化工电气设备.docx

化工电气设备
一、爆炸危险环境电气设备
1、爆炸性气体环境
对于生产、加工、处理、转运或贮存过程中出现或可能出现下列爆炸性气体混合物环境之一时，应进行爆炸性气体环境的电力装置设计：
（1）在大气条件下，可燃气体与空气混合形成爆炸性气体混合物；
（2）闪点低于或等于环境温度的可燃液体的蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物；
（3）在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，可燃液体有可能泄漏时，其蒸气或薄雾与空气混合形成爆炸性气体混合物。
2、爆炸性气体环境危险区域划分
按国家《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058-2014规定，爆炸性气体环境应根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，按下列规定进行分区
0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。
1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。
2 区：在正常运行时不太可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。
符合下列条件之一时，可划为非爆炸危险区域： 没有释放源并不可能有可燃物质侵入的区域；可燃物质可能出现的 高浓度不超过爆炸下限值的10％； 在生产过程中使用明火的设备附近，或炽热部件的表面温度超过区域内可燃物质引燃温度的设备附近； 在生产装置区外，露天或开敞设置的输送可燃物质的架空管道地带，但其阀门处按具体情况定。
所以生产装置首先要判断是否构成爆炸性环境，然后再对爆炸性环境进行划分，如图5-21所示。
3、爆炸性气体环境危险区域的范围
爆炸性气体环境危险区域的范围应按下列要求确定：
（1）爆炸危险区域的范围应根据释放源的级别和位置、可燃物质的性质、通风条件、障碍物及生产条件、运行经验，经技术经济比较综合确定。
（2）建筑物内部，宜以厂房为单位划定爆炸危险区域的范围。但也应根据生产的具体情况，当厂房内空间大，释放源释放的可燃物质量少时，可按厂房内部分空间划定爆炸危险的区域范围。
（3）当高挥发性液体可能大量释放并扩散到 15m 以外时，爆炸危险区域的范围应划分附加２区。
（4）当可燃液体闪点高于或等于 60°C 时，在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，可燃液体可能泄漏时，其爆炸危险区域的范围宜适当缩小，但不宜小于4.5m。

是
空间是否为
惰性气体覆盖
是
否
能否形成
危险环境
是
否
确定
0区空间
否
否
否
非危险区
生产装置
易燃物质是否超过规定值
是
是否在空间内产生释放源
是
正常操作下
能否存在有爆炸性环境
是
结果为1区
找出1区范围
结果为2区
找出2区范围
图5-21 划分爆炸危险区和范围的程序框图

具体工作时宜注意以下问题：
（1）易燃物质（闪点≤45℃）泄漏量增大其范围愈大；
（2）释放的爆炸性气体混合物的浓度增大其范围愈大；
（3）物质的爆炸下限：爆炸下限愈低，表示愈易形成爆炸性气体混合物，愈易形成爆炸危险环境，且爆炸危险区域的范围愈大；
（4）密度（以空气为1）：实际上考虑到种种因素，将相对密度>0.75的爆炸性气体规定为重于空气的气体，≤0.75为轻于空气的爆炸性气体。重于空气则爆炸危险区域的水平范围增大，有附加2区出现，地坪下的坑、沟最严重，比地面上的等级重一级，如地面生划为2区，则地坪下的坑、沟划为l区，如图5-22至图5-24所示。
轻于空气，则封闭区底部以上范围最严重，如释放源处划为2区，则封闭区底部以上范围划为1区，常见爆炸性气体环境危险区域的范围如图5-22至图5-27所示。

