科学
基本简介
explosion protection
1、引起爆炸的三个必要条件，三个条件同时具备 —— 爆炸
防爆电器
燃点ignite；助燃气体comburant（特殊物质可以非O条件下燃烧爆炸，如Mg可在二氧化碳中剧烈燃烧）；可燃物 combustible2、防止爆炸的产生必从三个必要条件来考虑，限制了其中的一个必要条件，就限制了爆炸的产生。
防止化工厂、炼油厂中爆炸性和易燃性的物质可能引起的爆炸。
设备和管道因密封不良而引起爆炸性或易燃性物质外逸，遇到仪表的电气接点和电气设备短路时形成的火花，都可能引起爆炸或燃烧（见爆炸极限）。
防爆内容
防爆措施
（1）选择相应的防爆型仪表和防爆型电气设备，标准的结构有：隔爆型、增安型、正压型、充沙型、本质安全型和充油型等。
防爆电器
（2）选用适应的通风方法。（3）预防或最大限度地降低易燃物质泄漏的可能性。
（4）不用或尽量少用易产生电火花的电气元件。
（5）采取充氮气之类的方法维持惰性状态。
参见防爆膜。
防爆设计
在建筑设计时，应合理确定建筑物的各项要求：①建筑层数。一般宜采用单层建筑。对于必须采取自下而上或自上而下的生产工艺流程的建筑物才可采用多层建筑。在多层建筑中，如果只有一部分为防爆房间，应尽可能把它安排在最上层，不能把它布置在地下室或半地下室。如果防爆的工艺流程是上下贯通直至顶层的，应在每层楼板上开设泄爆孔，其面积应不小于楼板面积的15%，楼顶采用轻质泄压屋顶。②耐火等级。爆炸时往往酿成火灾，防爆建筑物应具有较高的耐火等级：单层建筑不低于二级，多层建筑应为一级。③结构类型。为避免爆炸造成房屋倒塌，建筑物应选用耐爆承重结构，并采取泄压措施。一般采用钢筋混凝土结构；如果墙体较厚或防爆建筑面积很小，可采用砖墙承重的混合结构，但必须设置轻质泄压屋顶。④平面形状。建筑平面宜为矩形。建筑物宽度愈小，外墙面积同容积之比愈大，愈有利于采光、通风和泄压。多层建筑的宽度不宜大于18米。⑤安全出入口。安全疏散用的出入口，一般应不少于两个，并须满足安全疏散距离和疏散宽度等要求。⑥防爆区段布置。建筑物仅需局部防爆时，该防爆区段应靠外墙布置，要求至少有两个外墙面；如果只有一个外墙面，其面积应占房间周长总面积的25%以上。生产有爆炸物的厂房，宜采用开敞式或半开敞式建筑。
防爆设备
定义：在规定条件下不会引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。
分为三类：
Ⅰ类：煤矿井下电气设备；
Ⅱ类：除煤矿、井下之外的所有其他爆炸性气体环境用电气设备。
Ⅱ类又可分为ⅡA、ⅡB、ⅡC类，标志ⅡB的设备可适用于ⅡA设备的使用条件；ⅡC可适用于ⅡA、ⅡB的使用条件。
说明：ⅡC标志是较高的防爆等级，但并不表示该设备性能最好。
最高表面温度：电气设备在规定范围内的最不利运行条件下工作时，可能引起周围爆炸性环境点燃的电气设备任何部件所达到的最高温度。最高表面温度应低于可燃温度。
例如：防爆传感器环境的爆炸性气体的点燃温度为100℃，那么传感器在最恶劣的工作状态下，其任何部件的最高表面温度应低于100℃。
温度组别：爆炸性环境用电气设备按其最高表面温度划分为T1-T6组别
| T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 |
450 ℃ | 300 ℃ | 200℃ | 135 ℃ | 100 ℃ | 85℃ |
III类：电气设备用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境
III类电气电气设备在分为：IIIA类：可燃性飞絮；IIIB类：非导电性粉尘；IIIC类：导电性粉尘。
方式具体介绍
将工厂或矿区的爆炸危险介质，按其引燃能量，最小点燃温度以及现场爆炸性危险气体存在的时间周期进行科学分类分级，以确定现场防爆设备的防爆标志和防爆形式。
名词解释：
ia 等级：在正常工作、一个故障和二个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。
正常工作时，安全系数为 2.0；一个故障时，安全系数为 1.5；二个故障时，安全系数为 1.0。
注：有火花的触点须加隔爆外壳、气密外壳或加倍提高安全系数。
