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1、本質(zhì)安全型防爆技術(shù)培訓(xùn),目錄,防爆基礎(chǔ)知識(shí)本質(zhì)安全防爆技術(shù)的發(fā)展歷程本質(zhì)安全型設(shè)備的基本要求本質(zhì)安全型電路的設(shè)計(jì)要求典型關(guān)聯(lián)設(shè)備安全柵本質(zhì)安全型設(shè)備的型式試驗(yàn)本質(zhì)安全型設(shè)備的安裝和使用,防爆基礎(chǔ)知識(shí),引言,凡涉及爆炸性物質(zhì)的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)膱?chǎng)所都可能形成爆炸性環(huán)境。所以使用在這些場(chǎng)所的電氣設(shè)備都必須采取防爆措施，并取得防爆合格證，才能避免成為危險(xiǎn)點(diǎn)燃源，防止爆炸事故的發(fā)生。,爆炸基本原理,產(chǎn)生爆炸的基本條件爆炸性物質(zhì)爆炸性物質(zhì)（可燃性氣體或粉塵）助燃劑（空氣中氧氣）爆炸性物質(zhì) 助燃劑點(diǎn)燃源（如電火花、熱表面）點(diǎn)燃源 這三個(gè)條件（稱為爆炸三要素）必須同時(shí)存在，缺一不可。而且爆炸性物質(zhì)與空2、氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)。例如氫氣，4%-75%濃度范圍內(nèi)均可爆炸。防止爆炸發(fā)生的基本方法 設(shè)法排除三要素中的一個(gè)或多個(gè)要素，排除可能的點(diǎn)火源或避免形成爆 炸性環(huán)境，使爆炸危險(xiǎn)程度降到最低。,防爆設(shè)備的分類、分級(jí)、分組,電氣設(shè)備的主要點(diǎn)燃源是電火花和溫度產(chǎn)生的。不同爆炸性物質(zhì)的電火花和溫度點(diǎn)燃特性各不相同。舉例：為了使采取的防爆措施更有針對(duì)性，有必要對(duì)爆炸性物質(zhì)進(jìn)行分類、分級(jí)、分組，以及對(duì)爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行分區(qū)。,防爆設(shè)備的分類、分級(jí)、分組,分類設(shè)備分級(jí)（同爆炸性氣體分級(jí)）,注：類不分級(jí)，只有甲烷氣體。,防爆設(shè)備的分類、分級(jí)、分組,電氣設(shè)備分組（同爆炸性氣體分組）,難,注：電氣設(shè)備最高表3、面溫度不應(yīng)超過(guò)150。,爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分,爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域主要以爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)出現(xiàn)的程度和持續(xù)時(shí)間為劃分依據(jù)的。對(duì)于粉塵場(chǎng)所，還應(yīng)考慮粉塵的厚度。主要標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB50058-1992 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范GB3836.14-2000 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第14部分 危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分GB12476.3-2007 可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備 第3部分 存在或可能存在可燃性粉塵的場(chǎng)所分類,爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分,爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分對(duì)照,安全區(qū)：小于1h/y。,設(shè)備保護(hù)等級(jí)（EPL）,依據(jù)設(shè)備成為點(diǎn)燃源的可能性及爆炸性環(huán)境不同而規(guī)定的保護(hù)等級(jí)。EPL概念的引入能夠使現(xiàn)有的防爆設(shè)備選型有了替4、代方法。,電氣設(shè)備主要防爆型式,注：GB3836.1-2010規(guī)定了各防爆型式的通用要求。,本質(zhì)安全防爆技術(shù)的發(fā)展歷程,本質(zhì)安全技術(shù)的起源,本質(zhì)安全技術(shù)起源于英國(guó)的一場(chǎng)煤礦爆炸事故。調(diào)查結(jié)果證明，斷路火花能量是由電鈴中的電感線圈產(chǎn)生的。英國(guó)內(nèi)政部根據(jù)調(diào)查結(jié)果作出了相應(yīng)的規(guī)定，一些類似設(shè)備也采用了同樣的措施，實(shí)踐證明這些規(guī)定確實(shí)是安全的。因此這些規(guī)定逐漸被人們所認(rèn)識(shí)和承認(rèn)，并把這一技術(shù)叫做“本質(zhì)安全”。,本質(zhì)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),1977年安全火花型防爆電氣設(shè)備 制造檢驗(yàn)暫行規(guī)定（由一機(jī)部、煤炭部和石化部編制。）