图5-22 可燃物质重于空气、释放源在封闭建筑物内通风不良的生产装置区

图5-23 可燃物质重于空气、设在户外地坪上的固定式贮罐

图5-24 可燃物质重于空气、设在户外地坪上的浮顶式贮罐

图5-25 可燃物质轻于空气、通风良好的生产装置区

图5-26 可燃物质轻于空气、通风良好的压缩机厂房

图5-27可燃物质轻于空气、通风不良的压缩机厂房
4、爆炸性气体混合物的分级、分组
爆炸性气体混合物，应按其大试验安全间隙（MESG）或 小点燃电流比（MICR）分级，并应符合表5-2的规定。其中最大试验安全间隙（MESG）——指在规定的试验条件下，一个壳体充有一定浓度的被试验气体与空气的混合物，点燃后，通过25mm长的接合面均不能引燃壳体爆炸性气体混合物的外壳接合面之间的最大间隙。小点燃电流比（MICR）为各种可燃物质按照它们 小点燃电流值与实验室的甲烷的小点燃电流值之比。
表5-2 大试验安全间隙（MESG）或 小点燃电流比（MICR）分级
级 别
大试验安全间隙（MESG）（mm）
小点燃电流比（MICR）
IIA
≥0.9
＞0.8
IIB
0.5＜MESG＜0.9
0.45≤MICR≤0.8
IIC
≤0.5
＜0.45
爆炸性气体混合物应按引燃温度分组，并应符合表5-3的规定。其中引燃温度为可燃性气体或蒸气与空气形成的混合物，在规定条件下被热表面引燃的最低温度。
表5-3 引燃温度分组
组别
引燃温度t（℃）
T1
450＜t
T2
300＜t≤450
T3
200＜t≤300
T4
135＜t≤200
T5
100＜t≤135
T6
85＜t≤100

5、爆炸性粉尘环境
对用于生产、加工、处理、转运或贮存过程中出现或可能出现可燃性粉尘与空气形成的爆炸性粉尘混合物环境时，应进行爆炸性粉尘环境的电力装置设计。 在爆炸性粉尘环境中粉尘分为以下三级：
IIIA级：可燃性飞絮
IIIB级：非导电性粉尘
IIIC级：导电性粉尘

