当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

防爆电气技术讲义


防爆基础知识讲义

集团有限公司技术部
说明:此讲义为内部资料,其版权归**控股集团所有,不得翻印复制。





随着我国经济建设的快速发展,党和国家政府对企业的安全生产高度重视,积极提高全 民安全意识和素质,保护人民群众的健康和生命安全。近几年,国家政府相继实施了《安全 生产法》

、 《危险化学品安全管理条例》等一系列与安全生产相关的政策和法规。 “以人为本, 安全第一”已经作为全国各行各业安全生产的方针。如何保障作业人员的健康和生命安全, 避免财产的损失体现在作业场所的各个环节。 防爆电气设备是一种安全电气设备,尤其在石油、海洋石油、石油化工、化学工业、制 药和军工等行业的危险化学品作业场所的具有爆炸危险的环境中,如何正确选型、安装、使 用和维护防爆电气设备/系统尤为重要,是避免爆炸事故发生的重要环节之一,它将直接影响 到人身安全和财产的损失。因此,爆炸危险场所的电气安全是上述行业安全生产的重要部分。 由于防爆电气设备的特殊性,其安全性能不仅取决于产品质量,而且取决于设备的正确 选型、安装、使用、维护以及特殊环境(化学腐蚀、盐雾、高温高湿、粉尘雨水)的影响, 否则,即使产品质量再好,选型、安装、使用和维护不当同样会失去其防爆性能。基于这种 观点,我们**控股集团技术中心编写了这个技术讲义。 本讲义依据国家 GB3836、GB12476 等相应标准、法规、国际标准的基础上,结合日常检 验工作、国家监督抽查和技术服务、以及本集团公司服务大型工程项目的经验编写了这个讲 义,由于时间的仓促,难免存在不足,敬请提出意见和建议。

-1-


第一篇 一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 第二篇 一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 八、



爆炸性气体/粉尘环境的基本知识……………………………3 爆炸性物质及环境的解释………………………………………3 爆炸的基本观点…………………………………………………3 爆炸性气体(蒸气)混合物的几个主要参数…………………3 可燃性粉尘的几个主要参数……………………………………6 爆炸性气体/蒸气危险区域的划分…………………………… 6 可燃性粉尘危险区域的划分……………………………………8 爆炸性物质的安全数据表………………………………………10 防爆电气设备的基本原理……………………………………19 防爆电气设备的通用技术要求…………………………………20 隔爆型电气设备…………………………………………………24 增安型电气设备…………………………………………………27 本质安全型电气设备……………………………………………32 正压外壳型电气设备…………………………………………44 浇封型电气设备………………………………………………48 “n”型电气设备………………………………………………49 防尘型电气设备………………………………………………55

第三篇 爆炸性气体环境电气工程的安装和使用……………………57

-2-

-3-

第一章 爆炸性气体/粉尘环境的基本知识
一、爆炸性物质及环境的解释
1. 气体/蒸汽类 在防爆技术中,是指物质(这包括气体、液体和固体)本身是可燃性的,并能够产生可 燃性气体、蒸气或薄雾。可燃性液体又包括:可燃性液体和易燃性液体。 爆炸性物质是指可燃性物质与空气的混合物。 1.2 爆炸性环境 爆炸性环境是指:可能发生爆炸的环境。 爆炸性气体环境是指:在大气条件下,气体或蒸气可燃物质与空气的混合物被点燃后燃 烧将传至全部未燃混合物的环境。 可燃性粉尘环境是指:在大气环境条件下,粉尘或纤维状的可燃物质与空气的混合物点 燃后,燃烧传至全部未燃混合物的环境。 1.3 爆炸危险场所 爆炸性气体/粉尘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。具有爆炸危险、有人员作业或设备运行的区域。 1.1 可燃性物质

二 爆炸的基本观点
要了解爆炸就要熟悉燃烧现象。燃烧现象的出现同时具备以下三个条件:即要有可燃物 质、助燃物质和点燃源,三者缺一不可。 燃烧是一种化学反应。它是可燃物质在点燃源能量的作用下,在空气或氧气中,进行化 学反应,引起温度的升高,释放出热辐射及光辐射的现象。如果燃烧速度急剧加快,温度猛 烈上升,导致燃烧生成物和周围空气激烈膨胀,形成巨大的爆破力和冲击波并发出强光和声 响,这就是爆炸。

三 爆炸性气体(蒸气)混合物的几个主要参数
1. 闪点 闪点是指在标准条件下, 使液体变成蒸气的数量能够形成可燃性气体/空气混合物的最低 液体温度。 液体的闪点越低,引燃的危险程度越大。如环氧丙烷的闪点为-37.2℃,不仅在冬天户外 场所蒸发蒸气,而且在常温时会快速蒸发蒸气。 液体周围环境温度是影响液体蒸发的主要依据。我国规定了最高环境温度为 45℃作为分 界线,闪点高于 45℃的称可燃性液体;闪点低于 45℃的称易燃性液体。 可燃性液体在常温储存没有爆炸危险性。但当可燃性液体呈雾状颗粒状态及操作温度高 于液体闪点时同样有爆炸危险性。
-4-

2.

爆炸极限与范围 爆炸极限是指可燃性气体(蒸气)与空气形成的混合物,能引起爆炸的最低浓度(爆炸

下限)或最高浓度(爆炸上限) ,介与爆炸下限和上限中间的浓度范围称爆炸范围。 爆炸范围越大,则形成爆炸性混合物的机会越多;爆炸下限越低,则形成爆炸的条件越 易。 3. 相对密度 密度是指单位体积的物质质量。相对密度是指可燃性气体(蒸气)与空气密度的比值 (空气为 1) 。 相对密度是研究爆炸性混合物扩散范围的重要依据。比空气轻的可燃性气体(蒸气) 会扩散至周围空间的上部区域,比空气重的可燃性气体(蒸气)停留在周围的空间下部区域。 4. 5. 爆炸性混合物的点燃温度 点燃爆炸性混合物所需的热表面最低温度。 爆炸性气体的级别 爆炸性气体的级别是便于Ⅱ类隔爆型电气设备和本质安全型电气设备的制造,根据其特 性而划分为ⅡA、ⅡB、ⅡC 三个等级。它们是根据气体/蒸气的最大试验安全间隙 MESG 和最 小点燃电流比 MIC 来划分的。 所谓最大试验安全间隙是在长度为 25mm,符合 IEC79-1A 的 8 升球形容积内测试的间隙 MESG。而最小点燃电流比是各种气体/蒸气的最小点燃电流(MIC)与甲烷的最小点燃电流之 比,测定的装置应符合 IEC79-3 的规定。见表 1。 表1 分级 ⅡA ⅡB ⅡC 最大试验安全间隙 MESG(mm) MESG>0.9 0.5≤MESG≤0.9 MESG<0.5 最小点燃电流比 MIC MIC>0.8 0.45≤MIC≤0.8 MIC<0.45

由于 MESC 和 MIC 之间在点燃能量上存在着对数关系,所以,大多数气体/蒸气在判定级 别的时候,只需上述一种方法即可。 我国国家标准 GB3836.1、国际电工委员会 IEC 标准和欧洲 EN 标准等均采用上述的分级 方法。美国 NEC500 标准却不相同,见表 2。 6. 爆炸性气体(蒸气)的分组 爆炸性气体/蒸气由于各自的点燃温度不同,所以点燃物体的表面温度控制,是防止爆炸 的重要因素。 各种气体/蒸气点燃温度的测定是在标准的试验环境、设备和方法下进行的,根据测试结 果,可以将各种气体/蒸气的点燃温度确定,从而为分组提供依据。

-5-

表2 典型气体代表 丙烷 乙烯 氢气 乙炔 GB、IEC、EN、NEC505 ⅡA ⅡB ⅡC 美国(NEC500) Group D Group C Group B Group A 易 点燃能力 难

所谓爆炸性气体/蒸气的分组,是便于防爆电气设备的设计和制造。根据各种气体/蒸气 的点燃温度不同,而划分为 6 个组别:T1、T2、T3、T4、T5、T6,当然,防爆电气设备在设 计制造中,其可能点燃的发热部件或设备表面温度应满足各个组别的要求。 我国国家标准 GB3836.1、国际电工委员会 IEC 标准和欧洲 EN 标准等均采用上述的分组 方法。美国 NEC500 标准却划分的更加详细,见表 3。 表3 GB、IEC、EN、NEC505 温度组别 T1 最高表面温度(℃) 450 温度组别 T1 T2 T2A T2 300 T2B T2C T2D T3 T3 200 T3A T3B T3C T4 T5 T6 135 100 85 T4 T5 T6 NEC500 最高表面温度(℃) 450 300 280 260 230 215 200 180 165 135 120 100 85

注意:该温度组别的划分适用于非煤矿电气设备(Ⅱ类) 。

四、可燃性粉尘的几个主要参数
1. 2. 粉尘:在大气中依靠自身重量可沉淀下来,但也可持续悬浮在空气中一段时间的固体微 可燃性粉尘:与空气混合后可能燃烧或闷燃、在常温压力下与空气形成爆炸性混合物的
-6-

小颗粒。

粉尘。 3. 导电性粉尘:电阻系数等于或小于 1×10 Ω·m 的粉尘、纤维或飞扬物。 导电性粉尘是比较危险的粉尘,如果进入电气设备外壳内将吸附在导电端子的绝缘构件 上,造成电路的短路及故障的发生。 4. 粉尘层的最低点燃温度: 规定厚度的粉尘层在热表面上发生点燃的热表面的最低温度。 粉尘层的最低点燃温度(MITL)是指按 IEC 的测试方法和装置测定的。它是在标准大气 压、室温条件下,将粉尘层先后放在不同温度的热板上,测定粉尘温度上升情况,粉尘温度 超过热板温度 20K 的最低热板温度。 此温度值是选用及设计粉尘防爆电气设备的一个依据。 5. 粉尘云的最低点燃温度:炉内空气中所含粉尘云出现点燃时,炉子内壁的最低点燃温度。 粉尘云的最低点燃温度(MITC)是指按 IEC 的测试方法测定,并在 G-G 炉中进行的。 此温度值同样是选用及设计粉尘防爆电气设备的一个依据。 可燃性粉尘的温度组别同样采用爆炸性气体(蒸气)的分组:T1-T6 组别,也可直接标 出最高表面温度值。
3

五.爆炸性气体/蒸气危险区域的划分
1. 爆炸性气体/蒸气危险场所的分区: 根据爆炸性气体环境出现的频率和持续时间,把危险场所分为三个区域,它们是:0 区、 1 区和 2 区。 上述分区方法为 GB3836.14/GB50058、IEC、EN 和 NEC505 标准规定,而 NEC500 划分和表 示的方法不同,具体见表 4。 我国对爆炸性危险场所划分的依据: GB3836.14-2000《爆炸性气体环境用电气设备 第 14 部分 危险场所分类》 GB50058-1992 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 根据爆炸性气体(蒸气)环境出现的频率和持续时间把危险场所分为以下区域。 0 区:爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。 1 区:在正常运行时,可能出现爆炸性气体环境的场所。 2 区:在正常运行时,不可能出现爆炸性气体环境,如果出现也是偶尔发生并且仅是短 时间存在的场所。

表4

-7-

NEC500
类 区 分区定义
( 1 )在正常条件下,易燃性气体或 蒸气的危险浓度呈持续性、间隙性或 周期性存在的场所。 ( 2 )由于修理或维护,或由于泄露 的原因引起易燃性气体或蒸气的危 险浓度经常存在的场所。 ( 3 )由于损坏或流程的误操作,而 可能: (a)排出有危险浓度的易燃性气体。 ( b )导致其它电气设备同时发生故

GB3836.14/GB50058 IEC79-10、NEC505
0区 爆炸性气体环境连续出现或长时 间存在的场所。

ClassⅠ
气体类

Division1

1区 在正常情况下 , 可能出现爆炸性 气体环境的场所。

Division2

障。 ( 1 )处理、加工或使用易燃性、挥 发性的液体或气体的场所。 2区 (2)通常采用可靠的机械通风装置, 在正常情况下,不可能出现爆炸性 预防可燃性气体或蒸气形成危险浓 气体环境,如果出现也是偶然发生并且 度的地方。 仅是短时间存在的场所。 ( 3 )与 1 类 1区地区邻近的场所,危 险浓的度的易燃性气体或蒸气可能 偶尔流通的场所。

关于爆炸性气体 (蒸气) 环境出现的持续时间按英国专家 R.H 卡恩迪的概念论述: 0 区: 每年至少出现 1000h; 1 区:每年在 10—1000h;2 区:每年在 10h 以下。 从定义可以看出两个区域(Zone 和 Division)划分的方法存在很大的差异,它们之间的 近似对应关系见表 5。 表5 GB、 IEC、 EN、 NEC505 0 区(Zone0) 1 区(Zone1) 2 区(Zone2) 2. 释放源 爆炸性气体/蒸气危险环境区域的划分是依据释放源的性质来确定的。 释放源是指可能把可燃气体、薄雾或液体释放到大气中以至形成爆炸性混合物的某个部 位或某个点。 每一台加工设备:如罐、泵、管道、容器等都应视作潜在的可燃性物质的释放源。如果 这类设备不再盛装可燃性物质,很明显它的周围就不会形成爆炸区域。如果这类设备盛装可 燃性物质,但不向大气层释放,同样是潜在的释放源,如果设备向大气中释放可燃物质,首 先要确定大概的释放频率和持续时间,来确定释放源的级别。
-8-

NEC500 Division 1 Division 2

危险程度 高 低

2.1 连续级释放源 连续释放或预计长期释放的释放源。如:处理容器的内部,与大气相通的储罐,在储油 (液)槽中油(液)上方的蒸气空间和低于水平面的空间等。 2.2 第一级释放源 正常运行时,预计可能周期性或偶尔释放的释放源。如:设备正常运行时,会释放易燃 物质的泵、压缩机和阀门的密封件处;正常操作时会向大气释放物质的取样点 2.3 第二级释放源 在正常运行时,预计不可能释放,如果释放也仅是偶尔和短时释放的释放源。如:法兰、 管接头、连接件;在正常运行时不可能出现释放的泵、压缩机和阀门的密封件处、安全阀、 排气孔。 2.4 多级释放源 由上述两种或多种级别组成的释放源。按连续级或第一级释放源来划分。 3. 通风 通风,即空气流动,使新鲜的空气置换释放源周围的大气以促进可燃性气体逸散。通风 速率适当,也能避免爆炸性气体环境的持久性,影响区域类型。 通风主要形式:A)自然通风;B)人工通风,整体或局部通风 A. 自然通风 这是一种由于风和/或温度梯度作用造成的空气流动的通风类型。在露天场所,自然通风 通常足以确保消散场所中出现任何爆炸性环境。自然通风在某些户内场所也可能有效,例如: 在墙壁上和/或房顶有开口建筑物。 B. 人工通风 通过人工的方法,使空气流动。例如:采用通风机或排气装置。人工通风主要用于户内 或封闭的空间场所。 场所中的人工通风可以是整体通风,也可以是局部通风。 采用人工通风可达到:缩小区域范围;缩短爆炸性环境持续时间;防止爆炸性环境的产 生。 对危险场所的通风,一般情况下,通风用空气应从非危险场所抽取。 根据 GB3836.14-2000 附录 B,B3 条的规定,分为以下三个通风等级: 1.高级通风(VH) :能够在释放源处瞬间降低其浓度,使其低于爆炸下限的浓度,区域范 围很小,甚至可以忽略不计。 2.中级通风(VM) :能够控制浓度,虽然释放源正在释放中,使得区域界限外部的浓度稳 定地低于爆炸下限,并且在释放源停止释放后,爆炸性环境持续存在时间不会过长。 3.低级通风(VL) :在释放源释放过程中,不能控制其浓度,并且/或在释放源停止释放 后,也不能阻止爆炸性环境持续存在。 通风等级的确认主要与以下参数有关:
-9-

1)可燃性物质的爆炸下限(LEL) ; 2)释放源的释放级别; 3)释放速率(dG/dt)max; 4)换气次数; 5)环境温度等。 通风的有效性: 通风的有效性影响着爆炸性环境的存在和形成,因此,当确定区域 类型时,需要考虑通 风的有效性。 1)良好:通风连续地存在; 2)一般:在正常运行时,预计通风存在。允许发生短时、不经常的不连续通风; 3)差:不能满足“良好”或“一般”标准的通风,但预计不会出现长时间的不连续通风。 注:对于差的通风都不能满足的通风条件,不得考虑成有通风条件的场所。 4. 爆炸性气体/蒸气危险场所的划分 影响区域范围的因素有:可燃性气体释放量、释放速度、释放浓度、通风、障碍物、易 燃液体的沸点、爆炸下限、闪点、相对密度、液体浓度等。一般应通过计算来确定。

六.可燃性粉尘危险区域的划分
根据可燃性粉尘环境出现的频率和持续时间, 把危险场所分为三个区域, 它们是: 20 区、 21 区和 22 区。 上述分区方法为 GB12476、IEC 标准规定,而 NEC500 划分和表示的方法不同,具体见表 6。 表6

NEC500
类 区 分区定义
( 1 )在正常运行条件下,可燃性粉 尘存在的场所或可燃性粉尘呈持续 性、间隙性或周期性存在的场所,其 数量足以产生爆炸性或可燃性化合 物的场所 ( 2 )由于机械故障或机械设备的非 正常操作而产生可燃性混合物的场 所场所。 (3)导电性粉尘可能存在的场所。