ib 等级：在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。
正常工作时，安全系数为 2.0 ；一个故障时，安全系数为 1.5。
正常工作时，有火花的触点须加隔爆外壳或气密外壳保护，并且有故障自显示的措施，一个故障 时安全系数为 1.0。
EExd：是指将爆炸包起来的意思；
IIC：是指点燃能量uJ,280,>180,60...80,<60;T6:是指温度组别，即电气设备按其最大表面温度被分在不同的温度组别。气体的温度组别按不同的点燃温度划分。T6是85度。
隔爆型电气设备（d）：是指把能点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内，该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力并阻止和周围的爆炸性混合物传爆的电气设备。
增安型电气设备（e）：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，并在结构上采取措施，提高其安全程度，以避免在正常和规定过载条件下出现点燃现象的电气设备。
本质安全型电气设备（i）：在正常运行或在标准试验条件下所产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。
无火花型电气设备（n）：在正常运行条件下不产生电弧或火花，也不产生能够点燃周围爆炸性混合物的高温表面或灼热点，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备。
防爆特殊型（s）：电气设备或部件采用GB3836-83未包括的防爆型式时，由主管部门制订暂行规定。送劳动人事部备案，并经指定的鉴定单位检验后，按特殊电气设备“s”型处置。
爆炸区域划分
危险场所区域的含义，是对该地区实际存在危险可能性的量度，由此规定其可适用的防爆型式。
1、国际电工委员会/欧洲电工委员会划分的危险区域的等级分类
0区（Zone 0）：易爆气体始终或长时间存在；连续地存在危险性大于1000小时/每年的区域；
1区（Zone 1）：易燃气体在仪表的正当工作过程中有可能发生或存在；断续地存在危险性10~1000小时/每年的区域；
2区（Zone 2）：一般情形下，不存在易燃气体且即使偶尔发生，基存在时间亦很短；事故状态下存在的危险性0.1~10小时/每年的区域；
中国划分的有效区域和以上相同。
2、易爆区域等级划分，国际标准与美国标准的对照比较
I.E.C. N.E.C.
气体 Zone 0 Class I, Division I
Zone 1 Class I, Division I
Zone 2 Class I, Division II
粉尘 Zone 10 Class II, Division I
Zone 11 Class II, Division II
I.E.C.：国际电工技术委员会（Internaional Electrotechnical Commission）
N.E.C.：美国电气规程（National Electrical Code, U.S.A.）
防爆标示识别
防爆标志
IEC 防爆等级标准格式:Ex(ia)ⅡC T4
| E：按CENELEC标志认可 | Ex：防爆公用标志 |
ia：防爆型式（本质安全） | Ⅱ：设备组别 |
C：气体组别 | T4：温度组别 |
气体组别
| 典型的危险性气体 | 欧洲电工 标准化委员会 EN50014EC | 北 美 NEC500条款 CLASS1表气 | 中 国 GB-3836-1 | 最小点燃能量 （微 焦） |
乙 炔 | ⅡC | A | ⅡC | 20 |
氢 气 | ⅡC | A | ⅡC | 20 |
乙 烯 | ⅡB | C | ⅡB | 60 |
丙 烷 | ⅡA | D | ⅡA | 180 |
注：中国GB3836标准规定ⅡC级最小点燃能量为19微焦耳,ⅡA级最小点燃能量为200微焦耳。
气体分组和点燃温度，在一定环境温度和压力下与可燃性气体和空气的混合浓度有关。
根据可能引爆的最小火花能量，我国和欧洲及世界上大部分国家和地区采用的国际电工委员会( IEC)标准将爆炸性气体分为四个危险等级:
