仪表防爆原理与本质安全技术知识点梳理汇总.docx

仪表防爆原理与本质安全技术爆炸是怎样发生的？当下列三个条件同时满足时，爆炸就会发生：1 .现场存在易爆物质，如为爆51.体.2 .现场存在取iU3 .现场存在引爆源，如足够能量的火花或,足够高的曲体表面温度。仪表防爆原理显然，消除上述三个条件中的任何一个，就能防爆。由于虱七无处不在，难以控制。所以，拽制易爆气体和引爆源为两个最常用的防爆原理。而在仪表行业还有第三个原理，即控制爆炸范国。原理一控制易爆毛体人为地在危险现场营造出一个没有易爆iI体的空间，将仪表安装其中。典型代褰为正压型防爆方法Exp。工作原理是在一个密封的箱体内，充满不含易爆气体的洁建空气或,惰性气体，弁保抻箱内气压略大于箱外气压，而将仪表安装在箱内。常用于在线分析仪表的防爆和将计算机、P1.C、操作站、打印机或其他仪表先于现场的正压型防爆仪表盘。原理二拽制爆炸范围人为地将爆炸后限在一个有F艮的范同内，使该范闺内的爆炸不至于引起更大范围的爆炸。典型代表为麻爆型防爆方法Exd.工作原理是为仪表设计一个足够坚固的外壳或将仪表及也黔安理在一个足够坚固的壳体内，严格地按标准设计，制造和安装所有的界面，使在机壳内发生的爆炸不至于引发机壳外危险性气体的爆炸。显然，这是一种苛刻的防爆方法。不仅设计和制造的规范极其严格，而且安装，接线和维修的操作规程也非常严格，容不得一点差错。原理三控制引爆通人为地消除引爆源，既消除足以引爆的火花，又消除足以引爆的仪表表面温升.典型代表为本质安全防爆方法Exi.工作原理是利用安全栅技术，将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内。依照中国国察标准和国际标准，当安全栅安全区一佛所接设备发生任何故障（不越过250V电压）时.本质安全防爆方法能确保现场的防爆安全。EXia级本旗安全设备在正常工作、发生一个故漳、发生两个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物。本质安全防爆方法能确保对现场仪表进行带电拆装、检查和雉修时的防爆安全。显而易见，本质安全法是最安全可第的防爆方法。因此，祓允许用在最危险的场合。危险场合危险性的分级那么，如何评价现场的危险性呢？国际上有两种常见的危险场所分级方法。中国和世界上大部分国室一样，将存在有气态或蒸汽态或窘态爆炸性混合物的危险场所分成三个等级区垓：Zone0：在此区域内上述爆炸性混合物在正常工作时持续或长期存在。或者说每年存在100O小时以上。Zone1:在此区域内上述爆炸性混合物在正常工作时偶尔存在。或者说每年存在IO小时以上，但不会趣过100O小时。Zone2：在此区域内上述爆炸性混.合物极少存在，且即使存在也是短时间的。或者说每年只存在不到IO小叶。此外,将存在尘埃状爆炸性混合物的危险场所分成两个等级：Zone10：在此区域内尘埃状爆炸性混合物长期存在。Zone11:在此区域内尘埃状爆炸性混合物妞期存在。北美的美国和加拿大与众不同，将存在七态和尘埃状的爆炸性混合物的危险场所分成两个等级区垓：Division1:在此区域,内气态或尘埃状的爆炸性混合物连续地、经常性地、较长时间地存在。或,若说每年存在100小时以上。Division2:在此区域内十态或尘埃状的爆炸性混合物偶尔、间断性也、短哲地存在。或者说每年存在不超过100小时。防爆方法对危险场合的适用性依照中国和欧洲的标准规范，各等级危险场合所适用的防爆方法如下：Zonc0Exia本质安全型防爆方法Exs经特别认证批准的特殊防爆方法ZoneI适用于Zone0的防爆方法Exi本质安全型防爆方法Exp正压型防爆方法Exd隔爆里防爆方法Exe增安型防爆方法EXm浇射型防爆方法EXq充砂型防爆方法Exo充油型防爆方法Zone2适用于Zone0和ZoneI的防爆方法Exn无火花型防爆方法依照关、加标准规范，每执防爆仪表均会标明适用于DiViSion1.