GB 3836.4-1983爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 本安型電路和電氣設(shè)備“i”GB 3835、6.4-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第4部分:本質(zhì)安全型“i”（IEC60079-11:1999）GB 3836.4-2010爆炸性環(huán)境 第4部分:由本質(zhì)安全型“i”保護(hù)的設(shè)備（IEC60079-11:2006）,本質(zhì)安全型設(shè)備的特點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、造價(jià)低；安全程度高，ia等級(jí)可用于0區(qū)；可帶電操作與維護(hù)，可有效避免人員觸電傷亡事故發(fā)生；本安設(shè)備一般為低電壓小電流，對(duì)于高電壓大電流有局限性。,本質(zhì)安全型設(shè)備的基本要求,GB3836.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本質(zhì)安全設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備排除條款,GB3836.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本質(zhì)安全設(shè)備和關(guān)聯(lián)設(shè)備排除條款,本質(zhì)安全型設(shè)備種類、等級(jí),本安設(shè)備種類本安設(shè)備：所有6、內(nèi)部電路均為本質(zhì)安全電路的電氣設(shè)備。關(guān)聯(lián)設(shè)備：裝有限能電路和非限能電路，且結(jié)構(gòu)使非限能電路不能對(duì)限能電路產(chǎn)生不利影響的電氣設(shè)備。本安設(shè)備等級(jí)ia等級(jí)：正常工作、施加一個(gè)和兩個(gè)計(jì)數(shù)故障再加上最不利條件下的非計(jì)數(shù)故障情況下，均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。ib等級(jí)：正常工作、施加一個(gè)計(jì)數(shù)故障加上最不利條件下的非計(jì)數(shù)故障情況下，均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。ic等級(jí)：正常工作情況下應(yīng)不能引起點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。,環(huán)境溫度,使用的環(huán)境溫度和附加標(biāo)志,電磁能和超聲波能輻射的設(shè)備,GB3836.1-2010 對(duì)電磁波、光輻射和超聲波能量控制做出了定量規(guī)定。例如：射頻功率限值超聲波源 EPL Ma、Mb、Ga、7、Gb、Gc、Da、Db、Dc級(jí)電氣設(shè)備超聲波源的輸出參數(shù)應(yīng)不超過(guò)下列值：連續(xù)源0.1W/cm2和10MHz，脈沖源0.1W/cm2和2mJ/cm2,外殼材料,非金屬材料,金屬材料,外殼材料 非金屬材料,非金屬材料主要應(yīng)滿足以下條件之一合理選材，表面絕緣電阻不超過(guò)1G（1109）限定非金屬部件的表面積，如下表所示長(zhǎng)形狀部件的直徑或?qū)挾热缦卤硭?如果非金屬材料外露面積用接地框架圍住，則表面積可增加四倍。,外殼材料 非金屬材料,采用導(dǎo)電涂層的措施。表面絕緣電阻不超過(guò)109。限制導(dǎo)電表面的非金屬層厚度，應(yīng)不超過(guò)下表的值。按“起電試驗(yàn)”(見GB3836.1-2010第26.14)試驗(yàn)方法，限制移動(dòng)電荷8、。非導(dǎo)電外殼材料的轉(zhuǎn)移電荷應(yīng)低于下列數(shù)值：,外殼材料 非金屬材料,按“電容測(cè)量”（見GB3836.1-2010第26.15）試驗(yàn)方法，使其不能存貯危險(xiǎn)電荷。最大電容應(yīng)為下列數(shù)值：對(duì)于固定安裝設(shè)備，為避免靜電放電危險(xiǎn)，應(yīng)設(shè)置靜電電荷警告牌，并在相關(guān)文件中提供必要預(yù)防措施。以確保設(shè)備的靜電放電危險(xiǎn)降至最小。合格證號(hào)加“X”，指出特殊使用條件。警告牌內(nèi)容如：“警告：潛在性靜電電荷危險(xiǎn)-見使用說(shuō)明書。”說(shuō)明書中的警告內(nèi)容如：“警告：產(chǎn)品的塑料外殼（或部件）有潛在靜電電荷危險(xiǎn)！使用中應(yīng)避免摩擦！清潔時(shí)請(qǐng)用濕布！禁止在有流動(dòng)性的非導(dǎo)電介質(zhì)環(huán)境中安裝！”,外殼材料 金屬材料,I 類電氣設(shè)備外殼用材料（見GB9、3836.1-2010第8.1.1）II 類電氣設(shè)備外殼用材料III類電氣設(shè)備外殼用材料（見GB3836.1-2010第8.1.3）,防爆標(biāo)志,Ex 等級(jí) 類別 級(jí)別 溫度組別 EPLEx：（防爆標(biāo)識(shí)）等級(jí)：ia、ib、ic（根據(jù)危險(xiǎn)場(chǎng)所和安全程度）ia、ib、ic（關(guān)聯(lián)設(shè)備）類別：（礦用）、（廠用）級(jí)別：A、B、C（根據(jù)最小點(diǎn)燃電流比）溫度組別：T1-T6（根據(jù)引燃溫度）EPL：Ga、Gb、Gc（根據(jù)設(shè)備保護(hù)等級(jí)）,防爆標(biāo)志,舉例,本質(zhì)安全型設(shè)備結(jié)構(gòu)要求,外殼防護(hù)等級(jí)：IP20 設(shè)備的外部連接接線端子同一接線盒內(nèi)，本安與非本安接線端子的間距不小于50mm，否則應(yīng)加絕緣板或接地金屬板進(jìn)行隔離。10、而且本安接線端子應(yīng)為淺藍(lán)色或有本安標(biāo)記。各本安電路接線端子的裸露導(dǎo)體部件之間的電氣間隙應(yīng)等于或大于GB3836.4表5給出值。