在爆炸危險場所(環(huán)境)中,應(yīng)盡量不安裝或少安裝電氣設(shè)備,以減少因作為爆炸源的電氣設(shè)備或電氣線路故障而引起的爆炸事故。當必須設(shè)置電氣設(shè)備時,應(yīng)選擇適合危險區(qū)域的防爆電氣設(shè)備。在此,我們主要介紹電氣設(shè)備的防爆原理以及對電氣設(shè)備采取的防護措施。
常用的防爆型式有:隔爆型“d”、增安型“e”、本質(zhì)安全型“i”、正壓型“p”、油浸型“o”、充砂型“q”、澆封型“m”、“n”型、特殊型“s”。
氣體防爆電氣設(shè)備有多種防爆的結(jié)構(gòu),主要是通過以下措施來達到防爆的目的:
一種是采取有效的措施將電氣設(shè)備可能產(chǎn)生的電火花、電弧和危險高溫與爆炸性混合物隔離或相對隔離,避免應(yīng)用環(huán)境的點燃爆炸;例如:隔爆型“d”、正壓型“p”和澆封型“m”等。
另一種是通過限制電路中的點燃能量來達到防止點燃的目的;例如:本質(zhì)安全型“i”。
還有一種是采取一系列措施避免電氣設(shè)備或電路產(chǎn)生電火花、電弧和危險高溫;例如:增安型“e”。
隔爆型電氣設(shè)備的防爆原理是:將電氣設(shè)備的帶電部件放在特制的外殼內(nèi),該外殼具有將殼內(nèi)電氣部件產(chǎn)生的火花和電弧與殼外爆炸性混合物隔離開的作用,并能承受進入殼內(nèi)的爆炸性混合物被殼內(nèi)電氣設(shè)備的火花、電弧引爆時所產(chǎn)生的爆炸壓力,而外殼不被破壞;同時能防止殼內(nèi)爆炸生成物向殼外爆炸性混合物傳爆,不會引起殼外爆炸性混合物燃燒和爆炸。這種特殊的外殼叫“隔爆外殼”。具有隔爆外殼的電氣設(shè)備稱為“隔爆型電氣設(shè)備”。隔爆型電氣設(shè)備具有良好的隔爆和耐爆性能,被廣泛用于煤礦井下等爆炸性環(huán)境工作場所。隔爆性電氣設(shè)備的標志為 “d”。
隔爆型電氣設(shè)備除電氣部分外,主要結(jié)構(gòu)包括隔爆外殼及一些附在殼上的零部件,如襯墊、透明件、電纜(電線)引入裝置及接線盒等。
根據(jù)隔爆型電氣設(shè)備的防爆原理,我們知道隔爆外殼應(yīng)具有耐爆和隔爆性能。所謂耐爆就是外殼能承受殼內(nèi)爆炸性混合物爆炸時所產(chǎn)生的爆炸壓力,而本身不產(chǎn)生破壞和危險變形的能力。所謂隔爆性能就是外殼內(nèi)爆炸性混合物爆炸時噴出的火焰,不引起殼外可燃性混合物爆炸的性能。為 了實現(xiàn)隔爆外殼耐爆和隔爆性能,對隔爆外殼的形狀、材質(zhì)、容積、結(jié)構(gòu)等均有特殊的要求。
隔爆外殼必須滿足兩個基本條件:
●耐爆性:外殼具有足夠的機械強度,能夠承受內(nèi)部的爆炸壓力而不損壞,也不產(chǎn)生影響防爆性能的永久性變形。
●隔爆性:外殼壁上所有與外界相通的接縫和孔隙小于相應(yīng)的最大試驗安全間隙。
隔爆型電氣設(shè)備按最大試驗安全間隙分為A、B、C三類,即ⅡA 、ⅡB 、ⅡC。
隔爆型電氣設(shè)備的外殼材料一般采用金屬材質(zhì)制成。常用的有鋼板、鑄鋼、鑄鋁合金、鑄鐵等材料。當采用鑄鋁時,應(yīng)用抗拉強度不低于12Mpa,含鎂量不低于6%的鋁合金。幾乎所有的電氣設(shè)備都可以由隔爆外殼包裹起來,制成隔爆型設(shè)備,例如電機、燈具、開關(guān)、變壓器、接線盒、控制箱、插接裝置、儀器儀表、通訊設(shè)備、監(jiān)控裝置等,但也有其局限性,那就是外殼容積不能過大。
增安型電氣設(shè)備的防爆原理是:對于那些在正常運行條件下不會產(chǎn)生電弧、火花和危險溫度的礦用電氣設(shè)備,為了提高其安全程度,在設(shè)備的結(jié)構(gòu)、制造工藝以及技術(shù)條件等方面采取一系列措施,從而避免了設(shè)備在運行和過載條件下產(chǎn)生火花、電弧和危險溫度,實現(xiàn)了電氣防爆。增安型電氣設(shè)備是在電氣設(shè)備原有的技術(shù)條件上,采取了一定的措施,提高其安全程度,但并不是說這種電氣設(shè)備就比其他防爆型式的電氣設(shè)備的防爆性能好。增安型電氣設(shè)備的安全性能達到什么程度,不但取決于設(shè)備的自身結(jié)構(gòu)型式,也取決于設(shè)備的使用環(huán)境和維護的情況。能制成增安型電氣設(shè)備的僅是那些在正常運行中不產(chǎn)生電弧、火花和過熱現(xiàn)象的電氣設(shè)備,如變壓器、電動機,照明燈具等電氣設(shè)備。增安型電氣設(shè)備的標志是“e”。