GB12476 IEC79-61241、
2 0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和/或可能形成 无法控制和极厚的场所及容器内部。 。

ClassⅡ
粉尘类

Division1

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。

- 10 -

Division2

可燃性粉尘通常在空气中不呈悬浮 状或由于设备背后仪器的正常操作, 不太可能使可燃性粉尘成悬浮状,其 数量足以产生爆炸性或可燃性化合 物的场所

22区 在异常条件下,可燃性粉尘云偶而 出现并且只是短时存在、 或可燃性粉尘 偶而出现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。

美国 NEC500 标准对气体、液体、粉尘进行了分级(Groups) 。与 GB、IEC 标准的差异见 表 7。
美国标准 NEC500 类 级 A B Ⅰ C 乙炔 氢 丁二烯、氧化乙稀 环丙烷、乙醚、乙稀 乙醛 D Ⅱ E F G 丙酮、乙醇、氨、苯、丁烷、汽油、丙烷 金属粉尘(例如:铝、镁等) 碳黑、煤或焦碳粉尘 面粉、淀粉或谷物粉尘 ⅡA 爆炸性粉尘 可燃性粉尘 ⅡB 气体、液体、粉尘

表7
GB3836。GB12476,IEC79-10/61241 分级 ⅡC

七、爆炸性物质的安全数据表: 爆炸极限 闪 点 下限(体 积比) 上限 (体 积比) 15.0 15.5 9.5 8.5 7.8 7.5 6.7 6.5 5.6

物质名称

分子式

温度 组别

相对密度 (空气=1)

ⅡA
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20

T1 T1 T1 T2 T3 T3 T3 T3 T3

气体 气体 气体 气体 -40.0 -21.7 -4.0 12.0 31

5.0 3.0 2.1 1.5 1.4 1.2 1.1 0.8 0.7

0.55 1.04 1.56 2.05 2.49 2.79 3.46 3.94 4.43

- 11 -

癸烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 环庚烷 甲基环丁 烷 甲基环戊 烷 甲基环己 烷 乙基环丁 烷 乙基环戊 烷 乙基环己 烷 十氢化萘 (萘烷) 物质名称

C10H22 CH2(CH2)2CH2 CH2(CH2)3CH2 CH2(CH2)4CH2 CH2(CH2)5CH2 CH3CH(CH2)2CH2

T3 T2 T3 T2 T3 T3 T3 T3 T3 温度 组别

46.0 -20 -20.0

0.7

5.4

4.90 2.42

1.2

8.3

2.90

CH3CH(CH2)3CH2

CH3CH(CH2)4CH2

C2H5 CH(CH2)2CH2

-20 <21

1.2 1.1

7.7 6.7

2.90 3.39

C2H5 CH(CH2)3CH2

C2H5 CH(CH2)4CH2

CH2(CH2)3CH CH(CH2)3CH2

爆炸极限 闪 点 下限(体 积比) 上限 (体 积比) 11.7 8.0

分子式

相对密度 (空气=1)

ⅡA
丙烯 苯乙烯 甲基苯乙 烯 苯 甲苯 二甲苯 乙苯 三甲苯 萘 异丙基苯
C6H6 C6H5CH3 C6H4(CH3)2 C6H5C2H5 C6H3(CH3)3 C10H8 C6H5CH(CH3)2 CH3 CH=CH2 C6C5CH=CH2 C6H5C(CH3)=CH2

T2 T1 T1 T1 T1 T1 T2 T1 T1 T2
- 12 -

气体 32.0

2.0 1.1

1.49 3.59

11.1 4.4 30 15 50 80 31

1.2 1.2 1.0 1.0 1.1 0.9 0.8

8.0 7.0 7.6 7.8 6.4 5.9 6.0

2.70 3.18 3.66 3.66 4.15 4.42 4.15

甲基异丙 基苯 甲烷(工 业用) 松节油 石脑油 煤焦油石 脑油 石油(包 括汽油) 溶剂石油 或洗净石 油 燃料油 煤油 柴油 动力苯 一氧化碳 二丙醚 物质名称

(CH3)2CHC6H4CH3

T2 T1 T3 T3 T3 T3 T3

T3 T3 T3 T1
CO (C3H7)2O

T1 温度 组别

气体

12.5

74.0

0.97

爆炸极限 闪 点 下限(体 积比) 上限 (体 积比) 36.0 49.0 13.5 10.0 10.5

分子式

相对密度 (空气=1)

ⅡA
甲醇 乙醇 丙醇 丁醇 戊醇 己醇 庚醇 辛醇 壬醇 环己醇 甲基环己
CH3OH C2H5OH C3H7OH C4H9OH C5H11OH C6H13OH C7H15OH C8H17OH C9H19OH CH2(CH2)4CHOH CH3 CH(CH2)4CHOH

T2 T2 T2 T2 T3 T3 T3 T3
- 13 -

11.0 11.1 15 29 32.7

5.5 3.5 2.1 1.4 1.2

1.10 1.59 2.07 2.55 3.04

68

3.93

醇 酚 甲酚
4-羟基-4甲基戊酮 (双丙酮 醇)
C6H5OH CH3C6H4OH (CH3)2C(OH)CH2COCH3

T1 T1 T1

乙醛 聚乙醛 丙酮 丁酮(乙 基甲基 酮) 戊-2-酮 (甲基丙 基甲酮) 己-2-酮 (甲基丁 基甲酮) 物质名称

CH3CHO (CH3CHO)n (CH3)2CO C2H5COCH3

T4 T1 T1

-37.8 -19.0

4.0 2.5

57.0 13.0

1.52 2.00

C3H7COCH3

T1

C4H9COCH3

T1

分子式

温度 组别

爆炸极限 闪 点 下限(体 积比) 上限 (体 积比)

相对密度 (空气=1)

ⅡA
戊基甲基 酮 戊-2、4二酮(戊 间二酮) 环己酮 甲酸甲酯 甲酸乙酯 醋酸甲酯 醋酸乙酯 醋酸丙酯
CH2(CH2)4CO HCOOCH3 HCOOC2H5 CH3COOCH3 CH3COOC2H5 CH3COOC3H7 CH3COCH2COCH3 C5H11COCH3

T2

T2 T2 T2 T1 T2 T2
- 14 -

33.8 <-20

1.3 5.0

9.4 20.0

3.38 2.07

醋酸丁酯 醋酸戊酯 甲基丙烯 酸甲酯 甲基丙烯 酸乙酯 醋酸乙烯 酯 乙酰基乙 酸乙酯 醋酸 氯甲烷 氯乙烷 溴乙烷 1-氯丙烷 氯丁烷 溴丁烷 二氯乙烷 二氯丙烷 物质名称

CH3COOC4H9 CH3COOC5H11 CH2=C(CH3)COOCH3

T2 T2 T2 T2 T2 T1 T1 T1 T1 T1 T3 T3 T2 T1 温度 组别 15 闪 点 3.4 下限(体 积比) 14.5 上限 (体 积比) 3.90 相对密度 (空气=1) 爆炸极限 -12.0 1.8 10.1 3.20 气体 -20.0 3.6 6.7 14.8 11.3 2.22 3.76

CH2=C(CH3)COOC2H5

CH3COOCH=CH2

CH3COCH2COOC2H5

CH3COOH CH3Cl C2H5Cl C2H5Br C3H7Cl C4H9Cl C4H9Br C2H4Cl2 C3H6Cl2

分子式

ⅡA
氯苯 苄基氯 二氯苯 烯丙基氯 二氯乙烯 氯乙烯 d.d.d.三氟甲苯 二氯甲烷 乙酰氯 氯乙醇
CH2Cl2 CH3COCl CH2ClCH2OH C6H5Cl C6H5CH2Cl C6H4Cl2 CH2=CHCH2Cl CHCl=CHCl CH2=CHCl C6H5CF3

T1 T1 T1 T2 T1 T2 T1 T1 T3 T2
- 15 -

66 -10.0 气体

2.2 5.6 3.8

12 16.0 29.3

5.07 3.35 2.16

13.0 55 5

22.0 16

2.93 2.78

乙硫醇 丙硫醇-1 噻吩 四氢噻吩 氨 氰甲烷 亚硝酸乙 酯 硝基甲烷 硝基乙烷 甲胺 二甲胺 三甲胺 二乙胺 三乙胺 正丙胺 正丁胺

C2H5SH C3H7SH CH=CHCH=CHS CH2(CH2)2CH2S NH3 CH3CN CH3CH2ONO

T3 T2 T3 T1 T1 T6 T2 T2 T2 T2 T4 T2 T1 T2 T2 爆炸极限 闪 点 下限(体 积比) 上限 (体 积比) <-20 2.0 10.4 2.04 36 28 气体 气体 气体 <-20 5.0 2.8 2.0 1.7 20.7 14.4 11.6 10.1 7.1 63 2.11 2.58 1.07 1.55 2.04 2.53 气体 15.0 28.0 0.59 -1.1 1.5 12.5 2.90

CH3NO2 C2H5NO2 CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N (C2H5)2NH (C2H5)3N C3H7NH2 C4H9NH2

物质名称

分子式

温度 组别

相对密度 (空气=1)

ⅡA
2-氨基乙 醇(乙醇 胺) 2-二乙胺 基乙醇 二氨基乙 烷 苯胺 NN-二甲 基苯胺 苯胺基丙 烷
- 16 C6H5CH2CH(NH2)CH3 C6H5NH2 C6H5N(CH3)2 NH2CH2CH2NH2 (C2H5)2NCH2CH2OH NH2CH2CH2OH

-

T2 T1 T2 -

甲苯胺 氮(杂) 氨

CH3C6H4NH2 C5H5N

T1 T1

ⅡB
丙炔(甲 基乙炔) 乙烯 环丙烷 丁二烯 -1,3 丙烯腈 异丙基硝 酸盐 氰化氢 二甲醚 乙基甲基 醚 二乙醚 物质名称
(C2H5)2O HCN (CH3)2O CH3OC2H5 CH2=CHCN (CH3)2CHONO2 C2H4 CH2CH2CH2 CH2=CH-CH=CH2 CH3C=CH

T1 T2 T1 T2 T1 T1 T3 T4 T4 温度 组别 爆炸极限 闪 点 下限(体 积比) 上限 (体 积比) 7.6 100.0 相对密度 (空气=1) -17.8 气体 气体 5.6 3.0 2.0 41.0 27.0 10.1 0.93 1.59 2.07 气体 气体 气体 2.7 2.4 1.1 34.0 10.4 12.5 0.97 1.45 1.87

分子式

ⅡB
二丁醚 环氧乙烷 1,2-环氧 丙烷 1,3 二恶 戊烷 1,4-二氧 杂环己烷 1,3,5三氧杂环 己烷 羟基醋酸
HOCH2COOC4H9 CH2OCH2OCH2O CH2CH2OCH2CH2O CH2CH2OCH2O (C4H9)2O CH2CH2O CH3CHCH2O

T4 T2 T2 T2 T2

25.0 气体

1.5 3.0

4.48 1.52

- 17 -

丁酯 甲氢化呋 喃甲醇 丙烯酸甲 酯 丙烯酸乙 酯 呋喃 丁烯醛 丙烯醛 四氢呋喃 焦炉煤气 四氟乙烯 1-氯-2,3 环氧丙烷 乙硫醇
C2H5SH C2F4 OCH2CHCH2Cl CH=CHCH=CHO CH3CH=CHCHO CH2=CHCHO CH2(CH2)2CH2O CH2=CHCOOC2H5 CH2=CHCOOCH3 CH2CH2CH2OCHCH2OH

T3 T2 T2 T2 T3 T3 T3 T1 T4 T2 T3 <-20 -13.0 2.8 2.0 31.0 12.4 1.94 2.50 15.6 1.7 3.50

物质名称

分子式

温度 组别

爆炸极限 闪 点 下限(体 积比) 上限 (体 积比) 82.0 60.0 75.6

相对密度 (空气=1)

ⅡC
乙炔 二硫化碳 氢
C2H2 CS2 H2

T2 T5 T1

气体 -30 气体

1.5 1.0 4.0

0.90 2.64 0.07

爆炸或可燃粉尘和可燃纤维特性表
粉 尘 种 类 粉尘的名称 铝(表面处理) 铝(含油) 金 属 铁粉 镁 红磷 碳黑 引燃 温度 组别 高温表面沉积粉尘 (5 毫米厚)的引燃 温度(℃) 320 230 242 340 305 535
- 18 -

云状粉尘的 引燃温度 (℃) 590 400 430 470 360 >690

爆炸下限浓度 3 (g/Nm ) 37~50 37~50 153~240 44~59 48~64 36~45

危险性种类 爆 爆 可、导 爆 可 可、导

钛 锌 电石 钙硅铝合金 萘 蒽 已二酸 苯二(甲)酸 无水苯二 (甲) 酸 (粗 制品) 苯二(甲)酸腈 无水马来酸 (粗制品) 硫磺 乙酸钠酯 结晶紫 二硝基甲酚 阿司匹林 合 成 树 酯 粉 尘 种 类 聚乙稀 聚丙烯 聚苯乙烯 聚乙烯醇 粉尘的名称 苯乙烯(70%) 丁二烯(30%) 粉状聚合物 聚丙烯酯 合 成 树 酯 聚氨酯(类) 聚乙烯四酞 聚乙烯氮戊环酮 聚氯乙烯 乙烯(30%) 粉状聚合物 酚醛树脂 (酚醛清漆) 橡 胶 天 然 树 脂 聚丙烯腈 聚氯脂 有机玻璃粉 骨胶(虫胶) 硬质橡胶 软质橡胶 引燃 温度 组别

290 430 325 290 熔融 熔融升华 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 高温表面沉积粉尘 (5 毫米厚)的引燃 温度(℃) 熔融 熔融、炭化 熔融 熔融 熔融 熔融、炭化

375 530 555 465 575 505 580 650 605 >700 500 235 520 475 340 405 410 430 475 450 云状粉尘的 引燃温度 (℃) 420 505 425 480 465 595 31~41 26~35 25~35 27~37 42~55 爆炸下限浓度 3 (g/Nm ) 51~70 46~70 28~38 29~39 65~90 60~83 52~71 37~50 82~113 212~284

爆 可、导 可 可、导 可 可 可 可 可 可 可 可 可 可 可 可 可 可 可 可 危险性种类

化 学 药 品

27~37 35~55 46~63 52~71 42~58 63~86

可 可 可 可 可 可 可

熔融、炭化 炭化 熔融 熔融、炭化 沸腾 沸腾 沸腾
- 19 -

520 505 425 485 475 360 425

36~49

可 可 可 可 可

36~49

可 可

天然树脂 松香 沥 青 蜡 类 硬蜡 硬沥青 煤焦油沥青 软沥青(EP54) 裸麦谷物粉 (未处理) 裸麦筛落品 (粉碎品) 小麦粉 小麦谷物粉 农 产 品 玉米淀粉 马铃薯淀粉 糊精粉 砂糖粉 砂糖粉(含奶粉) 黑麦谷粉 黑麦面粉 咖啡粉(精制品) 纤 维 粉 尘 种 类 纤 维 啤酒麦芽粉 引燃 温度 组别

熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 熔融 305 305 炭化 290 炭化 炭化 炭化 熔融 熔融 305 325 收缩 i 285 高温表面沉积粉尘 (5 毫米厚)的引燃 温度(℃) 285 炭化 290 385 305 250 360 325 260 260 235 225 280 >430 340 360
- 20 -

370 325 400 620 580 620 430 415 410 420 430 430 400 360 450 430 415 600 405 云状粉尘的 引燃温度 (℃) 470 485 485

38~52 26~36

可 可 可 可 可 可 可 可 可 可 可 可

71~99 77~99 83~100

可 可 可 可 可 可 可

粉尘的名称 亚麻粕粉 鱼粉 烟草纤维 木棉纤维 人造短纤维

爆炸下限浓度 3 (g/Nm )

危险性种类 可 可 可 可 可

鱼 粉

木质纤维 纸纤维 软木粉 泥煤粉 褐煤粉(褐煤) 有烟煤粉

445 460 450 49~68 595 580 610 >600 595 615 39~52 40~54 41~57 35~48 33~45 44~59

可 可 可 可 可 可 可 可 可、导 可、导 可、导

燃 料

瓦斯煤粉 焦碳用煤粉 无煤煤粉 水炭粉(质硬) 泥煤焦炭粉

煤焦炭粉 石墨 炭黑

430 不着火 535

>750 >750 >690

37~50

可、导 可、导 可、导

第二篇 防爆电气设备的基本原理
爆炸性气体环境中安装的电气设备主要有隔爆型电气设备、增安型电气设备、本质安全 型电气设备、正压型电气设备、浇封型电气设备、充油型电气设备、充沙型电气设备、 “n” 型电气设备和粉尘防爆电气设备等。 它们执行的现行国家标准为: GB3836.1-2010 GB3836.2-2010 GB3836.3-2010 GB3836.4-2010 GB3836.5-2004 GB3836.6-2004 GB3836.7-2004 GB3836.9-1990 GB3836.8-2003 GB12476.1-2000 爆炸性环境 第 1 部分:设备 通用要求 爆炸性环境 第 2 部分:由隔爆外壳“d”保护的设备 爆炸性环境 第 3 部分:由增安型“e”保护的设备 爆炸性环境 第 4 部分:由本质安全型“i”保护的设备 爆炸性气体环境用电气设备 第 5 部分:正压外壳型“p” 爆炸性气体环境用电气设备 第 6 部分:油浸型“O” 爆炸性气体环境用电气设备 第 7 部分:充砂型“p” 爆炸性气体环境用电气设备 第 9 部分:浇封型“m” 爆炸性气体环境用电气设备 第 8 部分: “n”型电气设备 可燃性粉尘环境用电气设备 第 1 部分: 用外壳和限制表面温度保护的 电气设备 第 1 节:电气设备的技术要求 现对几种主要的防爆电气设备进行介绍。 一、防爆电气设备的通用技术要求(气体类) 在介绍各种防爆电气设备结构类型之前,首先要掌握它们共同要满足的通用技术要求。 1、 电气设备的分类和温度组别 爆炸性气体环境用电气设备可分为: Ⅰ类:煤矿用电气设备; Ⅱ类:工厂用电气设备。Ⅱ类隔爆型及本质安全型电气设备按使用于爆炸性气体特性进 一步可分为:ⅡA、ⅡB、ⅡC 类。 Ⅱ类防爆电气设备按其工作时发热的最高表面温度可分为 T1-T6 六个温度组别。 见表 8。 表8
温度组别 T1 T2
- 21 -

