等防爆产品的辅助件，这些产品广泛地使用在各种危险环境。 2、工业电视系统中的防爆设备 工业电视系统属于弱电系统的子系统之一，传输与处理的对象主要是图象、声音、通讯等信息，即信息的传送与控制，其特点是电压低、电流小、功率小、频率高，主要考虑的问题是信息传送的效果，如保真度、速度、广度和可靠性等。 通过安装在危险环境现场的摄象机、监听器等设备，不仅可以监视现场是设备的运行状态、加强现场监视区域的安全防范，同时可以及时发现险情并给予报警及火灾的确认。 工业电视系统应用于危险环境的设备主要是安装在现场的前端设备，通用的摄象机、镜头、解码器、云台等设备都不具有防爆性能，因此使用于爆炸性危险环境的工业电视前端设备需要选择适用于现场危险环境的防爆防护装置基本都属于防爆电气设备中的其它类别，这些防爆装置主要是使摄象机、镜头、云台等电器设备在危险环境中应用时不会引起燃烧甚至爆炸的危险。一般来说，这些设备都采用铸铝或不锈钢制成坚固的隔爆型防爆外壳。 工业电视系统中的控制设备一般都会安装在非危险区域，因此不需要考虑设备的防爆性能盒额外的防护措施。 2.1 隔爆型防爆防护罩 采用隔爆结构的防爆原理，使用厚壁铸铝或不锈钢材料制造成腔体形防护罩，视窗玻璃采用钢化玻璃。防爆防护罩除了具有相关的防爆等级外和普通的防护罩的功能基本一致，同样具有风扇、遮阳罩、加热器、雨刷器等配件，以便防爆防护罩可以适应更为恶劣的气候环境。 将摄像机、镜头安装在防护罩内，如果有爆炸性气体进入到防护罩中，这些气体在防护罩内可能被引燃，爆炸的结果不会破坏防护罩的完整性，也不会将明火或高温传递到防护罩之外而点燃防护罩外部空间的可燃气体。 对于粉尘性爆炸环境，防护罩的高密封性将阻止可燃性粉尘进入到防护罩内部而发生危险。 防爆防护罩有若干个引线管和经过认证符合相应防爆级别的密封截止堵头，并随机配有经认证的防爆电缆密封管，可以在安装设备引入电缆时使用。 防爆防护罩在爆炸性气体危险环境中可以达到Ex d II C T6等级，防护等级可以做到IP67。 2.2 隔爆型防爆云台 与防爆防护罩相同，防爆云台一般也采用隔爆型防爆结构，云台的电机、接线端子都内置于防爆腔体内，如果有爆炸性气体进入到防爆云台腔体中，这些气体在云台的腔体内可能被引燃，爆炸的结果不会破坏云台的完整性，也不会将明火或高温传递到云台之外而点燃防护罩外部空间的可燃气体。 对于粉尘性爆炸环境，云台的高密封性将阻止可燃性粉尘进入到云台内部而发生危险。 防爆云台有一个引线管，并随机配有经认证的防爆电缆密封管，可以在安装设备引入电缆时使用。 2.3 防爆接线箱 工业电视系统中的防爆控制箱与常规防爆设备的防爆控制箱有所不同，它不仅包含作为电缆连接的分线盒、接线盒、接线箱，并且通常作为前端解码器、防雷器、电源供电设备（如稳压电源、空气开关）等电器设备的防爆外壳。 一般来说，由于工业电视系统在实际应用中设备的数量、尺寸等不尽相同，因此所能选择的防爆接线箱的差异也会很大，无法在实际的标准防爆接线箱类产品中选择，通常都是按照实际需要的防爆等级、尺寸大小、安装方式等指标定制，因此有时也可以将其划归为防爆其它类产品之中。 对于不需要安装电器设备而直接为了实现电缆的连接、分接，可以直接选择标准的防爆接线盒。 工业电视防爆接线箱同样采用了隔爆型结构，电器设备、电缆接头都内置于防爆接线盒的腔体内，有爆炸性气体进入到防爆接线箱腔体中，这些气体在云台的腔体内可能被引燃，爆炸的结果不会破坏防爆接线箱的完整性，也不会将明火或高温传递到接线箱之外而点燃外部空间的可燃气体。 对于粉尘性爆炸环境，防爆接线箱的的高密封性将阻止可燃性粉尘进入到接线箱内部而发生危险。 防爆接线箱/盒在爆炸性气体危险环境中可以达到Ex d II C T6等级，防护等级可以做到IP65。 2.4 防爆产品配件 在工业电视系统中常见的防爆产品附件为防爆挠性管、防爆截止隔离堵头、防爆密封接头、防爆管接头等。一般来说，对于防爆密封接头、隔离堵头、防爆管接头等配件在选择防护罩、云台及接线箱时都会由原厂直接配备，实际使用中之需要选择合适管径、合适接口的防爆挠性管用于连接设备之间的电缆即可。 防爆挠性软管用于各个防爆设备之间的引入、引出线连接和在危险区域与非危险区域的布线过渡连接。防爆挠性管可以减轻安装施工难度，保护电缆防止风吹雨淋、阳光直射，延长电缆使用寿命，同时还可以起到气密作用，提高防爆性能。防爆挠性管一般都采用高强度橡胶护套。 密封接头、防爆管接头用于设备之间挠性软管的连接以及夹紧电缆，增强设备整体的防爆性能，密封接头、防爆管接头一般采用铸铝合金、不锈钢等材料制成。 防爆密封胶泥采用高分子聚合物和添加剂、稳定剂等材料制成，是一种无毒无腐蚀、无规则的胶泥形，作为钢管和电缆配线工程、防爆隔离密封之用。 