外部連接裝置不同裸露導(dǎo)電部件的電氣間隙：本質(zhì)安全電路之間至少6mm；距接地部件至少3mm。接線端子應(yīng)具有防松措施（加彈墊），確保連接可靠。插接件用于連接外部本安與非本安電路的插頭和插座應(yīng)是分開的，而且不能互換。外部連接配備有一個(gè)以上的插頭和插座時(shí)，應(yīng)有防互換、防互插、防拔脫措施。內(nèi)部導(dǎo)線 本安與非本安導(dǎo)線盡量分開布置。本安導(dǎo)線應(yīng)至少能承受500V絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)，非本安導(dǎo)線至少能承受1500V絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)。同一外殼中的本安導(dǎo)線應(yīng)為淺藍(lán)色或加藍(lán)色套管標(biāo)記。導(dǎo)線的截面積11、可根據(jù)實(shí)際電流合理選用。,本質(zhì)安全型設(shè)備結(jié)構(gòu)要求,防止極性接反保護(hù)：為防止電源或電池組的電池間連接極性接反，使本安性能失效，使用一只二極管是允許的。澆封：澆封是防止元器件短路、加強(qiáng)絕緣、避免火花、降低溫度、防止爆炸性氣體侵入的安全有效措施。澆封常用于以下情況：當(dāng)電路中某一元件或參數(shù)值過(guò)大而達(dá)不到本安性能時(shí)，可接入保護(hù)性元件并用環(huán)氧樹脂或硅膠等澆粘劑澆注為一體，組成本安組件。當(dāng)電路中裸露導(dǎo)體之間電氣間隙和爬電距離過(guò)小，可用澆封使電氣間隙減小到規(guī)定值的1/3。防止人為更換元件，保證電路工作的可靠性。降低元件或?qū)Ь€的表面溫度。澆封要求澆封材料應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性，即澆封材料允許的工作溫度應(yīng)高于元器件12、的最高表面溫度。被澆封電路的間距應(yīng)滿足GB3836.4表中5的規(guī)定值。注意澆封表面與被澆封元件、導(dǎo)線之間的澆封厚度應(yīng)1mm，以保證具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。印刷線路板：印刷線路板表面應(yīng)有絕緣涂層。若采用噴涂法應(yīng)二次，若采用刷、浸法可一次，其爬電距離不小于BG3836.4表5的規(guī)定。,本質(zhì)安全型電路設(shè)計(jì)要求,基本準(zhǔn)則,本質(zhì)安全電路應(yīng)滿足下列三個(gè)基本準(zhǔn)則限制電路能量 當(dāng)電路根據(jù)電氣設(shè)備規(guī)定的保護(hù)等級(jí)和級(jí)別進(jìn)行試驗(yàn)或評(píng)定時(shí)，不得發(fā)生火花點(diǎn)燃。控制溫度 本安電路中所有元器件和導(dǎo)線的最高表面溫度須不大于所規(guī)定的溫度組別的要求。以避免熱表面引起點(diǎn)燃。可靠隔離 本質(zhì)安全電路應(yīng)與其它電路充分隔離。防止本安電路與非本13、安電路間的擊穿，確保本安防爆性能。,參考曲線和數(shù)據(jù)表,GB3836.4-2010中圖A.1圖A.6參考曲線或表A.1和表A.2給出了電阻、電容和電感三種基本電路不同類別、級(jí)別的最小點(diǎn)燃曲線，是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)本安電路的重要工具。最小點(diǎn)燃曲線 包括最小點(diǎn)燃電流曲線和最小點(diǎn)燃電壓曲線。它是通過(guò)大量的火花點(diǎn)燃試驗(yàn)確定的點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的臨界值曲線。最小點(diǎn)燃電流曲線 用標(biāo)準(zhǔn)火花試驗(yàn)裝置，在電阻電路和電感電路中引起爆炸性氣體混合物點(diǎn)燃的最小電流。最小點(diǎn)燃電壓曲線 用標(biāo)準(zhǔn)火花試驗(yàn)裝置，在電容電路中引起爆炸性氣體混合物點(diǎn)燃的最低電壓。,安全系數(shù),由于點(diǎn)燃曲線中給出的最小點(diǎn)燃電流（或電壓）只是點(diǎn)燃的臨界值，不14、能直接使用，使用時(shí)應(yīng)考慮安全系數(shù)。所謂安全系數(shù)是指最小點(diǎn)燃電流（或電壓）與本安電路設(shè)計(jì)的電流（或電壓）相比的倍數(shù)。通常情況下，對(duì)于電感電路降低電流，電容電路降低電壓，電阻電路降低電壓或電流的方法達(dá)到規(guī)定的安全系數(shù)。,本安電路設(shè)計(jì)程序,通常情況下，本安電路設(shè)計(jì)或分析應(yīng)遵守下列程序：分析電路 考慮正常工作和故障狀態(tài)下的最不利因素(電源波動(dòng)、元件的容差等)，確定電路參數(shù)。評(píng)定和修改電路 根據(jù)設(shè)備的防爆等級(jí)和電路的型式（電阻電路、電容電路、電感電路），考慮相應(yīng)的安全系數(shù)，對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃曲線，進(jìn)行評(píng)定和修改電路。檢查電路參數(shù)是否符合本安要求 使考慮安全系數(shù)后的電壓或電流值小于最小點(diǎn)燃電壓或最小點(diǎn)燃電流值。15、如果需要可用火花點(diǎn)燃試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。重點(diǎn)：正確分析電路，找到故障點(diǎn)，會(huì)利用最小點(diǎn)燃曲線，確定符合本安要求的電氣參數(shù)。,電路分析的要點(diǎn),正常工作電路分析的要點(diǎn)正常工作：設(shè)備符合電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范，并在制造商限定的條件下工作。