最高表面温度 ℃ 450 300

T3 T4 T5 T6

200 135 100 85

防爆电气设备的温度组别是在环境温度-20℃-40℃时测定的。 当使用的环境温度高于或 低于此值时,应注意产品的铭牌上规定的特殊环境要求(例如-30℃Ta50℃) ,是否满足。否 则要考核产品的温度组别。 2、 对所有电气设备的规定 2.1 用户在采购防爆电气设备时,应向制造厂提出使用的特殊条件(运行的恶劣条件、潮湿 影响、化学剂的影响、环境温度变化等) ,以于制造厂生产的电气设备符合防爆标准的要求, 同时也适合此特殊环境的要求。 2.2 内装大电容或加热元件的防爆外壳,应注意产品铭牌上的开启壳门、壳盖的允许时间, 防止电容的剩余能量及加热元件表面温度过高造成危险。 3、 非金属外壳和外壳的非金属部件 3.1 3.2 制造厂用塑料材料成型防爆外壳或部件时,要注意材料和加工工艺过程,并应进行热稳 塑料外壳或部件的防静电电荷要求 对移动式防爆电气设备、可能被摩檫或檫拭塑料部件的固定式电气设备的塑料外壳 应按下列措施之一来避免产生引燃危险的静电电荷: 3.2.1 合理选材,降低塑料外壳的表面电阻不超过 1GΩ。 3.2.2 限制塑料外壳及部件的最大表面电阻: ⅡA、ⅡB 类:不超过 100cm2,如表面用金属网围住,可增大至 400 cm2; ⅡC 类:不超过 20cm2,如表面用金属网围住,可增大至 100 cm2; 3.2.3 产品设计选择合理尺寸、结构形状和布局来防止静电电荷的产生; 3.2.4 当产品不能降低塑料外壳表面电阻值时,可在外壳表面设置“清洁时用湿布檫抹”的 警示牌。 3.3 塑料外壳用紧固件紧固时,要求螺纹的形状适合塑料材料的性能及防爆型式时才能在 外壳上攻螺孔。 4、 含轻金属的外壳 用铸铝合金制造防爆外壳,其材料的含镁量对于Ⅱ类电气设备应不大于 6%。 铸铝外壳用紧固件紧固时,要求螺纹的形状适合合金材料的性能及防爆型式时才能在外壳 上攻螺孔。 5、 紧固件 防爆外壳上用的紧固件只能用工具开启的结构,禁止用元宝螺母的压紧结构。 定试验。

- 22 -

特殊紧固件应符合国家相关标准的要求。 6、 绝缘套管 绝缘套管在接线中可能承受扭转力距,安装时应用扭力搬手施加表 9 的力距作用,保证导 电秆和绝缘套管都不许转动。 表9
与绝缘套管配合的螺纹规格 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24

力距, N.m
2.0 3.2 5 10 16 25 50 85 130

7、 粘接材料 制造厂采用的粘接材料牌号,应保证产品运行过程中的热稳定性,即材料的极限温度值 应超过电气设备最高表面温度至少 20K。 8. Ex 元件 Ex 元件可能是空外壳,也可能是与设备一起使用的一个或多个防爆型式的元件和组件。 如防爆按钮、防爆指示灯、防爆转换开关、防爆接线端子等。它可以和增安型外壳组成复合 型防爆电气产品。在防爆合格证编号后加“U” ,就是此类产品。 9. 连接件和接线空腔 电气设备的接线空腔内应设电气连接件,其尺寸应符合设备电功率的要求; 带有永久电缆引出的电气设备,其电缆的自由端要做密封保护处理; 接线空腔设计要有充分余量,保证连接后有足够的电气间隙和爬电距离。 10. 接地连接件 防爆电气设备的接线腔内应设接地连接件,通称内接地连接件; 防爆电气设备的金属外壳上应设辅助的接地连接件,通称外接地连接件; 用金属管配线的电气设备或有双重绝缘的电气设备可不必设内、外接地连接件; 接地连接件的尺寸应保证和表 10 规定的一根导线可靠连接,电气设备外接地连接件的 尺寸应至少能保证与 4mm2 导线可靠压紧。 表 10
- 23 -

主电路导线每相截面积 S,mm S≤16 16<S≤35 S>35

2

对应保护线最小截面积 Sp,mm S 16 0.5S

2

11.

电缆和导管的引入装置 电缆和导管的引入装置应按检验单位审批的图纸制造,并应符合 GB3836.1-2000 附录 D

的规定。 电气设备不装电缆或导管引入装置的通孔应用堵件封堵, 并应符合相应防爆型式的要求。 当引入装置附近的温度由于设备发热超过 70℃时,用户安装时应选用适合此温度的耐高 温电缆或导线。 12. 旋转电机的补充规定 电机的外风扇应有风扇罩保护。外风扇的通风孔的外壳防护等级:进风端:IP20;排风 端:IP10。立式旋转电机应有防止垂直落下的异物进入通风孔的结构。 在正常工作状态下,外风扇、风扇罩、通风孔挡板和它们的紧固件相互间的距离最小 为风扇直径的 1/100,且不小于 1mm,不必超过 5mm。 外风扇和风扇罩采用的材料规定: 当采用塑料材料时,其材料的表面电阻不应大于 1GΩ,或风扇旋转的线速度不超过 50m/s; 当采用铸铝合金材料时,其材料的含镁量应不大于 6%。 13. 开关的补充规定 触头式开关不允许浸在可燃性绝缘油中。 隔离开关不允许带负载操作(应与负荷断路器实现电的或机械的联锁) 。 14、 熔断器的补充规定 装有熔断器的防爆外壳应有联锁装置,保证电源断开后才能更换内部元件,并且外壳关 闭后方能带电。或增设“严禁带电开盖”的警告牌。 15、 插接装置的补充规定 插接装置应有联锁机构:保证在带电情况下,插接装置不能断开;当断开时,插头本能 带电。 严禁未插入插座的插头带电。 其他规定见 GB3836.1-2000 第 20 条。 16、 灯具的补充规定 灯具的光源应有透明保护罩,保护罩应用网孔面积小于 2500mm2 的保护网保护,如果超 过此网孔面积,保护罩则认为无保护。

- 24 -

除本质安全灯外, 灯具可打开的盖子应有联锁机构, 或设置 “严禁带电开盖” 的警告牌。 其它规定见 GB3836.1-2010 第 21 条。 17、 型式检查和试验 见 GB3836.1-2010 第 26 条规定 18. 标志 防爆电气设备应在主体部分的明显处设置标志 “Ex” 或 “Ex+防爆型式+类别+温度组别” 。 标志应清晰和耐久。 防爆电气设备应设置铭牌,铭牌应采用黄铜、青铜或不锈钢材料制成。标注项至少应有 以下内容: 制造厂名称或注册商标; 产品的名称及型号; 防爆标志; 防爆合格证编号(防爆检验单位代号+年代号+编号) ;此外,对 Ex 部件:在编号后加 U, 对有特殊规定的电气设备:在编号后加 X,并在认证文件上注明 X 包括的含意。 下面介绍防爆标志的含义: 美国 NEC500 标准制造的防爆电气设备: Classl Division1 GroupsA,B,C,D,T6 其含义:此产品适用于 1 区爆炸性气体环境,属ⅡC 类 T6 温度组别的防爆电气设备。 美国 NEC505 标准制造的防爆电气设备: Classl Zone1 AEx edⅡCT6 其含义:此产品适用于 1 区爆炸性气体环境,属ⅡC 类 T6 温度组别的增安隔爆复合型防 爆电气设备。 IEC 标准制造防爆电气设备: Ex edⅡCT6 其含义:此产品属ⅡC 类 T6 温度组别的增安隔爆复合型防爆电气设备。 CENELEC 标准制造的防爆电气设备: Ex Ⅱ2G EEx edⅡCT6

其含义:此产品适用于Ⅱ类 1 区爆炸性气体环境,属ⅡC 类 T6 温度组别的增安隔爆复合 型防爆电气设备。 1G-0 区爆炸性气体环境代号,2G-1 区爆炸性气体环境代号,3G-2 区爆炸性气体环境代 号; 1D-20 区可燃性粉尘环境代号,2D-21 区可燃性粉尘代号,3D-22 区可燃性粉尘环境代 号;
- 25 -

GB3836 标准制造的防爆电气设备: Ex dⅡCT4 其含义:此产品属ⅡC 类 T4 温度组别的隔爆型防爆电气设备。 Ex mⅡT4 其含义:此产品属Ⅱ类 T4 温度组别的浇封型防爆电气设备。 Ex iaⅡCT5 其含义:此产品属ⅡC 类 T5 温度组别的本质安全型 ia 等级防爆电气设备。 Exedia[ia]ⅡCT6 其含义:增安性、隔爆型、本质安全型(含安全栅)工厂用 C 级温度组别 T6(允许设备 发热温度低于 85℃) ,一般情况下,具有此防爆标志的电气设备为防爆电气系统。 二. 隔爆型电气设备 隔爆型电气设备是指具有隔爆外壳的电气设备,防爆标志为“d” 。其制造检验标准应符 合 GB3836.1-2010 及 GB3836.2-2010 标准的要求。隔爆外壳是指能承受内部的爆炸压力,并 能阻止爆炸火焰向周围环境传播的防爆外壳。 电气设备外壳的内部由于呼吸作用会进入周围的爆炸性气体混合物,当设备产生电火花 及危险高温时,将引燃壳内的爆炸性气体混合物,形成巨大的爆破力及冲击波。一方面隔爆 外壳应能承受内部的爆炸压力而不破损;另一方面隔爆外壳的接合面应能阻止爆炸火焰向壳 外传播点燃周围的爆炸性气体混合物。因此隔爆外壳应有耐爆性及隔爆性两种性能。 1. 隔爆外壳的耐爆性 隔爆外壳中产生的爆炸压力受爆炸性气体混合物的浓度、外壳的容积及形状、点火源的 位置、接合面间隙、爆炸性气体混合物的初始压力及温度等的影响。在低于最大爆压浓度时, 爆炸压力与混合物的浓度成正比;当外壳的容积增大时,其热损失相对减小,爆炸压力相对 增高;就外壳的形状而言,非球型容器比球型容器的爆炸压力要低;点火位置偏离中心,其 爆炸压力会下降;接合面间隙增大,爆炸压力将下降;爆炸性气体混合物的初始压力及温度 提高,爆炸压力将增大。 隔爆型电气设备爆炸时其内部会产生 0.5MPa-2.0MPa 的爆压,将对壳壁产生冲击力。当 外壳材质的强度不能满足要求时,造成破损,所以外壳的抗拉强度及壁厚应达到要求。 隔爆型电气设备的外壳材料均用金属材质制成。常用的有钢板、铸钢、铸铝合金、铸铁 等材料。 当采用铸铁时, 其牌号应不低于 HT250; 当采用铸铝时, 应用抗拉强度不低于 120Mpa, 含镁量不低于 6%的铜铝合金。当外壳容积不大于 0.01 升时,可采用陶瓷材料制造;当外壳 容积不大于 2.0 升时,可采用塑料材料制造,但塑料外壳的结构强度受成型工艺及易自然老 化的影响,一般用于外壳容积小于 0.1 升的隔爆部件。 隔爆外壳由于要承受爆压的冲击力,因此其壁厚值相对其它防爆型式的外壳要大。以铸 铝壳体为例,容积不大于 2.0 升的外壳,壳壁厚度应在 4.0-8.0mm 之间,法兰厚度应在
- 26 -

8.0-12.0mm 之间;压铸铝外壳的壁厚由于致密度相对较高,其壁厚可设计得小一点。当容积 大于 4.0 升时,须采用铸钢等黑色金属材料。 隔爆型电气设备在结构设计时,要尽量避免压力重叠现象。压力重叠现象一般产生在包 含两个或多个空腔以小孔形式连通的外壳内,当一个空腔引爆后,其火焰将向另一空腔传播, 由于火焰的前沿面比气体传播速度要慢,另一空腔首先进行气体预压,再进行点燃爆炸,这 样产生的爆压比前一个空腔高数倍,将造成壳体的严重损坏。事实上,在同一空腔中,当电 气部件安装不合理时也会产生压力重叠现象。 综上所述,外壳不宜制成以小孔连通的多空腔形式,壳内电器元件的安装也应避免将整 腔分割成几个小空腔。另外,外壳三维尺寸之比不宜过大。否则壳内会产生压力重叠现象。 2. 隔爆外壳的隔爆性 由于制造、安装、维护等原因,隔爆外壳不可能是天衣无缝的整体,而是由许多个零部 件组成。零件间的连接缝隙会成为壳内的爆炸产物所通过的路径,引燃周围的爆炸性气体混 合物。这些零部件的配合部分称隔爆接合面,其接合缝隙称隔爆接合面间隙。 隔爆外壳的隔爆性是建立在隔爆接合面对内部的爆炸火焰有冷却作用为理论基础的。隔 爆接合面的结构应能保证熄灭间隙中的火焰, 损失至少 20%的热量。 为此隔爆接合面的宽度 L、 间隙(或直径差)i、法兰至壳体内缘的距离 l 应符合 GB3836.2 表 1-表 4 的规定,对于ⅡC 外壳的螺纹隔爆接合面应符合表 5 的规定。隔爆面的表面粗糙度 Ra 应不低于 6.3 微米,隔爆 螺纹的精度应不低于 6H/6g。为了防锈防腐,隔爆面的表面应涂 204-1 油脂。 隔爆接合面的结构形式有平面式、止口式、螺纹式。操纵杆和轴的配合属于圆筒式结构, 它们分别应用于壳体与壳盖的接合处;壳体与操纵杆的接合处;电机轴伸与端盖的接合处; 电缆或导线的引入装置与壳体的接合处;仪表及显示器窗与壳体的接合处等。对维修中不经 常打开的透明件衬垫应采用金属或金属包覆的可压缩不燃材料制成,其厚度不小于 2.0mm。 接合面的宽度: 外壳容积小于 100cm2 时, 不小于 6.0mm; 外壳容积大于 100cm2 时, 不小于 9.5mm。 还有一种胶粘接合面结构。其胶粘材料应采用热稳定性能好的不燃材料。胶粘接合面的宽度: 当外壳容积小于 10cm2 时,不小于 3.0mm;当外壳容积小于 100cm2 时,不小于 6.0mm;当外壳 容积大于 100cm2 时,不小于 10.0mm。 3. 隔爆外壳上的几个主要零部件 紧固件应有足够的机械强度,当壳体爆炸时,不会引起螺栓断裂。紧固件应有防锈、防 松措施,以保证平面式隔爆接合面的间隙。用螺栓紧固时,若用弹簧垫圈防松,只需将弹簧 垫圈压平即可,不宜拧得太紧。为了避免外力对紧固螺栓的剪切,盖和壳体接合处的外型尺 寸必须一致。 为了紧固牢靠,不允许用塑料或轻合金制造螺栓和螺母,也不允许在塑料外壳上直接攻 螺孔。 不透螺孔的深度应保证螺栓和螺孔紧固后,须留有大于 2 倍防松垫圈厚度的螺纹余量。
- 27 -

