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防爆理论概要

1、爆炸三要素

当易燃易爆物质、大气环境空气、点燃源三个条件同时存在，而且当爆炸性物质与空气的混合浓度处于爆炸极限范围内(即处于爆炸下限和爆炸上限之间)时，将不可避免的产生爆炸。

点燃源：明火、电气火花、静电火花、雷电火花、电磁辐射、光辐射、机械火花、摩擦生热、危险高温

2、爆炸性危险场所

○可燃性物质生产、加工、处理、储存、运输场所将不可避免产生泄漏，与空气混合可形成爆炸危险场所。

○当可燃性物质与空气的混合浓度介于爆炸极限范围内时，遇足够能量的点燃源就会产生爆炸。

○在石油、化工、煤炭等生产领域将不可避免地产生爆炸性物质的泄漏，并与空气形成爆炸性危险场所。

据资料统计：

① 在煤矿井下，2/3的场所属于爆炸性危险场所；

② 在石油开采现场和精炼厂约有60-80%属爆炸性危险场所；

③ 在化学工业中，约有80%以上的生产车间属爆炸性危险场所。

3、爆炸界限

○定义：可燃性气体或蒸气与空气的混合物只有在某个浓度范围内才能爆炸（燃烧），超出此范围就不会被点燃，这一范围的最高点和最低点分别称为爆炸上限和爆炸下限。

爆炸界限常用可燃性物质在可燃性混合物中的体积百分比（浓度）表示，例如，甲烷的爆炸下限是5.0%（体积比），爆炸上限是15%（体积比）。可燃性物质的浓度低于爆炸下限的混合物可以称作“过稀”，浓度高于爆炸上限可以称作“过浓”，过浓或过稀的混合物不能形成爆炸或燃烧。

4、爆炸事故的共同特征

爆炸事故往往是灾难性和毁灭性的。产生事故的三大因素：

① 物的因素（直接原因）

② 人的因素（间接原因）

③ 管理的因素（间接原因）

为减少爆炸事故的发生，必须落实安全设施，规范人的行为、强化管理职能。遵守安全生产相关的法律、法规、规章、标准。

具有潜在爆炸危险的领域：

爆炸防治理念

1、爆炸是可控的（防+治）：

○置换：用非可燃物质和非易燃物质替换，以阻止形成爆炸性环境。

○控制：减少可燃物质的总量，避免释放或使释放减到最小，控制释放，防止爆炸性环境形成、避免点燃源产生。

○缓解：减少人员数量、防止爆炸传播、缓解和抑制爆炸压力、配置合适的个人防护用品。

2、防止爆炸发生的基本方法：

○避免形成爆炸性环境——理想的方法（首选）：

常见措施有严控跑冒滴漏、通风、氮封、惰化、负压操作、可燃气体监视、氧浓度监视。

○排除、消除可能的点火源——实际的方法：

常见的措施是选用合适的防爆设备。

爆炸性物质分类

1、爆炸性混合物的分类、分级、分组：

为了使采用的防爆措施更具有针对性，所以有必要对爆炸性物质进行分类、分级和分组。

2、爆炸性气体分级：

3、爆炸性气体分组：

4、爆炸性气体分类、分级、分组举例表：

5、爆炸性气体危险场所的划分，按爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间分三个区域：

① 0级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物，连续地或长时间存在的场所 (1000h/y)。

② 1级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所 (10-1000h/y)。

③ 2级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶尔短时间出现(<10h/y)。

6、爆炸性气体危险区域划分举例，如图所示是典型的带有呼吸阀的露天油罐的危险区域划分示例：

R2一油罐半径（m） r一呼吸阀阀口半径（m）

防爆电气设备的分类、分级、分组

1、按设备使用的环境，分为三类：

2、II类设备分级、分组：

防爆型式和区域的关系

防爆型式介绍(防护技术)

1、隔爆型-Ex d

○依据标准：GB3836.1-2010、GB3836.2-2010

○隔爆外壳：应能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸向外部周围爆炸性混合物传播。(1区防爆技术)

○原理：允许危险气体进入隔爆外壳，外壳内可能产生爆炸。但要求外壳必需具有足够的强度；且各外壳结合面必须具有足够长的啮合长度和足够小的间隙，以确保内部爆炸不会穿过隔爆结合面而导致外部环境爆炸。

2、增安型-Ex e

○依据标准：GB3836.1-2010、GB3836.3-2010

○增安型电气设备：一种对在正常运行条件下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的设备结构上，进一步采取措施，提高其安全程度，防止产生危险温度、电弧、火花的可能性的电气设备。

○增安型外壳不要求具有承受内部爆炸的强度，但至少应能承受规定的机械冲击，且具有IP54的外壳防护等级。

○其次还要采取：接线端子防松、可靠的结构连接、载流限制、绕组绝缘、温度保护、电气间隙/爬电距离等技术措施。

3、本质安全型-Ex i

○依据标准：GB3836.1-2010、GB3836.4-2010

○本质安全型电气设备：指其内部的所有电路都是本质安全电路的电气设备,即该电路在标准规定条件（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。

○本安技术实际上是一种低功率设计技术，因此它能很好地适用于工业过程自动化仪表。

○本安设备的等级：

①Exia – 直至两个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本安设备可安装在0区、1区、2区危险场所。本安关联设备可连接到0区、1区、2区危险场所。Ex ia是0区防爆技术（但已不是唯一的）。