以下情況均為正常工作：規(guī)定限制內(nèi)供電電壓的變化。考慮在最不利條件下所有元件的容差。外部連接電纜的斷路、短路和接地。用火花點(diǎn)燃試驗(yàn)接通和斷開被檢的本安電路。,電路分析的要點(diǎn),故障狀態(tài)電路分析的要點(diǎn)故障：未被標(biāo)準(zhǔn)定義為可靠的，而且影響本安性能的任何元件、元件之間的間距、絕緣和連接的任何失效。計(jì)數(shù)故障：符合標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求的電氣設(shè)備的部件上出現(xiàn)的故障。非計(jì)數(shù)故障：不符合標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求的16、電氣設(shè)備的部件上出現(xiàn)的故障。例如：印刷線路板的間距當(dāng)小于下表的規(guī)定，但大于1/3,則應(yīng)認(rèn)為是計(jì)數(shù)短路故障；當(dāng)小于下表的規(guī)定，又小于1/3,則應(yīng)認(rèn)為是非計(jì)數(shù)短路故障。,電氣間隙、爬電距離和間距,電路分析的要點(diǎn),故障狀態(tài)電路分析的要點(diǎn)電路分析應(yīng)分別考慮一個(gè)計(jì)數(shù)故障(ib)和兩個(gè)計(jì)數(shù)故障(ia)的情況，并考慮相應(yīng)安全系數(shù)。由一個(gè)故障引起的一系列故障只能算做一個(gè)故障。符合可靠元件或組件和具有規(guī)定的電氣間隙和爬電距離的保護(hù)性元件，分析故障時(shí)可不考慮。額定值不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的元件故障，是非計(jì)數(shù)故障，否則為計(jì)數(shù)故障。應(yīng)考慮連接線和印制線開路故障或有可能移動(dòng)引起的短路故障。對(duì)于僅有一個(gè)計(jì)數(shù)故障或無(wú)計(jì)數(shù)故障的設(shè)備17、，可認(rèn)為滿足ia等級(jí)。ic等級(jí)不考慮故障狀態(tài)。,本安電路的防爆措施,控制溫度 可通過(guò)合理選擇元器件額定值。合理選擇導(dǎo)線、印制線的截面。采取有效散熱措施（散熱器）。限制最高環(huán)境溫度。采用澆封措施，使表面溫度下降。限制電壓使用安全柵。使用穩(wěn)壓器件可靠穩(wěn)壓（雙重或三重化）。限制電流串聯(lián)可靠限流電阻。應(yīng)用其他電流保護(hù)，例如晶體管限流（ib等級(jí)需雙重化）。注：對(duì)于”ia”等級(jí)設(shè)備，使用半導(dǎo)體和可控半導(dǎo)體器件作為限流器限制火花點(diǎn)燃是不允許的。限制能量 對(duì)于不符合本安要求的電路，必須采取下列措施進(jìn)行限制。,本安電路的防爆措施 限制能量,電阻性電路：是通過(guò)限制電路中的電壓和電流來(lái)限制火花能量的。電容性電路：電18、路中應(yīng)盡量避免采用大電容。限制電容器放電火花能量的方法：在電容器兩端并聯(lián)限壓元件。限制電容器上的電壓。對(duì)于ib等級(jí)并聯(lián)雙重化穩(wěn)壓二極管，對(duì)于ia等級(jí)并聯(lián)三重化穩(wěn)壓二極管。將電容器和電阻串接并澆封為一體。限制電容器放電的速率，達(dá)到抑制電容器釋放能量的目的。串聯(lián)電阻保護(hù)時(shí)有效電容允許降低。等效電容如下圖所示：,串聯(lián)電阻保護(hù)時(shí)有效電容的允許降低系數(shù)電阻，R 降低系數(shù),本安電路的防爆措施 限制能量,本安電路的防爆措施 限制能量,電感性電路：盡量減小電路的電感量或電流值，當(dāng)仍達(dá)不到要求時(shí)，電感兩端可并接分流保護(hù)性元件，并與電感元件澆封為一體。例如：對(duì)于直流的電感線圈，ib等級(jí)并聯(lián)雙重化二極管，ia等級(jí)并19、聯(lián)三重化二極管。,本安電路的防爆措施 限制能量,電池和電池組：結(jié)構(gòu)要求：電解液不能夠溢出的結(jié)構(gòu)型式。電池短路不會(huì)引起爆炸。電池組件的電池與限流器件應(yīng)封裝為一體；但電池組若安裝在關(guān)聯(lián)設(shè)備中，可不要求限流器件作為電池組的整體部件。電對(duì)于不可更換到電池組件，可將電池與限流器件的外殼配有特殊緊固件，并加警告標(biāo)志：例如：“在爆炸性環(huán)境中不得拆卸電池或電池組！”便攜式產(chǎn)品的跌落試驗(yàn)，應(yīng)防止電池和電池組從電氣設(shè)備中拋出或分離。外部充電觸點(diǎn)應(yīng)防止短路或?qū)ν夥烹姟?本安電路的防爆措施 限制能量,電池和電池組：限制電池能量：為了評(píng)定和試驗(yàn)，新的原電池和可充電電池組充電后，電池最高開路電壓應(yīng)達(dá)到下表的規(guī)定值：（原電20、池）,本安電路的防爆措施 限制能量,電池和電池組：限制電池能量：（蓄電池）,本安電路的防爆措施 限制能量,電池和電池組：限制電池能量：限制電池及電池組的能量（U、I）應(yīng)依據(jù)GB383.4標(biāo)準(zhǔn)附錄A中的表A.1。對(duì)于ia等級(jí)，限流器件必須是可靠限流電阻。對(duì)于ib等級(jí)，限流器件除選用限流電阻外，也可選用帶有雙重化的保護(hù)電路。如果設(shè)備所含的蓄電池不允許在爆炸性氣體環(huán)境中更換，那么在下列情況下不要求在單體蓄電池的端子處進(jìn)行火花點(diǎn)燃放電試驗(yàn)：?jiǎn)误w蓄電池的峰值開路電壓小于4.5V和單體蓄電池端子處的最大電壓和瞬態(tài)電流的乘積不超過(guò)33 W。,簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì),簡(jiǎn)單電阻性電路:一個(gè)20V的直流電源,選多大的限流電21、阻,才能適用于氫氣危險(xiǎn)場(chǎng)所?首先確認(rèn)電路類型為電阻電路,防爆級(jí)別為C,考慮電源波動(dòng)10%的因素，電源U20V1.122V，查GB3836.4附錄 圖A.1(C)，22V對(duì)應(yīng)的最小點(diǎn)燃電流為337mA將安全系數(shù)K1.5加在電流上即Ik337mA/1.5224mA20V的直流電源串聯(lián)的限流電阻R22V/224mA98.2，考慮電阻允許誤差5%，限流電阻最小阻值至少為103.1，當(dāng)該電源為電池組，直接用于危險(xiǎn)場(chǎng)所時(shí)，電池與限流電阻必須整體封裝為一體，防止電池直接短路。,U,U,R？,對(duì)于電阻電路：通過(guò)限制電壓和電流控制火花能量。,簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì),簡(jiǎn)單電容性電路:類場(chǎng)所用，電路由30V電池組與可靠元件122、0K電阻、10uF電容器連接而成。假定30V和10uF值為最大值,10K 電阻值為最小值。評(píng)定此電路的本安性能。電源電路 電池最高電壓Uo30V,電池最大短路電流IoUo/R30V/10K 3mA取安全系數(shù)K1.5,Ik1.53mA4.5mA查GB3836.4圖A.1電阻電路(I),30V對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電流Imin700mA評(píng)定：因?yàn)镮k(4.5mA)遠(yuǎn)小于Imin(700mA),安全系數(shù)超過(guò)了100倍,所以該電源是本質(zhì)安全的。電容器 C10uf,U30V取安全系數(shù)K1.5,Uk1.530V45V查GB3836.4圖A.2 I類電容電路，10uF 對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電壓Vmin=26V評(píng)定：因?yàn)閁k(23、45V)大于Umin(26V),所以,該電路不是本質(zhì)安全的。,簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì),簡(jiǎn)單電容性電路:修改方案1：電容值不變，降低電壓。因?yàn)镃10uF，查GB3836.4 圖A.2(I)，對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電壓Vmin26V所以電壓應(yīng)降低為UkVmin(26V)/1.517.3V修改方案2：電壓值不變，減小電容值。因?yàn)閁30V，取安全系數(shù)K1.5，Uk1.530V45V 查GB3836.4 圖A.2(I)，45V最小點(diǎn)燃電壓對(duì)應(yīng)的最小電容值為3uF修改方案3：電容、電壓值都不變，電容串聯(lián)可靠電阻(取R5.6)U30V，取安全系數(shù)K1.5，Uk1.530V45V 查GB3836.4圖A.2(I)，對(duì)應(yīng)10uf524、.6這條曲線，最小點(diǎn)燃電壓Umin=48V因?yàn)閁k(45V)小于Umin(48V),所以該電路是本質(zhì)安全的。,對(duì)于電容性電路，應(yīng)盡可能降低電源電壓或電容值，當(dāng)仍達(dá)不到要求時(shí)，可將電容串接可靠電阻并澆封為一體。,簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì),簡(jiǎn)單電感性電路:如圖所示，假定有一個(gè)C電路，電源由20V電池組與300可靠限流電阻組成，向一個(gè)1100和100mH的電感器供電，評(píng)價(jià)該電路的本安性能。假定：300和1100為最小值，100mH為最大值，電池組的最高電壓為22V。電源電路 電池最高電壓Uo22V電池最大短路電流IoUo/R22V/30073.3mA(忽略電池內(nèi)組)取安全系數(shù)K1.5，Ik1.573.3mA1125、0mA查GB3836.4圖A.1(C),22V對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電流Imin337mA評(píng)定：因Ik(110mA)小于Imin(337mA)，所以電源是本質(zhì)安全的電感器電感中的最大電流IUo/R22V/(3001100)15.7mA取安全系數(shù)K1.5，Ik1.515.7mA23.6mA查GB3836.4圖A.4 類電感電路(C)，100mH對(duì)應(yīng)最小點(diǎn)燃電流Imain28mA評(píng)定：因Ik(23.6mA)小于Imin(28V)，所以電路是本質(zhì)安全的。,對(duì)于電感性電路，應(yīng)盡量減小電路的電感量或電流值，當(dāng)仍達(dá)不到要求時(shí)，電感兩端可并接分流保護(hù)性元件，而且要雙(三)重化，并與電感澆封為一體。,與本安性能有關(guān)的元26、件,元件額定值：任何與本質(zhì)安全性能有關(guān)的元件，在正常工作和故障條件下，最大電流、電壓和功率不得超過(guò)其額定值得2/3。熔斷器熔斷器應(yīng)能連續(xù)通過(guò)1.7I電流。對(duì)于“ia”和“ib”保護(hù)等級(jí)，在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中應(yīng)是密封的并澆封處理。對(duì)于250V的電網(wǎng)應(yīng)滿足分?jǐn)嗄芰?500A。