或Division2.而本历安全型防爆方法适用于所有的危险场合。可以木出，允许选用何种防爆方法完全取决于仪表被安装在哪个等级的危险场合下。本质安全型防爆方扶被允许用在任何危险场合。还可以看出，允许选用何种防爆方法并不直接取决于现场存在的爆炸性混合物的危险性。例如，如果需妥将仪表安装在Zone0,则即使所涉及的爆炸性气体并不是最危险的，也必须选用本质安全型防爆方法.爆炸型气体危险性的分类各种防爆方法均根据爆炸性混合物的危险性规定了具体的防爆安全参数。下面着更介绍对气态爆炸性混合物危1.性的评价和分类。评价爆"性七体的危险性，主要考量该气体与爆讣可能性有关的三个特性：1. 爆炸性气体与空气混合的可爆浓度范围。这种可爆范围越宽，则该飞体就越危险。例如，氨气与空气的混合浓度从大约4%至75%均有可能爆炸：而丙贫的可爆浓度则为大约2%至9%。可见，从这一点来评价，豆.的危险性远大于丙烷。2. 爆炸性J1.体与空气的混合干体对引爆火花能量的敏感性。可能引爆的火花能量越小，则该气体就越危险。例如，氐气与空气混合后的最小引爆火花能量为O.OI9mJ:而乙端与空毛渔合后的最小引爆火花能量为0.060mJ。所以，从这一点来评价，氢气比乙婶更危险.3. 爆炸性气体与空气的混合气体对物体表面温度的敏感性。可能引爆的物体表面温度越低,则该气体就越危险。例如.硝酸乙酯与空气混合后，遇到100C物体表面就可能爆炸；而最先与空气混合后，即使遇到500T的物体表面也不可能被引爆。显然，如果单从这一点来评价，或气又不那么危险了.实标上，上述三个特性中的第一个与后两个之间存在某种联系。只要控制了爆灯性%体与空气混合后可能引爆的最小火花能量和最低物体表面温度，则整个可爆范围便都可得到控制。而后两个特性则是相互独立，不存在联系的。所以，对爆炸性气体的分类就分别根据后两个特性而做出.根据可能引爆的最小火花能量，中国和欧洲及世界上大部分国家和比区将爆炸性十体分夷为四个电险性等级：工况类别气体分类代表性毛体最小引爆火花能贵矿井下I甲烷0.280mJ关井外的工厂IIA丙烷0.180mJHB乙烯0.060mJIIC或气0.019mJ美国和加拿大首先将散布在空气中的爆灯性物体分成三个C1.ASS:C1.ASSI气体和蒸汽C1.ASSI1.尘埃C1.ASSIII纤维然后再将气体和尘埃分成Group:Group代表性气体或尘埃A乙块BA1.C乙饰D丙烷E金属尘埃F煤碳尘埃G谷物尘埃根据气体对物体表面温度的钺感性，国际上将爆炸性气体分成六个温度组另九温度组别安全的物体表面温度155种常用爆炸性气体的举例T1.450oC氢三、丙烯晴第46种T2300oC乙块、乙师等47钟T3<200汽曲、丁端酸等36种T4<135乙醛、四泉乙炀等6种T5oooc二硫化碳T685oC硝酸乙酯和亚硝酸乙酯在温度组别的划分上，世界各国基本一致。美国和加拿大只是在上述六个大组基础上，对几个组别又进行了细分而已.上表可见，常用爆炸性2I体中的绝大多数属于4以上温度组别。T5和T6总共只有3例。仪表的仿爆标志根据中国国家标准GB3836.1-2000,GB3836.4-2000对本质安全设备的定义如下：本质安全设备（intrinsica1.1.ysafeapparatus）:在其内部的所有电路部是本质安全电路的电气设备；关联设备（associatedapparatus）:装有本质安全电路和非本质安全电路，且然构使非本质安全比路不能对本质安全电路产生不利影响的也Jt设备。