第三章 爆炸性危险环境中的工业电视系统设计 1、设计依据 对爆炸性危险环境中的工业电视系统设计除了按照常规工业电视系统设计标准和规范以外，还必须遵守在爆炸性环境下电气和应用电视系统设计标准。常见的设计依据如下： 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94 《中华人民共和国公共安全行业标准》GA/T70-94 《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87 《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94 《工业企业通信设计规范》GBJ42-81 《建筑电气安装工程质量检验评定标准》GBJ303-88 《中国电器装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82 《工业自动化仪表工程施工及验收规范》FBJ93-86 《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-90、92 《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92、GA/T74-94 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92 《防爆应用电视总技术条件》GB/T15411-1994 《隔爆型防爆应用电视设备防爆性能试验方法》GB/T13953-1992 《爆炸性气体环境用电气设备》GB3836-2000 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 2、爆炸性危险环境的工业电视系统的实际设计 爆炸性危险环境中的工业电视系统从系统的结构、设备选择、使用功能等方面与常规工业电视系统完全一致，不同的是对实际安装在危险环境中的设备、线缆的选择、安装有所不同，需要选择具有防爆性能的设备或采取额外的防爆方式进行保护。 2.1 防爆区域的确定 对易燃易爆环境的电气设计的首要工作就是要确定危险环境区域和等级，这将直接影响到设备选择、电线电缆选择与敷设、安装等一系列工作。 设计时应根据释放源的级别和位置、易燃物质的性质、环境情况等因素，确定危险环境的环境类别、区域、气体组别、温度组别等实际等级，例如确定危险环境属于爆炸性气体环境，实际的防爆等级为Ex d II B T3。 一般来说，对实际环境的区域确定是由建设单位来决定的。 2.2 防爆设备的选择 在危险区域安装的所有设备必须具有相应的防爆等级，如果不具备防爆性能，就需要考虑使用额外的防爆措施，最为常见的就是为非防爆的设备加装隔爆结构的防爆外壳。 根据前一章对工业电视设备的介绍，爆炸性危险环境中工业电视系统中所使用的防爆设备主要集中前端设备，控制和显示设备除了特殊应用场合外都安装在非防爆区，因此不需要考虑防爆问题。 一、防爆防护罩的选择 在选择防爆防护罩时需要考虑下面各项因素： 1.防护罩的防爆等级 要根据实际确定的危险区域选择大于或等于所需防爆等级的防爆防护罩。 2.防护罩的防护等级 具有爆炸性危险环境既可能是室内环境，也可能是室外环境，尤其室室外环境中的砂、尘、雨、雾等、湿气、高温、低温等自然条件同样存在，并且随着地域的不同其恶劣程度也由所不同。因此，在选择防爆防护罩时还要充分考察现场的自然气候环境条件，选择合适的防护等级。 对于粉尘爆炸性危险环境来说，对于设备的防尘性已经在其防爆要求中得到体现，因此一旦将设备应用在较为恶劣的室外环境时就要考虑设备的防水性。 对于气体爆炸性危险环境来说，符合防爆等级并不代表设备有很高的防尘、防水性能，因此也要充分考虑设备的防护等级。 3.防护罩的辅助设备 与通用防护罩一样，防爆防护罩一般也可以配置遮阳罩、风扇、雨刷、加热器等辅助设备，以便能使摄象机镜头可以在较为恶劣的自然环境中正常工作，获得自然、清晰的图象。 根据对现场环境条件的考察来选择安装适用的辅助设备。 需要注意的是，所安装的辅助设备都应该是内置于防爆防护罩内部的，不能有任何电气设备暴露在防爆防护罩外，以免破坏防爆防护罩整体的防爆等级。 另外，防爆防护罩一般都随机配有一定数量的防爆密封引线管，设计时需要考察进入防护罩内部线缆的线径和数量，计算随机提供的防爆密封引线管数量是否充足，否则需要增加订购数量。 4.防护罩的内部尺寸 实际选择的防爆防护罩应该具有足够大的内部空间以容纳摄象机、镜头和其它防护罩辅助设备，同时还要考虑设备安装时必须使用的附件和其它设备，如摄象机的BNC插头、防雷器等。