3.1 紧固件

不透螺孔的周围及底部厚度须不小于螺栓直径的三分之一,但至少有 3.0mm 的裕度。 工艺用透孔或结构上必须穿透外壳的螺孔, 应采用圆筒式或螺纹式隔爆型结构将其堵住, 外露的端头须永久性固定。 3.2 联锁装置及警告牌 正常运行时会产生火花和电弧的电气设备,须设置联锁装置。联锁装置的机构应保证电 源接通时壳盖不能打开;壳盖打开后,电源不能接通。 用螺栓紧固的外壳允许用警告牌代替联锁装置。警告牌内容:严禁带电开盖! 3.3 透明件 透明件主要用于照明灯具的透明罩、仪表窗口、指示灯罩等部位。照明灯具的透明罩用 钢化玻璃、高硼玻璃制成;仪表窗口用的透明件采用光学玻璃、钢化玻璃制成,前者透明性 好,但应增加厚度;指示灯罩用的透明件采用钢化玻璃、聚碳酸酯塑料制成。以上均应能承 受规定的冲击试验及外壳耐压试验。 隔爆外壳上固定透明件的方法有胶粘式、衬垫式两种。胶粘或衬垫的宽度应符合本讲义 第 2 章的有关规定。 3.4 引入装置 引入装置是电缆或导线进出电气设备的防爆部件。按其结构分有橡胶密封圈式、填料密 封式、带螺纹的电缆引入方式之分。 橡胶密封圈式引入装置是用压紧螺母将橡胶密封圈抱紧电缆或导线,同时挤实引入装置 的内孔,达到致密效果。为了达到防爆要求,规定了密封圈的非压缩轴向长度:对同一外径, 多层内孔的密封圈,当圆形电缆直径不大于 20mm,非圆形电缆截面周长不大于 60mm 时,最 小为 20mm;当圆形电缆直径大于 20mm,非圆型电缆截面周长大于 60mm 时,最小为 25mm;对 同一外径,只有一个内孔的密封圈,其密封圈的非压缩轴向长度:当外壳容积小于 0.1 升时, 最小为 10mm; 当外壳容积大于 0.1 升时, 最小为 16mm; 对ⅡC 类容积大于 2.0 升的隔爆外壳, 密封圈的非压缩轴向长度应符合多层内孔密封圈的有关规定。 密封圈的压紧件有压紧螺母式及压盘式两种结构,均用金属材料制成。当圆形电缆直径 大于 20mm 时,压紧件应有防拔脱机构。 填料密封式引入装置是在引入装置内充填热固性混合填料,其最小轴向长度应为 20mm。 填料密封盒内贯通的电缆芯线数应符合说明书要求,并保证沿密封长度 20mm 各点上至少有 20%的横截面积有填料填充。 带螺纹的电缆引入装置的隔爆螺纹至少有 6 扣螺纹,并至少有 8mm 长度。 3.5 衬垫 隔爆外壳上的衬垫有两种形式:防爆用的衬垫,应采用金属或金属包覆的可压缩不燃材 料;防护用的衬垫,应采用橡胶或塑料的可压缩不燃材料,且不能计算在隔爆接合面内。 3.6 接线盒 有电火花及危险高温的电气设备应设置接线盒,构成间接引入方式。接线盒应有足够的
- 28 -

尺寸便于设备的连线,电气连接件的电气间隙及爬电距离应符合增安型的要求。 如果电缆封入主外壳内,则外壳外部的电缆长度至少应为 1.0m。 3.7 接地连接件 为安装方便,隔爆外壳上的接地连接件有内、外之分,连接件的尺寸应压紧 4.0mm2 铜芯 线,并有防松、防腐措施。 3.8 铭牌 铭牌是隔爆型电气设备标志及电气参数的承诺。其内容有额定电压、额定电流或功率、防 爆标志、防爆合格证号、出厂日期或编号、制造厂名等。 4. 隔爆型电气设备的评估 隔爆型电气设备的外壳能保证内部引燃爆炸后不会点燃周围的爆炸性气体混合物,其安 全程度较高,可用于 1 区、2 区爆炸性气体危险环境。但内部爆炸会损坏电气部件,造成工 艺装置的停产,所以对重要的工艺装置所配置的电气设备不能采用隔爆型电气设备。 此外,在设计隔爆外壳时因考虑其耐爆性及隔爆性,所以会造成隔爆外壳的结构尺寸大、 重量重。用户安装时要注意机架的固定。 三. 增安型电气设备 增安型电气设备是指对正常条件下不会产生电弧或电火花的电气设备,进一步采取措 施,提高其安全程度,防止电气设备产生电弧、电火花及危险高温的电气设备。其防爆标志 为“e” 。 增安型电气设备的制造及检验应执行 GB3836.1-2010,GB3836.3-2010 标准。 1. 增安型电气设备是采取了以下防爆措施来提高电气设备安全性的。 增安型电气设备是依靠外壳的防护措施来保护内部的电气部件的。外壳防护措施不好, 砂粉及淋水会侵入壳体内的电气绝缘构件上,造成电气设备的过载或短路,产生电火花或电 弧,引燃周围的爆炸性气体混合物。 外壳防护等级的代码为 IP,后加防外物侵入及防水侵入数字代号,如 IP54 表示防外物 侵入 5 级,防水侵入 4 级,意义为壳体内有少量粉尘侵入,但不影响电气设备的正常运行, 并任何方向的溅水对电气设备的正常运行无影响。关于外壳防护等级的划分及试验见 GB4208-1993 及 GB/T4942.1-1985 标准。 增安型电气设备的外壳防护等级应符合以下规定:内装裸露带电零件的外壳(如接线连 接件) ,至少应有 IP54 的外壳防护等级;内装绝缘带电零件的外壳(如电磁阀线圈) ,至少应 有 IP44 的外壳防护等级。 1.2 电路的可靠连接 外部电缆进入电气设备后,一般都在接线端子处接线。如果连接件尺寸过小,连接件上
- 29 -

1.1 有效的外壳防护

1.2.1 外部电缆的连接

的电流密度过高将造成接点过热,如果连接松动接触不良将产生电火花,都有可能引燃周围 的爆炸性气体混合物。为此,电气连接件应有足够尺寸,保证与电气设备额定电流相适应的 导线可靠连接。无论连接件的结构如何,均应有可靠固定和防松措施,制造厂在说明书中应 规定连接导线的规格及数量。 连接件在规定的扭转力距下不应转动及损坏;连接件应有一定的接触压力,并应在温度 变化时也不会削弱其接触压力;连接件不应在固定位置上自动滑出;连接件不应通过绝缘材 料传递接触压力;用作多股导线的连接件须有弹性零件,保证 4.0mm2 及以下的芯线都有可靠 连接。 铝导线不能直接和连接件连接,应采用铜铝过渡接头。 1.2.2 内部导线的连接 增安型电气设备内部导线的连接同样应连接可靠,并应消除不适当的机械应力。因此只允 许采用以下导线的连接方法: a)能防止松动的螺栓及螺钉连接; b)挤压连接; c)导线用机械方法连接后,再用锡焊连接; d)硬焊连接; e)溶焊连接。 增安型电气设备的内部配线大多采用 a,b,c 之一连接方式;当连接要求足够的机械强 度及耐热性时,应采用 d,e 之一连接方式,如鼠笼式三相异步电动机导条和端环的焊接。 1.3. 增大电气间隙及爬电距离 电气间隙是指两个导电部分之间的最短空间距离;爬电距离是指两个导电部分之间沿绝 缘材料表面的最短距离。前者与空气的击穿电压有关,后者与绝缘材料表面闪络电压有关。 3.1 电气间隙 计算电气间隙应按零件的作用及所处的位置来考虑,并有以下两种形式: a)带电零件之间及带电零件与接地零件之间; b) 带电零件与易碰零件之间。 所谓易碰零件是指易被操作者触及的金属零件,如电气设备的外壳、操作手把、框架或 底板等。这类零件虽然正常时不带电,但如果不接地又发生电气零件绝缘损坏就有可能带电, 对其碰触就会引起火花。 电气间隙与导电零件所施加的工作电压有关,如果施加的工作电压有一定的范围,则应 按最高工作电压来确定。如变送器的工作电压为 DC12V-36V,则连接接线端子应按 DC36V 计 算。 电气间隙应按 GB3836.3-2010 标准图 2 中例 1-11 的指导方法来计算, 并应符合表 1 的要 求。如工作电压为 AC220V 时,最小电气间隙为 5.0mm;如工作电压为 AC380V 时,最小电气 间隙为 6.0mm,如工作电压为 DC60V 时,最小电气间隙为 2.1mm。以上的最小电气间隙均比低
- 30 -

压电气设备提高 1-3mm。 1.3.2 爬电距离 电气设备电气部件的绝缘材料如选择不恰当,或导电零件之间的距离设计得过小,当绝 缘材料表面存有灰尘、导电介质时,在电场的作用下,会产生漏电、局部热分解、绝缘材料 表面碳化现象。严重时将形成放电通道,产生电火花、电弧及局部发热。 爬电距离的计算应根据工作电压、绝缘材料的耐泄痕性和绝缘材料的表面形状有关。 耐泄痕性是指在固体有机绝缘材料表面施加可电离分解污染液或污染杂质时对电场的作 用力。它是以确定相比漏电起痕指数来划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲa 三个等级的。Ⅰ类绝缘材料为上 釉的陶瓷、云母、玻璃等无机材料等;Ⅱ类绝缘材料为三聚腈胺石棉耐弧塑料、硅有机石棉 耐弧塑料、不饱和聚脂团料等;Ⅲa 类绝缘材料为聚四氟已稀、三聚腈胺玻璃纤维塑料、表 面用耐弧漆处理的环氧玻璃布板等。 爬电距离应按 GB3836.3-2010 标准图 2 中例 1-11 的指导方法来计算, 并应符合表 1 的要 求。如工作电压为 AC220V 时,最小爬电距离为 6.3mm(Ⅱ级材料) ;如工作电压为 AC380V 时, 最小爬电距离为 10.0mm(Ⅱ级材料) ,如工作电压为 DC60V 时,最小爬电距离为 2.6mm(Ⅱ级 材料) 。 电气设备内的电路板,如工作电压低于 60V 时,与外部导线连接的接点其最小值应为 3.0mm。 1.4. 选用优质的绝缘材料 通常,从绝缘材料产品的形态可分为三大类:气体、液体、固体绝缘材料。气体绝缘材 料在高压开关中应用较广,液体绝缘材料以矿物油为主用作低压变压器的绝缘油;固体绝缘 材料大量用作电气设备的绝缘构件。防爆电气设备的绝缘材料有以下要求: 1)固体绝缘材料应有不燃、难燃性能; 2)固体绝缘材料吸潮性要小; 3)固体绝缘材料应有耐电弧性能; 4)固体绝缘材料应有耐热性能。 所谓耐热性是指固体绝缘材料在某一温度下能长期运行而不会损坏的工作温度值。固体 绝缘材料应能保证工作在高于设备连续运行温度至少 20.0℃,但不低于 80.0℃时,仍有良好 的机械性能。 电气设备的工作温度不同,要求选用的耐热等级也不同。固体绝缘材料的耐热等级分为 Y、A、E、B、F、H、C 八个等级。B、F 绝缘材料用得较多,如三聚腈胺石棉耐弧塑料,DMC 塑料,其极限温度在 130-155℃之间。 增安型电气设备还对电动机、变压器、电磁铁的绕组用线做了以下规定:至少应包覆两 层绝缘材料的裸线; 至少应包覆一层绝缘材料的薄型漆包线; QZ-2 型牌号的厚漆包线。 同时, 绕组应采用以下浸漆方法之一:沉浸法;滴注法;真空浸渍法。不能采用涂刷及喷洒方法作 为浸渍处理。如果使用有机溶剂作为浸渍剂时,浸渍及干燥过程必须进行二次。
- 31 -

增安型电气设备的绕组不允许采用公称直径小于 0.25mm 的导线绕制,如有特殊原因,可 将绕组制成本质安全型或胶封型结构。 1.5. 限制设备的表面温度 限制设备的表面温度是增安型电气设备主要的防爆措施。因为,增安型电气设备的外壳 只有防护功能,设备的表面温度不能考虑外壳的表面,而应考虑壳内的电气部件表面温度。 这样,很难提高设备的温度组别,因此,须从限止极限温度及进行电气保护两个方面着手解 决。 1.5.1 极限温度 所谓极限温度是指电气设备或其部件的最高允许温度。在确定极限温度时,应考虑两个 因素:爆炸性气体混合物被点燃的危险温度;结构材料的极限温度。对于绕组还应符合 GB3836.3-2010 标准 第 4.7.3 条表 3 的规定;对于电动机应在启动、额定运行或规定的过载 状态(tE 时间结束时) ,其任何部位的最高表面温度均不允许超过规定的温度组别;单插头荧 光灯的镇流器应考虑灯管老化后产生的整流效应。 对于导线及所有安装的金属部件,还应符合以下规定:不允许降低材料的机械强度;不 允许因热膨胀而超过材料的许用应力;不允许损坏邻近的绝缘材料。 1.5.2 电气保护装置 增安型电气设备在运行时,还会产生过载、短路现象。将使电气部件局部造成过热及电 火花,引燃周围的爆炸性气体混合物。所以,增安型电气设备还应加电气保护装置。 保护装置一般有两种形式: a)电流保护方式 由熔断器、断路器、热保护元件组成控制电路。当电气设备过载时,热元件自动脱开, 供电电源切断。也称间接控制方式。 b)温度保护方式 将热敏元件埋入绕组内部进行控制的温度保护方式。 由于热敏元件直接反映温度的变化, 也称直接控制方式。 2. 增安型电气设备还对旋转电机、馈电网络供电的灯具、自带电源的手灯和头灯、测量仪 表及仪表用电流互感器、蓄电池、通用接线盒及分线盒、电阻加热元件及加热器作了专用规 定如下: 2.1 旋转电机 外壳防护的专用规定:装有冷却空气进出口管道的封闭式风冷电动机,其管道接头进出 口处的防护等级应不低于 IP20 要求;电动机的防护等级应不低于 IP44 要求;安装在清洁室 内并有专人管理的电动机,其电动机的防护等级应不低于 IP44 要求;垂直安装的电动机,其 通风孔上应设置挡板,防止外物垂直进入壳内。 内风扇的专用规定:内风扇的材料当采用铸铝合金时,其含镁量应小于 6%;当采用塑料 时,其表面电阻值应不超过 1.0GΩ,但风扇旋转线速度小于 50m/s 除外。风扇与风扇罩、通
- 32 -

风孔档板、 紧固件之间的最小间隙应大于风扇直径的 1/100, 其不小于 1.0mm, 不必超过 5.0mm。 最小径向单边间隙:增安型电动机的转子与定子之间不应在旋转时产生扫膛摩擦,引起 高温及摩擦火花。 为此, 应规定最小径向单边间隙。 其数值应符合 GB3836.3-2000 标准第 5.1.3 条的规定。 鼠笼转子电动机的专用规定:除应符合上述规定外,还要求鼠笼转子的端环与导条压铸 一体或采用硬钎焊或熔焊连接一体。导条与铁芯槽应压紧在一起,以防止电动机旋转时产生 火花。 在起动时转子的极限温度不应超过 300℃。 电动机应确定堵转时间 tE 及起动电流比 IA/IN 并在铭牌上标出,以便用户选用温度控制器。 2.2 馈电网络供电的灯具 馈电网络供电的灯具仅允许使用以下灯具:白炽灯、单插脚荧光灯、自镇流高压汞灯,灯 管(泡)破裂后,其温度不高于极限温度的其它类型的灯具。高压汞灯、高压钠灯、金属卤 化物灯当灯泡破裂后,其引燃极仍在点燃,极温可达一千多度,无论何种爆炸气体都会引燃。 单插脚荧光灯管在安装及更换时,注意本能碰碎,因为,灯管破碎瞬间将产生绝热压缩效应, 即使灯管不点亮,也会引起爆炸。 灯管(泡)插头的插座应有隔爆小室,避免灯管(泡)带电更换时,产生的电火花引燃 爆炸性气体混合物。 灯头边缘及灯泡焊接部分的温度不应超过 195℃。 灯管(泡)与透明罩之间应有一定距离,以便降低灯具的温升及热破损。 透明罩应有保护网,并且网孔面积最小为 50ⅹ50mm 。 2.3 自带电源的手灯和头灯 灯泡应用透明罩防护,其间距应不小于 1.0mm。透明罩应有保护网:当外露面积不超过 50mm2 时,可以用 10.0mm 凸台保护;当外露面积超过 50mm2 时,如无保护,应承受 4.0J 冲击 能量的试验。 如果灯泡装在弹簧灯座中并与透明罩接触,其接触时弹簧行程至少为 3.0mm。 灯具内装开关类部件,应采用隔爆型等防爆结构。 2.4 测量仪表及仪表用电流互感器 测量仪表及仪表用电流互感器的线圈、连接件等应符合增安型结构的要求。测量仪表应 采用经得起过载的电磁式仪表。并应经得起短路电流的试验不损坏。 2.5 蓄电池 凡是铅酸型、铁镍型、镍镉型蓄电池均可制成增安型蓄电池。其箱体应由钢板及相当强 度的材料制成,内衬绝缘防腐材料,以抵抗电解液的腐蚀。电池箱通风孔的防护等级不低于 IP23。单体蓄电池的极柱应采用溶焊及钎焊等方式连接,连接的导线应有足够的载流量。 严禁在危险环境中进行蓄电池充电! 2.6 通用分线盒及接线盒 通用接线盒及分线盒应有足够的尺寸,以便于外部电缆的可靠连接。接线连接件的规格
- 33 2

满足使用的额定电流及功率,并有防松防腐措施。 2.7 电阻加热元件及电阻加热器 电阻加热元件有管式和绕式之分。前者为恒电阻加热元件,如空间加热器;后者为自限 温半导体元件,如加热电缆。恒电阻加热元件的恒温依靠外部配置的温度控制系统来实现, 自限温半导体元件的温度达到设计温度值后将维持不变。 用恒电阻加热元件组成的加热器,应有超限温控制开关,并在温度设定后加以锁定。加 热器的控温系统和超限温控制开关应串接控制。 电阻加热器应设置漏电保护器。如安装在 TT 或 TN 电源接地系统,应采用漏电动作电流 不超过 30mA 的保护器;如安装在 IT 电源接地系统,应采用绝缘电阻小于 50Ω/V 切断的绝缘 继电器。 3. 增安型电气设备的评估 增安型结构只能适用在正常运行时无电火花及危险高温的电气设备上,应用是有局限性 的。与隔爆型相比结构轻巧,安装维护方便的特点,大量使用在隔爆增安复合型产品中的接 线盒(箱)或隔爆部件的增安外壳结构上。 增安型电气设备的外壳不能起到防爆作用,安全程度决定于安装的可靠及维护的好坏, 可在 1 区(部分产品) 、2 区爆炸性气体环境使用。