6、爆炸性粉尘环境危险区域划分
爆炸危险区域应根据爆炸性粉尘环境出现的频繁程度和持续时间，按下列规定进行划分：
20 区：空气中的可燃性粉尘云持续地或长期地或频繁地出现于爆炸性环境中的区域。
21区：在正常运行时，空气中的可燃性粉尘云很可能偶尔出现于爆炸性环境中的区域。
22区：在正常运行时，空气中的可燃粉尘云一般不可能出现于爆炸性粉尘环境中的区域，即使出现，持续时间也是短暂的。
符合下列条件之一时，可划为非爆炸危险区域：
（1）装有良好除尘效果的除尘装置，当该除尘装置停车时，工艺机组能联锁停车；
（2）设有为爆炸性粉尘环境服务，并用墙隔绝的送风机室，其通向爆炸性粉尘环境的风道设有能防止爆炸性粉尘混合物侵入的安全装置，如单向流通风道及能阻火的安全装置；
（3） 区域内使用爆炸性粉尘的量不大，且在排风柜内或风罩下进行操作。
7、爆炸性粉尘环境危险区域范围
（1）20区
可能产生20区的场所包括：粉尘容器内部所、贮料槽，筒仓等等，旋风集尘器和过滤器； 粉料传送系统等，但不包括皮带和链式输送机的某些部分；搅拌机，研磨机，干燥机和包装设备等等。
（2）21区
可能产生21区的场所包括：当粉尘容器内部出现爆炸性粉尘环境，为了操作而需频繁移出或打开盖/隔膜阀时，粉尘容器外部靠近盖/隔膜阀周围的场所；当未采取防止爆炸性粉尘环境形成的措施时，在粉尘容器装料和卸料点附近的外部场所、送料皮带、取样点、卡车卸载站、皮带卸载点等场所； 如果粉尘堆积且由于工艺操作，粉尘层可能被扰动而形成爆炸性粉尘环境时，粉尘容器外部场所；可能出现爆炸性粉尘云，但既非持续地，也不长期，又不经常时，粉尘容器的内部场所，
（3）22区
可能产生22区的场所包括：袋式过滤器通风孔的排气口，一旦出现故障，可能逸散出爆炸性混合物；或者非频繁打开的设备附近，凭经验粉尘被吹出而易形成泄漏的设备附近；袋装粉料的存储间。在操作期间，包装袋可能破损，引起粉尘扩散； 通常被划分为21区的场所，当采取措施时，包括排气通风，防止爆炸性粉尘环境形成时，可以降为22区场所。
8、爆炸性环境的电力装置
爆炸性环境的电力装置设计应符合下列规定
（1）爆炸性环境的电力装置设计，宜将设备和线路，特别是正常运行时能发生火花的设备，布置在爆炸性环境以外。当需设在爆炸性环境内时，应布置在爆炸危险性较小的地点。
（2）在满足工艺生产及安全的前提下，应减少防爆电气设备的数量。
（3）爆炸性环境内的电气设备和线路，应符合周围环境内化学的、机械的、热的、霉菌以及风沙等不同环境条件对电气设备的要求。
（4）在爆炸性粉尘环境内，不宜采用携带式电气设备。
（5）爆炸性粉尘环境内的事故排风用电动机，应在生产发生事故情况下便于操作的地方设置事故起动按钮等控制设备。
（6）在爆炸性粉尘环境内，应尽量减少插座和局部照明灯具的数量。如必须采用时，插座宜布置在爆炸性粉尘不易积聚的地点，局部照明灯宜布置在事故时气流不易冲击的位置。粉尘环境中安装的插座必须开口的一面朝下，且与垂直面的角度不应大于60º。
（7）爆炸性环境内设置的防爆电气设备，必须是符合现行国家相关标准的产品。
爆炸性环境内电气设备保护级别的选择应符合表5-4的规定。
表5-4 爆炸性环境内电气设备保护级别的选择
危险区域
设备保护级别（EPL）
0区
Ga
1区
Ga 或Gb
2区
Ga 、Gb或Gc
20区
Da
21区
Da 或Db
22区
Da 、Db或Dc
电气设备保护级别（EPL）是根据设备成为引燃源的可能性和爆炸性气体环境及爆炸性粉尘环境所具有的不同特征而对设备规定的保护级别，在电气设备防爆结构的选择上，要符合EPL的要求。选用的防爆电气设备的级别和组别，不应低于该爆炸性气体环境内爆炸性气体混合物的级别和组别。气体/蒸气或粉尘分级与电气设备类别的关系应符合表5-5的规定。当存在有两种以上可燃性物质形成的爆炸性混合物时，应按照混合后的爆炸性混合物的级别和组别选用防爆设备，无据可查又不可能进行试验时，可按危险程度较高的级别和组别选用防爆电气设备。
对于标有适用于特定的气体、蒸气的环境的防爆设备，没有经过鉴定，将不允许使用于其他的气体环境内。
表5-5 气体/蒸气或粉尘分级与电气设备类别的关系
气体/蒸气、粉尘分级
设备类别
IIA
IIA 、IIB或IIC
IIB
IIB或IIC
IIC
IIC
IIIA
IIIA 、IIIB或IIIC
IIIB
IIIB或IIIC
IIIC
IIIC
II类电气设备的温度组别、 高表面温度和气体/蒸气引燃温度之间的关系符合表5-6的规定。
表5-6 II类电气设备的温度组别、 高表面温度和气体/蒸气引燃温度之间的关系
电气设备温度 组别
电气设备允许 高 表面温度
气体/蒸气的引燃温度
适用的设备温度 级别
T1
450℃
＞450℃
T1-T6
T2
300℃
＞300℃
T2-T6
T3
200℃
＞200℃
T3-T6
T4
135℃
＞135℃
T4-T6
T5
100℃
＞100℃
T5-T6
T6
85℃
＞85℃
T6
安装在爆炸性粉尘环境中的电气设备应采取措施防止热表面点可燃性粉尘层引起的火灾危险。III类电气设备的 高表面温度按现行的相关国家标准的规定进行选择。 电气设备结构应满足电气设备在规定的运行条件下不降低防爆性能的要求。
二、防腐电气设备
１．腐蚀环境划分
表5-7 腐蚀环境划分的主要依据
主要依据
类别
0类
1类
2类
轻腐蚀环境
中等腐蚀环境
强腐蚀环境
化学腐蚀性物质的释放状况
一般无泄漏现象，任一种腐蚀性物质的释放严酷度经常为1级，有时（如事故或不正常操作时）可能达到2级
有泄漏现象，任一种腐蚀性物质的释放严酷度经常为2级，有时（如事故或不正常操作时）可能达到3级
泄漏现象较严重，任一种腐蚀性物质的释放严酷度经常为3级，有时（如事故或不正常操作时）可能达到4级
地区最湿月平均最高相对湿度（25°C）
65%及以上
75%及以上
85%及以上

