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1、air(oxygen)source of ignition当下列三个条件同时满足，爆炸就会发生：1现场存在易爆物质，如易爆气体2现场存在氧气3 现场存在引爆源，如足够能量的火花或足够高的物体表面温度HAZARD atmosphere flammable gas or dust防爆概念防爆概念爆炸的产生条件爆炸的产生条件第1页/共37页hotSurfaces发热表面发热表面flames,Hot gases 火焰火焰mechanicalSparks机械火花机械火花Electrical sparks电气火花电气火花electro-statics静电静电lightningStrikes闪电闪电elec
2、tromagneticWaves电磁波电磁波ionisingRadiation电离辐射电离辐射Ultrasonic 超声波超声波adiabatic compression,绝热压缩绝热压缩exothermalReactions放热反应放热反应防爆概念防爆概念爆炸的产生条件爆炸的产生条件第2页/共37页防爆概念防爆概念爆炸的产生条件i易爆物质易爆物质,如易爆气体如易爆气体i氧气氧气i引爆源引爆源,如足够能量的火花或足够高的物如足够能量的火花或足够高的物 体表面温度体表面温度防爆措施：防爆措施：控制易爆气体和引爆源控制易爆气体和引爆源 控制爆炸范围控制爆炸范围第3页/共37页i控制易爆气体控制易爆
3、气体 人为在危险现场营造出一个没有易爆气体的空间人为在危险现场营造出一个没有易爆气体的空间,将仪表安装将仪表安装其中其中 例如：正压型防爆方法例如：正压型防爆方法 EX p 控制爆炸范围控制爆炸范围人为将爆炸局限在一个有限的范围内人为将爆炸局限在一个有限的范围内,使该范围内的爆炸不至使该范围内的爆炸不至于引起更大范围的爆炸于引起更大范围的爆炸 例如：隔爆型防爆方法例如：隔爆型防爆方法 EX d防爆概念防爆概念仪表防爆原理第4页/共37页i控制引爆源控制引爆源 人为消除引爆源人为消除引爆源,既消除足以引爆的火花既消除足以引爆的火花,又消除足以引爆的仪又消除足以引爆的仪表表面温度表表面温度 例如：
4、本质安全防爆方法例如：本质安全防爆方法 EX i 最安全可靠的防爆方法最安全可靠的防爆方法防爆概念防爆概念仪表防爆原理第5页/共37页iZone 0 正常情况下正常情况下,爆炸性气体混合物连续地爆炸性气体混合物连续地,短时间频繁地出现或短时间频繁地出现或长时间存在的场所长时间存在的场所 Zone 1正常情况下正常情况下,爆炸性气体混合物有可能出现的场所爆炸性气体混合物有可能出现的场所 Zone 2正常情况下正常情况下,爆炸性气体混合物不能出现爆炸性气体混合物不能出现,仅在不正常情况下仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所偶尔短时间出现的场所防爆概念防爆概念危险区的分级第6页/共37页爆炸性粉尘云
5、及可燃性尘埃积累的危险区域爆炸性粉尘云及可燃性尘埃积累的危险区域:(欧洲欧洲 IEC)Zone 0/Zone 20 每年存在每年存在1000小时以上小时以上 Zone 1/Zone 21每年存在每年存在101000小时小时 Zone 2/Zone 22 每年存在不到每年存在不到10小时小时防爆概念防爆概念危险区的分级第7页/共37页爆炸性气体或粉尘混合物存在场合爆炸性气体或粉尘混合物存在场合:(美国美国/加拿大加拿大)Division 1气态和尘埃状的爆炸性混合物连续地气态和尘埃状的爆炸性混合物连续地,经常性地经常性地,较长时间地存较长时间地存在在;或者每年存在或者每年存在100小时以上小时以