如果防护罩具有内置解码器的功能，那么对防护罩内部尺寸的要求就更为苛刻。 二、防爆云台的选择 防爆云台的选择与防爆防护罩的选择要求基本一致，同样需要考虑防爆等级、防护等级、密封引线管数量等方面因素，另外还要考察摄象机、镜头、防护罩总成的重量，以便准确选择合适载重的防爆云台。 防爆云台和防爆防护罩一般都选择同一品牌系列产品，这样，两种设备就可以很容易进行组装。如果需要选择不同品牌的产品，就需要重点考察两种设备安装结合面的适配性。 三、防爆接线箱和接线盒的选择 在工业电视系统中，使用防爆接线箱主要是为了放置前端解码器、防雷器、电源空气开关、接线端子等设备或元件。 防爆云台的载重、自重都大于通用云台，其功耗也大于通用云台，因此解码器选择要充分考虑其负载驱动能力，同时还要考虑与控制设备的协议兼容。在爆炸性危险中使用的解码器同样需要具有适当的防爆级别，对解码器的实际选择一般可参考下列三个步骤：首先，考察解码器能够内置于防护罩内，如果可以就直接选用控制系统同品牌的解码器，这样可以充分实现系统功能，并且部需要额外地订购防爆外壳，其缺点是占用防护罩的内部空间；其次，考察控制器厂商能否提供同品牌的防爆解码器，或者是选择与控制系统协议兼容的防爆解码器；第三，就是为解码器定制防爆外壳。 如果使用了定制的防爆外壳，那么防爆外壳的内部可以扩大，不仅放置解码器，还可以放入其它电气设备，减少防爆管与防爆设备的接头数量。如果使用防护罩内置式解码器或防爆解码器，其它电气设备的安装同样需要选择防爆等级合适的防爆外壳。 对于使用电缆传输的系统，应尽量避免线缆接头，如果需要可以在线缆串接、并接处安装防爆接线盒加以保护。 四、防爆配件的选择 在实际的工业电视系统应用中，最常用的防爆配件就是各种密封接头、密封引线管、挠性软管等。密封接头、密封引线管一般都是由防爆设备厂家提供，但数量有可能不足，因此需要根据实际的用量向防爆设备提供商定购，以保证密封接头、密封引线管与防爆设备的配合。 挠性软管一般用于各个防爆设备（防爆防护罩、防爆云台、防爆箱等）之间线缆连接以及线缆从非危险区域引入危险区的短距离电缆敷设。选择挠性软管最重要的就是挠性管的内径和接头。不同数量和线径的电缆对挠性管的尺寸的要求不同，不同防爆设备密封引线管的螺纹、管径对挠性管接口要求也不相同，因此需要充分了解防爆设备的引线管接口、电缆数量和线径等实际数据，并按照适当的电缆长度来选择挠性管。 有的防爆设备随机提供密封胶泥，来密封引入设备线缆的引线管，如果设备没有提供，需要根据实际危险区域的等级加以选择。 2.3 电缆的选择 根据国标GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》中的要求，对于爆炸性气体环境中1区铜芯控制电缆的最小截面为2.5mm2，在2区内铜芯控制电缆的最小截面为1. 5mm2。电缆应该选择阻燃电缆。 第四章 爆炸性危险环境中的工业电视系统安装 在爆炸性危险环境中工业电视系统的安装施工除了要遵守通用工业电视系统相关的国家标准和规范以外，还要遵照有关的爆炸性危险环境电气设备的安装标准与规范，在二者出现矛盾之处应以爆炸性危险环境电气设备安装标准执行。 1、线缆的敷设 根据规范要求和经验，在易燃易爆环境车间的配电线路设计一般都以桥架为主，钢管与电缆沟的敷设为辅，所有使用的电缆应使用阻燃电缆。 线缆敷设的路由应尽量远离爆炸源和爆炸性物质输送的管道。对于爆炸性气体环境中应考察易燃易爆气体的比重，如果危险气体的比重比空气轻，线缆应尽量敷设在下面（沿墙或地埋）；而对于危险气体比空气轻的环境，线缆应尽量敷设在上面（沿墙或架空）。 正常情况下，在±0.00m平面，先由室外桥架引入，进入室内后至设备附近沿墙或柱引下至电缆沟（敷设完毕后封死，以防进水和白蚁侵害），然后穿管沿地面敷设至设备旁，再用防爆挠性管接入到防爆设备。 对于高出±0.00m的平面上，电气线路基本上都是由桥架架空引入，然后由桥架穿管架空敷设至防爆设备旁，再用防爆挠性管接入防爆设备。 敷设电气线路的沟、桥架或钢管所穿过的不同区域之间墙或楼板处的空洞应采用非燃性材料（如100#水泥砂浆）严密堵塞。 电缆线路不应有接头，穿线钢管应采用低压流体输送用镀锌钢管。管道连接处需套丝连接，32mm以下管径至少需要套接5扣，32mm以上管径至少需要套接6扣。 管道中间连接处还需要使用电气连接线，确保管道电气贯通。 2、专用防爆工具 通常由钢铁材料制成的钎、镐、锤、钳、扳手、吊具等工具与设备在激烈动作或失手跌落时发生的摩擦、撞击火花时隐蔽的点火源，因此在危险环境中安装设备需要使用不发生摩擦及撞击火花，甚至不产生炽热高温表面，由特殊材料制成的专用防爆工具。 