（注：关联设备可以是下列两者中的任何一个：a）使用在相适应的爆讣性气体环境中井J1.有GB3836.1规定的另一个仿爆型式的电气设备b）非防爆型式，不建在煤炸性毛体环境中使用的也干设备：例如记录仪，它本身不再爆炸性气体环境中，但是，它与处在爆炸性十体环境中的热也偶连接，这时只有记录仪的输入电路是本质安全的。）本质安全设备和关联设备在防爆型仪表的铭牌和样本或产品说明书中必须标注历爆标志。而了解上述防爆基本知识的实用意义正在于识别仪表的防爆标志，从而对仪表的可安装区域和可涉及的爆讣性气体一目了然。例一：ExiaIICT6这例防爆标志的含义为：标志内容防爆声明防爆方法气体烝别洛度组别符号EXiaI1.CT6含义符合某种防爆标淮，如中国国家标准采用ia级本质安全防爆方法。可安装在Zone0区祓允许涉及IIC类爆炸性气体仪表表而洛度不越过85。C例二：（ExiaI1.C这例防爆杯志为本质安全关联设备的标志，其含义为：标志内容防爆声明防爆方法符号EXia含义符合某种防爆标准，如中国国家标准采用ia级本质安全防爆方法。可安装在Zone0区的设备气体类别I1.C可连接的设备被允许涉及I1.C类爆炸性气体例三：EEXiaI1.C这例防爆标志的含义为符合欧洲标准、采用ia级本安防爆、可涉及IIC美爆炸性气体的仪表。没有温度组别说明该仪表不与爆讣性气体直接接触。如安全概多为此防爆标志。上述两例的现场仪表和安全栅相配，可安装在最危险的场合，可涉及最危险的iI体。例四：Exde（ib）I1.CT46该仪表符合某种防爆标准，并同时采用了隔爆、增安和ib级本项安全防爆方法，可涉及IIC类气体，且仪表表面温度不超过85135C小，某款电磁流量变运器采用隔爆供电、增安接线盒，而信号为ib缎本安。当使用环境温度范围高限为40-80,C时，仪表表面法度不超过85-135,C。例五：DiViSion1;C1.assIGroup:T6该仪表符合美国或加拿大防爆标准，可安装在DiViSion1.,可涉及GroupA气体，仪表表面温度不超过85C。这是美加标准认证的最高级的防爆仪表。通常用文字说明其具体防爆方法。本质安全防爆方法本质安全防爆方法走利用安全棚技术将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内，从而消除引爆源的防爆方法。对于仪表检测和控制同路而言，限制能量首先意味着限制电压和电渣.。义由于电容和电感能物储存和择放电能量，因此也容和电感也须限制。实践中，人们利用火花试脸装置，通过实脸确定对不同危险类别体的也能量限制参数。国际标准和中国国案标准中给出的常用电能量引爆曲线有也压电法.引爆协线.、电压电容引爆曲线和电流电感引爆曲段等。根据这些曲线,，再考虑1.5倍的保险系效，人们便可以确定在涉及某类毛体时，时指定回路的也能量限制参数。例如，涉及HC类气体（如或气）时，对标卷24VDC供业的回路（如变送器，电气转换器,电磁网等）通常设定限压值为28V。依此限压值查电压电流引燃面线.并考虑1.5倍的保险系效，可确定此时的F艮流值应为119mA。依28V出田值并考虑1.5倍的保险系数后查赴压电容引爆曲级，可确定回路电容值应限制在0.13F0依119mA限流值并考虑1.5倍的保险系数后变电流电感引爆曲线，可璃定回路电感值应限制在2.55mH。为限制仪表的表面温度，除需限制回路的开路电压和短路电流外，还要限制回路的最大功率。本质安全仪表和安全神的防爆参数认证本质安全防爆同路，总是由一个本安现场仪表和作为回路税能关联设备的安全树配合组成。当现场仪表所产生或储存的也能量不超过1.2V,O.1.mA,20J和25mw时，被称为简单仪表。简单仪表无须本安认证即可与已取得本安认证的安全机配合构成本安防爆回路。常见的同单仪表