對(duì)于用限流器件限制預(yù)期短路電流的，限流器件額定值應(yīng)不小于：電流額定值：1.51.7In電壓額定值：Um或Ui功率額定值：1.5(1.7In)2限流器件的最大電阻,與本安性能有關(guān)的元件,可靠元件和組件：認(rèn)為不會(huì)發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的故障的元件或組件，在使用或儲(chǔ)存中出現(xiàn)故障狀態(tài)概率很低，因此該故障狀態(tài)可不予考慮。電源變壓器 保護(hù)措施：向本安電27、路供電的變壓器的輸入電路應(yīng)有熔斷器或斷路器保護(hù)。變壓器結(jié)構(gòu)：要求向本安電路供電的繞組應(yīng)與其它所有繞組隔離。電源變壓器鐵芯必須接地。變壓器本安供電繞組的出線端子與其他端子分兩側(cè)布置，電氣間隙和爬電距離應(yīng)滿足要求。變壓器繞組應(yīng)用澆封等方法加以固定。變壓器絕緣介電強(qiáng)度試驗(yàn)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，不應(yīng)擊穿。變壓器繞組溫度應(yīng)不超過(guò)GB/T 11021中給出的絕緣等級(jí)允許值。,與本安性能有關(guān)的元件,可靠元件和組件 限流電阻 主要用于限流電路中。限流電阻可選用金屬膜或線繞電阻，碳膜電阻不宜選用。限流電阻額定值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。可靠限流電阻應(yīng)認(rèn)為僅出現(xiàn)開路故障，這時(shí)應(yīng)認(rèn)為是一個(gè)計(jì)數(shù)故障。分流安全器主要用于保護(hù)電感電路28、。例如 電感兩端并聯(lián)雙重化（ib等級(jí)）或三重化(ia等級(jí))的續(xù)流保護(hù)器件。并聯(lián)限壓器主要用于限制電路的電壓。例如 電容兩端并聯(lián)雙重化（ib等級(jí)）或三重化(ia等級(jí))的穩(wěn)壓管。,典型關(guān)聯(lián)設(shè)備-安全柵,典型關(guān)聯(lián)設(shè)備-安全柵,關(guān)聯(lián)設(shè)備是設(shè)置在本安電路與非本安電路之間的限壓、限流裝置，可起到防止非本安電路產(chǎn)生的危險(xiǎn)能量串入本安電路的保護(hù)作用。關(guān)聯(lián)設(shè)備一般安裝在安全區(qū)，若安裝在危險(xiǎn)區(qū)，必須置于另一種防爆型式之中。安全柵是一種典型的、最常見的關(guān)聯(lián)設(shè)備。如：齊納式安全柵、隔離式安全柵。,齊納式安全柵,齊納安全柵電路一般由快速熔斷器、限流電阻和并聯(lián)的穩(wěn)壓管組成。基本原理 F：快速熔斷器 D1、D2：直流電路選29、用穩(wěn)壓二極管；交流電路可選用雙向穩(wěn)壓管 穩(wěn)壓二極管功率額定值 1.7In二極管最高齊納電壓 R1、R2：應(yīng)選擇精度高(不低于5%)、功率大、性能穩(wěn)定的限流電阻 電阻功率額定值1.5(1.7In)2限流器件的最大電阻,+,F,R1,R2,D1、D2,Vi,非本安端,本安端,齊納式安全柵,齊納式安全柵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ia等級(jí)并聯(lián)3個(gè)穩(wěn)壓管；ib等級(jí)并聯(lián)2個(gè)穩(wěn)壓管；ic等級(jí)并聯(lián)1個(gè)穩(wěn)壓管。安全柵本安與非本安端子的距離應(yīng)不小于50mm。二極管安全柵應(yīng)設(shè)有兩個(gè)接地端子，接地線截面積不小于4 mm2。采取不對(duì)稱的安裝設(shè)計(jì)或使用顏色區(qū)分，防止安裝錯(cuò)誤。安全柵電路整體澆封或用一個(gè)拆卸后不可復(fù)原的外殼來(lái)保護(hù)。,隔離式安30、全柵,隔離式安全柵一般由熔斷器以及保護(hù)元件或電路、可靠隔離元件以及一個(gè)相當(dāng)于具有限壓、限流功能的二極管安全柵所組成。基本原理 隔離式安全柵采用快速切斷、隔離、限流、限壓等多種措施，是將電源、輸入和輸出信號(hào)完全隔離，再經(jīng)限能裝置與危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備相連。不但保證了系統(tǒng)的本安防爆性能，而且增強(qiáng)了系統(tǒng)抗干擾能力，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。,隔離式安全柵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有齊納式安全柵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，但不必澆封。本安與非本安回路之間可靠隔離。隔離可采用隔離變壓器，也可采用光電隔離器等。,隔離式安全柵,安全柵參數(shù),最高電壓(Um)：施加到非本安連接裝置上，而不會(huì)使本安性能失效的最高電壓。最高輸出電壓(Uo)：在開31、路條件下，非本安端施加最高電壓，本安端可能出現(xiàn)的最高輸出電壓。最大輸出電流(Io)：來(lái)自電氣設(shè)備連接裝置的本安電路的最大電流。最大外部電容(Co)：可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上，而不會(huì)使本安性能失效的本安電路的最大電容。最大外部電感(Lo)：可以連接到電氣設(shè)備連接裝置上，而不會(huì)使本安性能失效的本安電路的最大電感。最大輸出功率(Po）：能從電氣設(shè)備獲得的本質(zhì)安全電路的最大功率。