6、上 Division 2 气态和尘埃状地爆炸性混合物偶尔气态和尘埃状地爆炸性混合物偶尔,间断性地间断性地,短暂地存在短暂地存在;或或者每年存在不超过者每年存在不超过100小时小时防爆概念防爆概念危险区的分级第8页/共37页CATEGORY 1CATEGORY 2CATEGORY 3Flammable liquidsATEX防爆概念防爆概念危险区的分级第9页/共37页liquidventZone 0Zone 1Zone 2Example:Storage TankGbGaGcIECEquipmentGa，Gb和Gc表示为应安装在各自的区域中的设备，所需的最低要求的EPL防爆概念防爆概念危险区的分级
7、第10页/共37页Equipment Protection Level:Gas Zone012category(ATEX)EPL(IEC 60079-0)1 GGa2 GGb3 GGcGAS防爆概念防爆概念危险区的分级第11页/共37页Equipment Protection Level:Dust Zone202122category(ATEX)EPL(IEC 60079-0)1 DDa2 DDb3 DDcDUST防爆概念防爆概念危险区的分级第12页/共37页各等级危险场合所适用的防爆方法各等级危险场合所适用的防爆方法:Zone 0 Ex ia 本质安全型防爆方法本质安全型防爆方法 Ex s
8、经特别认证的特殊性防爆方法经特别认证的特殊性防爆方法防爆概念防爆概念防爆方法对危险场合的适用性第13页/共37页 Zone 1 适用于适用于Zone 0 的防爆方法的防爆方法 Ex ib 本质安全型防爆方法本质安全型防爆方法 Ex p 正压型防爆方法正压型防爆方法 Ex d 隔爆型防爆方法隔爆型防爆方法 Ex e 增安型防爆方法增安型防爆方法 Ex m 浇封型防爆方法浇封型防爆方法 Ex q 充砂型防爆方法充砂型防爆方法 Ex o 充油型防爆方法充油型防爆方法防爆概念防爆概念防爆方法对危险场合的适用性第14页/共37页 Zone 2 适用于适用于Zone 0/1的防爆方法的防爆方法 Ex n
9、无火花型防爆方法无火花型防爆方法防爆概念防爆概念防爆方法对危险场合的适用性注注 意意:允许选用何种防爆方法完全取决于仪表被安放在哪个等允许选用何种防爆方法完全取决于仪表被安放在哪个等级的危险场合下级的危险场合下;本质安全防爆方法被允许用在任何危险场本质安全防爆方法被允许用在任何危险场合合.第15页/共37页防爆概念防爆概念防爆方法对危险场合的适用性第16页/共37页Ex 本质安全型本质安全型:在正常状态下和故障状态下在正常状态下和故障状态下,电路电路/系统产生的火系统产生的火花和达到的温度都不会引燃爆炸性混合物花和达到的温度都不会引燃爆炸性混合物.ia等级等级-在正常工况下在正常工况下,以及电
10、路中存在一个或两个故障时以及电路中存在一个或两个故障时,均不能均不能 点燃爆炸性气体混合物点燃爆炸性气体混合物,工作电流限制在工作电流限制在100mA以下以下.ib等级等级-在正常工况下在正常工况下,以及电路中存在一个故障时以及电路中存在一个故障时,不能点燃爆炸不能点燃爆炸 性气体混合物性气体混合物.工作电流限制在工作电流限制在150mA以下以下.ic等级等级-在正常工况下在正常工况下,不能点燃爆炸性气体混合物不能点燃爆炸性气体混合物.Ex s 特殊型特殊型:除除d,e,I,p,n之外的特殊形式之外的特殊形式,或者是上述几种形或者是上述几种形 式的组合式的组合.防爆概念防爆概念防爆方法对危险场
11、合的适用性第17页/共37页Ex d 隔爆型隔爆型:又称耐压防爆又称耐压防爆,它把能点燃混合物的仪表部件封闭它把能点燃混合物的仪表部件封闭在一个外壳内在一个外壳内,该外壳特别牢固该外壳特别牢固,能承受内部爆炸性混合物的爆炸能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力压力,并阻止向壳外的爆炸性混合物传播并阻止向壳外的爆炸性混合物传播.Ex e 增安型增安型:在正常运行条件下不会产生点燃爆炸性混合物的火在正常运行条件下不会产生点燃爆炸性混合物的火花或危险温度花或危险温度,并在结构上采取措施并在结构上采取措施(如密封等如密封等),提高其安全程度提高其安全程度,以避免在正常和规定的过载条件下出现点燃现象以避免在正
