在爆炸危险性环境中使用的电气设备,为了防止和减少引爆因素,必须在设备本体防爆和运行防爆两个方面采取必要措施。
首先,我们来看电气防爆原理与措施。
(一)电气防爆基本原理
电气设备引燃爆炸混合物有两方面原因:一是电气设备产生的火花、电弧,二是电气设备表面(即是爆炸混合物相接触的表面)发热。
(二)电气防爆基本措施
第一、宜将正常运行时产生火花、电弧和危险温度的电气设备和线路,布置在爆炸危险性较小或没有爆炸危险的环境内。
电气线路的设计、施工应根据爆炸危险环境物质特性,选择相应的敷设方式、导线材质、配线技术、连接方式和密封隔断措施等。
第二、采用防爆的电气设备。在满足工艺生产及安全的前提下,应减少防爆电气设备的数量。如无特殊需要不宜采用携带式电气设备。
第三、按有关电力设备接地设计技术规程规定的一般情况不需要接地的部分,在爆炸危险区域内仍应接地,电气设备的金属外壳应可靠接地。
第四、设置漏电火灾报警和紧急断电装置。在电气设备可能出现故障之前,采取相应补救措施或自动切断爆炸危险区域电源。
第五、安全使用防爆电气设备。即正确地划分爆炸危险环境类别,正确地选型、安装防爆电气设备,正确地维护检修防爆电气设备。
第六、散发较空气重的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房以及有粉尘、纤维爆炸危险的乙类厂房,应采用不发火花的地面。采用绝缘材料作整体面层时,应采取防静电措施。散发可燃粉尘、纤维的厂房内表面应平整、光滑,并易于清扫。
下面,我们来看爆炸性混合物的分类、分级和分组。
爆炸性气体、易燃液体和闪点低于或等于环境温度的可燃液体、爆炸性粉尘或易燃纤维等统称为爆炸性物质。
在大气条件下,气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合,点燃后,燃烧将在整个范围内迅速传播的混合物,称为爆炸性混合物。
(一)爆炸性物质的分类
爆炸性物质可分为三类:
Ⅰ类:矿井甲烷;
Ⅱ类:爆炸性气体混合物(含蒸气、薄雾);
Ⅲ类:爆炸性粉尘(含纤维)。
(二)爆炸性混合物的分级和分组
各种爆炸性混合物按最大试验安全间隙和最小点燃电流分级,按引燃温度分组,主要是为了配置相应电气设备,以达到安全生产的目的。
我们先来看爆炸性气体混合物的分级分组。
第一、按最大试验安全间隙(MESG)分级。
安全间隙的大小反映了爆炸性气体混合物的传爆能力。间隙越小,其传爆能力就越强,危险性越大;反之,间隙越大,其传爆能力越弱,危险性也越小。
爆炸性气体混合物,按最大试验安全间隙的大小分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三级。ⅡA安全间隙最大,危险性最小,ⅡC安全间隙最小,危险性最大。
第二、按最小点燃电流(MIC)分级。
Ⅱ类爆炸性气体混合物,按照最小点燃电流的大小分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三级,最小点燃电流越小,危险性就越大。ⅡA最大试验安全间隙最大,最小点燃电流最大,危险性最小;反之,Ⅱc危险性最大。
第三、按引燃温度分组。
爆炸性混合物不需要用明火即能引燃的最低温度,称为引燃温度。引燃温度越低的物质,越容易引燃。爆炸性气体混合物按引燃温度的高低,分为T1、T2、T3、T4、T5、T6六组。T6引燃温度最高,T1引燃温度最低。
我们再来看爆炸性粉尘混合物的分级分组。
爆炸性粉尘混合物级组根据粉尘特性(导电或非导电)和引燃温度高低分为ⅢA、ⅢB二级,T11、T12、T13三组。
最后,我们来看防爆电气设备。
(一)电气设备的基本防爆形式
电气设备主要有十种基本防爆形式:隔爆型(d) 、增安型(e)、 本质安全型(i)、 正压型(p)、 油浸型(O) 、充沙型(q) 、无火花型(n)、 浇封型(m) 、特殊型(S) 、粉尘防爆型。
下面,我们来具体介绍前四种形式。
第一、隔爆型(d):把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内,其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏,并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的点燃。该类型设备适用于1区、2区危险环境。
第二、增安型(e):对在正常运行条件下不会产生电弧、火花的电气设备进一步采取一些附加措施,提高其安全程度,防止电气设备产生危险温度、电弧和火花的可能性。它不包括在正常运行情况下产生火花或电弧的设备。该类型设备主要用于2区危险环境,部分种类可以用于1区。
第三、本质安全型(i):在设备内部的所有电路都是由标准规定条件(包括正常工作或规定的故障条件)下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的本质安全电路。
该防爆型式分为ia, ib两个等级。该类型设备只能用于弱电设备中,ia适用于0区、1区、2区危险环境, ib适用于1区、2区危险环境。
第四、正压型(p):具有正压外壳,可以保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境的压力,阻止外部混合物进入外壳。该类型设备按照保护方法可以用于1区、2区危险环境。
(二)防爆电气设备类别
第一、爆炸性气体环境用电气设备分为I类和Ⅱ类两种类别。
I类:煤矿用电气设备。
Ⅱ类:除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。
第二、可燃性粉尘环境用电气设备分为A型尘密设备、B型尘密设备、A型防尘设备、B型防尘设备。
(三)防爆电气设备温度组别
Ⅱ类爆炸性气体环境用电气设备,按其最高表面温度分为Tl、T2、T3、T4、T5、T6六组,应按对应的Tl-T6组的电气设备的最高表面温度不超过可能出现的任何气体或蒸气的引燃温度选型。
(四)防爆标志
防爆电气设备的防爆标志内容包括:防爆型式+设备类别+温度。防爆标志示例如下:
I类隔爆型:Exd I;
I类特殊型:Exs I;
ⅡB类隔爆型T3组:ExdⅡBT3;
ⅡA类本质安全型ia等级T5组:ExiaⅡAT5。
(五)防爆电气设备选用原则
第一、电气设备的防爆型式应与爆炸危险区域相适应。
第二、电气设备的防爆性能应与爆炸危险环境物质的危险性相适应。
第三、应与环境条件相适应。
第四、应符合整体防爆的原则,安全可靠、经济合理、使用维修方便。