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爆炸性气体环境中防爆电气设备的选型
发布时间: 2020-3-6
  爆炸性气体环境中防爆电气设备的选型,主要是指选择防爆防爆电气设备的防爆型式。因此,设计人员应该按照爆炸性气体危险场所的危险区域、防爆电气设备的防爆型式(和设备保护级别)和可性气体的特征参数这三个条件的匹配性来确定可以用于爆炸性气体环境中的防爆电气设备。
  这就是爆炸性气体环境中防爆防爆电气设备选型的基本原则。
  1.根据危险区域选择设备保护级别和防爆型式
  (1)0区用防爆防爆电气设备
  在0区中安装和运行的防爆电气设备应该是设备保护级别为Ga级的,就防爆型式而言,应该是符合Ga级要求的防爆型式,例如“ia”级本质安全型、“ma”级浇封型,以及专门设计用于0区的设备。
  (2)1区用防爆防爆电气设备
  在1区中安装和运行的防爆电气设备应该是设备保护级别为舶级的,就防爆型式而言,应该是符合Gb级要求的防爆型式,例如“ib”级本质安全型、“IIlb”级浇封型、“d”隔爆型、“e”增安型目、“pb”级正压型、“o”油浸型、“q”充砂型和专门设计用于1区的“s”特殊型,以及0区用防爆防爆电气设备。
  (3)2区用防爆防爆电气设备
  在2区中安装和运行的防爆电气设备应该是设备保护级别为Gc级的,就防爆型式而言,应该是符合Gc级要求的防爆型式,例如“pc”级正压型、“n”型和专门设计用于2区的“s”特殊型,以及0区用防爆防爆电气设备、1区用防爆防爆电气设备。
  此外,还需特别指出的是,在进行2区用防爆电气设备的防爆型式选择时,人们还应该考虑预期使用的防爆电气设备形成点燃源的频度和周期。假若防爆电气设备频繁而且长期地产生放电火花和(或)危险温度,根据守候定理,即使可燃性气体偶尔出现,发生点燃的可能性也是相当大的。因而。在这种情况下,2区用防爆电气设备也应该采用1区用防爆电气设备的防爆型式(设备保护级别),甚至0区用防爆电气设备的防爆型式(设备保护级别)。
  2.根据危险区域中可燃性气体的温度组别选择防爆电气设备的温度组别
  当防爆电气设备的防爆型式确定之后,设计人员还应该根据危险区域中存在的可燃性气体的温度组别(点燃温度)来确定防爆电气设备的温度组别。防爆电气设备温度组别的选择原则如表1所示。
  表1可燃性气体温度组别与防爆电气设备温度组别的选配关系

可燃性气体

温度组别

点燃温度范围t/

电气设备适应的温度组别

  Tl

T大于450

TlT2T3T4T4T5,T6

T2

450大于等于t大于300

T2,T3,T4T5T6

  T3

30n大于等于t大于200

T3T4T5T6

  T4

200大于等于t大于135

T4,T5,T6

  T5

135大于等于t大于100

 T5.T6

  T6

100大于等于t大于85

T6

  规定:C,b级“e”增安型设备允许运行在1区。然而,根据我国的实际情况,国家标准GB 38弧15小于爆炸性气体环境用防爆电气设备第15部分:危险场所防爆电气安装(煤矿除外)》规定,目前我国仅允许下列类型的“e”增安型防爆电气设备安装和使用在1区:
  在正常运行条件下不产生防爆电气火花,电弧或危险沮度的接线盒或接线箱,包括主体为“d”隔爆型或“m”浇封型而接线盒为…e增安型的防爆电气设备。
  配置适当热保护装置的“e”增安型低压交流三相异步电动机[不得运行于频繁起动的工况和(或)恶劣的工作场所]。
“e”增安型荧光灯。
  由表11.1可知,假若在危险区域中存在着乙烯(分子式为c:H。,温度组别为r12,点燃温度为4250C),那么,设计人员在确定防爆电气设备的温度组别时可以选择他组,也可以选择,13组、T4组、T5组和T6组。就防爆电气设备而言,温度组别的序号越大,防爆电气设备的最高表面温度越小,越不容易点燃相应的爆炸性气体混合物(例如乙烯一空气混合物)。
  3.根据危险区域中可燃性气体的分级选择防爆电气设备的防爆级别
  在各种防爆型式中,只有“i”本质安全型、“d”隔爆型和“n”型中的“nL”限制能量型
防爆电气设备、“nA nL”自保护限制能量型防爆电气设备、“nc”型封闭断路器、“nc”型非点燃元件才细分为ⅡA级、ⅡB级和lI C级三个防爆级别。其他的防爆型式,如果需要,根据试验也可以划分防爆级别。
  设计人员应该根据危险区域中存在的可燃性气体的分级,按照表2中所示的相应关系选择防爆电气设备的防爆级别。
  表2可燃性气体分级与防爆电气设备防爆级别的选配关系