四、 本质安全型电气设备 1 本质安全防爆基本知识 1.1 在讲义开始介绍了产生爆炸的基本条件,现在有必要再强调一下: (1) 爆炸性物质(可燃性气体或粉尘) (2) 助燃剂(空气中氧气) (3) 点燃源(电火花、热表面) 这三个条件(称为爆炸三要素)必须同时存在,缺一不可。而且爆炸性物质与空气的混合 浓度处于爆炸极限范围内。例如氢气,4%-75% 浓度范围内均可爆炸。 电气设备的防爆技术措施都是基于设法排除三要素中的一个或多个要素,使爆炸危险程 度降到最低。 例如:隔爆型--控制爆炸范围; 正压型、充油型--排除爆炸性物质; 本质安全型--控制点燃源,限制火花能量; 本质安全防爆手段:通过合理的选择电气参数,削弱电火花的能量,保证本质安全型 设备在正常工作和故障状态下产生的电火花和热效应,都不会点燃爆炸性气体混合物。 1.2 本质安全型设备的防爆标志: 正确认识本质安全型设备的防爆标志,无论对于设计制造者还是使用者,都是非常重 要的。 防爆标志由以下几部分组成: Ex 等级 类别 级别 温度组别
- 34 -

T1-T6 (根据引燃温度) A、B、C(根据最小点燃电流比) Ⅰ(矿用) 、Ⅱ(厂用) ia、ib(根据危险场所和安全程度) [ia]、[ib]关联设备 防爆标记 Ex :符合中国标准 EEx:符合欧洲标准 例 1:Ex iaⅡC T6 最高表面温度不超过 85℃ 可涉及ⅡC 类气体 本质安全型,可安装在 0 区 例 2:Ex de[ib]ⅡB T4 最高表面温度不超过 135℃ 可涉及ⅡB 类气体 复合型(隔爆、增安、本安关联设备) ,可安装在 1 区 例 3:Class ; Division 1; Group A; T5 最高表面温度不超过 100℃ 可涉及ⅡC 类气体 安装区域(0 区或 1 区) 爆炸性气体

1.3 名词术语(最常用的) 1)本质安全电路: 在规定的条件 (包括正常工作和规定的故障条件)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电路。 2)本质安全设备:其内部所有的电路都是本安电路的电气设备。 3)关联设备:装有本质安全电路和非本质安全电路,而且结构使非本质安全电路不能对本质 安全电路产生不利影响的电气设备。 4)最小点燃电流:用火花试验装置,在电阻电路或电感电路中引起爆炸性试验混合物点燃的 最小电流。 5)最低点燃电压: 用火花试验装置,在电容电路中引起爆炸性试验混合物点燃的最低电压。 6)电气间隙:两导电部件在空气中的最短距离。 7)空气中的爬电距离:两导电部件之间沿绝缘材料与空气的接触表面的最短距离。 1.6 本质安全型设备的特点 1)安全程度高,ia 等级可用于 0 区,其他防爆型式均不能用于 0 区; 2)体积小,重量轻,造价低; 3)结构简单,易操作、维护。 所以,在防爆产品选型上,应尽可能选择本质安全型。 2 本质安全型电路的参数设计 2.1 设计依据: GB3836.1-2010 爆炸性气体环境用电气设备 第 1 部分:通用要求 GB3836.4-2010 爆炸性气体环境用电气设备 第 4 部分:本质安全型“i” 特别是 GB3836.4 中的附录 A—最小点燃曲线,这些曲线是在专门的火花试验装置上进行
- 35 -

大量的火花试验,确定了点燃爆炸性气体的临界参数,有了这些曲线,既方便了设计者和使 用者,也为检验单位审查其本质安全性能提供了依据。 一个电路不管多么复杂,都是由电阻、电容、电感等元器件组成的,当我们能把它简化 成仅含有一个等效参数的简单电路时,就可以分别考虑其正常工作和故障状态下的电压、电 流对点燃情况的影响,应用最小点燃曲线来计算电路的本质安全性能。 2.2 查最小点燃曲线的方法 1) 确定电路类型(R、C、L),并考虑最不利的因素(电源的波动、元件的容差),确定电气参 数(U、I、R、C、L)值; 2) 将相应的安全系数加在电压或电流上: ia 等级:正常工作和一个故障,安全系数 K=1.5;二个故障,安全系数 K=1.0; ib 等级:正常工作和一个故障,安全系数 K=1.5; 3)对应不同的电路类型,根据防爆级别不同,查相应的最小的点燃曲线,使考虑安全系数后 的电压(Uk)或电流值(Ik)小于最小点燃电压(Umin)或最小点燃电流(Imin)值。 否则应修改电路参数,使之满足本质安全要求。 2.3 设计示例 2.3.1 简单的电阻电路 一个 20V 的直流电源,选多大的限流电阻,才能适用于氢气危险场所?

U R

(1)首先确认电路类型为电阻电路, 防爆级别为ⅡC, 考虑电源波动 10%的因素,电源 U=20V×1.1=22V 查 GB3836.4 附录 图 A1(ⅡC) ,22V 对应的最小点燃电流为 337mA, (2) 将安全系数 K=1.5 加在电流上,即 Uk=337mA/1.5=224mA (3) 20V 的直流电源串联的限流电阻 R=22V/224mA=98.2Ω 考虑电阻允许误差±5%,限流电阻最小阻值至少为 103.1Ω. 当该电源(电池组)直接用于危险场所时,电池与限流电阻必须整体封装为一体,防止电池 直接短路。 电阻电路的本安措施:是通过限制电压和电流来控制火花能量的。 2.3.2 简单的电容电路

- 36 -

U C R

评价一个用于Ⅰ类场所本质电路的安全性能。电路由一个 30V 电池组与可靠元件 10KΩ 电阻、10uf 电容器连接组成的。 (在该示例中,30V 和 10uf 值取最大值, 10KΩ 电阻值取最 小值) 1 电源电路 (1)电池最高电压 Uo=30V, 电池最大短路电流 Io=Uo/R=30V/10KΩ =3mA (1) 取安全系数 K=1.5, Ik= 1.5×3mA=4.5mA (2) 查 A1 曲线(I), 30V 对应 最小点燃电流 Imain=700mA (3) 评定:因为 Ik(4.5mA)远小 于 Imain(700mA), 安全系数超过了 100 倍,所以,该电源是本质安全的. 2 电容器 (1) C=10uf, , U=30V (2) 取安全系数 K=1.5, Uk= 1.5×30V=45V (3)查 A2 曲线(I), 10uf 对应最小点燃电压 Vmain=26V (4)评定:因为 Uk(45V)大于 Umain(26V), 所以,该电路不是本质安全的. (5)修改方案 方案 1:电容值不变,降低电压: 因为 C=10uf, 对应最小点燃电压 Vmain=26V 所以电压应降低为 Uk=Vmain(26V)/1.5=26V/1.5 =17.3V 方案 2:电压值不变,减小电容值: 因为 U=30V ,取安全系数 K=1.5, Uk=1.5×30V=45V 查 A2 曲线(I), 45V 最小点燃电压对应的最小电容值为 3uf 方案 3: 电容、电压值不变,电容串联可靠电阻(取 R=5.6Ω): 因为 U=30V,取安全系数 K=1.5, Uk=1.5×30V=45V 查 A2 曲线(I), 根据 10uf+5.6 这条曲线,得到最小点燃电压(Umain)为 48V, 因为 Uk(45V)小于 Umain(48V), 所以,该电路是本质安全的. (C+0Ω) (C+5.6Ω) C(uf) 10

- 37 -

U=30V R=10KΩ 路

C=10uf R=5.6Ω

Umin (V) 26 48 图 A2 I 类电容电

电容电路的本安措施:尽可能降低电源电压或电容值,当仍达不到要求时,可将电容串 接可靠电阻并浇封为一体。 2.3.3 简单的电感电路 假定由一个ⅡC 电路,是由一个 20V 电池组与可靠元件 300Ω限流电阻组成的电源,并向 一个 1100Ω、100mH 的电感器馈电,评价该电路的本安性能。 该示例中,300Ω和 1100Ω取为最小值,100mH 取为最大值,电池组的最高电压假定为 22V。 1 电源电路 (1) 电池最高电压 Uo=22V, 电池最大短路电流 Io=Uo/R=22V/300=73.3mA(忽略电池内组) (2)取安全系数 K=1.5, Ik=1.5×73.3mA=110mA (3)查 A1 曲线(ⅡC ), 22V 对应最小点燃电流 Imain=337mA (4)评定:因为 Ik(110mA)小于 Imain(337mA),所以,该电源是本质安全的. 2 电感器 (1) 电感中的最大电流 I=Uo/R=22V/300+1100 =15.7mA (2)取安全系数 K=1.5, Ik=1.5×15.7mA=23.6mA (3)查 A4 曲线(ⅡC ), 100mH 对应最小点燃电流 Imain=28mA (4)评定:因为 Ik(23.6mA)小于 Imain(28V), 所以,该电路是本质安全的. 电感电路的本安措施:尽量减小电路的电感量或电流值,当仍达不到要求时,电感两端 可并接分流保护性元件,而且要双(三)重化,并与电感浇封为一体. 例如: 电感两端可并接续流二极管保护性元件,ib 等级需双重化,ia 等级需三重化。 3 结构要求 3.1 外壳 一般Ⅰ类外壳不低于 IP54,Ⅱ类不低于 IP20,但也应与环境条件相适应,对于恶劣环境,应 适当提高防护等级。例如户外,一般不低于 IP54。 3.1.1 防护等级 依据标准:GB4208-1993 外壳防护等级(IP 代码) 3.1.2 外壳材质 a 塑料外壳: 1) 热稳定性:塑料外壳允许的工作温度高于设备外壳最高表面温度。 2) 表面绝缘电阻:<1GΩ 3) 不燃型或难燃型材料 b 轻金属外壳: Ⅱ类:含镁量(质量百分比)<6%。 3.2 设备的外部连接 3.2.1 接线端子 1) 同一接线盒内,本安与非本安接线端子的间距不小于 50mm,否则应加绝缘板或接地金 属板进行隔离。而且本安接线端子应为浅蓝色或有本安标记。 2) 各本安电路接线端子的裸露导体部件之间的电气间隙应等于或大于 GB3836.4 表 4 给出 值。 另外,接线端子之间的电气间隙在按 GB3836.4 图 1 测量时,连接外部导体的裸露导电部 件之间的电气间隙应不小于 6mm。连接到端子的外部导体的裸露导体部件和接地金属或其它
- 38 -

导体部件之间的最小电气间隙应不小于 3mm。 3)接线端子应具有放松措施(加弹垫) ,确保连接可靠。 3.2.2 插接件 1)用于连接外部本安与非本安电路的插头和插座应是分开的,而且不能互换。 2)外部连接配备有一个以上的插头和插座时,应有防互换、防互插、防拔脱措施。 3.2.3 内部导线(由制造厂完成的内部布线的电气连接) 1) 本安与非本安导线尽量分开布置。 2) 本安导线应至少能承受 500V 绝缘介电强度试验,非本安导线至少能承受 1500V 绝缘介电 强度试验。 3) 同一外壳中的本安导线应为浅蓝色或加蓝色套管标记。 4) 导线的截面积可根据实际电流合理选用。 5) 同一外壳中的本安导线应为浅蓝色或加蓝色套管标记。 6) 导线的截面积可根据实际电流合理选用。 3.2.4 防止极性接反保护 电源端加防止反接的二极管保护措施。 充电电池的接口,为防止电池对外短路放电,也应加阻塞二极管保护, (ib 等级加二个,ia 等级加三个) 3.3 浇封 浇封是防止爆炸性气体侵入的安全措施,同时也加强了电气绝缘,避免了电路火花。 3.3.1 浇封常用于以下情况: 1) 当电路中某一元件或参数过大,达不到本安性能时,可接入保护性元件,并用环氧树脂 或硅胶等浇粘剂浇注为一体,组成本安组件。 2) 当电路中裸露导体之间电气间隙和爬电距离过小,可用浇封使电气间隙减小到规定值的 1/3。 3) 防止人为更换元件,保证电路工作的可靠性。 4) 降低元件或导线的表面温度。 3.3.2 浇封要求 1)浇封材料应具有足够的热稳定性,即浇封材料允许的工作温度应高于元器件的最高表面温 度。 2)浇封电路的电气间隙和爬电距离应满足 GB3836.4 表中 4 的规定值。 3) 浇封表面与被浇封元件、导线的浇封厚度应>1mm,保证有足够的机械强度。 3.4 印刷线路板 印刷线路板表面应有绝缘涂层,当涂层的涂覆不少于二次时,其爬电距离不小于 BG3836.4 表 4 中第六行的规定。假如小于表 4 相应规定值的 1/3 时,则视为短路。 3.5 绝缘介电强度试验 本安电路和电气设备机架或可能接地部件之间的绝缘应能承受 500V 交流有效值试验 电压。 本安电路与非本安电路之间的绝缘应能承受不小于 1500V 交流有效值试验电压。 3.6 电源变压器 3.6.1 保护措施 向本安电路供电的变压器的输入电路应有熔断器或断路器保护。 3.6.2 变压器结构 结构 1:本安绕组与其它绕组分开布置; 结构 2: 本安绕组与其它绕组内外重叠布置;
- 39 -

要求向本安电路供电的绕组应与其它所有绕组隔离。 特别对于结构 2 的变压器,本安绕组与其它绕组应设加强绝缘或用铜质接地屏蔽隔离。 3.6.3 电源变压器铁芯必须接地。 3.6.4 绝缘介电强度试验电压 1) 输入与输出绕组之间:2500V 2) 全部绕组与铁心或屏蔽之间:1000V 3) 向本安电路供电绕组与其它绕组之间:1500V 在试验期间,绕组之间的绝缘或任一绕组与铁心或屏蔽之间的绝缘应不发生击穿。 3.6.5 变压器本安供电绕组的出线端子与其他端子分两侧布置,电气间隙和爬电距离应满足 GB3836.4 表 4 中规定的要求。 3.6.6 其它电压器 例如耦合变压器之类的其它电压器,绝缘介电强度试验电压不低于 1500V,其它相关 要求参照电源变压器执行。 3.7 额定值 任何与本安性能有关的元件,在正常工作和故障状态下,电压、电流、功率不得超过其 额定值得 2/3。 3.8 电池 在危险场所使用的电池应符合以下要求: 3.8.1 在结构上应满足电解液不溢出的密封式、阀控式等密封结构。 3.8.2 电池短路和反向充电,应不会爆炸、燃烧。 3.8.3 电池应有安全保护措施,使电池的最高电压和最大短路电流应满足本安要求。 电池需要串联限流电阻时,对于关联设备,不要求整体部件;对于在危险场所使用时, 电池与限流电阻应封装为一体,构成成套替换单元; 3.8.4 可充电电池的外部触电 充电电池的外部接口,为防止充电触点短路或电池对外放电,应加阻塞二极管保护, (ib 等级加二个,ia 等级加三个) 3.8.5 加警告牌: 在爆炸性气体环境中不许充电;不得拆卸电池。 3.8.6 跌落试验 便携式设备应做跌落试验,电池不能抛出或分离,不能使本安性能实效。 4 安全栅 爆炸性危险场所使用的本安设备(除独立电源外) ,都必须外接关联设备—安全栅。 安全栅是一种限能装置,是一种安全保护性组件,接在本安与非本安电路之间,防止非 本安电路产生的危险能量串入本安电路,确保本安电路的安全。 安全栅一般放置在安全区,若安装在危险区,必须置于另一种防爆型式之中。目前采用 最多的是隔爆外壳,即隔爆本安复合型。 4.1 齐纳式安全栅 4.1.1 特点:线路简单,使用的元器件少,成本低,体积小,性能可靠,所以被广泛使用。 4.1.2 电路工作原理 F R1 R2 + 非本安端 本安端 Vi D1、D2 -
- 40 -

