2023-02-08 乙醇与防爆

从文中摘取乙醇相关的内容


书名

2014版

1.可燃性气体一般概念

1.1.爆炸极限

  • 爆炸极限定义为, 当可燃性气体-空气混合物被点燃时, 燃烧火焰在点燃源消失后可以在混合物中自行蔓延下去, 此时混合物中可燃性气体含量 (以体积百分比或单位容积所含质量计)的范围。 火焰能够自行蔓延的最低浓度叫做爆炸极限的下限, 简称爆炸下限; 可燃性气体的浓度大于某个值时便不能发生燃烧爆炸, 这 “某个值” 被叫做爆炸极限的上限, 简称爆炸上限。
  • 爆炸极限, 有时候, 也称燃烧极限, 不是一个物理量。 它只是表征可燃性气体物理-化学性质的一个参数。 一种可燃性气体-空气混合物的爆炸极限, 不仅与这种可燃性气体-空气混合物的物理-化学性质有关, 而且还与混合物的初始压力、 初始温度、 点燃源的功率、 混合物中存在的惰性杂质诸因素有关。
  • 混合物初始温度对爆炸极限的影响
爆炸极限 与混合物初始温度关系

1.2,闪点

大家知道, 闪点是评价易燃性液体危险性的一个重要指标, 它表征了易燃性液体的物理-化学特性。 所谓闪点, 就是在某一标准条件下使易燃性液体挥发出一定量的蒸气同空气混合后形成爆炸性蒸气-空气混合物时液体所具有的最低温度。 显然, 闪点越低, 易燃性液体越容易挥发出可燃性蒸气, 越具有危险性。
环境温度对易燃性液体的蒸发具有明显的影响。 这是肯定的。 尽管有一些易燃性液体的闪点较高, 通常情况下, 不容易蒸发, 挥发出可燃性气体, 但是, 随着环境温度的升高, 蒸发的作用逐渐增强, 挥发出的可燃性蒸气增多。


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1.3可燃性气体的分级

可燃性气体的分级没有严格的定义。 通常认为, 这种分级表示了可燃性气体-空气混合物在某一外壳内发生燃烧爆炸时燃烧生成物通过外壳缝隙的能力, 用通过缝隙的间隙值来表示; 或者, 这种分级表示了可燃性气体-空气混合物被电气火花点燃时所需电流的大小, 用点燃所需的电流值来表示

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依据间隙分类

电流

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在实际进行分级时, 如果测得的最小点燃电流比在 0. 9≥ MICR > 0. 8、 0. 5 > MICR≥ 0. 45 范围内或最大试验安全间隙在 0. 55mm > MESG≥ 0. 5mm 范围内的话, 那么, 研究人员对于这些可燃性气体或蒸气, 不仅要测定最大试验安全间隙, 而且还要测定最小点燃电流比。 这样综合起来才能最后确定它的级别。
因为在这个范围的可燃性气体或蒸气处在分级的 “分水岭” 处, 仅仅依靠一种分级方法还不能够完全确定它的 “位置”, 还必须用另一种方法来加以确认。
从上述可知, 用最大试验安全间隙对可燃性气体进行的分级和用最小点燃电流比对可燃性气体进行的分级, 在安全方面, 具有同样的安全水平。 这是由可燃性气体或蒸气的基本物理-化学性质所决定的。
此书(2014版)将乙醇定为ⅡA级,但GB/T3836.1-2021将其定为ⅡB级。
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圆括号内的数据引自 IEC79-20: 1996 《爆炸性气体环境用电气设备 第20 部分: 用于电气设备的可燃性气体和蒸
气数据》 (英文版)。