钢铁材料的硬度时随含碳量的增加而提高的，而钢铁材料中的碳时产生摩擦火花的根源。防爆工具采用铜合金，在强度和硬度都较低的纯铜中添加铍、铝、钛、镍、镁等熔炼成铜基合金，强度和硬度得到提高，由于不含碳摩擦或撞击时不会产生火花；铜合金的强度、硬度及导热性都比钢铁材料好，局部摩擦点会发生塑性变形而避免摩擦能量集中在个别接触点上，并且能将摩擦产生的热量迅速分散到基体而减少摩擦撞击点出现炽热高温的危险。 当前工业上已由铰青铜、铝青铜、J892铜合金等多种铜基合金成功地应用在防爆工具中。 防爆工具一般分为防爆手工具、防爆气动和液动工具以及专用工具等，包括各种扳手、钳子、锤凿、刀具等； 3、设备的安装 防爆设备的自身重量和载重一般都较大，在实际安装时首先要选择稳定、坚固的安装面和足以承载设备总成的支撑设备。 设备的所有电气连接接头都应该处于防爆设备腔体或隔爆型防爆接线箱腔体内部，设备之间的连接使用防爆挠性管，防爆密封引线管应使用防爆设备随机提供的产品或选择符合现场环境防爆等级的产品，根据危险区域的不同对于引线管穿入电缆后应加胶泥密封。 如果设备具有转动或移动功能，引入设备的电缆和挠性管应该留有足够的余量，避免引设备转动拉断挠性管接口及电缆，使裸线暴露在危险环境之中。 4、接地 ·系统的接地，宜采用一点接地方式。接地母线应采用铜质线。接地线不得形成封闭回路，不得与强电的电网零线短接或混接； ·系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω；采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1Ω； ·光缆传输系统中，各监控点的光端机外壳应接地，且宜与分监控点统一联接接地。光缆加强芯、架空光缆接续护套应接地； ·架空电缆吊线的两端和架空电缆线路中的金属管道应接地； ·在0区至1区、1区至2区过渡应用中，在进入另一危险区域之前必须做接地； ·地线不能小于6mm2； ·设备与接入设备前的隔爆接线盒间用防爆挠性管连接，分别重复接地并保证电气贯通。 5、防雷 在危险环境中的是设备主要是前端设备，而且有的是安装在室外。对于危险环境中设备防雷主要是指前端防爆设备的防雷。对于处于非危险区域的控制设备按照应用电视系统控制机房的防雷方法执行。 在中华人民共和国国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94中的第二章有关于“凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者；具有0 区或1区爆炸危险环境的建筑物；具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。”等情况的列为第一类防雷建筑。 室外监控点安装应按照国家标准安装防直击雷设备（接闪器）。同时需要注意对感应雷的防护。 ·建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。 ·金属屋面周边每隔18－24m应采用引下线接地一次。 ·现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝士屋面，其钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路，并应每隔18－24m采用引下线接地一次。 ·平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于 100mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应跨接。 ·当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。对有不少于5根螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。 ·防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10Ω。 ·屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接，不应少于两处。 前端设备同样需要在电源引入的总配电箱处安装设过电压保护器，同时视频信号是输出、控制通讯信号的接口都要安装适当的防雷器加以保护。 |
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