自动化仪表5.ppt

第五章 仪表及系统的防爆 2 本安型防爆系统 第五章 仪表及系统的防爆 隔爆型及本安型防爆仪表 防爆仪表 概 述 爆炸性物质与环境 3 一 概述 气动仪表从本质上来说具有防爆性能 不可能产生火花 电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能 1 原因 在某些生产现场存在着各种易燃 易爆气体 炼油 化 工等生产现场 安装在这种危险场所的仪表如果产生火 花 就容易引起爆炸 因而必须具有防爆性能 4 一 概述 标准 标准 国家标准GB3836 1 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求 2 防爆仪表的标准 5 中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程 节选 1 在大气条件条件下 气体 蒸汽 薄雾 粉尘或纤维状的易 燃物质与空气混合点燃后 燃烧将在整个范围内传播的混合 物称为爆炸性混合物 2 爆炸性物质分为三类 类 矿井甲烷 类 爆炸性气体 蒸气 类 爆炸性粉尘 纤维 3 由于同一类物质的燃爆性能不同 又常对爆炸性物质进行分 级 分级方式方法见相关一些资料 二 爆炸性物质与环境 6 中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程 节选 4 爆炸性环境及其分类 级 范围的划分 会有爆炸性混合物的环境称为爆炸性环境 按爆炸性混合物的数量 可划分爆炸性危险场所 非爆炸性危险场所 按爆炸性混合物的物态 可分为气体爆炸危险场所和粉尘爆炸危险场所 按爆炸物质出现的频度 持续时间和危险程度 可将危险场所划分成不 同的危险级别 二 爆炸性物质与环境 7 二 爆炸性物质与环境 附 爆炸危险场所的区域等级 爆炸性气体 或粉尘 可燃蒸气与空气混合形成爆炸性 气体 或粉尘 混合物的场所 按其危险程度的大小分为 三个区域等级 级区域 区 在正常情况下 爆炸性气体混合物 连 续地 短时间频繁地出现或长时间存在的场所 粉尘类 的即为10区 级区域 区 在正常情况下 爆炸性气体混合物有可 能出现的场所 粉尘类的即为11区 级区域 区 在正常情况下 爆炸性气体混合物不能 出现 仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所 8 1 在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表 引起爆炸主 要有两方面原因 B 仪表过高的表面温度 A 仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因故障 产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表外的气体 或蒸汽 三 防爆仪表 在爆炸危险场所中 由于电气设备和线路产生的电火花或危险温度 会引起燃烧或爆炸事故 所以要采取防爆措施 通常强调电气整体防爆 设计 施工 运行 维修等方面严格遵守有关规定 9 三 防爆仪表 A 按照国标GB3836 1规定 防爆电气设备分为两大类 I 类 煤矿井下用电气设备 II类 有可燃性气体 蒸汽的工厂用电气设备 III类 有可燃性粉尘纤维的工厂用电气设备 2 防爆仪表的分类 分级与分组 10 B 防爆仪表的分级 0 45 MICR 0 5 dmax II C 0 8 MICR 0 45 0 9 dmax 0 5 II B MICR 0 8 dmax 0 9 II A MICR dmax mm 级 别 根据 最大试验安全间隙dmax 或 最小点燃电流的比值MICR C C 防爆仪表的分组 防爆仪表的分组根据 仪表最高表面温度 450 T1 300 T2 200 T3 135 T4 85100最高表面温度 T6T5温度组别 仪表的最高表面温度 实测最高表面温度 实测时环境温度 规定最高环境温度 三 防爆仪表 11 三 防爆仪表 说明 对于II类电气设备 按其适用于爆炸性气体混合物的最大试 验安全间隙或最小点燃电流比 分为A B C三级 对于本质安全型电气设备 在正常 一个或二个故障时均不能 点燃爆炸性气体混合物的电气设备属于ia等级 在正常或一个 故障对不能点燃的爆炸性气体混合物属于ib等级 对于III类电 气设备则只分为A B级 另 电气设备按其最高表面温度 可分为若干温度组别 对II类电气设备 最高表面温度的划分与爆炸性气体引燃温度的划 分完全相同 分为T1 T6六组 对III类电气设备 最高表面温度的划分与爆炸性粉尘引燃温度的划 分相似 分为T11 T13三组 但注意最高表面温度低于引燃温度 有足够的安全系数 12 三 防爆仪表 A 防爆仪表的防爆标志为 Ex B 防爆仪表的防爆等级标志顺序为 防爆形式 类别 级别 组别 例 iaIICT5 本安C级T5组 dIIBT3 隔爆B级T3组 3 防爆仪表 的防爆标志 13 三 防爆仪表 II类 工厂用 电气设备又分为8种类型 其标志如下 S特殊型 n无火花型 q充沙型 O充油型 P正压型 i本质安全型 e增安型 d隔爆型 另补 浇封型 m 气密式 h 粉尘防爆型 dip 14 三 防爆仪表 过程控制仪表常见的防爆等级有iaIICT5 iaIICT6 和dIIBT3二种 前 者表示II类本质安全型ia等级C级T5组 