| 温度组别 级别 | T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 |
Ⅱ A | 甲烷、甲苯、甲酯、乙烷、丙烷、丙酮、丙烯酸、苯、苯乙烯、一氧化碳、醋酸乙酯、醋酸、氯苯、醋酸甲酯、氨 | 甲醇、乙醇、乙苯、丙醇、丙烯、丁醇、丁烷、醋酸丁酯、醋酸戊酯、环戊烷、 | 戊烷、戊醇、己烷、己醇、庚烷、辛烷、环乙醇、松节油、石脑油、石油（包括汽油）、燃料油、戊醇四氯 | 乙醛、三甲胺 | 亚硝酸乙酯 | |
Ⅱ B | 丙烯酯、二甲醚、市用煤气 | 丁二烯、环氧丙烷、乙烯 | 二甲醚、丙烯醛、碳化氢 | 乙醚、二乙醚 | ||
Ⅱ C | 氢、水煤气 | 乙炔 | 二硫化碳 | 硝酸乙酯 |
美国和加拿大首先将散布在空气中的爆炸性物体分成：
三个CLASS(类别)：CLASSⅠ气体和蒸气；CLASS Ⅱ尘埃；CLASS Ⅲ纤维。
然后再将气体和尘埃分成 Group(组)：
组名 代表性气体或尘埃
A 乙炔
B 氢气
C 乙烯
D 丙烷
E 金属尘埃
F 煤炭尘埃
G 谷物尘埃
2、温度组别（T组）
这是与气体点燃温度有关的电气设备（假定环境温度为40℃时）的最高表面温度，点燃能量与点燃温度无关。在标准BS5345第一部分中列出了所有可燃性气体和其组别。
| 最高表面温度（℃） | 温度组别 | 常见爆炸性气体 | |
IEC79-8 | GB3836-1 | ||
450℃ | T1 | T1 | 氢气、丙烯腈等46 种 |
300℃ | T2 | T2 | 乙炔、乙烯等47 种 |
200℃ | T3 | T3 | 汽油、丁烯醛等36 种 |
135℃ | T4 | T4 | 乙醛、四氟乙烯等6 种 |
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防爆设备的选型
1、各种防爆型式的对应标准
| 防爆型式 | 在英国允许 使用的场所 | 中国标准 GB3836 | 防爆型式 符 号 | IEC标准 79- | CENELEC标准 EN50 |
增安型 | 1或2 | 3 | e | 7 | 019 |
本质安全型 | 0，1或2 | 4 | ia,ib或ic | 11 | 020（设备） |
隔爆型 | d | 2 | d | 1 | 018 |
特殊型 | s | 无 | s | 无 | 无 |
2、气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表
| 爆炸危险区域 | 适用的防护型式 电气设备类型 | 符 号 |
0区 | 1、本质安全型（ia级） | ia |
2、其他特别为0区设计的电气设备（特殊型） | s | |
1区 | 1、适用于0区的防护类型 | |
2、隔爆型 | d | |
3、增安型 | e |
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3、防爆方法对危险场所的适用性：
| 序号 | 防爆型式 | 代号 | 国家标准 | 防爆措施 | 适用区域 |
1 | 隔爆型 | d | GB3836.2 | 隔离存在的点火源 | Zone1,Zone2 |
2 | 增安型 | e | GB3836.3 | 设法防止产生点火源 | Zone1,Zone2 |
3 | 本安型 | ia | GB3836.4 | 限制点火源的能量 | Zone0-2 |
4 | 本安型 | ib | GB3836.4 | Zone1,Zone2 | |
5 | 正压型 | px,py,pz | GB3836.5 | 危险物质与点火源隔开 | Zone1,Zone2 |
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防护等级
（BS EN60529；1992）
作为应用于易爆危险区的仪表，对其外壳的保护等级亦应作出规定，赋予一定的代码，即IP等级号。
IEC144规定的壳体保护等级由一个对应其抗外界物体冲击与穿刺能力及防水能力的代码表示。例如：本安型仪表测量电路板不应从其壳体中取出，否则会违反IP40所提出的最低要求。保护等级由两位数字组成，在其前加上IP字样。