1.4可燃性气体的分组

可燃性气体的分组是按照它的最小点燃温度进行的。


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2.防爆设备

2.1,防爆电气设备的分类、 分级

防爆电气设备, 根据使用环境场所的不同, 原则上, 可以分为两大类: Ⅰ类电气设备和Ⅱ类电气设备。
Ⅰ类电气设备, 是指适于煤矿井下和地面上处理煤的环境中使用的电气设备。 这类防爆电气设备实质上是指适用于甲烷和煤尘同时存在的场所的电气设备。
Ⅱ类电气设备, 是指除煤矿以外的其他爆炸性气体环境中使用的电气设备, 实际上就是运行在地面上 (包括可燃性气体环境和可燃性粉尘环境) 的电气设备。
这类防爆电气设备, 根据防爆型式的不同, 又可以分为 3 个防爆级别: ⅡA 级、 ⅡB 级和ⅡC 级。 这种分级, 通常只适用于隔爆型 “d” 和本质安全型 “i”; 对于其他的某些防爆型式, 如有必要, 按照试验确定, 也可以分为ⅡA 级、 ⅡB 级和ⅡC 级。
Ⅱ类电气设备的分级和可燃性气体的分级 (ⅡA 级、 ⅡB 级和ⅡC 级) 是相对应的, 是一致的

gb/t 3836.1-2021

国标2021

三类

2.2,防爆电气设备的 温度组别

人们把可燃性气体按照它们的点燃温度进行了分组, 。 对于防爆电气设备来说, 按照它们的最高表面温度, 同样也分为 6 个温度组别, 与可燃性气体的温度组别一一对应。
防爆电气设备的温度分组原则是, 电气设备所产生的最高表面温度不得点燃所处环境中的可燃性气体, 也就是说, 最高表面温度不得高于可燃性气体的点燃温度。 于是, 就可以得出防爆电
气设备的温度组别与最高表面温度的对应关系,


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温度组别

同是一个温度组别, 对于可燃性气体, 它表示的是点
燃温度的下限值; 对于防爆电气设备, 它表示的是最高表面温度的上限值, 即一个在 “下”, 一个在 “上”, 性质完全不同
T6比T1要求更严格;T1防爆设备的表面温度要求在450℃以下;而T6防爆设备的表面温度要求在85℃以下;T6肯定是更安全的。
所谓最高表面温度, 是指防爆电气设备在正常工作条件下和认可的最不利条件下运行时, 它的表面或某一部分可能达到的, 并且有可能点燃周围爆炸性气体-空气混合物的最高温度。 由于防爆型式的不同, 最高表面温度, 可能是电气设备外壳外表面的温度, 例如隔爆型电气设备那样; 也可能是电气设备外壳外表面的温度和内部某个元器件表面的温度中较高的那个温度, 例如增安型电气设备、 正压型电气设备那样。

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2.3,设备保护级别的基本概念及其分级

所谓设备保护级别 (Equipment Protection Level, EPL) 是一种使用可能发生的各类故障和预期采用的预防措施来评价某种防爆型式的设备所具有的防爆安全性能可靠程度的方法。
设备保护级别分为 3 个级别: a 级、 b 级和 c 级。 一般认为:
① a 级保护级别应该保证设备在正常运行状态下、 出现预期故障和罕见故障情况下仍然能够保持防爆安全性能。
② b 级保护级别应该保证设备在正常运行状态下和出现预期故障情况下仍然能够保持防爆安全性能。
③ c 级保护级别应该保证设备在正常运行状态下和规定的异常情况下能够保持防爆安全性能。


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左对齐 右对齐 居中对齐
单元格 单元格
sdsdsd
单元格

2.4,设备保护级别和防爆级别

*防爆电气设备的设备保护级别和防爆级别是两种完全不同的概念, 然而, 在实际应用中, 人们常常将二者混淆在一起。
正像前述的那样, 设备保护级别是一种评价防爆电气设备所具有的防爆技术措施和防爆安全要求可靠程度的方法; 而防爆级别则是一种使用 “间隙” 和 “电流” 对可燃性气体 “危险程度” 分级 (ⅡA 级、 ⅡB 级和ⅡC 级) 的方法, 防爆电气设备与之对应也进行这样的分级。