安全參數(shù)應(yīng)滿足：Uo(最高輸出電壓)Ui(最高輸入電壓)Io(最高輸出電流)Ii(最高輸入電流)Po(最大輸出功率)Pi(最大輸出功率)Co(最大外部電容)Ci(最大內(nèi)部電容)Cc(導(dǎo)線最大分布電容)Lo(最大外部電感)L32、i(最大內(nèi)部電感)Lc(導(dǎo)線最大分布電感),本質(zhì)安全型設(shè)備的型式試驗(yàn),主要型式試驗(yàn)項(xiàng)目,火花點(diǎn)燃試驗(yàn)溫度試驗(yàn)介電強(qiáng)度試驗(yàn)規(guī)定不嚴(yán)密的元件參數(shù)的測(cè)定電池和電池組試驗(yàn)裝有壓電器件的電氣設(shè)備試驗(yàn)二極管安全柵和安全分流器的型式試驗(yàn)變壓器試驗(yàn)其它試驗(yàn) 跌落試驗(yàn)外殼防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)非金屬材料外殼部件的表面電阻測(cè)定等,火花點(diǎn)燃試驗(yàn),所有無(wú)法通過(guò)最小點(diǎn)燃曲線確認(rèn)的本安電路，在與設(shè)備防爆標(biāo)志相適應(yīng)的試驗(yàn)條件下，通過(guò)進(jìn)行火花點(diǎn)燃試驗(yàn)進(jìn)行考核驗(yàn)證，其結(jié)果不能引起點(diǎn)燃。試驗(yàn)要求首先分析電路，找到試驗(yàn)點(diǎn)。火花試驗(yàn)裝置接入被試電路中認(rèn)為可能出現(xiàn)開路、短路或接地故障的每一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。試驗(yàn)應(yīng)模擬正常工作和故障條件，并考慮安全系數(shù)。33、試驗(yàn)前后應(yīng)標(biāo)定火花試驗(yàn)裝置的靈敏度。試驗(yàn)是在容器中充滿最易點(diǎn)燃的試驗(yàn)氣體與空氣的混合物的情況下進(jìn)行。,火花點(diǎn)燃試驗(yàn),安全系數(shù) 應(yīng)用安全系數(shù)的目的是為了確保使用比原電路更容易引起點(diǎn)燃的電路進(jìn)行型式試驗(yàn)和評(píng)定，或者采用更易點(diǎn)燃的氣體混合物對(duì)原電路進(jìn)行試驗(yàn)。1.5倍安全系數(shù)應(yīng)按下列方法之一獲得 方法1：（1.5倍安全系數(shù)加在電路上）把主電源(供電系統(tǒng))電壓提高到允許額定電壓的110%，或按規(guī)定將其它形式的電源電壓（例如，電池組、電源和限壓器件）調(diào)整到最高值。對(duì)于電感和電阻電路，減小限流電阻值把電流提高到1.5倍的故障電流。如果達(dá)不到1.5倍安全系數(shù)，可進(jìn)一步提高電源電壓。對(duì)于電容電路，把電壓提高到134、.5倍故障電壓。或者，當(dāng)一只可靠限流電阻與電容器一起使用時(shí)，電容器可視為電池，電路可視為電阻性電路。方法2：（1.5倍安全系數(shù)加在氣體上）按下表使用最易點(diǎn)燃爆炸性試驗(yàn)混合物。,火花點(diǎn)燃試驗(yàn),1.5倍安全系數(shù)應(yīng)按下列方法之一獲得 方法2：（1.5倍安全系數(shù)加在氣體上）,如果要求1.0倍的安全系數(shù)，則使用下表規(guī)定的試驗(yàn)混合物。,火花試驗(yàn)裝置：試驗(yàn)裝置由至少250立方厘米的爆炸容器內(nèi)布置一組電極組成，電極用于在規(guī)定的爆炸性試驗(yàn)混合物內(nèi)產(chǎn)生閉合火花和開路火花。,火花點(diǎn)燃試驗(yàn),火花試驗(yàn)裝置：,火花點(diǎn)燃試驗(yàn),主電極（極握）,（爆炸性氣體混合物）,隔盤,鎢絲,氣體入口,試驗(yàn)電路,50：12,氣體出口,爆炸容35、器(能承受1500Kpa爆炸壓力),主電極(極握)：由黃銅制成，直徑50mm，上面有4個(gè)夾具，固定4根鎢絲，夾具距隔盤10mm，鎢絲自由長(zhǎng)度11mm，直徑0.2mm。隔盤(另一個(gè)電極)：直徑30mm，上面有兩個(gè)寬度與深度均2mm的槽，槽距中心6.5mm。主電極以80轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)，而隔盤則以轉(zhuǎn)速比50：12向相反方向旋轉(zhuǎn)，以便鎢絲能劃過(guò)隔盤上的兩個(gè)槽。火花試驗(yàn)轉(zhuǎn)數(shù)，對(duì)于直流400轉(zhuǎn)，對(duì)于交流1000轉(zhuǎn)，以不點(diǎn)燃試驗(yàn)氣體為合格。,火花試驗(yàn)裝置適用范圍 試驗(yàn)電流不大與3A對(duì)于電阻性和電容性的電路開路電壓不大于300V對(duì)于電感性電路，電感不大于1H電路頻率不超過(guò)1.5MHz火花試驗(yàn)結(jié)果任一選定試驗(yàn)36、點(diǎn)的每一次試驗(yàn)均不應(yīng)出現(xiàn)點(diǎn)燃。,火花點(diǎn)燃試驗(yàn),電池的溫度試驗(yàn),電池或電池組外部的所有限流器件試驗(yàn)時(shí)應(yīng)短路。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)除去電池或電池組上不是外殼本身的任何外層覆蓋物（紙或金屬等）。溫度應(yīng)在每只電池或電池組的外殼表面獲得，并取最大值。試驗(yàn)應(yīng)在每種情況下同限流器件一起，即10只電池短路時(shí)進(jìn)行。電池的溫度試驗(yàn)實(shí)際上是模擬電池內(nèi)部短路狀態(tài)下，檢測(cè)電池發(fā)熱的最高表面溫度。對(duì)于較大功率的電池，例如鋰電池、鎳氫電池等一般只滿足T3溫度組別。其他型式試驗(yàn)詳見GB3836.1和GB3836.4標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)內(nèi)容。