防爆電器產品的分類

1.按使用場所不同分為:

Ⅰ類:煤礦用防爆電器;

Ⅱ類:工廠用防爆電器;

2.按用途不同分為:

燈具:有內裝燈泡、燈管及LED三種;

電器:操作柱、開關、按鈕、配電箱、起動器、控制柜;

管件:接線盒(箱)、穿線盒、活接頭、撓性連接管;

儀表:安全柵、電表、電話機;

其它類:電鈴、風機、風扇、變壓器、插銷、鎮流器、加熱器、空調;

3.按最大試驗安全間隙和最小點燃電流比例不同,Ⅱ類防爆電器又可分為:

ⅡA類防爆電器;

ⅡB類防爆電器;

ⅡC類防爆電器;

防爆級別:ⅡC>ⅡB>ⅡA

本質安全型及隔爆型防爆電氣設備有ⅡA、ⅡB、ⅡC 分級外,其它類型無級別規定。

4.按防爆類型分為:

隔爆型(d);增安型(e);正壓型(P);充砂型(q);充油型(O);本質安全型(i);無火花型(n);氣密型(h);澆封型(m);特殊型(s);粉塵防爆型(DIP);復合型(ed);

5. 按危險環境的區域選用防爆電氣設備類型

0區:ia、S; 1區:ia、ib、d、e(部分)、m、p、O、q; 2區:ia、ib、d、e、m、p、O、q、n.

以上符號代表:ia、ib-本質安全型;d-隔爆型;e-增安型;m-澆封型;p-正壓型;O-充油型;q-充沙型;n-無火花型;S-特殊型。

S型防爆電氣設備是指不符合上述防爆型式標準的電氣設備,但經檢驗單位認可。一般由檢驗單位確認使用的危險區域。

1區環境使用的e型防爆電氣設備僅限于接線盒(箱)、三相鼠籠式異步電動機、單插腳熒光燈產品。

爆炸性氣體(蒸氣)混合物的分類

分組1. 爆炸性氣體(蒸氣)混合物分類:

中國: Ⅰ類(甲烷)、Ⅱ類(爆炸性氣體混合物)、Ⅲ類(爆炸性粉塵和纖維)

北美: ClassⅠ(爆炸性氣體);ClassⅡ(爆炸性粉塵);ClassⅢ(纖維)

對隔爆型及本質安全型電氣設備又分成ⅡA、ⅡB、ⅡC類三種。

2. 爆炸性氣體(蒸氣)混合物分級:

爆炸性氣體(蒸氣)混合物分級我國和IEC一樣,與北美不同,見下表:

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3.爆炸性氣體分組總匯

4. 爆炸性氣體(蒸氣)環境的分區

世界各國對危險場所區域劃分不同,但大致分為兩大派系:我國和大多數歐洲國家采用國際電工委員會(IEC)的劃分方法,而以美國和加拿大為主要代表的其他國家則采用北美劃分方法。

1)我國對爆炸性危險場所劃分的依據:

GB3836.14-2000《爆炸性氣體環境用電氣設備第14部分危險場所分類》

GB50058-1992 《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》

根據爆炸性氣體(蒸氣)環境出現的頻率和持續時間把危險場所分為以下區域。

0區:爆炸性氣體環境連續出現或長時間存在的場所。

1區:在正常運行時,可能出現爆炸性氣體環境的場所。

2區:在正常運行時,不可能出現爆炸性氣體環境,如果出現也是偶爾發生并且僅是短時間存在的場所。

另外,按英國專家R.H卡恩迪根據持續時間的概念論述:

0區:每年至少出現1000h;

1區:每年在10—1000h;

2區:每年在10h以下。

隔爆型電氣設備

隔爆型電氣設備是指具有隔爆外殼的電氣設備,防爆標志為“d”。其制造檢驗標準應符合GB3836.1-2000及GB3836.2-2000標準的要求。隔爆外殼是指能承受內部的爆炸壓力,并能阻止爆炸火焰向周圍環境傳播的防爆外殼。

電氣設備外殼的內部由于呼吸作用會進入周圍的爆炸性氣體混合物,當設備產生電火花及危險高溫時,將引燃殼內的爆炸性氣體混合物,形成巨大的爆破力及沖擊波。一方面隔爆外殼應能承受內部的爆炸壓力而不破損;另一方面隔爆外殼的接合面應能阻止爆炸火焰向殼外傳播點燃周圍的爆炸性氣體混合物。因此隔爆外殼應有耐爆性及隔爆性兩種性能。

1.隔爆外殼的耐爆性

隔爆外殼中產生的爆炸壓力受爆炸性氣體混合物的濃度、外殼的容積及形狀、點火源的位置、接合面間隙、爆炸性氣體混合物的初始壓力及溫度等的影響。在低于最大爆壓濃度時,爆炸壓力與混合物的濃度成正比;當外殼的容積增大時,其熱損失相對減小,爆炸壓力相對增高;就外殼的形狀而言,非球型容器比球型容器的爆炸壓力要低;點火位置偏離中心,其爆炸壓力會下降;接合面間隙增大,爆炸壓力將下降;爆炸性氣體混合物的初始壓力及溫度提高,爆炸壓力將增大。