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2.4, 防爆电气设备的电缆引入装置
防爆电气设备的电源引入或电气输出应该通过电缆引入装置在设备的接线空腔 (接线盒) 内进行连接。 防爆电气设备的接线空腔, 在传统意义上, 被称为接线盒, 在防爆安全方面, 是设备制造商与设备使用者的安全 “分界线”。 显然, 防爆电气设备这一部分的结构是相当重要的。


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这种格兰头不适宜用于隔爆电气设备上。


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2.5,接地和 (或) 等电位联结

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2.6 Ex 元件的通用要求

国家标准 GB 3836. 1 《爆炸性环境 第 1 部分: 设备 通用要求》 指出:
Ex 元件是这样一种元件和 (或) 组件, 它不能单独使用、 只能与其他电气设备或系统组合在一起才允许使用在爆炸性气体环境中, 而且, 还需要经过单独的试验认证和 (或) 附加的试验认证。

2.7,防爆标志

防爆电气设备同普通用途的工业和民用电气设备相比, 必须设置一个必要标示的标志, 即表示这个电气设备是防爆类型的标志。 它被称为 “防爆标志”。
防爆标志应该标示在每一个防爆电气设备的明显部位和它的铭牌上。 它向人们提供这样的信息, 被标志的电气设备是防爆电气设备, 可以使用在什么样的可燃性气体环境中, 什么样的危险区域中。
防爆标志是由表示 “防爆” 的英文字头 “Ex (Explosition-protect)”、 防爆型式 (也可以包括设备保护级别) 符号、 设备类别符号、 防爆级别符号、 温度组别符号 (或温度) 和 (或) 设备保护级别符号按顺序排列组成的。
防爆型式 ( d、 e、 i、 p、 o、 q、 m、 n、 s)
设备的分类 (Ⅰ类、 Ⅱ类)
分级 (ⅡA 级、 ⅡB 级、 ⅡC 级)、
温度组别 ( T1 组、 T2 组、 T3 组、 T4 组、 T5 组、 T6 组)
设备保护级别符号 (Ga 级、 Gb 级、 Gc 级; Ma 级、 Mb 级) 的表示符号。

3, 隔爆型电气设备

隔爆型电气设备, 用符号 “d” 表示,
这种防爆型式的电气设备的防爆安全性能, 主要是指望一种被称作 “隔爆外壳” 的外壳来保证的。
所谓 “隔爆外壳” 是指这样一种外壳, 它允许进入内部的爆炸性气体-空气混合物在外壳内发生燃烧爆炸, 但是不允许爆炸生成物将外壳爆破, 或者, 从外壳内部通过通往外壳外部的任何通道窜到外壳外部, 点燃周围的爆炸性气体-空气混合物。 电气设备具有这样的外壳, 只要它外部表面的最高温度不超过相应的温度组别的温度值, 就不会成为周围的爆炸性气体-空气混合物的点燃源。这就是隔爆型电气设备的防爆原理。
根据这样的防爆原理, 大家应该知道, 隔爆型电气设备的外壳必须具有足够的机械强度, 能够承受外壳内部发生爆炸时产生的爆炸压力, 不会发生严重的变形或损坏; 隔爆型电气设备的外壳各零部件之间的缝隙, 即从外壳内部到外部的各种通道, 必须具有合适的机械尺寸, 能够降低外壳内部爆炸生成物窜出外壳时所携带的能量, 甚至阻止爆炸生成物窜出外壳。 这样, 就可以避免设备周围的爆炸性气体-空气混合物发生点燃。