例如:只有接線端子的接線箱、電流/電壓表、電動機、自動電話、聲光報警器、電氣連接管件和密封件、特定光源的燈具等。
增安型電氣設(shè)備是采取了以下結(jié)構(gòu)措施來提高電氣設(shè)備安全性的:
電氣設(shè)備的一種防爆型式,它將設(shè)備內(nèi)部和暴露于潛在爆炸性環(huán)境的連接導線可能產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)能量限制在不能產(chǎn)生點燃的水平。其防爆標志為“Ex i”。
本質(zhì)安全電路是指在規(guī)定的條件下(包括正常工作和規(guī)定的故障條件下),產(chǎn)生的任何電火花或任何熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體環(huán)境的電路。
本質(zhì)安全型電氣設(shè)備:內(nèi)部所有的電路都是本安電路的電氣設(shè)備。
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,而且結(jié)構(gòu)使非本質(zhì)安全電路不能對本質(zhì)安全電路產(chǎn)生不利影響的電氣設(shè)備。一般為安全柵,主要用于電網(wǎng)供電的儀器設(shè)備。
安全柵是一種限能裝置,是一種安全保護性組件,接在本安與非本安電路之間,防止非本安電路產(chǎn)生的危險能量串入本安電路,確保本安電路的安全。
本安型電氣設(shè)備按最小點燃電流比分為A、B、C三類即ⅡA 、ⅡB 、ⅡC。本安型電氣設(shè)備保護等級又分為ia、 ib和ic等級。
I類電氣設(shè)備
適用于煤礦瓦斯氣體環(huán)境用于煤礦的電氣設(shè)備,當其環(huán)境中除甲烷外還可能含有其他爆炸性氣體時,應(yīng)按照Ⅰ類和Ⅱ類相應(yīng)可燃性氣體的要求進行制造和試驗。該類電氣設(shè)備應(yīng)有相應(yīng)的標志(例如:"Ex dⅠ/ⅡB T3"或 "Ex dⅠ/Ⅱ(NH3))"。注:Ⅰ類防爆型式應(yīng)考慮瓦斯和煤粉的點燃以及地下用設(shè)備增加的物理保護措施。Ⅱ類電氣設(shè)備按照其擬使用的爆炸性環(huán)境的種類可進一步再分類。Ⅱ類電氣設(shè)備的再分類,標志分別為A、B、C:
(1)ⅡA 類:代表性氣體是丙烷;
(2)ⅡB 類:代表性氣體是乙烯;
(3)ⅡC 類:代表性氣體是氫氣。
以上分類的依據(jù),對于隔爆外殼電氣設(shè)備是最大試驗安全間隙(MESG),對于本質(zhì)安全型電氣設(shè)備是最小點燃電流比(MICR)。
IIA 1.14>MESG≥0.9 1.0>MICR>0.8
IIB 0.9>MESG>0.5 0.8≥MICR≥0.45
IIC 0.5≥MESG 0.45>MICR
最大試驗安全間隙(MESG)——指在規(guī)定的試驗條件下,一個殼體充有一定濃度的被試驗氣體與空氣的混合物,點燃后,通過25mm長的接合面均不能引燃殼體爆炸性氣體混合物的外殼接合面之間的最大間隙。
最小點燃電流(MIC)——在規(guī)定的試驗裝置上,用直流24V、95mH電感的火花進行3000次點燃試驗時,能夠點燃可燃性氣體混合物的最小電流。此電流降低5%即不能點燃。
最小點燃電流比(MICR)——各種可燃性氣體(或蒸氣)與空氣的混合物的最小點燃電流對甲烷與空氣混合物的最小點燃電流的比值。
注:以上分類的依據(jù),對于隔爆外殼電氣設(shè)備是最大試驗安全間隙(MESG),對于本質(zhì)安全型電氣設(shè)備是最小點燃電流比(MICR)。
標志ⅡB的設(shè)備可適用千ⅡA設(shè)備的使用條件,標志ⅡC類的設(shè)備可適用于ⅡA和ⅡB類設(shè)備的使用條件。
Ⅲ類電氣設(shè)備
適用于除煤礦以外的爆炸性粉塵環(huán)境。
再分類
Ⅲ類電氣設(shè)備按照其擬使用的爆炸性粉塵環(huán)境的特性可進一步再分類。Ⅲ類電氣設(shè)備的再分類:
(1)ⅢA類:可燃性飛絮;
(2)ⅢB類:非導電性粉塵;
(3)ⅢC類:導電性粉塵。
注:標志ⅢB的設(shè)備可適用于ⅢA設(shè)備的使用條件,標志ⅢC類的設(shè)備可適用于ⅢA或ⅢB類設(shè)備的使用條件。
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