隔爆型電氣設備爆炸時其內部會產生0.5MPa-2.0MPa的爆壓,將對殼壁產生沖擊力。當外殼材質的強度不能滿足要求時,造成破損,所以外殼的抗拉強度及壁厚應達到要求。

隔爆型電氣設備的外殼材料均用金屬材質制成。常用的有鋼板、鑄鋼、鑄鋁合金、鑄鐵等材料。當采用鑄鐵時,其牌號應不低于HT250;當采用鑄鋁時,應用抗拉強度不低于120Mpa,含鎂量不低于6%的銅鋁合金。當外殼容積不大于0.01升時,可采用陶瓷材料制造;當外殼容積不大于2.0升時,可采用塑料材料制造,但塑料外殼的結構強度受成型工藝及易自然老化的影響,一般用于外殼容積小于0.1升的隔爆部件。

隔爆外殼由于要承受爆壓的沖擊力,因此其壁厚值相對其它防爆型式的外殼要大。以鑄鋁殼體為例,容積不大于2.0升的外殼,殼壁厚度應在4.0-8.0mm之間,法蘭厚度應在8.0-12.0mm之間;壓鑄鋁外殼的壁厚由于致密度相對較高,其壁厚可設計得小一點。當容積大于4.0升時,須采用鑄鋼等黑色金屬材料。

隔爆型電氣設備在結構設計時,要盡量避免壓力重疊現象。壓力重疊現象一般產生在包含兩個或多個空腔以小孔形式連通的外殼內,當一個空腔引爆后,其火焰將向另一空腔傳播,由于火焰的前沿面比氣體傳播速度要慢,另一空腔首先進行氣體預壓,再進行點燃爆炸,這樣產生的爆壓比前一個空腔高數倍,將造成殼體的嚴重損壞。事實上,在同一空腔中,當電氣部件安裝不合理時也會產生壓力重疊現象。

綜上所述,外殼不宜制成以小孔連通的多空腔形式,殼內電器元件的安裝也應避免將整腔分割成幾個小空腔。另外,外殼三維尺寸之比不宜過大。否則殼內會產生壓力重疊現象。

2.隔爆外殼的隔爆性

由于制造、安裝、維護等原因,隔爆外殼不可能是天衣無縫的整體,而是由許多個零部件組成。零件間的連接縫隙會成為殼內的爆炸產物所通過的路徑,引燃周圍的爆炸性氣體混合物。這些零部件的配合部分稱隔爆接合面,其接合縫隙稱隔爆接合面間隙。

隔爆外殼的隔爆性是建立在隔爆接合面對內部的爆炸火焰有冷卻作用為理論基礎的。隔爆接合面的結構應能保證熄滅間隙中的火焰,損失至少20%的熱量。為此隔爆接合面的寬度L、間隙(或直徑差)i、法蘭至殼體內緣的距離l應符合GB3836.2 表1-表4的規定,對于ⅡC外殼的螺紋隔爆接合面應符合表5的規定。隔爆面的表面粗糙度Ra應不低于6.3微米,隔爆螺紋的精度應不低于6H/6g。為了防銹防腐,隔爆面的表面應涂204-1油脂。

隔爆接合面的結構形式有平面式、止口式、螺紋式。操縱桿和軸的配合屬于圓筒式結構,它們分別應用于殼體與殼蓋的接合處;殼體與操縱桿的接合處;電機軸伸與端蓋的接合處;電纜或導線的引入裝置與殼體的接合處;儀表及顯示器窗與殼體的接合處等。對維修中不經常打開的透明件襯墊應采用金屬或金屬包覆的可壓縮不燃材料制成,其厚度不小于2.0mm。接合面的寬度:外殼容積小于100cm2時,不小于6.0mm;外殼容積大于100cm2時,不小于9.5mm。還有一種膠粘接合面結構。其膠粘材料應采用熱穩定性能好的不燃材料。膠粘接合面的寬度:當外殼容積小于10cm2時,不小于3.0mm;當外殼容積小于100cm2時,不小于6.0mm;當外殼容積大于100cm2時,不小于10.0mm。

3.隔爆外殼上的幾個主要零部件

1)緊固件

緊固件應有足夠的機械強度,當殼體爆炸時,不會引起螺栓斷裂。緊固件應有防銹、防松措施,以保證平面式隔爆接合面的間隙。用螺栓緊固時,若用彈簧墊圈防松,只需將彈簧墊圈壓平即可,不宜擰得太緊。為了避免外力對緊固螺栓的剪切,蓋和殼體接合處的外型尺寸必須一致。