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  • 隔爆外壳的基本隔爆机理, 即隔爆外壳应该具有的两个属性: 耐爆性能和隔爆
    性能。
  • 隔爆外壳应该具有耐爆性能, 是指隔爆外壳应该能够承受内部爆炸性气体-空气混合物发生爆炸时产生的爆炸压力作用而不损坏, 也就是说, 应该具有足够的机械强度。
    隔爆型电气设备的隔爆外壳通常由壳体和壳盖组成; 壳体和壳盖的衔接部位是一种所谓的“法兰” 结构, 在防爆电气专业中, 被称为 “隔爆接合面”。
    隔爆外壳的
    隔爆性能*主要是由隔爆接合面来实现的。 隔爆外壳内发生爆炸后, 爆炸生成物企图通过外壳的隔爆接合面缝隙窜出外壳来点燃外壳周围的爆炸性气体-空气混合物。 然而,接合面的缝隙阻止了爆炸火焰, 降低了爆炸生成物的能量。 这
    个就是所谓的 “缝隙隔爆原理”。

1#3.1,间隙式隔爆结构

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3.2螺纹式隔爆结构

此外, 螺纹式隔爆结构必须配置防松措施,预防螺纹在设备运行过程中发生松动。 例如, 对于需要打开的情况, 可以使用紧定螺钉固定, 而且被紧定螺钉分开的部分不得相加计算; 对于不需要打开的情况, 可以在螺纹结合部位 “冲点”或 “点焊” 封固, 或采用其他等效的措施止动.

3.3隔爆型电缆引入装置

3.3.1 要求

  • 多芯电缆中每个未使用的芯线应接地或使用适合于的类型保护的端子方式以进行充分绝缘。剪断不允许,不允许单独使用胶带进行绝缘!
  • 电缆密封套的选择应与电缆直径相匹配。不允许使用密封带、热缩管或其他材料使电缆与电缆密封套配合。
  • 未使用的通道应使用防爆堵塞头堵塞。使用的格兰头应该有防爆认证。


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  • 对电缆的最小长度有要求???连接电缆的最小长度为 3 m???


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  • 生料带密封???


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隔爆型电气设备的电缆引入有两种方式, 即直接引入方式和间接引入方式。 所谓直接引入方式是指外部的电缆通过外壳壳壁直接进入设备内与相应的接线端子相连接, 而间接引入方式则是指外部的电缆通过外壳壳壁进入接线盒, 与接线盒内的接线端子相连接, 然后通过接线盒与设备主空腔之间的间隔 (隔爆结构) 进入主空腔内, 再与相应的接线端子相连接。
在设计隔爆型电缆引入装置时, 设计人员应该首先分析一下所设计的隔爆型电气设备内是否存在点燃源 (例如, 开关触点产生的放电火花, 高温的热表面), 如果没有, 电缆进入外壳时可以采用密封圈式电缆引入装置; 如果有, 电缆进入外壳时不允许采用密封圈式电缆引入装置, 应该采用浇封式电缆引入装置。 在这种情况下, 电缆可以通过引入装置 “直接” 进入隔爆外壳(主空腔) 内, 即为直接引入方式。
在隔爆型电气设备内存在点燃源时, 人们仍然希望使用密封圈式电缆引入装置, 那就应该在电气设备上设置一个专门的接线空腔, 即接线盒。 此时, 电缆通过引入装置、 接线盒和间隔“间接” 进入隔爆外壳 (主空腔) 内, 即为间接式引入方式。
对于煤矿井下使用的隔爆型电气设备, 如果设备在正常运行时不会产生放电火花、 电弧和(或) 危险温度, 而且额定功率不大于 250W、 电流不大于 5A, 那么, 人们就可以采用密封圈式电缆引入装置直接将电缆引入电气设备内。


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.##4隔爆·本质安全型电气设备防爆结构
在爆炸性气体环境中常常使用一些传感元件来检测现场的有关参量, 这些检测到的数据又通过设置在现场的隔爆型电气设备被传递到控制中心进行数据处理。 由于检测单元 (传感元件)是弱电系统, 人们常常把它设计成本质安全型单元, 于是, 隔爆型电气设备就被制成所谓的“隔爆兼本质安全型” 的非包容性复合型防爆型式 (参见第 10 章)。对于这样的复合型防爆型式, 设计人员在电路和隔爆外壳设计时必须考虑本质安全电路与非本质安全电路的隔离。

