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防爆知识
正压型防爆技术
1.正压外壳型电气设备是指具有正压外壳的电气设备。
防爆标志为 “p” 。 所谓正压外壳是指保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性气体环境的 压力，阻止外部混合物进入的外壳。其制造检验标准为IEC 60079-2:2014。
2.正压外壳型电气设备
有连续气流正压、泄漏补偿正压、静态正压三种结构型式。连续气流正压是指保护气体连续通过正压外壳，使外壳保持 正压的方法；泄漏补偿正压是指在各个排气口封闭时，对正压外壳和管道内保护气体不可避免的泄漏进行补偿，使壳内保持 正压的方法；静态正压是指不添加保护气体而保持危险场所中正压外壳内正压值的方法。
3.正压外壳型电气设备的防爆型式
是以外部的爆炸性环境(1区、2区)、是否有内释放、正压外壳内部是否有点能力设备为依据来划分的。它们是：
1）pX 型-将正压外壳内的危险分类从1区降至非危险或从I类降至非危险的正压保护；
2）py 型-将正压外壳内的危险分类从1区降至2区的正压保护；
3）pz 型-将正压外壳内的危险分类从2区降至非危险的正压保护；
具体要求(见下表)：
|
内置系统内的可燃性物质 |
外部区域类别 |
外壳内含有点燃能力的设备 |
外壳内不含有点燃能力的设备 |
|
无内置系统 |
1 |
Px型 |
Py型 |
|
无内置系统 |
2 |
PZ型 |
不须正压保护 |
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气体/蒸气 |
1 |
Px型 |
Py型 |
|
气体/蒸气 |
2 |
Px型 (且有点燃能力的设备不在稀释区内) |
Py型 |
|
液体 |
1 |
Px型(惰性的) |
Py型(惰性的) |
|
液体 |
2 |
Pz型(惰性的) |
不须正压保护 |
|
注：如果可燃性物质是液体则正常释放是决不允许的。 |
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内置系统是指设备含有可燃物质并有可能形成内释放源的部分。例如正压外壳内装有色谱成分分析的氢焰分析器。 成分分析内流通的物质有气体/蒸气、液体之分，其防爆措施也不相同。
含有点燃能力的设备是指正压外壳装有开关或热元件之类设备或部件及含有不符合IEC 60079-15:2010标准规定的电气设备。 保护气体视防爆要求不同，有空气和惰性气体之分。
正压外壳的结构要求视防爆型式不同而变化。具体(见下表）：
3.1正压外壳的箱、盖、门、窗一般应有钢板焊接而成，其密封接合的防护等级须不低干IP4X.外壳及管道的耐压强度应能 承受壳内1.5倍工作压力，最低为200Pa气压。快开式门或盖须设有联锁装置，保证门或盖打开时，电源不能接通，电源接通 时，门或盖不能打开；采用螺栓紧固的门或盖可不设联锁装置，但应在外壳明显处设置“严禁带电开盖!”的警告牌；内装 电热器及电容器的外壳，应有断电源后延时打开快开式门或盖的措施。
正压外壳的排气口应通到安全环境，如果采取有效的措施阻止炽热颗粒吹出时，排气口也可通至危险等级较低的地方。
|
设计准则 |
Px型 |
P y 型 |
带显示器的pz型 |
带报警器的pz型 |
|
外壳防护等级 |
最低IP4X |
最低IP4X |
最低IP4X |
最低IP3X |
|
外壳抗冲击能力 |
IEC60079-1:2014表13 |
IEC60079-1:2014表13 |
IEC 60079-1:2014表13 |
IEC60079-1:2014表13 |
|
检查换气周期 |
定时控制器，且要检 测压力和流量 |
标志时间和流量 |
标志时间和流量 |
标志时间和流量 |
|
阻止炽热颗粒从 通常关闭的排气孔处 排入1区场所 |
要求安装火花和颗粒 挡板，不产生炽 热颗粒除外 |
无要求 |
要求安装火花和颗粒 挡板，不产生炽 热颗粒除外 |
要求安装火花和颗粒 挡板，不产生炽 热颗粒除外 |
|
阻止炽热颗粒从 通常关闭的排气孔处 排入2区场所 |
无要求 |
无要求 |
无要求 |
无要求 |
|
正常运行时阻止 炽热颗粒从排气孔处 排入1区场所 |
要求安装火花和颗 粒挡板 |
要求安装火花和颗 粒挡板 |
要求安装火花和颗 粒挡板 |
要求安装火花和颗 粒挡板 |
|
正常运行时阻止 炽热颗粒从排气孔处 排入2区场所 |
要求安装火花 和颗粒挡板，不产生 炽热颗粒除外 |
无要求 |
要求安装火花 和颗粒挡板，不产生 炽热颗粒除外 |
要求安装火花 和颗粒挡板，不产生 炽热颗粒除外 |