為了緊固牢靠,不允許用塑料或輕合金制造螺栓和螺母,也不允許在塑料外殼上直接攻螺孔。

不透螺孔的深度應保證螺栓和螺孔緊固后,須留有大于2倍防松墊圈厚度的螺紋余量。不透螺孔的周圍及底部厚度須不小于螺栓直徑的三分之一,但至少有3.0mm的裕度。

工藝用透孔或結構上必須穿透外殼的螺孔,應采用圓筒式或螺紋式隔爆型結構將其堵住,外露的端頭須永久性固定。

2)聯鎖裝置及警告牌

正常運行時會產生火花和電弧的電氣設備,須設置聯鎖裝置。聯鎖裝置的機構應保證電源接通時殼蓋不能打開;殼蓋打開后,電源不能接通。

用螺栓緊固的外殼允許用警告牌代替聯鎖裝置。警告牌內容:嚴禁帶電開蓋!

3)透明件

透明件主要用于照明燈具的透明罩、儀表窗口、指示燈罩等部位。照明燈具的透明罩用鋼化玻璃、高硼玻璃制成;儀表窗口用的透明件采用光學玻璃、鋼化玻璃制成,前者透明性好,但應增加厚度;指示燈罩用的透明件采用鋼化玻璃、聚碳酸酯塑料制成。以上均應能承受規定的沖擊試驗及耐壓試驗。

隔爆外殼上固定透明件的方法有膠粘式、襯墊式兩種。膠粘或襯墊的寬度應符合2條有關規定的要求。

4)引入裝置

引入裝置是電纜或導線進出電氣設備的防爆部件。按其結構分有橡膠密封圈式、填料密封式、帶螺紋的電纜引入方式之分。

橡膠密封圈式引入裝置是用壓緊螺母將橡膠密封圈抱緊電纜或導線,同時擠實引入裝置的內孔,達到致密效果。為了達到防爆要求,規定了密封圈的非壓縮軸向長度:對同一外徑,多層內孔的密封圈,當圓形電纜直徑不大于20mm,非圓形電纜截面周長不大于60mm時,最小為20mm;當圓形電纜直徑大于20mm,非圓型電纜截面周長大于60mm時,最小為25mm;對同一外徑,只有一個內孔的密封圈,其密封圈的非壓縮軸向長度:當外殼容積小于0.1升時,最小為10mm;當外殼容積大于0.1升時,最小為16mm;對ⅡC類容積大于2.0升的隔爆外殼,密封圈的非壓縮軸向長度應符合多層內孔密封圈的有關規定。

密封圈的壓緊件有壓緊螺母式及壓盤式兩種結構,均用金屬材料制成。當圓形電纜直徑大于20mm時,壓緊件應有防拔脫機構。

填料密封式引入裝置是在引入裝置內充填熱固性混合填料,其最小軸向長度應為20mm。填料密封盒內貫通的電纜芯線數應符合說明書要求,并保證沿密封長度20mm各點上至少有20%的橫截面積有填料填充。

帶螺紋的電纜引入裝置的隔爆螺紋至少有6扣螺紋,并至少有8mm長度。

5)襯墊

隔爆外殼上的襯墊有兩種形式:防爆用的襯墊,應采用金屬或金屬包覆的可壓縮不燃材料;防護用的襯墊,應采用橡膠或塑料的可壓縮不燃材料,且不能計算在隔爆接合面內。

6)接線盒

有電火花及危險高溫的電氣設備應設置接線盒,構成間接引入方式。接線盒應有足夠的尺寸便于設備的連線,電氣連接件的電氣間隙及爬電距離應符合增安型的要求。

如果電纜封入主外殼內,則外殼外部的電纜長度至少應為1.0m。

7)接地連接件

為安裝方便,隔爆外殼上的接地連接件有內、外之分,連接件的尺寸應壓緊4.0mm2銅芯線,并有防松、防腐措施。金屬管布線及雙重絕緣的電氣設備可不設接地連接件。

8)銘牌

銘牌是隔爆型電氣設備標志及電氣參數的承諾。其內容有額定電壓、額定電流或功率、防爆標志、防爆合格證號、出廠日期或編號、制造廠名等。

4.隔爆型電氣設備的評估

隔爆型電氣設備的外殼能保證內部引燃爆炸后不會點燃周圍的爆炸性氣體混合物,其安全程度較高,可用于1區、2區爆炸性氣體危險環境。但內部爆炸會損壞電氣部件,造成工藝裝置的停產,所以對重要的工藝裝置所配置的電氣設備不能采用隔爆型電氣設備。

此外,在設計隔爆外殼時因考慮其耐爆性及隔爆性,所以會造成隔爆外殼的結構尺寸大、重量重。用戶安裝時要注意機架的固定。

最大試驗安全間隙是電氣方面的專業術語

它是電氣方面的專業術語。

最大試驗安全間隙(maximum examination safty gap,MESG)是指兩個容器由長度25mm的間隙連通,在規定試驗條件下,一個容器內燃爆時,不會使另一個容器內燃爆的最大連通間隙的寬度。此參數是衡量爆炸性物品傳爆能力的性能參數。

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