F:快速熔断器 R2:限流电阻 D1、D2:齐纳二极管,交流电路可选用双向稳压管。 限压作用: 正常工作时,非本安端所加电压低于齐纳二极管的齐纳电压,所以 D1、D2 处于不导通 状态,不影响系统的正常工作。 当非本安端发生故障,所加电压高于齐纳二极管的齐纳电压时,D1、D2 处于导通状态, 输出电压被限制在齐纳电压上,当输入电压过高,其电流急剧上升,雪崩过程把熔断器瞬时 熔断,保护了齐纳二极管,同时切断了电源,防止高电压串入爆炸性危险场所。 限流作用: 当输出端短路时,限流电组将短路电流限制在安全范围内。 4.1.3 主要参数 1)最高电压(Um):施加到非本安连接装置上,而不会使本安性能失效的最高电压。 2)最高输出电压(Uo):在开路条件下,非本安端施加最高电压,本安端可能出现的最高输出 电压。 3)最大输出电流(Io):来自电气设备连接装置的本安电路的最大电流。 4)最大外部电容(Co):可以连接到电气设备连接装置上,而不会使本安性能失效的本安电路 的最大电容。 5)最大外部电感(Lo): 可以连接到电气设备连接装置上,而不会使本安性能失效的本安电路 的最大电感。 4.1.4 性能要求 1)快速熔断器 F:(特殊保护性元件) 应具有快速熔断特性,在同一电流作用下,熔断器的熔时间必须小于齐纳管的击穿时间 (短路时间)1/10。 2)齐纳二极管 D1、D2: 应选择特性曲线陡峭、漏电流小、先短路后断路的型号,而且功率、频率特性等也应满 足要求。 每只齐纳二极管应能承受 2 小时,150 度的温度试验。 齐纳二极管功率额定值至少是 1.7In×二极管最高齐纳电压。 (In 是熔断器额定工作电流) 3)限流电阻 R2: 应选择精度高(不低于±5%)功率大,性能稳定的电阻。 4) 安全栅的本安输出端短路(考虑安全系数) ,不得点燃规定的爆炸性气体混合物。 5) 供给 0 区使用的安全栅,应选用三重化限压的齐纳式安全栅。 4.2 隔离式安全栅 隔离式安全栅是将电源、输入和输出信号完全隔离,再经限能装置与危险场所的设备相 连,保证了系统的本安防爆性能,增强了信号抗干扰能力,使现场设备工作更安全可靠。 5 本质安全型设备的有关试验 5.1 本质安全型电气设备的主要试验项目如下: 1) 结构检查 2) 防爆电气参数测定 3) 温度试验 4) 绝缘介电强度试验 5) 二极管安全栅例行试验 6) 塑料外壳绝缘电阻测定
- 41 -

7) 跌落试验(便携式) 8) 电池和电池组试验 9) 机械试验 10) 火花试验 11)其它试验 5.2 火花试验 在这一节中,将简单介绍一下火花试验,这是本安电路和本安电气设备最主要的试验项 目之一。 5.2.1 试验目的: 是保证本安设备在正常工作和故障状态下, 电路中产生的电火花不能点燃相应的爆炸性 气体混合物。 5.2.2 试验方法: 被测电路接入火花试验装置电极上,电极在充满爆炸性试验混合物的容器内,将电路参 数调整到规定的安全系数,并且试验确定在电极系统的规定转数内,是否点燃爆炸性气体混 合物。 火花试验前,需对火花试验装置进行标定,以减小试验误差。 5.2.3 试验气体(体积比) 1)爆炸性试验气体混合物成分: Ⅰ类设备 8.0%-8.6% 甲烷-空气 ⅡA 类设备 5.0%-5.5% 丙烷-空气 ⅡB 类设备 7.3%-8.3% 乙烯-空气 ⅡC 类设备 19%-23% 氢气-空气 3) 相当于 1.5 倍安全系数、爆炸性试验气体混合物成分(体积%)见表 13。 表 13 氧-氢-空气混合物 氧-氢混合物 气体级别 氢气 空气 氧气 氢气 氧气 Ⅰ ⅡA ⅡB ⅡC 52 48 38 30 48 52 62 53 17 85 81 75 60 15 19 25 40

5.2.4 火花试验装置 试验装置由至少 250 立方厘米的爆炸容器内布置一组电极组成,电极用于在规定的爆炸 性试验混合物内产生闭合火花和开路火花。 爆炸容器 (爆炸性气体混合物) (能承受 1500Kpa 主电极(极握) 爆炸压力) 钨丝 隔盘

气体出口 50:12

气体入口
试验电路 - 42 -

火花试验装置电极示意图 1)主电极(极握) :由黄铜制成,直径 50mm,上面有 4 个夹具,固定 4 根钨丝,夹具距隔盘 10mm,钨丝自由长度 11mm,直径 0.2mm。 2)隔盘(另一个电极) :直径 30mm,上面有两个宽度与深度均 2mm 的槽,槽距中心 6.5mm。 主电极以 80 转/分的速度旋转,而隔盘则以转速比 50:12 向相反方向旋转,以便钨丝 能划过隔盘上的两个槽。 火花试验转数,对于直流 400 转,对于交流 1000 转,以不点燃试验气体为合格。 3)火花试验装置适用范围: a 试验电流不大与 3A; b 对于电阻性和电容性的电路开路电压不大于 300V; c 对于电感性电路,电感不大于 1H. 6 危险场所用本质安全型设备的安装和使用 由于本质安全型电气设备的防爆性能是通过采用电路保护措施, 限制电路的电气参数和火花 能量来达到的。因此,在危险场所安装和使用本安设备过程中,保持电路原设计状态下的电气参 数和保护性能是十分重要的。 6.1 安装原则 把电能限制在设计规定的安装系统内,不会引起危险环境的点燃,保护本质安全电路的 整体性能,免受其它电源的干扰,以便即使发生电路的断路、短路或接地时,也不会超过电 路的安全能量极限制。安全栅必须接地。 6.2 本质安全防爆系统基本结构 (现场本安设备、关联设备和连接电缆组成) 安全场所 危险场所 独立电源的本安型设备 一般设备 关联设备 (安全栅) 本安型设备 关联设备 隔爆外壳 本安型设备

6.3 设备的选用原则 6.3.1 安装在危险场所的本安设备必须按 GB3836.1 和 GB3836.4 要求设计,并已被国家检验 单位认可,即已取得防爆合格证的产品,非防爆产品不得在危险场所使用。 6.3.2 设备的防爆标志必须适应于使用危险场所的安全要求。即: 安装在 0 区的设备,应满足防爆等级“ia”的要求, 安装在 1 区和 2 区的设备,应至少符合防爆等级“ib”的要求。 6.3.3 本安设备除独立电源供电外, 必须按说明书等有关文件的要求, 与相应的关联设备 (安 全栅)相连接;而且关联设备的防爆等级必须不低于本安现场设备的防爆等级;关联设备的 安全参数满足: 安全栅参数 本安设备参数 导线参数
- 43 -

Uo(最高输出电压)≤Ui(最高输入电压) Io(最高输出电流)≤Ii(最高输入电流) Po(最大输出功率)≤Pi(最大输出功率) Co(最大外部电容)≥Ci(最大内部电容)+Cc(导线最大分布电容) Lo(最大外部电感)≥Li(最大内部电感)+Lc(导线最大分布电感) 另外,关联设备的防爆标志等级必须不低于本安现场设备的防爆标志的等级;确定关联设备 类型, 若半安电路不带现场接地或接地部分的本安电路并未与安全栅接口部分加以有效隔离, 同时电路与仪表外壳间具有 500V 绝缘耐压,则可以优先采用成本较低的齐纳安全栅,反之, 若本安电路本身是接地的或可能会产生接地(如热电偶温度变换器或电容式液位计)且电路 内部未采取隔离措施,则应选用隔离安全栅,以防构成本安系统的电路将可能存在的两个接 地点而产生的地电位差所形成的地电流造成的不安因素。还应考虑关联设备的漏电流影响本 安现场设备的正常工作。 6.4 连接电缆的选用原则 6.4.1 本安设备用电缆应选用铜芯电缆,而且每根芯线的截面积不小于 0.1mm,接地线必须为 耐用结构,截面积不小于 4mm2。 6.4.2 本安用电缆应能承受绝缘介电强度不低于 500V 的耐压试验,不能用绝缘性能差的细软 线或通信线,电缆应有一定的机械强度,防止外来的机械损伤、腐蚀和高温。 6.4.3 导线绝缘层的厚度应与导线的直径和绝缘的属性相适应,例如:聚乙烯绝缘,最小径 向厚度为 0.2mm。 6.4.4 电缆尽量缩短,禁止盘卷,以减少分布电感。 6.5 现场布线原则 6.5.1 本安防爆系统必须按防爆检验单位认可的系统组成,而且按认可的接线图接线。 6.5.2 本安设备的安装尽量远离大功率的电气设备,防止电磁干扰。 6.5.3 本安与非本安电路电缆应隔离,不能共用同一电缆或钢管,也不能捆成一束,防止配 电间的混触、静电感应及电磁感应(但导线间用绝缘层和接地金属进行隔离的除外) 。 6.5.4 多个本安电路或关联设备不能共用同一电缆(但电缆芯线间分别屏蔽的除外) ,不能共 用同一钢管(但用屏蔽导线的除外) 6.5.5 电缆的标志: 本安电路用电缆护套或表层应为浅蓝色,若电缆已有铠装、金属护套(钢管)或屏蔽, 不需要再做记号。 6.5.6 本安电路终端: 本安与非本安电路接线端子如果在同一接线盒内,它们之间要可靠隔离,否则应加隔板, 使间距大于 50mm,本安端子应为浅蓝色或加本安标记。 6.5.7 中间接头: 本安电路的外部配线,原则上不得在爆炸危险场所相互连接和分路,在特殊情况下, 需在 1 区、2 区范围内进行连接和分路时,应按规定选用相应的接线盒或分线盒加以保护。 6.5.8 设有接地端子的本安型电气设备,应可靠接地,以保证设备运行安全和人身安全。 6.6 使用维护注意事项 本安型电气设备在使用和维护过程中, 必须注意要保持本安电路的电气参数和保护电路, 电气参数不得高于使用说明书给出的额定值,保护性能应符合使用说明书的设计要求。 更换本安电路及关联电路电气元件时,不得改变原电路的的电气参数和本安性能,也不 能擅自改变电器元件的型号、规格,特别是保护元件更要格外注意。更换的保护元件应严格 筛选,保证整定值及保护性能与原设计要求一致 。 如果本安电路需要改动, 应携带修改的图纸和有关文件及样机到防爆检验单位进行审查,
- 44 -

合格后方可使用, 五. 正压外壳型电气设备 正压外壳型电气设备是指具有正压外壳的电气设备。防爆标志为“p” 。所谓正压外壳是 指保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性气体环境的压力,阻止外部混合物进入的外壳。 其制造检验标准为 GB3836.1-2010,GB3836.5-2004。 正压外壳型电气设备有连续气流正压、泄漏补偿正压、静态正压三中结构型式。连续气 流正压是指保护气体连续通过正压外壳,使外壳保持正压的方法;泄漏补偿正压是指在各个 排气口封闭时,对正压外壳和管道内保护气体不可避免的泄漏进行补偿,使壳内保持正压的 方法;静态正压是指不添加保护气体而保持危险场所中正压外壳内正压值的方法。 正压外壳型电气设备的防爆型式细分有三种: pX 型-将正压外壳内的危险分类从 1 区降至非危险或从Ⅰ类降至非危险的正压保护; py 型-将正压外壳内的危险分类从 1 区降至 2 区的正压保护; pz 型-将正压外壳内的危险分类从 2 区降至非危险的正压保护; 具体要求见表 14。 表 14 内置系统内的可燃性物 质 无内置系统 无内置系统 气体/蒸气 气体/蒸气 液体 液体 外部区域类 别 1 2 1 2 1 2 外壳内含有点燃能力的 设备 Px 型 PZ 型 Px 型 Px 型(且有点燃能力的 设备不在稀释区内) Px 型(惰性的) Pz 型(惰性的) Py 型(惰性的) 不须正压保护 外壳内不含有点燃能力的 设备 Py 型 不须正压保护 Py 型 Py 型

注:如果可燃性物质是液体则正常释放是决不允许的。 内置系统是指设备含有可燃物质并有可能形成内释放源的部分。例如正压外壳内装有色 谱成分分析的氢焰分析器。 成分分析内流通的物质有气体/蒸气、液体之分,其防爆措施也不相同。 含有点燃能力的设备是指正压外壳装有开关或热元件之类设备或部件及含有不符合 GB3836.8-2000 标准规定的电气设备。 保护气体视防爆要求不同,有空气和惰性气体之分。 正压外壳的结构要求视防爆型式不同而变化。具体见表 15。 正压外壳的箱、 盖、 门、 窗一般应有钢板焊接而成, 其密封接合的防护等级须不低于 IP4X, 外壳及管道的耐压强度应能承受壳内 1.5 倍工作压力,最低为 200Pa 气压。快开式门或盖须 设有联锁装置,保证门或盖打开时,电源不能接通,电源接通时,门或盖不能打开;采用螺
- 45 -

栓紧固的门或盖可不设联锁装置,但应在外壳明显处设置“严禁带电开盖! ”的警告牌;内装 电热器及电容器的外壳,应有断电源后延时打开快开式门或盖的措施。 正压外壳的排气口应通到安全环境,如果采取有效的措施阻止炽热颗粒吹出时,排气口 也可通至危险等级较低的地方。 表 15 设计准则 外壳防护等级 外壳抗冲击能力 Px 型 最低 IP4X GB3836.1-2000 的表 4 定时控制器,且 检查换气周期 阻止炽热颗粒从 通常关闭的排气 孔处排入 1 区场 所 阻止炽热颗粒从 通常关闭的排气 孔处排入 2 区场 所 正常运行时阻止 炽热颗粒从排气 孔处排入 1 区场 所 正常运行时阻止 炽热颗粒从排气 孔处排入 2 区场 所 需要用工具打开 的门和盖 不需要用工具打 开的门和盖 警告 联锁 (无内部热元 件)
- 46 -

Py 型 最低 IP4X GB3836.1-2000 的表 4 标志时间和流量

带显示器的 pz 型 带报警器的 pz 型 最低 IP4X GB3836.1-2000 的表 4 标志时间和流量 要求安装火花和 最低 IP3X GB3836.1-2000 的表 4 标志时间和流量 要求安装火花和 颗粒挡板,不产 生炽热颗粒除外

要检测压力和流 量 要求安装火花和 颗粒挡板,不产 生炽热颗粒除外

无要求

颗粒挡板,不产 生炽热颗粒除外

无要求

无要求

无要求

无要求

要求安装火花和 颗粒挡板。 要求安装火花和 颗粒挡板,不产 生炽热颗粒除外

要求安装火花和 颗粒挡板。

要求安装火花和 颗粒挡板。 要求安装火花和

要求安装火花和 颗粒挡板。 要求安装火花和 颗粒挡板,不产 生炽热颗粒除外

无要求

颗粒挡板,不产 生炽热颗粒除外

警告

警告

警告

警告

无要求

无要求

在打开外壳之前 内部热部件需要 一个冷却时间

符合 GB3836.5-2004 第 6.2b)ii) 不适用 警告 警告

通至正压外壳内的保护气体应是不燃、无毒性气体。通常采用清洁空气或惰性气体。除 罐装保护气体外,保护气体进入管道的位置应设在非危险环境。 正压外壳内的保护气体应是干燥、不含油、粉尘、纤维、化学剂、可燃物的气体。因此, 管道内应设置干燥过滤器,且空气源的采集位置应在安全区,并应注意风向、风速的影响。 正压外壳及管道内的所有空间的最小气体压力值应不低于 50Pa,特别要保证泄漏部位的 最小气体压力值。通常设计的工作气压为 200Pa。 正压型电气设备在开启前,首先要进行换气程序。所谓换气是指足量的保护气体通过正压 外壳及管道,使爆炸性气体混合物降至爆炸下限以下的过程。 换气过程以最小换气量来实现。即正压外壳及管道至少通以 5.0 倍正压外壳及管道容积 的气量值进行冲洗,使壳体内无爆炸性气体混合物后才能通电。当进入正压型电气设备外壳 及管道的最小流量确定后,为达到最小换气量的时间称最小换气时间。换气过程只须控制最 小换气时间即可完成。 对于在换气过程中实现控制目的的电气系统,如安装在危险环境,应采用适合的防爆结 构型式,保证正压型电气设备的安全性。 正压型电气设备在启动、运行时,会有气压不足的情况。所以,正压型电气设备应设置 补气及控制系统,保证低于工作压力时,进行自动补气;压力再降低时,进行报警;压力降 低至最小值时,应自动切断电源系统。整个控制过程要运行可靠。 要研究保护气体切断后壳体内部件的表面温度,当内部安装有发热元件时,当元件的表面 温度超过规定的温度组别时,应采取气密或浇封防爆措施加以保护。 有内置系统的正压外壳型电气设备,在外壳内有释放源产生,所以要研究释放源的性质及 控制方法。 释放源的种类: 1)无释放 无内部释放有 3 种情况: a) CS 无故障时,正压外壳内部就无释放。无故障的 CS 应由金属、陶瓷、玻璃组成 容 器和管路。中间无接头,器件之间连接方法采用熔焊、铜焊、玻璃对金属的熔接、低共熔合 金法连接。并通过以下两种下试验: 正压试验:用 5 倍 CS 规定的最大内部压力,至少 1000Pa,施加到 CS,保持 2min±10s, CS 应无出现永久性变形; 无故障试验:CS 至于真空箱内,并与氦气源连接,调节到 CS 规定的最大压力。真空箱 抽真空至-0.1Pa 或更低的绝对压力。如果真空系统运行情况下能保持-0.1Pa 绝对压力,试验 合格。
- 47 -

b)CS 内的可燃性气体混合物始终低于 LEC; c)正压外壳的压力始终比 CS 高 50Pa,如果差压值下降到 50Pa 以下,自动安全装置能 可靠动作。 2 )气体或蒸气的有限释放 通过 CS 设计,可以预计在所有故障情况下可燃性物质的释放速率,即在 CS 气路中增加 限流元件把流量限制到预计的速率的方法,或如果能按以下方法预计进入正压外壳的可燃性 物质的最大释放速率,则不必控制进入 CS 的工艺流速: a)CS 的组件按 1.1 a)的方法制造,部件之间的连接头的结构设计能预计 CS 的最大释 放速率,且接头永久固定; b)CS 包括正常运行条件下用于释放(例如:氢火焰)的气孔或喷嘴,其他 CS 组件按 1) a)的方法制造。 3)液体的有限释放 由于可燃性液体转换成可燃性蒸气是不可预料的, 控制可燃性物质的释放速率就显得困 难,应该考虑正压外壳内液体积聚造成的后果。 如果液体中能释放氧气,则可燃性物质中的氧气浓度不应超过 2%。 有内置系统的正压外壳保护气体的选择见表 16. 表 16 内释放的分类(附录 E) 连续稀释 泄漏补偿 可燃物质 正常 异常 附录 UEL<80% UEL>80% UEL<80% UEL>80% 气体和液 无 无 E.2 不使用 不使用 体 气体 气体 液体 无 有限 无 有限 有限 有限 E.3 E.4 E.3 空气或惰 性气体 空气或惰 性气体 惰性气体 空气 空气 × 惰性气 体 × × ×