|
需要用工具打开的 门和盖 |
警告 |
警告 |
警告 |
警告 |
|
不需要用工具打开的 门和盖 |
联锁(无内部热元件) |
警告 |
无要求 |
无要求 |
|
在打开外壳之前 内部热部件 需要一个冷却时间 |
符合 IEC60079-11: 2011第6.2b)ii |
不适用 |
警告 |
警告 |
正压外壳内的保护气体应是干燥、不含油、粉尘、纤维、化学剂、可燃物的气体。因此，管道内应设置干燥过滤器，且 空气源的采集位置应在安全区，并应注意风向、风速的影响。
3.2正压外壳及管道内的所有空间的最小气体压力值应不低于50Pa,特别要保证泄漏部位的最小气体压力值。通常设计的工 作气压为200Pa左右。
4.正压设备具体工作原理：
正压型电气设备在开启前，首先要进行换气程序。所谓换气是指足量的保护气体通过正压外壳及管道，使爆炸性气体混 合物降至爆炸下限以下的过程。
换气过程以最小换气量来实现。即正压外壳及管道至少通以5.0倍正压外壳及管道容积的气量值进行冲洗，使壳体内无 爆炸性气体混合物后才能通电。当进入正压型电气设备外壳及管道的最小流量确定后，为达到最小换气量的时间称最小换气 时间。换气过程只须控制最小换气时间即可完成。
对于在换气过程中实现控制目的的电气系统，如安装在危险环境，应采用适合的防爆结构型式，保证正压型电气设备的 安全性。
5.正压型电气设备在启动、运行时，会有气压不足的情况。
正压型电气设备应设置补气及控制系统，保证低于工作压力时，进行自动补气；压力再降低时，进行报警；压力降低至 最小值时，应自动切断电源系统。整个控制过程要运行可靠。
要研究保护气体切断后壳体内部件的表面温度，当内部安装有发热元件时，当元件的表面温度超过规定的温度组别时， 应采取气密或浇封防爆措施加以保护。
有内置系统的正压外壳型电气设备，在外壳内有释放源产生，所以要研究释放源的性质及控制方法。
6.释放源的种类：
1)无释放
无内部释放有3种情况：
a)CS 无故障时，正压外壳内部就无释放。无故障的CS 应由金属、陶瓷、玻璃组成容器和管路。中间无接头，器件之间 连接方法采用熔焊、铜焊、玻璃对金属的熔接、低共熔合金法连接。并通过以下两种下试验：
正压试验：用5倍CS规定的最大内部压力，至少1000Pa, 施加到CS, 保持2min±10s ,CS应无出现永久性变形；
无故障试验：CS 至于真空箱内，并与氦气源连接，调节到CS 规定的最大压力。真空箱抽真空至-0.1Pa或更低的绝对压 力。如果真空系统运行情况下能保持-0.1Pa绝对压力，试验合格。
b)CS 内的可燃性气体混合物始终低于LEC;
c)正压外壳的压力始终比CS 高50Pa,如果差压值下降到50Pa以下，自动安全装置能可靠动作。
2)气体或蒸气的有限释放
通过CS 设计，可以预计在所有故障情况下可燃性物质的释放速率，即在CS气路中增加限流元件把流量限制到预计的速率 的方法，或如果能按以下方法预计进入正压外壳的可燃性物质的最大释放速率，则不必控制进入CS的工艺流速：
a)CS 的组件按1.1a) 的方法制造，部件之间的连接头的结构设计能预计CS 的最大释放速率，且接头永久固定；
b)Cs包括正常运行条件下用于释放(例如：氢火焰)的气孔或喷嘴，其他CS 组件按1)a) 的方法制造。
3)液体的有限释放
由于可燃性液体转换成可燃性蒸气是不可预料的，控制可燃性物质的释放速率就显得困难，应该考虑正压外壳内液体积 聚造成的后果。
|
内释放的分类(附录E) |
连续稀释 |
泄漏补偿 |
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|
可燃物质 |
正常 |
异常 |
附录 |
UEL<80% |
UEL<80% |
UEL<80% |
UEL<80% |
|
气体和液体 |
无 |
无 |
E.2 |
不使用 |
不使用 |
||
|
气体 |
无 |
有限 |
E.3 |
空气或 惰性气体 |
空气 |
惰性气体 |
X |
|
气体 |
有限 |
有限 |
E.4 |
空气或 惰性气体 |
空气 |
× |
× |
|
液体 |
无 |
有限 |
E.3 |
惰性气体 |
X |
惰性气体 |
X |
|
液体 |
有限 |
有限 |
E.4 |
X |
× |
× |
× |
在正压外壳内释放可燃性物质的后果比露天场所的类似释放要危险得多，因为可燃性物质的泄漏会滞留在壳内，继续进 行释放。所以要通过采用隔板或合理布局来减低影响。
7.正压型电气设备的结构较为复杂
特别要有一套制造保护气体的装置加以保证，所以投资较大。但对于重要及复杂的电气装置的防爆处理，相对成本不高， 且电气装置不会爆炸损坏，能保证重要工艺的连续化生产。