  • (1) 电气隔离
    在电气设备隔爆外壳内的本质安全电路与非本质安全电路应该在电气上有隔离措施, 防止非本质安全电路对本质安全电路造成不利的影响, 将其所携带的危险能量传递到危险场所。
    在隔爆外壳内设置所谓的安全栅就是这样的隔离措施。 通常情况下, 例如, 使用齐纳安全栅就能够保护隔爆外壳外部的本质安全型信号传感元件 (参见第 6 章)。
    (2) 机械隔离
    除本质安全电路与非本质安全电路的电气隔离外, 它们之间的机械隔离同样很重要。
    在隔爆外壳内, 本质安全电路导线与非本质安全电路导线不允许混合在一起, 否则, 非本质安全电路可能对本质安全电路造成不利的影响; 本质安全接线端子与非本质安全接线端子不能排列得很近, 它们之间至少应该保持 50mm 的间距 。
    在隔爆外壳内, 这样的机械隔离不允许使用隔板进行, 不管是接地的金属隔板还是非金属的绝缘隔板。 假若在隔爆外壳内使用隔板, 就给产生爆炸压力重叠现象创造了可能条件, 这是不能允许的。 对于接线端子的隔离, 在条件允许的情况下, 可以用 “间距不小于 50mm” 来实现; 在条件不允许的情况下, 可以采用不同的 (隔爆) 空腔将接线端子分隔开来。
    总之, 对于这种非包容性的 “隔爆兼本质安全型” 复合型防爆型式的电气设备, “隔爆” 与“本质安全” 在逻辑关系上是一种 “与” 的关系, “隔爆” 与 “本质安全” 一起共同保证这种设备的防爆安全性能。 因而, 设计人员和检测人员应该既要考虑 “隔爆问题” 又要顾及 “本质安全问题”。 否则, 这种设备在实际运行过程中将可能会出现可以预计的不利后果。

5 本质安全型电气设备与电路

通常用符号 “i (intrinsically safety)” 表示
本质安全型电气设备, 是一种内装本质安全电路的设备,它包括设备和电路, 还可以包括关联设备以及连接电缆, 是石油、 化工、 煤炭等存在可燃性气体的现代工业中应用十分广泛的电气设备, 通常用符号 “i (intrinsically safety)” 表示。
这种防爆型式是对电路系统而言的, 是利用限制电路能量的方法来实现防爆的。 在这种电气设备中, 即使电路发生短路、 开路、 绝缘击穿等故障引起的电气放电以及热效应都不能够引起爆炸性气体-空气混合物点燃。 因而, 它从本质上是安全的。
本质安全电路的关联设备, 是一种同时包含本质安全电路和非本质安全电路, 而且它的结构保证非本质安全电路不能对本质安全电路产生不利影响的电气设备。 它是一种特殊的非防爆型设备, 只能运行在非爆炸性危险场所中, 当使用其他的防爆型式保护后才允许使用在爆炸性危险场所中。
本质安全型电气设备及关联设备的本质安全部分, 按照设备类别和防爆级别, 可以分为: Ⅰ类,Ⅱ类: ⅡA 级、 ⅡB 级和ⅡC 级; 按照设备保护级别, 可以分为: Ⅰ类: a 级 (Ma 级)、 b 级 (Mb 级),Ⅱ类: a 级 (Ga 级)、 b 级 (Gb 级) 和 c 级 (Gc 级)。 在实际应用中, 设备保护级别常常表示为:
“ia” 级、 “ib” 级和 “ic” 级。

1.n 乙醇特性

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乙醇特性

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6电缆引入装置的附加要求

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