,本質(zhì)安全型設(shè)備的安裝和使用,安裝原則,按照GB3836152000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第15部分：37、危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安裝標(biāo)準(zhǔn)和使用說(shuō)明書的相關(guān)要求進(jìn)行安裝，保護(hù)本質(zhì)安全電路的整體性能，即使發(fā)生電路的斷路、短路或接地時(shí)，也不會(huì)超過(guò)電路安全能量極限值，不會(huì)引起危險(xiǎn)環(huán)境的點(diǎn)燃。,本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu),本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)一般由本安型設(shè)備、關(guān)聯(lián)設(shè)備和連接電纜組成。,本安設(shè)備的安裝要求,安裝在危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備必須按GB3836.1和GB3836.4要求設(shè)計(jì)，并已被國(guó)家檢驗(yàn)單位認(rèn)可，即已取得防爆合格證的產(chǎn)品，非防爆產(chǎn)品不得在危險(xiǎn)場(chǎng)所使用。設(shè)備的防爆標(biāo)志必須適應(yīng)于使用危險(xiǎn)場(chǎng)所的安全要求。即：安裝在0區(qū)的設(shè)備，應(yīng)滿足“ia”等級(jí)的要求；安裝在1區(qū)的設(shè)備，應(yīng)至少符合“ib”等級(jí)的要求；安裝在2區(qū)的設(shè)備，應(yīng)至少符38、合“ic”等級(jí)的要求。本安設(shè)備除獨(dú)立電源供電外，必須按說(shuō)明書的要求，與相應(yīng)的關(guān)聯(lián)設(shè)備相連接；關(guān)聯(lián)設(shè)備的防爆等級(jí)必須不低于本安現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的防爆等級(jí)；沒(méi)有特殊保護(hù)的關(guān)聯(lián)設(shè)備必須安裝在安全區(qū)；齊納安全柵作為關(guān)聯(lián)設(shè)備，要可靠接地，應(yīng)設(shè)兩根接地線，而且接地電阻應(yīng)小于1。,連接電纜的選用原則,本安設(shè)備用電纜應(yīng)選用銅芯電纜，而且而且每根導(dǎo)線直徑應(yīng)不小于0.1mm。接地線必須為耐用結(jié)構(gòu)，截面積不小于4cm2。本安用電纜應(yīng)能承受絕緣介電強(qiáng)度不低于500V的耐壓試驗(yàn)，不能用絕緣性能差的細(xì)軟線或通信線，電纜應(yīng)有一定的機(jī)械強(qiáng)度，防止外來(lái)的機(jī)械損傷、腐蝕和高溫。導(dǎo)線絕緣層的厚度應(yīng)與導(dǎo)線的直徑和絕緣的屬性相適應(yīng)，例如：聚乙39、烯絕緣最小徑向厚度為0.2mm。連接電纜長(zhǎng)度的限制,計(jì)算方法：電纜分布參數(shù)：根據(jù) CcCo-Ci；LcLo-Li 公式分別計(jì)算。電纜長(zhǎng)度：按照L=Cc/Ck（F/km）和L=Lc/Lk（mH/km）公式分別計(jì)算，取其最小值。電纜盡量縮短，禁止盤卷，以減少分布電感。,現(xiàn)場(chǎng)布線原則,本安防爆系統(tǒng)必須按防爆檢驗(yàn)單位認(rèn)可的系統(tǒng)組成，而且按認(rèn)可的接線圖接線。本安設(shè)備的安裝盡量遠(yuǎn)離大功率的電氣設(shè)備，防止電磁干擾。本安與非本安電路電纜應(yīng)隔離，不能共用同一電纜或鋼管，也不能捆成一束，防止混觸、靜電感應(yīng)及電磁感應(yīng)（但導(dǎo)線間用絕緣層和接地金屬進(jìn)行隔離的除外）。多個(gè)本安電路或關(guān)聯(lián)設(shè)備不能共用同一電纜（但電纜芯線間分40、別屏蔽的除外），不能共用同一鋼管（但用屏蔽導(dǎo)線的除外）電纜的標(biāo)志本安電路用電纜護(hù)套或表層應(yīng)為淺藍(lán)色。若電纜已有鎧裝、金屬護(hù)套（鋼管）或屏蔽，不需要再做記號(hào)。本安電路終端：本安與非本安電路接線端子如果在同一接線盒內(nèi)，它們之間要可靠隔離，否則應(yīng)加隔板，使間距大于50mm，本安端子應(yīng)為淺藍(lán)色或加本安標(biāo)記。中間接頭：本安電路的外部配線，原則上不得在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所相互連接和分路，在特殊情況下，需在1區(qū)、2區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行連接和分路時(shí)，應(yīng)按規(guī)定選用相應(yīng)的接線盒或分線盒加以保護(hù)。設(shè)有接地端子的本安型電氣設(shè)備，應(yīng)可靠接地，以保證設(shè)備運(yùn)行安全和人身安全。,使用維護(hù)注意事項(xiàng),本安型電氣設(shè)備在使用和維護(hù)過(guò)程中，必須注意要保持本安電路的電氣參數(shù)和保護(hù)電路，電氣參數(shù)不得高于使用說(shuō)明書給出的額定值，保護(hù)性能應(yīng)符合使用說(shuō)明書的設(shè)計(jì)要求。更換本安電路及關(guān)聯(lián)電路電氣元件時(shí)，不得改變?cè)娐返牡碾姎鈪?shù)和本安性能，也不能擅自改變電器元件的型號(hào)、規(guī)格，特別是保護(hù)元件更要格外注意。更換的保護(hù)元件應(yīng)嚴(yán)格篩選，保證整定值及保護(hù)性能與原設(shè)計(jì)要求一致。如果本安電路需要改動(dòng)，應(yīng)攜帶修改的圖紙和有關(guān)文件及樣機(jī)到防爆檢驗(yàn)單位進(jìn)行審查，合格后方可使用。,謝 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