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爆炸性气体环境电气设备如何选型?

2024-06-11 来源:防爆云平台--防爆产业链一站式O2O综合服务平台【官网】 浏览 179 次

在看爆炸性气体环境电气设备的选型之前,我们首先要知道爆炸性气体环境是指什么?


爆炸性气体环境是什么?

爆炸性气体环境:在大气条件下,气体或蒸汽可燃物质与空气的混合物引燃后,能够保持燃烧自行传播的环境。


——来源GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》


爆炸性气体环境危险场所划分必要性


众所周知,在危险场所中安全地使用爆炸性环境用电气设备的前提条件是合理的选择、正确的安装和必要的维护。合理的选择防爆电气设备,必然涉及到与其所在的危险场所要相适应。因此,首先要明确危险场所是如何划分的。

01爆炸性气体环境危险场所区域划分


中国目前采用的爆炸性气体环境危险场所划分方法与国际电工委员会标准一致,即根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间,把爆炸性气体环境危险场所划分为0区、1区和2区,参见表1

表1 危险场所区域等级定义

国际上对于爆炸性危险区域的划分,较完整的有美国石油协会(API)、国际电工委员会(IEC)、美国国家标准学会(ANSI)等组织发布的相关规范。海上石油设施电气设备安装区域划分主要依据美国石油协会发布的API规范。按照API RP 500划分,爆炸性气体环境可分为Division 1和Division 2两个等级。GB、IEC、EN及美标气体场所分类参见表2。

表2 GB、IEC、EN及美标气体场所分类

02爆炸性气体环境危险区域划分典型示例图


结合具体情况,充分分析影响区域的等级和范围的各项因素包括可燃物质的释放量、释放速度、沸点、温度、闪点、相对密度、爆炸下限、障碍等及生产条件,运用实际经验加以分析判断时,可使用以下典型示例图来确认范围。

图1 释放源接近地坪时可燃物质重于空气、通风条件良好的生产装置区

(附加2区对防爆电气设备的选型、安装要求等同于2区)

图2 可燃物质重于空气、设在户外地坪上的固定式贮罐

图3 可燃物质轻于空气、通风良好的压缩机厂房

图4 可燃物质轻于空气、通风不良的压缩机厂房

图5 可燃液体、液化气、压缩气体等密闭注送系统的槽车

爆炸危险区域划分是为了保障人身和财产的安全,因地制宜地采取的防范措施。


爆炸性气体环境下要确保电气设备的安全使用


从原油生产汽油和煤油等燃料,到塑料和化学纤维原料等高分子化学品,石油化工厂承载着人们生活必需品的生产。但与此同时,氢气、汽油、乙烯等各种可燃物的处理,也往往与危险相伴。

尤其应该防范的就是瓦斯爆炸,由于爆炸会引起火灾和建筑物的损坏,更有甚者会危及生命,所以要从设备和管道的维修/检查、应对紧急状况的手册完善、操作人员的教育等多个角度谋求彻底的事故预防措施。

除了字面意义的"防爆"即对爆炸进行预防之外,其中还包含另外一层含义,就是要避免电气设备成为爆炸的原因,不让设备产生的火花和热量引燃瓦斯。

瓦斯爆炸需要具备一定的条件,瓦斯、氧气和着火源缺一不可。

瓦斯不能独立燃烧,但与空气中的氧气按照一定浓度混合后就具备了燃烧的可能性。该环境下的空气被称为"爆炸性气体环境",与火花、热、静电等着火源一触即燃,气体迅速膨胀,从而产生巨大的压力。

这么看下来,防止爆炸事故的首要任务就是避免"爆炸性气体环境"的形成,但是想在专门处理瓦斯的石油化工厂做到这点几乎是不可能的。而工厂生产时的照明、发动机、仪表等电气设备也同样不可或缺。

二者相权下来,人们决定将电气设备设计为"防爆结构",避免这些设备成为"着火源",在爆炸性气体环境下也能够安全使用。


爆炸性气体环境电气设备如何选型


在爆炸性气体环境内,电气设备应根据下列因素进行选择:


01总体要求


1.安全原则

安全是选型的首要原则,选用防爆电气设备须与爆炸危险场所的区域等级和爆炸性混合物的级别、组别相适应,否则就不能保证安全。

2.符合标准要求

选用防爆电气设备必须遵守国家有关安全法规及相关防爆标准。

3.环境要求

防爆电气设备规定的环境条件温度范围为:-20~+40℃温度过高、过低都需采取特殊的设计、试验等措施。此外,还要考虑其他环境条件对防爆性能的影响(例如:危险化学品作业场所中普遍存在既有易燃易爆的危险,还同时受到化学腐蚀,或盐雾、或高温、低温、高湿,或沙尘、雨水,或振动的影响)。对于户外使用的防爆电气设备,其外壳防护等级建议不低于IP55。

4.便于维护

防爆电气设备使用期间的维护和保养是确保安全可靠的重要保证。在相同的功能要求条件下,选择结构越简单越好。此外还须考虑同一工程项目内使用防爆电气设备的互换性,便于维护管理。必要时,还应考虑系统运行要求,如连续运行的自动化系统应优先选用本质安全型产品。


02电气设备选型的要点


1.根据区域类别选型

根据爆炸危险场所区域划分图确定危险区域:0区、1区、2区,如表1

表1、根据爆炸危险区域选择设备保护级别(EPL)和防爆结构

注1:在1区Gb中使用的“eb”型电气设备仅限于下列电气设备:在正常运行中不产生火花、电弧或危险温度的接线盒和接线箱,包括主体为“db”或“mb”型,接线部分为“eb”型的电气产品;配置有合适热保护装置的“eb”型低压异步电动机(频繁和环境条件恶劣者除外);“eb”型荧光灯。

2.根据气体或蒸气的引燃温度选型

要根据危险环境可能存在的可燃性气体/蒸气的种类来选择防爆电气设备的级别和温度组别。电气设备应按其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,电气设备必须在被标志的温度范围内使用。

3.根据设备类别选型

电气设备应按照表2的要求选型

表2 气体/蒸汽分类与设备类别间的关系

当电气设备标志适用于特定气体或蒸汽时,没有经过有能力机构的全面评定、证明能够与其他气体或蒸汽一起使用时,不能与其他气体或蒸汽一起使用。


03防爆标志的确定


1.防爆标志说明

防爆标志是防爆电气设备所适用的爆炸性危险场所的代号。见表3

表3 防爆气体环境的标志构成

注:防爆标志应包含所有使用的防爆型式符号,防爆型式的符号应按字母顺序排列。

2.防爆标志的确定原则

在进行产品设计前,首先应根据产品预计的使用条件确定产品的防爆标志。它是确保电气设备设计经济、合理性指标的关键。根据电气设备的电气参数、防爆参数、性能要求、运行要求、安装要求以及环境的影响来合理选用不同的防爆结构型式。


04选型举例


某沿海地区柴油库储罐附近,危险区域划分为2区,需安装一批防爆控制箱。

1.区域划分:爆炸危险区域2区;

2.物质特性(查GB 50058物质特性表);

3.使用环境:

  • 由于在南方沿海地区,雷暴降雨频繁;
  • 由于受海洋气候的影响,有较强的盐雾腐蚀。

4.使用要求:电缆配线方式。

选用的电气设备:

总之,我们在确定产品防爆标志时,应综合考虑到实际应用要求中的各种具体因素,使确定的防爆标志安全、可靠、经济、合理

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