②Exib – 直至一个元件或其它类型的故障仍能保持防爆性能的设备。本安设备可安装在1区、2区危险场所。本安关联设备可连接到1区、2区危险场所。

③Exic – 正常工作时能保持防爆性能的设备。本安设备可安装在2区危险场所。本安关联设备可连接到2区危险场所。

4、正压外壳型-Ex p

○依据标准：GB3836.1-2010、GB3836.5-2004

○正压外壳型电气设备：指具有正压外壳的电气设备，即该外壳能保持内部气体的压力高于外部环境大气压力，且能阻止外部爆炸性混合物的进入。

○标准所指的正压技术（Pressurization）是指1区防爆技术，即通过换气使外壳内部的1区爆炸性环境置换为“安全区域”，并通过保持适当正压，使周围危险气体不能进入外壳。这样未经防爆设计和认可的普通电气设备可安全地安装在外壳内。

○主要技术措施：用空气或惰性气体换气，在规定 时间内进行换气后，当外壳内部压力高于设计规定值时，外壳内部电气设备自动得电；当内部压力低于规定值时就切断主电源。注意：压力监控设备通常需要采取其它防爆技术。

5、浇封型-Ex m

○依据标准：GB3836.1-2010、GB3836.9-2006

○浇封型电气设备：一种将整台设备或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混合物的电气设备。是一种隔离型防爆技术。

○主要适用于电子组件单元(电子整流器)、线圈部件、超声波探头等产品。也可用作为对本安技术的补充措施。如降低功率元件温升、结构间距保护等。

○需注意：浇封材料必须具有较好的热稳定性，以及浇封表面不应出现裂痕、龟裂等现象。

6、油浸型-Ex o

○依据标准：GB3836.1-2010、GB3836.6-2004

○油浸型电气设备：一种将电气设备或电气设备的

○部件整个浸在油或其它保护液中，使设备不能够点燃液面以上或外壳外面的爆炸性混合物的电气设备。

○通过充油的方法，防止设备可能产生的电火花与可燃性气体环境的接触。需配置适当的液位、油温检测控制电路。允许电气设备存在移动触头、电弧、电火花或危险温度。适用于大电流开关装置、变压器等产品。

7、充砂型-Ex q

○依据标准：GB3836.1-2010、GB3836.7-2004

○充砂型电气设备“q”：一种外壳内充填沙粒或其它填充材料，使之在规定的使用条件下，壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或填充材料表面的过热均不能点燃周围爆炸性混合物的电气设备。

○字母“q”表示“quartz – 石英”。适用于各种电子部件，如镇流器等。

○采用充砂技术也可作为其它防爆技术的附加措施。

8、n型-Ex n

○依据标准：GB3836.8-2003

○n型电气设备：一种在正常运行时或标准、制造厂规定的异常条件下，不会产生引起点燃的火花或超过温度组别限制的最高表面温度的电气设备。目前具有5种防爆型式：

①Ex nA - 无火花型设备

②Ex nR - 限制呼吸外壳

③Ex nL - 限制能量设备

④Ex nZ - 具有简单正压

⑤Ex nC – 封闭式结构 有火花型设备，电火花触头采用除nR、nL和nZ之外的保护技术(封闭、密封外壳)。

○注意：序号①适用于正常工作，不产生电弧、火花或过热表面的设备；序号②-⑤适用于正常工作，产生电弧、火花或过热表面的设备，它通过采取标准规定的措施，使其不会产生点燃。

9、粉尘防爆型-DIP

○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，例如DIP A20、DIP A21、DIP B20 和DIP B21等。

○该类型设备按照等级适用于20、21或22区粉尘危险场所。

防爆标志解析

1、中国防爆电气设备的防爆标志：

符号：隔爆型—d，增安型—e，本质安全型—ia/ib/ic，正压型—p，油浸型—o，充砂型—q，无火花型—n，浇封型—m，特殊型—s。

2、ATEX防爆标志：

3、ATEX防爆标志举例：

II 1G ExiaIICT4 Ga - 表示设备可适用于0区工厂爆炸性气体环境。

II 2G ExdeIICT6 Gb - 表示设备可适用于1区工厂爆炸性气体环境。

II 2G Exd[ib]IICT6 Gb - 表示设备可适用于1区工厂爆炸性气体环境，并含有可与1区气体危险场所用本安设备相连的关联电路。

注：温度组别可直接标志最高表面温度

4、北美防爆标志：

○北美将爆炸性混合物分为三级：ClassⅠ代表气体，ClassⅡ代表粉尘，ClassⅢ代表纤维。

○爆炸性气体危险场所的划分：Division1（对应中国Zone0和Zone1）,Division2（对应中国Zone2） 。

○将爆炸性气体和粉尘、纤维共分为八组，其典型代表物质有：

①GroupA 代表气体是乙炔；GroupB 代表气体是氢气；

②GroupC 代表气体是乙稀；GroupD 代表代表气体是丙烷和甲烷；

③GroupE 代表代表金属导电粉尘，电阻率小于105Ω·cm；

④GroupF 代表碳粉尘，电阻率为105-108Ω·cm；

⑤GroupG 代表农业粉尘和非导电粉尘，电阻率大于108Ω·cm。

⑥爆炸性纤维不分组，直接用ClassⅢ表示。

5、北美防爆标志举例：

ClassⅠ,Div 1 & 2, Gps A,B,C,D ; T4

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