防爆设计基础。

2025 年 4 月 15 日

 

我们有了防爆设计基础注释为即将学习防爆设计的人员提供入门基础知识。本节为摘要。 如需了解更多信息,请参阅本节。

防爆设计

(i) 防爆设计的基本原理。

在机械设计中要达到防爆规范要求,就必须在设计上降低爆炸风险,尤其是在存在易燃气体和粉尘的环境中,同时还必须注意确保电气设备和机械部件不会成为点火源。

 

①-1 导致爆炸的三个因素。

  • 可燃材料(燃料)易燃气体、蒸气和粉尘。
  • 氧气(辅助燃烧物质)空气中的氧气
  • 点火源注意:火花、热表面、静电等。

防爆设计要求在火源周围采取措施。

 

 

(i) 2 防爆标准和准则。

防爆规格在许多国家都是标准化的,必须按照这些标准进行设计。

  • 日本标准,JIS C 60079:TIIS(劳动检查),JIS C 60079。
  • 国际标准:IEC 60079(IECEx)
  • 欧洲标准:ATEX (EN 60079)
  • 美国标准:NEC 500/505(NFPA、UL)

 

(i) - 3 有关防爆的法律法规。

有关防爆的法律法规如下。

  • 职业健康与安全法》:第 42 和 44 条。
  • 职业安全与健康条例》:第 280 条。
  • 根据《消防法》颁布的法令:第 9 条第 1 款第 17 项。
  • 电气装置技术标准的解释:第 176 节。

 

(i) - 4 危险区域的分类(分类)

危险区域划分如下。

  • 特殊危险区域(0 级场所,0 区)爆炸性气体环境:"连续、长时间和频繁 "存在爆炸性气体环境的地方。
  • 1 类危险场所(1 类场所,1 区):经常可能产生爆炸性气体环境的地方。
  • 第 2 类危险场所(第 2 类场所,2 区):产生爆炸性气体环境的风险很小或很短。

[补充信息。
用于确定危险区域范围和分类的因素包括释放源的等级、通风程度、通风效果等.....、危险区域的划分由了解易燃物质特性、导致爆炸的过程和所用设备的人员与相关工程师协商确定。以下是研究结果摘要。

 

 

(i) - 5 排放源的等级和通风程度/效果。

根据产生爆炸性气体环境的频率和泄漏的可能性等,释放源可分为以下几类

 

  • 连续级排放源释放源:易燃物质的持续释放、长时间释放、高频率释放源。
  • 原产地释放源:预计会定期释放易燃物质的释放源。
  • 二类排放源来源:预计不会释放易燃物质的来源,即使释放,也是频率低、持续时间短的来源

 

此外,以下分类说明了这些排放源的通风程度。

 

  • 高通风通风能力:瞬间降低易燃气体的浓度,使其保持在爆炸下限以下。
  • 通气扩张通风能力:当易燃气体继续释放时,通风能力可控制或减少易燃气体浓度的增加。
  • 通风率低通风能力:当易燃气体持续释放时,通风能力无法控制或降低易燃气体浓度的增加。

*低于爆炸下限是指可燃气体与空气或氧气混合物的浓度低于爆炸下限。

 

以下是有效学位

  • 持续通风:提供持续通风。(例如,通风系统发生故障时,必须使用备用通风系统)。
  • 允许短时间停止通气。
  • 在没有长时间关闭通风设备的情况下。

 

总的来说,有以下几个方面危险区域就是这样确定的。

 

 

(2) 防爆结构

防爆设计大致可分为以下几种方法,每种适用的防爆结构都是根据 "危险场所类型 "来定义的。

 

②-1 防爆结构

在全封闭结构中容器的结构应确保在发生内部爆炸时,容器能承受压力,并且不会引燃外部爆炸性气体。

应用实例包括电机、开关和照明,特别是
∙ 坚固的金属外壳(铝、铸铁、不锈钢)
在连接处设计适当的间隙(防止火焰通过)。
可承受内部爆炸压力的结构设计(测试:可承受 1.5 倍压力等)。

 

2-2 充油防爆结构

产生电火花的部分包含在油中。不存在点燃油面爆炸性气体风险的结构。

 

 

(ii)-3 内部压力防爆结构

用保护气体(洁净空气或惰性气体)等对容器内部加压,保持内部压力,防止爆炸性气体进入。该结构的设计用途如下。 应用实例包括用于保持正压的空气吹扫系统,以及控制面板和分析设备等的低压报警功能。

 

 

(ii) 4 加强防爆结构的安全性

特别是在结构和温升方面提高了安全性,以防止产生电火花或高温。基本结构

 

应用实例包括传感器、测量和通信设备,特别是

  • 电路电压和电流限制(24 V 或更低,通常为 12 V 或更低)
  • 使用限流电阻器
  • 应用齐纳和隔离栅。

其中包括

*齐纳栅是一种利用齐纳二极管的作用来防止过大电流流入的装置。
*隔离屏障 用于防止或隔离电气连接的隔离装置或屏障。

此外,端子箱、接线盒等还采取了扩大端子周围面积(加强绝缘)、使用发热量较少的部件等措施,而在机器设计中经常使用的防爆电机则使用耐热等级 F(155°C)以上的绝缘材料、加强绕组层间绝缘和线圈温度控制,使电机内部的绕组不发热。(异常发热时嵌入式停机)。
此外,还增加了散热片和通风管道,并在轴承上使用密封油脂,以防止产生火花。

 

 

2.5 固有安全防爆结构

由于产生电火花或高温经官方机构验证不会引燃爆炸性气体的结构。

 

 

②-6 非点火防爆结构

在异常情况下、防爆结构适用于不能点燃周围易燃物质的电气设备。

 

 

②-7 填充树脂的防爆结构

防爆结构,可点燃周围易燃物质的部件用树脂封闭,以防止它们成为点火源。用树脂或凝胶完全封装电气元件,防止与易燃气体接触。应用实例包括完全用环氧树脂或硅树脂封装的电子基板和传感器。

在输入时应考虑到密封材料的选择、密封过程中气泡的清除以及密封后的热膨胀(考虑到应力集中导致的破坏)。 环氧树脂具有高耐热性和绝缘性,而硅树脂则具有柔韧性和耐温度变化性。

 

 

关于防爆符号

防爆符号是表示设备(产品)防爆结构和产品可用于易燃环境(性能)的符号。

 

 

 

摘要

在机器设计中使用防爆设计时,有几种选择,如使用防爆设备,或使用外部防爆的普通产品,以消除点火源。

 

我个人认为很难根据工作环境选择合适的防爆方法(本质安全型、防爆结构等),但正如文章中提到的那样由了解危险区域分类、易燃物质特性和导致爆炸的工艺以及所用设备的人员与相关工程师协商确定。 非常重要的是(最终可能需要咨询法律合规/认证机构)。

 

上图