12、常和规定的过载条件下出现点燃现象.Ex m 浇封型浇封型:将可能产生引起爆炸性混合物爆炸的火花将可能产生引起爆炸性混合物爆炸的火花,电弧或电弧或危险温度部分的电气部件危险温度部分的电气部件,浇封在浇封剂浇封在浇封剂(复合物复合物)中中,使它不能点使它不能点燃周围爆炸性混合物燃周围爆炸性混合物.Ex q 充砂型充砂型:在外壳内充填砂粒或其它规定特性的粉末材料在外壳内充填砂粒或其它规定特性的粉末材料,使使之在规定的使用条件下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壳内产生的电弧或高温均不能点燃周围爆炸性气体爆炸性气体.防爆概念防爆概念防爆方法对危险场合的适用性第18页/共37页Ex
13、 o 充油型充油型:将整个设备或设备的部件浸在油内将整个设备或设备的部件浸在油内(保护液保护液),使之不使之不能点燃油面以上或外壳外面的爆炸性气体能点燃油面以上或外壳外面的爆炸性气体.Ex p 正压型正压型:向外壳内充入正压的洁净空气向外壳内充入正压的洁净空气,惰性气体惰性气体,或连续通或连续通入洁净空气入洁净空气,不燃性气体不燃性气体,保持外壳内部保护气体的压力高于周围保持外壳内部保护气体的压力高于周围危险性环境的压力危险性环境的压力,阻止外部爆炸性气体混合物进入壳内阻止外部爆炸性气体混合物进入壳内.Ex n 无火花型无火花型:在正常运行时在正常运行时,不能够点燃周围的爆炸性气体环境不能够点
14、燃周围的爆炸性气体环境,也不大可能发生引起点燃的故障也不大可能发生引起点燃的故障,不可能产生火花不可能产生火花,电弧和危险电弧和危险温度温度.防爆概念防爆概念防爆方法对危险场合的适用性第19页/共37页评价爆炸性气体的危险性评价爆炸性气体的危险性,考虑三个特性考虑三个特性:爆炸性气体与空气混合的可爆浓度范围爆炸性气体与空气混合的可爆浓度范围爆炸性气体与空气的混合气体对引爆火花能量的敏感度爆炸性气体与空气的混合气体对引爆火花能量的敏感度爆炸性气体与空气的混合气体对物体表面温度的爆炸性气体与空气的混合气体对物体表面温度的 敏感度敏感度防爆概念防爆概念爆炸性气体危险性的分类控制了爆炸性气体混合物的最
15、小引爆火花能量和最低引爆物控制了爆炸性气体混合物的最小引爆火花能量和最低引爆物体表面温度体表面温度,则整个可爆范围便可都得到控制则整个可爆范围便可都得到控制.第20页/共37页根据可能引爆的最小火花能量根据可能引爆的最小火花能量:(中国中国,欧洲等欧洲等)工况类别工况类别 气体分类气体分类 代表性气体代表性气体 最小引爆能量最小引爆能量矿井下矿井下 I 甲烷甲烷 0.280mJ矿井外的工厂矿井外的工厂 IIA 丙烷丙烷 0.180mJ IIB 乙烯乙烯 0.060mJ IIC 氢气氢气 0.019mJ防爆概念防爆概念爆炸性气体危险性的分类第21页/共37页爆炸性物体的分类爆炸性物体的分类:(美
16、国及加拿大美国及加拿大)CLASS I 气体和蒸汽气体和蒸汽CLASS II 尘埃尘埃CLASS III 纤维纤维防爆概念防爆概念爆炸性气体危险性的分类再将气体和尘埃划分再将气体和尘埃划分:A 乙炔乙炔 D 丙烷丙烷 G 谷物尘埃谷物尘埃 B 氢气氢气 E 金属尘埃金属尘埃C 乙烯乙烯 F 煤炭尘埃煤炭尘埃第22页/共37页根据气体对物体表面温度的敏感性根据气体对物体表面温度的敏感性:温度组别温度组别 安全的物体表面温度安全的物体表面温度 常见爆炸性气体常见爆炸性气体 T1 450 C 氢气氢气 T2 300 C 乙炔乙炔,乙烯乙烯 T3 200 C 汽油汽油,丁烯醛丁烯醛 T4 135 C