表5-8 腐蚀环境划分的参考依据
主要依据
类别
0类
1类
2类
轻腐蚀环境
中等腐蚀环境
强腐蚀环境
操作条件
由于风向关系，有时可以闻到化学物质的气味
经常能感到化学物质的刺激，但不需要佩戴防护器具进行正常的工艺操作
对眼睛或呼吸道有强烈的刺激，有时需要佩戴器具才能进行正常的工艺操作
表现现象
建筑物和工艺、电气设施只有一般锈蚀的现象，工艺和电器设施只需要常规维修；一般树木生产正常
建筑物和工艺、电气设施锈蚀现象明显，工艺和电器设施一般需要年度大修；一般树木生产不好
建筑物和工艺、电气设施锈蚀现象严重，工艺和电器设施大修间隔期较短；一般树木成活率低
通风情况
通风条件正常
自然通风良好
通风条件不好

不同的腐蚀环境对电气的影响不同，需要根据具体的情况将腐蚀环境分级，评估其对电气设备的影响。腐蚀环境划分的主要依据如表5-7，腐蚀环境划分的主要参考依据如表5-8。
2．防腐电气设备标志及选择
由于户内或户外各类化学腐蚀性环境的条件不同，应当有与各类环境相适应的电工产品及其标志符号。设备标志符号如表5-9。
表5-9 环境类别和标志符号
环境条件
适用环境类别和标志符号
0类
l类
2类
户 内
--
F1
F2
户 外
W
WF1
WF2
说明：户内防腐电工产品只需腐蚀性环境类别的标志符号，户外产品尚需户外环境条件的标志符号(W)。
Y160M2-2WF1
适用于户外1类腐蚀环境
2级
中机座，第2种铁心长度
机座中心高160mm
异步电动机
下面对Y系列三相异步防腐专用电动机的标志符号的含义，举例说明如下：