后者表示II类隔爆型B级T3组 防爆仪表的分级与分组 与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组是相对应 的 硝酸乙脂 二硫化碳 乙炔 氢 水煤气 IIC 乙醚 二乙 醚 二甲醚 丙烯醛 碳化氢 环氧丙烷 丁二烯 乙烯 丙烯脂 二甲醚 环丙烷 市用煤 气 IIB 亚硝酸乙脂 乙醛 三甲 胺 环乙烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 汽油 煤油 柴油 戊醇 己醇 环乙醇 乙醇 丁醇 丁烷 醋酸 丁脂 醋酸戊脂 环戊烷 丙烯 乙苯 甲醇 丙 醇 甲烷 氨 乙烷 丙烷 丙酮 苯 甲苯 一氧化碳 丙烯酸 甲脂 苯乙烯 醋酸乙脂 醋酸 氯苯 醋酸甲脂 IIA T6 85 100 T5 100 135 T4 135 200 T3 200 300 T2 300 400 T1 450 组别 15 三 防爆仪表 4 防爆电气设备的选择 A 根据爆炸危险场所的类别和组别 选择防爆形式 B 根据爆炸性物质的类别 级别和组别 选择防爆 电气设备相应的类 级 组 16 气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表 三 防爆仪表 17 1 过程控制仪表的防爆主要有 隔爆型防爆仪表 本质安全型防爆仪表 四 隔爆型及本安型防爆仪表 18 四 隔爆型及本安型防爆仪表 特点 仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内 防爆措施 采用耐压80 100N cm2以上的表壳 表壳外部的温升不得超过由易爆性气体或蒸汽的引燃温度所规定的 数值 表壳接合面的缝隙宽度及深度 应根据它的容积和易爆性气体的级 别采用规定的数值 使用注意 揭开仪表表壳后 将失去了防爆性能 长期使用会逐渐降低防爆性能 A 隔爆型防爆仪表 19 四 隔爆型及本安型防爆仪表 正常状态指在设计规定条件下的工作状态 故障状态指电路中非 保护性元件损坏或产生短路 断路 接地及电源故障等情况 本质安全型防爆仪表也称安全火花型防爆仪表 这种仪表 在正常状 态下或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不会引起规定的易 爆性气体混合物爆炸 本质安全型ia和ib两个等级分别表示 1 1 ia ia 等级等级 在正常工作 一个故障和两个故障时均不能点燃爆炸性 气体混合物的电气设备 2 2 ib ib 等级等级 在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体的电气设 备 B 本质安全型防爆仪表 20 四 隔爆型及本安型防爆仪表 2 本安型防爆仪表的优点 A 防爆等级比隔爆型防爆仪表高一级 B 长期使用不降低防爆等级 C 可以在系统运行中 利用该类型测试仪器在危险现场进行带电 测试和检修 4 本安型防爆仪表和本安型防爆系统是两个不同的概念 21 五 本安型防爆系统 1 系统防爆要求 22 五 本安型防爆系统 要使整个测量或控制系统的防爆性能符合安全火花防爆要 求 必须满足充分必要条件 1 在危险场所使用安全火花型防爆仪表 2 在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅 变送器安全栅控制器 安全栅执行器 现场 危险场所 控制室 非危险场所 23 2 防爆栅 安保器 安全栅 五 本安型防爆系统 24 A 安全栅使用连接 五 本安型防爆系统 25 B 齐纳型安全栅 齐纳二极管又称稳压二极管 是一种特殊的面接触型硅晶体二极管 由 于它有稳定电压的作用 经常应用在稳压设备和一些电子线路中 五 本安型防爆系统 26 C 隔离型安全栅原理 五 本安型防爆系统 27 D 隔离式防爆栅应用 检测端 执行端防爆栅 例 执行端隔离示意图 五 本安型防爆系统 28 五 本安型防爆系统 E 安全栅的几种主要性能指标 A 最高允许电压 Usupplymax B 最高开路电压 Uoc C 最大短路电流 Isc D 最大端间电阻 Rmax end to end 注 选择使用安全栅时 要注意其型号要与现场仪表类型相适应 注意有无极性并与仪表回路相适应 此外供电电压不应超过 最高允许电压 最高开路电压和最大短路电流必须与现场本 质安全仪表的要求相兼容 必须考虑到最大端间电阻产生的 压降对现场仪表的影响 29 五 本安型防爆系统 3 本质安全系统 Intrinsically Safe System 在规定条件下 正常和特定故障下产生的电火花均不会产生 点燃规定爆炸混合物的能量的系统 防爆系统 防爆仪表 防爆栅 本安系统 本安仪表 防爆栅 30 五 本安型防爆系统 A 本质安全设备 作为本质安全设备 其内部导线温升不能过高 导线布局间隔合 理 确保绝缘 元器件安装可靠 耐冲击振动而不致发生短路和开路 当然还要采用一些可靠的元组件 一般认为具有本质安全电路的设备就 是本质安全设备 B 本质安全系统 要实现整体防爆 仅仅在爆炸危险场所选用本质安全设备是不够的 对本质安全设备 导线和关联设备采取必要的措施 才能构成本质安全 防爆系统 C 本质安全系统要求 隔离 限能 接地 外部导线的分面电感和电容等 31 现场电气防爆措施 五 本安型防爆系统 32 现场电气防爆措施 五 本安型防爆系统 。