17、乙醛乙醛,四氟乙烯四氟乙烯 T5 100 C 二硫化碳二硫化碳 T6 85 C 硝酸乙酯硝酸乙酯防爆概念防爆概念爆炸性气体危险性的分类第23页/共37页例一例一:Ex ia IIC T6标志内容标志内容 符号符号 含义含义防爆声明防爆声明 Ex 符合某种防爆标准符合某种防爆标准防爆方法防爆方法 ia 采用采用 ia 级本质安全防爆方法级本质安全防爆方法 可安装在可安装在 Zone 0气体类别气体类别 IIC 可用于可用于IIC类爆炸性气体类爆炸性气体温度组别温度组别 T6 仪表表面温度不超过仪表表面温度不超过85 C防爆概念防爆概念仪表的防爆标志第24页/共37页例三例三:Division 1
18、;Class 1 Group ABCD;T6符合美国及加拿大防爆标准符合美国及加拿大防爆标准;安装在安装在Division 1;涉及涉及 A,B,C,D 组别的气体组别的气体;仪表表面温度不超过仪表表面温度不超过85 C.防爆概念防爆概念仪表的防爆标志第25页/共37页欧盟自欧盟自2003年年7月月1日起强制执行日起强制执行ATEX 安全认证安全认证 例四例四:II 1 G D EEx ia IIC 防爆概念防爆概念ATEX防爆认证 II :ATEX规定的设备组别规定的设备组别;I组是用于矿井下的设备组是用于矿井下的设备,除此以外均为除此以外均为II组组 1 :可应用在危险区可应用在危险区Zo
19、ne 0和和Zone 20的设备的设备.ATEX将防爆设备分成将防爆设备分成1,2,3大类大类:1类设备用于类设备用于Zone 0和和Zone 20;2类设备用于类设备用于Zone 1 和和Zone 21;3类设备用于类设备用于Zone 2 和和Zone 22第26页/共37页防爆概念防爆概念ATEX防爆认证G,D:被认证设备可涉及爆炸性气体和尘埃被认证设备可涉及爆炸性气体和尘埃:G为气体为气体,D为尘埃为尘埃 EEx:符合欧洲标准符合欧洲标准 ia :本质安全防爆本质安全防爆 ia 级级 IIC:可涉及可涉及 IIC 类气体混合物类气体混合物 第27页/共37页例五例五:II 2 G D E
20、Ex de IIC T4 防爆概念防爆概念ATEX防爆认证 :ATEX认证防爆设备认证防爆设备;II :用于除矿井以外的工厂用于除矿井以外的工厂;2 :用于危险区用于危险区 Zone 1 和和 Zone 21;G D :用于气体防爆和尘埃防爆用于气体防爆和尘埃防爆;EEx :符合欧洲标准符合欧洲标准;de :采用隔爆和增安型两种防爆方式采用隔爆和增安型两种防爆方式;IIC :可涉及可涉及 IIC 类气体类气体;T4 :表面温度不超过表面温度不超过135 C第28页/共37页Cat.1Cat.2Cat.3SafeareaExplosive atmosphereother than minesGa
21、siiIgnition energy 20 JII 1 G EEx ia IIC T4Max.surface temp.135C Cat.1Cat.2Cat.3SafeareaiIgnition energy 20 JGasiiExplosive atmosphereother than minesII(1)G EEx ia IICFor Field DeviceFor Associate Apparatus防爆概念防爆概念ATEX防爆认证第29页/共37页防爆概念防爆概念本质安全防爆方法利用安全栅技术将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足利用安全栅技术将提供给现场仪表的电能量限制在既不能
22、产生足以引爆的火花以引爆的火花,又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内,从而消除引爆源的防爆方法从而消除引爆源的防爆方法.对于仪表检测和控制回路对于仪表检测和控制回路:能量限制能量限制:电压和电流电压和电流/电容和电感电容和电感仪表的表面温度限制仪表的表面温度限制:回路的开路电压回路的开路电压/短路电流短路电流 回路的最大功率回路的最大功率 第30页/共37页防爆概念防爆概念本安仪表和安全栅的防爆参数本质安全防爆回路本质安全防爆回路:由一个本安现场仪表和作为回路限能关联设备由一个本安现场仪表和作为回路限能关联设备 的安全栅配合组成的安全栅配合组