惰性气 × 体 液体 有限 有限 E.4 × × × × 可燃性物质在贫氧或无氧情况下可能起反应(UEL>80%) ,不能采用惰性气体进行泄漏补 偿保护。 CS—内置系统。ICA—具有点燃能力的设备。LEC—爆炸下限。UEL—爆炸上限。 在正压外壳内释放可燃性物质的后果比露天场所的类似释放要危险得多,因为可燃性物 质的泄漏会滞留在壳内,继续进行释放。所以要通过采用隔板或合理布局来减低影响。 正压型电气设备的结构较为复杂,特别要有一套制造保护气体的装置加以保证,所以投 资较大。但对于重要及复杂的电气装置的防爆处理,相对成本不高,且电气装置不会爆炸损 坏,能保证重要工艺的连续化生产。 六. 浇封型电气设备 浇封型电气设备是指整台设备或其中部分浇封在浇封剂中,在正常运行和认可的过载或 认可的故障下不能点燃周围的爆炸性气体混合物的电气设备。防爆标志为“m” 。其制造及检 验应执行 GB3836.1-2000,GB3836.9-1990 标准。 1. 浇封剂的技术要求
- 48 -

热固性的、热塑性的、冷固性的环氧树脂和弹性物质与它们的添加剂、填充剂混合固化 后被认为是浇封剂复合物。复合物应具有一定化学的、热的、电的、机械的稳定性。应进行 介电强度试验、吸水性试验、热试验、热循环试验并合格。 每种复合物都有温度使用范围,电气设备的额定运行温度不能超过复合物的连续运行温 度。热固性复合物应为热变形温度的 80%以下;热塑性复合物应为软化温度的 50%以下。 2. 浇封的型式及厚度 浇封型电气设备有三种型式: a)埋封-在模型中浇注复合物,将被浇封件完全埋在复合物中,在复合物凝固后移去模型 外壳的工艺; b)罐封-在模型中浇注复合物,将被浇封件完全埋在复合物中,在复合物凝固后仍保留模 型外壳的工艺; c)浇封-采用埋封、罐封等方法将被浇封件用复合物密封起来的工艺。 2.2 浇封的厚度 被浇封的元件,允许有 0.1 升容积,这时的浇封复合物厚度应大于 3.0mm,当元件空腔 的容积小于 0.01 升时,浇封复合物厚度的厚度可为 1.0mm。 浇封复合物的自由表面厚度应不小于 3.0mm。如果复合物的自由表面面积不超过 2.0mm2 时,上述厚度可为 1.0mm。 如果用金属保护外壳罐封,则外壳与元件或导体间浇封复合物的厚度不小于 1.0mm。 如果用绝缘保护外壳罐封:外壳厚度不小于 1.0mm 时,浇封复合物的厚度不作要求;外 壳厚度小于 1.0mm 时,浇封复合物的厚度应大于 3.0mm。 穿过浇封复合物的导体、电缆,在复合物内有大于 5.0mm 的裸露导体距离。连接电缆及 导线在复合物内应有防拔脱结构。 3. 其他技术要求 1)有开关、熔断器的元件,应在外壳外进行浇封,大于 6.0A 的外壳要采用无机绝缘材料制 成。 2)与外电源连接的浇封型电气设备或浇封型部件,至少应能承受 4000A 的预期短路电流,并 须有与其承受短路电流能力相应的保护装置。 3) 浇封型电气设备的元件在认可的过载或认可的可能导致过电压或过电流的一个内部故障状 态下不能损坏浇封复合物的完整性。 4)同一回路或两独立回路不同部分之间,或回路和接地金属之间的裸露导体,在浇封前已相 互固定,须符合以下的最小浇封间距:额定电压为 380V 时,为 1.0mm;额定电压为 500V 时, 为 1.5mm;额定电压为 660V 时,为 2.0mm。 5)浇封型电气设备的元件,如电阻、电容其元件的额定功率和额定电压不应超过电路额定值 的 2/3。
- 49 -

2.1 浇封的型式

6)线圈、变压器、电动机的绕组如符合增安型电气设备的有关要求,并有保护装置防止温度 超值时,浇封复合物不会超成损坏。 4. 浇封型电气设备评估 浇封型电气设备的防爆性能决定于浇封复合物的性能及工艺,安全程度较高,可在爆炸 性气体环境的 1 区、2 区场所安全使用。但由于浇封容积的限止,只能使用在小于 0.1 升的 小型电气部件及元件中。 七、 “n”型电气设备 “n”型电气设备是专门用于 2 区爆炸性气体环境的设备,过去称无火花型电气设备, 由于防爆技术的发展,有火花的电气设备采取适当的防爆措施也能制成“n”型电气设备。 其制造检验标准为:GB3836.8-2003。 1、 防爆结构形式及标志 “n”型电气设备有以下的几种防爆形式: 无火花电气设备 有火花电气设备 ExnA ExnC

(如:封闭式断路器、非点燃元件、密封装置、浇封装置等,采用气密型、密封型、浇 封型措施对装置或触头进行保护,但不采用限制呼吸外壳、电路能量限制、n-正压保护) 。 限制呼吸外壳 限制能量设备 n-正压外壳 2. 2.1 技术要求 设备类别和温度组别 “n”型电气设备属Ⅱ类,对限制能量设备,也可划分ⅡA、ⅡB 或ⅡC。 “n” 型电气设备的最高表面温度按 GB3836.1-2000 第 5.1.2 规定进行 T1-T6 温度分组。 除限能设备和电路、非点燃元件外,密封断路器、限制呼吸外壳、气密装置、密封装置、n正压外壳仅考核外壳表面温度; 关于总表面积小于 10cm2 的电气部件按 GB3836.1-2000 第 5.3 条及 GB3836.4 第 6.2 条规定的导线、小元件及印刷电路板可提高最高表面温度的要求。 2.2 电性能 电气设备和 Ex 元件的电性能应是优质安全产品和部件。 制造厂应提供产品的合格证书及使用安装说明书,认证机构及检验站不负责核查是否 符合此要求。
- 50 -

ExnR ExnL ExnZ

2.3

外壳防护等级 装有裸露带电部件的外壳为 IP54 等级;装有绝缘带电部件的外壳为 IP44 等级。

2.4

机械强度试验 固 定式电气设备的耐冲击试验和便携式电 气设备的耐冲击试验和跌落试验按

GB3836.1-2000 第 23.4.3.1 条和 GB3836.1-2000 第 23.4.3.2 条规定进行。 2.5 环流 如果设备的外壳由金属材料制成的,在杂散磁场的作用下,其电流可以在其中流动。 为此,外壳和构件之间应有适当数量的截面的等电位连接,壳体之间的连接应有足够数量的 紧固件。 2.6 非金属外壳和外壳的非金属部件 和 GB3836.1-2000 第 7 条规定相同。但表面电阻超过 1GΩ的塑料允许的最小截面积 不应超过 100mm2,否则应设置警告牌,例如:清洁时用湿布擦摸的内容。 2.7 2.7.1 连接件和布线 电气连接件 连接件应保证; a. 正常工作时保持电气连接接触压力,在绝缘构件受温度和湿度变化,其尺寸的改 变接触压力不应受到影响; b. 连接件有防腐措施; c. 能与导线方便连接,且不减少截面积; d. 连接件的尺寸应适用于电流的额定等级; e. 连接方法不能减少电气间隙。 2.7.2 等电位连接件 a. 在接线腔内应设置接地连接件,如果接触部件是用轻金属材料制成的,则应采用 钢制的嵌件; b. 连接件的截面积应符合 GB3836.1-2000 第 15.4 条要求; c. 双重绝缘和加强绝缘的电气部件可不设等电位连接件;外壳用与接地金属导管连 接的,在防爆合格证编号后加 X。 2.7.3 电缆和导管的引入装置 电缆和导管的引入装置应等效 GB3836.1 的要求。 2.7.4 电气间隙、爬电距离和间隔
- 51 -

不同电位导体之间的电气间隙、 爬电距离和间隔应符合 GB3836.8-2003 表 2 的要求。 但下列情况要另行考虑: a. 符合 9.4 的旋转电动机中心点连接件; b. 符合 11.2.7 的照明灯具; c. 导电部件之间受固体绝缘、浇封复合物、密封复合物的隔离须经 8.2 条的绝缘介 电强度出厂试验; d. 限能设备、关联限能设备和电路,不符合表 2 相应的间隔,可以在有关导电部件 断续连接起来进行评定和试验; e. 符合 12 章的仪表和低功率电气设备(≤20W) :设备的外壳防护等级不低于 IP54;设备或设备部件的额定电压不超过 AC60V,DC75V;设备的供电电压因瞬态干扰不应超 过 40%。此时的电气间隙、爬电距离和间隔可不考核。 2.7.5 电气强度 如果电气设备的电路不直接和机架连接, 则所有的电路和机架之间应按以下的工频 电压进行 60+3s 的绝缘介电强度试验,不击穿: 电源电压峰值不超过 90V,或内部电压峰值不超过 90V 的设备,试验电压有效值为 AC 500*25V; 电源电压峰值不超过 90V 的其他设备, ,试验电压有效值为(1000*25+2U)V,或 AC (1500+75+2U)V,两者取较大值。 3. 3.1 封闭式断路器、非点燃元件 封闭式断路器 断路器的通断触头采用封闭式结构,来阻止环境的爆炸性气体进入的电气设备。其 最大额定值限制在 690V,16A 之内。封闭式断路器的净容积不超过 20cm3,如部分结构上采用 浇封和灌封措施,则浇封复合物的连续运行温度(COT)应比装置和部件最严酷的额定运行条 件下工作时产生的温度高至少 10K。密封结构应能承受装置正常的装卸和组装不破坏密封件。 3.2 非点燃元件 元件具有通断规定的点燃电路的触头,其触头设计(触头或触头机构,或装有触头 的外壳结构)成能使元件在该电路中不会点燃规定的爆炸性气体环境。其最大额定值限制在 254V,16A 之内。 4. 4.1 气密装置、密封装置、浇封装置 气密装置
- 52 -

该装置通过熔焊(钎焊、铜焊、熔焊、玻璃烧结)来达到气密性能,以阻止外部气 体进入内部。 4.2 密封装置或浇封装置 密封装置应设计成正常工作时不能打开的机构,其内部净容积不得超过 100cm3。如采 用弹性密封件,材料应保证在使用寿命内其衬垫仍保持密封性能。 浇封装置也认为是密封装置。浇封和灌封剂的连续运行温度(COT)比装置和元件最 严酷的额定运行下工作时产生的温度至少要高 10K。 5. 5.1 限能设备和电路 限能设备 电路和元件的设计符合能量限制原理的电气设备。 在本部分规定的条件下, 设备电路产生的电火花或任何热效应均不能点燃可燃性气体 和蒸气。能量限制技术是以 GB3836.4-2000 标准本质安全型原理为依据的,并按 GB3836.4 第 10.1-10.4 条规定进行评价和试验。 但不同之处在于不考虑 GB3836.4-2000 第 5 章, 10.4.2 条的故障条件和安全系数,只对正常运行的设备和电路进行评价和试验。 (在 GB3836.4-2000 第 10.1.2 b 中所规定的电气间隙和爬电距离原规定采用 GB3836.4-2000 表 4 现应采用本标 准的表 2;符合本标准 12 章的设备,对开关触头、插头和插座不符合本标准 14 章的,要接 受评定和试验;对可变元件的电路进行试验时,元件应调正到最易点燃的条件。 ) 限能设备有关联限能设备和自保护限能设备之分。 关联限能设备:如采用齐纳二极管和串联电阻的办法,来限制该限能设备内的储能元 件。 自保护限能设备:含非限能电路、限能装置和元件和限能火花触头的具有自保护功 能的电气设备。 限能设备和电路通过评价和试验应确定:Um-最高电压;Ui-最高输入电压;U0 最高输 出电压;Ii-最大输入电流;I0-最大输出电流;Pi-最大输入功率;P0-最大输出功率;C0 最大 外部电容;Ci-最大内部电容;L0-最大外部电感;Li-最大内部电感,并应在使用说明书和铭 牌上标注。 5.2 导电部件的隔离 如果限能设备不符合第 12 章要求,限能电路和非限能电路; ,限能电路之间应进行 隔离。 5.3 插头和插座
- 53 -

如果限能设备或关联限能设备与外部的连接有多个插头和插座,则该类插头和插 座的结构不能互换,配对的插头和插座应有相同的标设。 5.4 防止电源极性接反 可在电源或蓄电池与限能设备电路加装二极管保护。 5.5 限能元件 限能元件的电压、功率应在 2/3 额定值下运行。熔断器应在 1.7 倍 I0 下连续使用, 二极管和限压装置和保护元件应牢固连接。 6. 限制呼吸外壳 限制呼吸外壳是把周围爆炸性气体混合物进入的可能性降低到一个低限量的一种外壳 结构,其外壳防护等级应达到 IP65 以上。 应采用优质的橡胶或塑料弹性密封件,在使用寿命期内不应损坏密封性能。 浇封复合 物的连续运行温度(COT)应比装置和部件最严酷的额定运行条件下工作时产生的温度高至少 10K。密封结构应能承受装置正常的装卸和组装不破坏。 内装有火花触头的外壳,应限制其功率耗散,以使外壳内的平均空气温度不超过外部 环境温度 10K(通过空气冷却装置来达到) ,如设备断电时,温度下降速度不大于 10K/h,则 壳内的平均空气温度可以比外部环境温度高 20K(该条不适用于限制呼吸灯具) 。 7. n-正压外壳 n-正压外壳是以保护气体充如外壳,并保持压力高于周围环境,以阻止内部形成爆炸 性环境的。 n-正压以 GB3836.5 标准为基础,并规定了内部换气和保持正压的不同方法。具体见 GB3836.8 第 23.2 条。 n-正压不适用于内部有释放源的结构形式。 8. 8.1 8.1.1 8.1.2 电气设备的专用规定 照明灯具 灯具光源可采用白炽灯、荧光灯或其它放电灯,但不允许采用低压钠灯; 灯座必须在正常工作时不产生火花,结构应使正常工作中产生火花电弧、过热点的

危险性减至最小; 8.1.3 件; 8.1.4 螺口式灯座应符合 GB17935 的安全性和互换性要求, 结构上应保证温度变化和震动
- 54 -

装有弹簧触头的卡口灯座应符合 GB17936 的要求,其压紧弹簧不能用作导电连接

情况下,灯泡不会从灯座中松脱; 8.1.5 双插脚灯座应符合 GB1312 的安全性和互换性要求,灯座应设计成可靠固定灯脚的

结构,以便在灯脚受侧向压力时也能阻止变形; 8.1.6 8.1.7 带触头的启辉器,应设计成将触头封装在气密外壳内的型式; 启动脉冲电压不超过 5KV 的电子启动器和触发器应分别符合 IEC60926、IEC60927

安全和性能要求,并设计成无火花装置。如果壳体是金属材料制成的,它应和灯具的接地端 子相连。 8.1.8 镇流器应能承受异常运行 (例如灯管的老化整流效应) 条件下不过分缩短发光寿命。

在电路中串接高压脉冲触发器时,镇流器应通过本标准 第 26.12 条规定试验。 8.1.9 如果光源安装在限制呼吸外壳内,则该灯具属限制呼吸型灯具。其最高表面温度应

在灯罩表面测量。 8.2 8.2.1 无火花插头和插座 与外部连接的插头和插座 应采用机械和电气连锁, 并应符合 GB3836.1 中规定的一种或多种防爆结构形式;如 插头和插座用机械方法固定在一个设备上,也可设置“严禁带电时断开”的警告牌。 8.2.2 内部连接的插头和插座及类似内部连接件,如用机械方法防拔脱或断开,或至少有