第一位特征数字防止固定导体异物进入
| 0 | 无防护 |
1 | 固定异物直径大于50mm |
2 | 固定异物直径大于12mm |
3 | 固定异物直径大于2.5mm |
4 | 固定异物直径大于1.0mm |
5 | 防尘 |
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第二位特征数字防止进水造成有害影响
| 0 | 无防护 |
1 | 垂直滴水 |
2 | 倾角75-90°滴水 |
3 | 淋水 |
4 | 溅水 |
5 | 喷水 |
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另注：
IP1 2
第一位数字 第二位数字
抗外界物体冲刺能力防水能力
0：无抗冲穿能力 0：无防水穿能力
1：外界物体尺寸大于50mm（特大） 1：水自落下滴
2：外界物体尺寸大于12mm（中） 2：水滴入角度为-15°
3：外界物体尺寸大于2.5mm（小） 3：水以60°角度喷射
4：颗粒状外界物体，粒度大于1mm 4：从各方面喷射
5：危险性尘埃 5： 50升/分的水束
6：穿透性尘埃（仅适用于特殊壳体） 6： 100升/分的水束
7：以1米/分的速度浸入水中
8：以预先商定的方式浸入水中
爆炸特性
| 名称 | 燃点（°C） | 温度等级 | 爆炸等级组号 | 名称 | 燃点（°C） | 温度等级 | 爆炸等级组号 | |
丙酮 | 540 | T1 | IIA | 乙炔 | 305 | T2 | IIC | |
醋酸酐 | 330 | T2 | IIA | 苯 | 555 | T1 | IIA | |
丁烷 | 365 | T2 | IIA | n-丁醇 | 340 | T2 | IIA | |
苯氯酸 | 590 | T1 | IIA | 乙醇 | 425 | T2 | IIA | |
乙醋酸 | 460 | T1 | IIA | 甲醇 | 455 | T1 | IIA |
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供电限制
供电限制主要体现在以下三个方面： 1、将动力电与电子元件隔离。
2、采取措施杜绝外界干扰电磁场通过继电或电流输出端偶合至电子元件中。
3、限制传感电路的工作电源及电压
本安型电路可分为两类：ia及ib。Ib本安电路必须保证正常工作状态下以及系统中存在一起故障时，电路元件不发生燃爆。Ia本安电路则要求正常工作状况下及存在两起故障时，元器件不发生燃爆。
全球各地防爆标准
1、IEC / CENELEC / EUrOPE及NORTH AMERICA / FM标准为经常选用，而CANADA / CSA标准几乎在中国不使用。
例： CENELEC: Eex de/Eex d ib IIC T2-T6
FM: NI/I/Z/ABCD DIP/II, III/1/EFG
XP/I/1/ABCD DIP/II, III/1/EFG
CSA: Class I, Div 2, ABCD
2、新的欧洲防爆标准ATEX100a将取代原CENELEC标准（截止2003年）
ATEX 100a： II IG Eex ia IIB T6
I II 1G Zone 0 1D, 2D,3D dust explosion
Mining other 2G Zone 1
Industry industry 3G Zone 2
术语
安全栅安全参数定义：
*8226; 安全栅最高允许电压： Um
保证安全栅本安端的本安性能，允许非本安端可能输入的最高电压
*8226; 安全栅最高开路电压： Uoc
在最高允许电压范围内本安端开路时电压最大值
*8226; 安全栅最大短路电流： Isc
在最高允许电压范围内本安端短路时的电流最大值
*8226; 安全栅允许分布电容： Ca
保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电容
*8226; 安全栅允许分布电感： La
保证本质安全性能情况下本安端最大允许外接电感
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