可燃性气体的分级

电气设备适应的防爆级别

A

A、ⅡBIIc

B

B、ⅡC

C

C

  由表2可知,假如在危险区域中存在着苯(分子式为c。H6,分级为ⅡA),那么,设计人员在确定防爆电气设备的防爆级别时可以选择的防爆级别,除ⅡA级外,还可以选择ⅡB级和Ⅱc级。因为在这三个防爆级别中ⅡC级的隔爆间隙(最小点燃电流比)小于ⅡB级的隔爆间隙(最小点燃电流比),ⅡB级的隔爆间隙(最小点燃电流比)又小于ⅡA级的隔爆间隙(最小点燃电流比),所以用小的隔爆间隙(最小点燃电流比)代替大的隔爆间隙(最小点燃电流比),显然是安全的。
  这里还需要指出的是:
  ①人们在进行移动式设备、便携式设备和个人携带式用品的设备保护级别(防爆型式)选
择时,不管危险场所区域如何,应该遵守“就高不就低”的原则,即对于移动式设备、便携式设备,选择设备保护级别为Gb级、Ga级的;对于个人携带式用品,选择设备保护级别为Ga级的。因为这种设备是会“运动”的,它可能会从“2区”进入“1区”甚至“0区”。当然在选型时人们还应该考虑到相应的防爆级别和温度组别。
  ②仅仅通过氢气试验(参见9节)的Ⅱc级设备,能否使用于存在ⅡB级(ⅡA级)
可燃性气体的场所?答案是肯定的,可以使用于这些场所。因为,Ⅱc级设备必须通过ⅡC级设备的耐爆性能试验,而且又通过氢气的隔爆性能试验,因而无论是结构强度还是隔爆结构,都能够满足ⅡB级(ⅡA级)可燃性气体的要求。但是,“ⅡB+H2”级设备不得使用于存在ⅡC级可燃性气体的场所,因为无论结构强度还是隔爆结构都不能满足Ⅱc级可燃性气体的要求(参见第3章)。
  ③对于存在多种可燃性气体形成的所谓混合型可燃性气体的场所,人们在防爆防爆电气设备选型时应该慎重考虑。设计人员应该首先根据式(1.1)和式(1.2)计算场所中存在的这种混合型可燃性气体的爆炸极限,然后根据式(1.21)计算它的最大试验安全间隙,确定它的防爆级别并分析它的温度组别。以此来选择合适的防爆级别和温度组别的防爆电气设备。
  4.对特殊环境条件下防爆防爆电气设备选型的思考
  这里所说的特殊环境条件是指在爆炸性气体环境中某些局部区域内可能存在的高温、高压或(和)富氧的环境。我们已经讨论了可燃性气体的最小点燃电流和最大试验安全间隙随着温度增加、压力升高或者混合物中氧气含量增加而减小,致使有一些可燃性气体会出现“跳级”现象,即从较低的危险级别跳到更高的危险级别。
  因此,在这种情况下,人们在防爆防爆电气设备选型时就必须进行慎重考虑,即使是同一种可燃性气体,在正常情况下适用的设备防爆级别,在这里就不再适用,必须选用更高、更安全的防爆级别,尽管使用“间隙”和“电流”分级时已经采用比较大的安全系数。
  有文献指出,某些可燃性气体随着温度的增加可以“铫级”到更危险的级别,如表3
所示。
  表3可燃性气体“跳级”的示例

防爆级别

温度

20

50

100

150

 A

甲丙烷,丙烯,苯乙烯,苯甲苯,甲醇丙酮

B

乙烯,环氧乙烷

丙烯,甲醇

苯,苯乙烯,甲苯

甲烷,苯:苯乙烯,甲苯,丙酮

C

环氧乙烷

乙烯

丙烷,乙烯

  表3仅仅列出了某些可燃性气体随着温度的增加引起的“跳级”。至于压力升高或(和)富氧引起的问题,以及其他可燃性气体随着温度、压力和富氧的变化而出现的“跳级”现象。
  同样值得人们思考。
  在讨论了爆炸性气体环境中防爆防爆电气设备选型的这些原则后,设计人员应该能够很容易地进行这项工作。这里不再列举综合性的选型示例,请读者自行分析。
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