1.5Kgf 的断开力, 则认为是无火花的; 对于轻型元件插座 (如熔断器或连接端子) 断开力 (Kgf) 不得小于元件质量(千克)的 10 倍。 8.2.3 8.3 设备内部正常工作时不插插头的插座,只在维修时才使用的,则认为是无火花型的。 无火花旋转电机 本部分仅适用于 GB755 范围内的旋转电机,其它电机也应符合本部分的相应要求。 8.3.1 防护等级 电机外壳:裸露带电部分的电机外壳防护等级应符合 IP54,其它不低于 IP20; (转子鼠笼端环和导条不认为是裸露带电部分) 接线盒:盒体的外壳防护等级不低于 IP54,与电机相通时,电机外壳防护等级不应 低于 IP44。 8.3.2 外部导线连接 符合本标准 6.2 条。 8.3.3 中性点连接件的电气间隙和爬电距离 如果中性点连接件不作为交流电源连接件使用,则最小电气间隙和爬电距离应按表
- 55 -

5 规定的假定工作电压确定。 8.3.4 定子和转子之间最小径向间隙 按公式计算,其值应大于 0.15mm。 8.3.5 外风扇的通风孔的防护等级 进风端 出风端 8.3.6 IP20(R12.5mm 球不能进入网孔) ; IP10(R50mm 球不能进入网孔) 。

风扇与周围静止部件的间距 同 GB3836.1 第 17.3 条。

8.3.7

风扇和风扇罩材料 同 GB3836.1 第 17.4 条。

8.3.8

轴承和转轴密封 a)非摩擦密封和曲路密封:对于滚动轴承-轴承和转轴之间的轴向和径向之间间隙

不小于 0.05mm;对于滑动轴承-间隙应不大于 0.1mm。 b)摩擦密封:密封件应提供润滑或采用低摩擦系数材料(如聚四氟乙稀塑料) 。 8.3.9 鼠笼转子 导条和端环采用铜焊或熔焊,压铸或离心浇铸方法牢固连接在一起。 8.3.10 表面温度 考核时要研究电机工作制。 8.4 无火花单体电池和蓄电池 见 GB36.6.8-2000 第 14 章。

八、 防尘型电气设备 电气设备采用防尘或尘密外壳的结构及限制表面温度的方法对可燃性粉尘环境进行保护 的电气设备。防粉尘点燃的标志“DIP” 。 其执行的制造检验标准为:GB12476.1-2000。 1. 防尘型电气设备的分类及使用危险场所 国际上分 A、B 型两大类,两者都具有相同的防点燃水平。 A 型:欧州供应商一般采用的防尘型电气设备; B 型:北美国家供应商一般采用的防尘型电气设备。 A 型设备是在无尘条件下测量设备最高表面温度的,并计算粉尘层厚度至 5mm 的设备上 允许的最高表面温度,尘密试验按 GB/T4942.1 IP54 规定的条件下进行试验,按 GB4208 IP6X
- 56 -

要求进行合格判定; B 型设备是在粉尘覆盖条件下测量设备最高表面温度的,并计算粉尘层厚度至 12.5mm 的 设备上允许的最高表面温度,尘密试验按 GB12476.1-2000 第 20.4.3.4.1 条规定的热循环试 验方法进行 A/B 型防粉尘点燃设备的使用危险环境见表 17。 表 17
粉尘类型 导电性 20 区或 21 区 DIP A20 或 SIP A21 DIP B20 或 DIP B21 非导电性 DIP A20 或 DIP A21 DIP B20 或 DIP B21 22 区 DIP A21(IP6X) DIP B21 DIP A20 或 DIP A21 DIP B22 或 DIP B21

1.

防尘型电气设备外壳接合面的技术要求

A 型设备的外壳按制造厂设计的密封结构,通过国家认可的检验中心试验来达到规定的防护 措施。 B 型设备的外壳,如使用在 20 区或 21 区危险环境,其接合面的宽度及间隙可按以下数据设 计: 2.1 平面接合面的参数见表 18。 表 18(单位:mm)
平面接合面的最小接合宽度 w 接合面表面之间最大允许间隙 G 5 0.05 22 0.22

对于 5mm 和 22mm 之间的接合面宽度,在大于 5mm 接合面宽度时,每增加 1mm,间隙可增大 0.01mm

2.2 止口接合面 如果轴向接合面长度 L 和径向接合面长度都不小于 1.2mm,则它的直径间隙可以按表 18 所示平面接合面的间隙。径向接合面间隙应符合表 18 所示平面接合面的最大允许间隙。 2.3 衬垫接合面的参数见表 19。 表 19 (单位: mm)
最大开口尺寸 O 衬垫接合面要求的最小有效宽度 w 305 3 915 4.8 >915 9.5

对于最大开口尺寸在 305 mm 和 915 mm 之间,在最大开口尺寸大于 305mm 时每增加 1mm,衬垫接合面

的有效宽度应增大 0.003mm。 2.4 操纵杆、芯轴或转轴的接合面 2.4.1 速度等于或大于 100r/min 的动力轴的参数见表 20 表 20(单位:mm)
动力轴的最小通路长度 L 12.5 38.5

- 57 -

最大允许直径间隙 D2-D1 (w)

0.26

0.57

动力轴的通路长度在 12.5mm 和 38.5mm 之间, 大于 12.5mm 的通路长度每增加 1mm, 最大直径间隙可以增 加 0.012mm,通路的最小长度可以包括轴承室的内外凸缘。

2.4.1 速度小于 100r/min 的动力轴的参数见表 21 表 21(单位:mm)
操纵杆、芯轴或转轴轴的最小通路长度 L 最大允许直径间隙 D2-D1 (w) 12.5 0.13 25.5 0.21

操纵杆、芯轴或转轴轴的最小通路长度在 12.5mm 和 25.5mm 之间,大于 12.5mm 的通路长度每增加 1mm,最 大直径间隙可增加 0.006mm。

3.

其他技术要求 防尘型电气设备的紧固件、联锁装置、绝缘套管、粘接材料、连接件和接线腔、接地或

电位平衡导体连接件、电缆和导管引入装置的技术要求与 GB3836.1 标准规定的类同。 4. 标志 防爆电气设备应在主体部分的明显处设置标志“DIP” 。标志应清晰和耐久。 防爆电气设备应设置铭牌,铭牌应采用黄铜、青铜或不锈钢材料制成。标注项至少应有 以下内容: 制造厂名称或注册商标; 产品的名称及型号; 防爆标志; 防爆合格证编号。 下面介绍防爆标志的含义: DIP A21 TA,T3 此产品适用于 21 区可燃性粉尘环境,属 A 型温度组别为 T3 的电气设备; DIP B22 TB170℃ 此产品适用于 22 区可燃性粉尘环境,属 B 型最高表面伟大为 170℃的电气设备

第三篇 爆炸性气体环境电气工程的安装和使用
防爆电气工程的安装设备和使用遵守 GB3836.15-2000 和 GB50058-1992 的标准要求。 一 电气设备的选型 1. 按危险环境的区域选用防爆电气设备类型 0 区:ia、S; 1 区:ia、ib、d、e(部分) 、m、p、O、q; 2 区:ia、ib、d、e、m、p、 O、q、n. 以上符号代表:ia、ib-本质安全型;d-隔爆型;e-增安型;m-浇封型;p-正压型;O充油型;q-充沙型;n-无火花型;S-特殊型。
- 58 -

S 型防爆电气设备是指不符合上述防爆型式标准的电气设备,但经检验单位认可。一般 由检验单位确认使用的危险区域。 1 区环境使用的 e 型防爆电气设备仅限于接线盒(箱) 、三相鼠笼式异步电动机、单插脚 荧光灯产品。 2. 防爆电气设备的类别及温度组别应高于危险环境中爆炸性气体的分类、分组。 防爆级别:ⅡC>ⅡB>ⅡA 温度组别:T6>T5>T4>T3>T2>T1 本质安全型及隔爆型防爆电气设备有ⅡA、ⅡB、ⅡC 分级外,其它类型无级别规定。 3. 防爆电气设备的结构型式要能承受环境中化学腐蚀、日照、雨淋、振动、湿热等的影响。 可分别制成户外型、防腐型、耐震型、耐湿热型等防爆电气设备。 二 防爆电气设备非带电金属部件的等电位连接 防爆电气设备的金属外壳及电气配线管路金属附件应与金属机箱等构件组成等电位连接 体。避免电气设备绝缘漏电使壳体电位局部升高引起邻近金属附件的电位差产生电火花。 具有双重绝缘的电气设备及金属管布线的电气设备不必进行等电位连接。后者应要求电 气设备与金属管螺纹啮合处的防锈油具有导电性。 本质安全型电气设备不需要等电位系统连接。 防爆电气设备的金属外壳的接地连接件采用 RV 绝缘铜芯线(额定电压为 500V,芯线截 面为 2.5mm2 以上)与装置或系统的接地连接件连接在一起。连接件应有防松措施。 三 电源的接地类型及保护措施 为了限制金属机箱及电气设备金属外壳的接地故障电流的幅值及持续时间,防止等电位 连接件的电位升高应采用适宜的电源的接地类型及保护措施。 如采用 TN 系统,应为 TN-S 系统(中性线 N 和保护线 PE 分开布线) 。对于 TN-C 系统应在 非危险环境进行转换成 TN-S 系统;如采用 TT 系统(电源变压器与接地连接件分开接地) ,应 在装置或系统的电源进线处设置漏电保护器。接地电阻率高的场所不允许使用该系统。 如采用 TI 系统(电源变压器中性线与地隔离或经阻抗接地,电气装置分开接地) ,应在 装置或系统的电源进线处设置绝缘继电器(50Ω/V 以下切断电源) 。 四 电气保护 本条要求不适用本质安全电路。 1.紧急断电 为处理紧急事故,在危险场所外合适的地点或位置应有一种或多种措施对危险场所电气 设备断电。 为防止附加危险,必须连续运行的电气设备不应包栝在紧急断电电路中,而应安装在单 独的电路上。 2.电气隔离 为保证作业安全,应对每一电路或电路组采用如隔离开关、熔断器部件实行电气隔离。
- 59 -

在 1 区环境中的中性线也应进行隔离。 3.电气保护 危险环境设置的所有防爆电气设备应有保护线路,防止电路异常时引起过载、短路、接 地故障。 防爆电动机应采取附加的过载保护, 其整定值应在 1.2 倍额定电流下 2h 内动作, 在 1.05 倍额定电流下 2h 内不动作;或通过嵌入定子绕组的温度传感器来直接控制设定的温度值。三 相电动机应有断相运行的保护措施。 五 电气系统的布线 1.布线的一般要求 1)电缆及其附件的选型及设置应考虑机械损伤及化学腐蚀等的影响。 2)无护套的单芯电线(RV 线) ,不能用作装置及系统的布线。 3)防爆电气设备的电缆和金属管连接应符合有关防爆型式的要求。 4)防爆电气设备未使用的引入装置及通孔应用适合相关防爆型式的堵塞件进行堵封(除本质 安全型设备外,应采用仅用工具才能打开的堵塞件) 。 5)电缆的通道,包括穿过金属管或电缆沟,应采取措施防止可燃气体、蒸气或液体从一种危 险环境传播到另一种危险环境,在电缆沟内充沙或通风防止气体积聚。 6)电气线路从非危险环境穿过危险环境时,其金属管路应有相应的隔离密封措施。 7)危险和非危险环境之间墙壁上穿过电缆或金属管的开孔应用沙浆充分密封。 8)采用电缆的非金属护套来避免电缆的金属铠装/护套与可燃性气体、蒸气、液体之间的偶 然接触。 9)危险环境中布线电缆不能有中间接头。当不可避免时,在 1 区危险环境应在防爆盒内连接 和分支;在 2 区危险环境应采用下列方法连接后再用热塑管或灌封接头进行密封: * 压紧连接; * 防松螺钉连接; * 溶焊连接; *钎焊连接; * 用机械方法连接 后,用锡焊连接。 10)绞线终端接头应用芯线套或定型端子压接,但不能采用单独锡焊连接方法。 2.布线的电气、机械性能要求 1)在爆炸危险环境内,低压电力、照明线路用的导线或电缆的额定电压应不低于工作电压, 且不应小于 500V。 工作零线的额定电压应与相线的额定电压相等, 并应在同一保护管内敷设。 2)在 1 区危险环境应采用铜芯导线或电缆;在 2 区危险环境宜采用铜芯导线或电缆;当采用 铝线导线或电缆时,应通过铜-铝过渡接头与端子连接。 3)导线或电缆的最小铜芯截面积(本安系统除外)1 区:铜芯 2.5mm2;2 区: 铜芯 1.5mm2 ,铝芯:电力 4 mm2,控制 2.5 mm2。 震动设备应采用多股软导线或电缆。 移动设备 1 区采用重型橡套电缆;2 区采用重型或中型橡套电缆。 3.布线方法
- 60 -

1)钢管布线 爆炸危险环境中不准明敷绝缘导线。必须采用按照 GB30091-82 标准的低压 液体输送用镀锌钢管布线。 钢管之间、钢管与附件、钢管与电气设备引入装置,应采用螺纹连接。其有 效的啮合扣数:DG25mm 以下时,≥5 扣;DG32mm 以上时,≥6 扣。锥管螺纹为 5 扣。1 区内 应用锁紧螺母并压紧,螺纹连接部分涂铅油及磷化膏。 爆炸危险环境在下列场所应安装隔离密封盒,以防止管路爆炸时产生压力重叠损坏电气 设备及附件。 a)当电气设备的引入装置无隔离密封件时导线引向引入装置前的管件处; b)直径 50mm 以上的钢管距接线箱 45cm 处,及直径 50mm 以上钢管每隔 15m 处; c)相邻的爆炸危险环境 1 区、2 区之间;1 区 2 区与相邻的非危险环境之间。 按安装形式的不同,隔离密封盒有横向、纵向、泄水型三种,有隔爆型及增安型二种形 式,盒内充填粉剂密封填料,其填充宽度应大于钢管内径,最小应大于 16mm。 当钢管中含有三根以上绝缘导线时,其绝缘导线总截面积不得超过钢管截面积的 40%。 钢管在下列部位布线时,应安装防爆绕性连接管:a.电动机进线口;b.管路通过建筑物的 伸缩缝、沉降缝;c.震动设备。 2)电缆布线 电缆的护套应具有阻燃、防化学腐蚀的性能。电缆的外径应与电气设备引入装置的密封 圈内孔相适应,并应满足相应的防爆要求。 明设塑料护套电缆,其敷设方式采用电缆槽板、托盘或桥架时,可采用非铠装电缆。 电缆布线应进行隔离密封:在 1 区、2 区与非危险环境之间的电缆通道应填充阻燃堵料或 加设防火隔墙分隔,电缆沟内应充沙。 电缆布线敷设在混凝土地坪下或设备混凝土基础中,应采用钢管保护。保护管口用密封 胶泥充填或用自粘性胶带缠绕,直到严密为止。

- 61 -


相关文章:
防爆电气技术讲义
防爆电气技术讲义_能源/化工_工程科技_专业资料。防爆基础知识讲义 集团有限公司技术部说明:此讲义为内部资料,其版权归**控股集团所有,不得翻印复制。 引 言 随着...
关于防爆设备及标志的讲义
关于防爆设备及标志的讲义_机械/仪表_工程科技_专业资料防爆标志,防爆等级,防爆...电动机,变压器 3 本质安全型电气设备 本安防爆技术实际上是一种低功率设计技术...
安全生产技术培训讲义(电气部分)
安全生产技术培训讲义(电气部分)安全技术——电气安全 一、 电气安全概述 二、 触电事故及其对策 三、 电气防火防爆 四、 防雷 五、 静电危害防护 六、 电磁辐射...
安全生产技术培训讲义(电气部分)
安全生产技术培训讲义(电气部分)安全技术——电气安全 一、 电气安全概述 二、 触电事故及其对策 三、 电气防火防爆 四、 防雷 五、 静电危害防护 六、 电磁辐射...
电器设备防爆培训教案
电器设备防爆培训教案_电子/电路_工程科技_专业资料防爆检查工培训教材一、培训...了解煤矿生产技术知识;掌握 《煤矿安全规程》对工人入井的有关规定 2、掌握煤矿...
安全生产技术培训讲义(电气部分)
安全生产技术培训讲义(电气部分)安全技术——电气安全 一、 电气安全概述 二、 触电事故及其对策 三、 电气防火防爆 四、 防雷 五、 静电危害防护 六、 电磁辐射...
电气防爆技术原理与应用概述
电气防爆技术原理与应用概述_机械/仪表_工程科技_专业资料防爆基础知识电气防爆技术原理与应用概述 电气防爆技术原理与应用概述 在石油、化工等过程测量与自动控制系统...
2010年度防爆电气技术研讨会纪要
2010年度防爆电气技术研讨会纪要_能源/化工_工程科技_专业资料。请与会人员认真阅读,有问题在周一之前将意 见返回至邮箱: jsb@aqbz.org ,或发传真至 010-8426426...
防爆电气设备选型
防爆电器产品防爆合格证》,产品防爆合格 证是防爆监测中心对企业送审的样机和图纸等有关技术资料进行审查和检验,合格后由防爆检测中心 颁发,对该厂的单项产品检验...
防爆电气设备概述与分类
防爆电气设备概述与分类_机械/仪表_工程科技_专业资料。第一讲 防爆电气设备概述...这类产品的特点是体积小,内部元件单一、技术 含量较低、结构简单、制作容易。 ...
更多相关标签:
电气防爆技术 | 油库电气安全防爆技术 | 电气防火防爆技术 | 主要电气防爆技术 | 防爆电气 | 南阳防爆电气研究所 | 合隆防爆电气有限公司 | 防爆电气控制箱 |