23、成.简单设备简单设备:现场仪表所产生或储存的电能量不超过现场仪表所产生或储存的电能量不超过1.5 V,100 mA,25 mW 可与已取得本安认证的安全栅配合构成本安防爆回路可与已取得本安认证的安全栅配合构成本安防爆回路常见的简单仪表常见的简单仪表:温度信号输入温度信号输入:热电偶和热电阻热电偶和热电阻.开关信号输入开关信号输入:干接点干接点,如压力开关如压力开关,温度开关温度开关,行程开关等行程开关等.开关信号输出开关信号输出:LED等等.第31页/共37页防爆概念防爆概念本安仪表和安全栅的防爆参数非简单仪表非简单仪表:指可能产生或存储的能量超过上述数值的电气设备指可能产生或存储的能量超过上
24、述数值的电气设备.采用本安防爆方法采用本安防爆方法,必须取得本安防爆认证必须取得本安防爆认证,并与同样取得本安并与同样取得本安 防爆认证的安全栅配合构成本安防爆回路防爆认证的安全栅配合构成本安防爆回路.本安仪表的主要安全参数本安仪表的主要安全参数:Ui 允许输入的最大故障电压允许输入的最大故障电压 li 允许输入的最大故障电流允许输入的最大故障电流 Pi 允许输入的最大功率允许输入的最大功率 Ci 仪表的等效电容仪表的等效电容 Li 仪表的等效电感仪表的等效电感 第32页/共37页防爆概念防爆概念本安仪表和安全栅的防爆参数关联设备关联设备:作为限能设备能有效地保护危险场所的现场设备作为限能设备
25、能有效地保护危险场所的现场设备,在正在正 常工作条件下能使系统完好地工作，而在故障条件下常工作条件下能使系统完好地工作，而在故障条件下 能限制到达危险场所的电压、电流能限制到达危险场所的电压、电流.在实践应用中关联设备主要是指安全栅在实践应用中关联设备主要是指安全栅.安全栅的主要安全参数安全栅的主要安全参数:Uo 可能输出的最大电压可能输出的最大电压,即安全限压值即安全限压值 lo 可能输出的最大电流可能输出的最大电流,即安全限流值即安全限流值 Po 可能输出的最大功率可能输出的最大功率 Co 允许的最大回路电容允许的最大回路电容 Lo 允许的最大回路电感允许的最大回路电感 第33页/共37页
26、防爆概念防爆概念本安仪表和安全栅的防爆参数本安仪表和安全栅的安全参数匹配表本安仪表和安全栅的安全参数匹配表:本安仪表参数本安仪表参数+电缆参数电缆参数 安全参数匹配条件安全参数匹配条件 安全栅参数安全栅参数 Ui Uo li Io Pi Po Ci+Cc Co Li+Lc Lo 其中其中,Cc和和Lc为电缆分布电容和电感为电缆分布电容和电感 第34页/共37页防爆概念防爆概念安全栅基本限能原理和基本电路 RFZ 齐纳管齐纳管Z:用于限制电压用于限制电压.当回路电压接近安全限压值时当回路电压接近安全限压值时,齐纳管导通齐纳管导通 放电放电,使齐纳管两端电压始终保持在安全限压值以下使齐纳管两端电压
27、始终保持在安全限压值以下.电阻电阻R :用于限制电流用于限制电流.当电压被限制后当电压被限制后,适当选择电阻值适当选择电阻值,即可将即可将 回路电流限制在安全限流值以下回路电流限制在安全限流值以下 保险丝保险丝F:防止因齐纳管被长时间流过的大电流烧断而导致回路限防止因齐纳管被长时间流过的大电流烧断而导致回路限 压失败压失败.当超过安全限压值的电压加在回路上时当超过安全限压值的电压加在回路上时,齐纳管导齐纳管导 通通.如果没有保险丝如果没有保险丝,流经齐纳管的电流会无限上升流经齐纳管的电流会无限上升,最终最终 烧断齐纳管烧断齐纳管,使回路失去限压使回路失去限压.第35页/共37页Thank You 第36页/共37页感谢您的观看！第37页/共37页