三、防雷措施
雷电是一种自然放电现象，按其造成的危害可分为：
（1）直击雷 大气中带电荷的雷云，对地电压高达几亿伏。当雷云与地面凸出物之间电场强度达到空气击穿强度时，就发生放电现象，这种放电现象称为直击雷。
（2）雷电感应 又称感应雷，它又分为静电感应和电磁感应。静电感应是雷云接近地面时，在地面凸出物的顶部感应出大量异性电荷，在雷云与其它部位或其他雷云放电后，凸出物顶部电荷失去束缚，并以雷电波的形式高速传播而形成的。电磁感应是发生雷击后，雷电流在周围空间产生的迅速变化的强磁场在附近金属导体上感应出很高的电压形成的。
由于雷击，在架空线路或空中金属管道上产生的冲击电压沿线路或管道的两方向迅速传播的雷电波成为雷电波入侵。
雷电的危害巨大，可以导致设备损坏、人员伤亡、建筑物损坏或电气系统故障，严重者还可以导致火灾和爆炸。
1．工业建、构筑物防雷措施
工业建筑需要考虑防雷措施，主要采取的防雷措施如表5-10所示
表5-10工业建、构筑物防雷措施表
要求
等级
防直接雷
防感应雷
防雷波侵入
冲击接地电阻
引下线间距/m
接闪器网格/m
第一级
要
要
要
10Ω
至少2根,≯l2
5×5或6×4
第二级
要
要
要
10Ω
至少2根,≯l8
10×10或12×8
第三级
要
不要
要
30Ω
至少2根,≯ 25
20×20或24×16
为防止电磁感应产生火花第一级、第二级建、构筑物内平行敷设的长金属物，如管道、构架和电缆外皮等，其净距小于l00mm时，应每隔30m用金属线跨接交叉净距小于100mm时，其交叉处也应跨接。
当管道连接处，如弯头、阀门、法兰盘等不能保持良好的金属接触时(过渡电阻>0.03Ω)，在连接处应用金属线跨接。用丝扣紧密连接（不少于5根螺栓）接头和法兰盘，在非腐蚀环境下可不跨接。
２．露天油罐、气罐及户外架空管道防雷措施
（1）露天装设的有爆炸危险的金属封闭气罐和工艺装置的防雷。
当这些设施的壁厚大于4mm时，一般不装接闪器。但应接地且接地点不应少于两处，两接地点间距离不宜大于30m。冲击接地电阻要求不大于30Ω，其放散管和呼吸阀宜在管口或其附近装设避雷针，高出管顶不应小于3m，管口上方1m应在保护范围内。
（2）露天油罐的防雷
①易燃液体，闪点低于或等于环境温度的开式贮罐和建筑物，正常时有挥发性气体产生，应设独立避雷针。其保护范围按开敞面向外水平距离20m，高3m进行计算。对露天注送站，保护范围按注送口以外20m的空间计算。独立避雷针距开敞面不小于23m，冲击接地电阻不大于10Ω。
②带有呼吸阀的易燃液体贮罐，罐顶钢板厚不小于4mm时，可在罐顶直接安装避雷针，但与呼吸阀的水平距离不得小于3m。保护范围高出呼吸阀不得小于2m，冲击电阻不大于10Ω，罐上接地点不应少于两处，两接地点间距不宜大于24m。
③可燃液体贮罐，当壁厚不小于4nm时，不装避雷针，只要将其接地即可，接地电阻不大于30Ω。
④浮顶油罐、球形液化气贮罐，当其壁厚大于4mm时只作接地，浮顶与罐体应用25mm2软铜线或铜丝可靠连接。
⑤埋地式贮罐，覆土在0.5m以上者可不考虑防雷措施。但如有呼吸阀引出地面者，呼吸阀处应作局部防雷处理。
⑥户外输送可燃气体、易燃或可燃液体的管道，可在管道的始端终端、分支处、转角处及直线部分每隔l00m处作接地，每处接地电阻不应大于30Ω。
上述管道与有爆炸危险厂房平行敷设而间距小于l0m时，在接近厂房的一段，其两端及每隔30~ 40m应作接地，其接地电阻不应大于20Ω；平行敷设间距小于l00mm的管道，应每隔20~ 30m用金属线跨接；交叉距离小于l00mm处亦应作跨接。
当上述管道连接点（弯头、阀门、法兰盘等）不能保持良好的电气接触时，应采用金属线跨接。接地引下线可利用金属支架，若是活支架，在管道与支持物之间必须增加跨接线；若是非金属支架，必须另作引下线。 接地装置可利用电气设备保护接地装置。接地电阻应不大于30Ω。
四、防静电及接地
1．静电的特性及危害
(1) 静电是两种不同物质相互接触、分离、摩擦而产生的。静电电压的大小与物体表面电介质的性质和状态、物体表面之间相互贴近的压力大小、物体表面之间相互摩擦的速度、物体周围介质的温度以及湿度有关。
(2) 静电电压可能高达数千伏甚至上百千伏，而电流却小于1μA，当电阻小于1MΩ时就可能发生静电短路而释放静电能量。
(3) 静电放电的火花能引起爆炸和火灾，是造成事故的原因之一。
2．防静电
静电放电可形成火源酿成火灾爆炸，有时虽能量小不致酿成火灾，但能引起电击造成人员坠落摔倒等二次灾害。防止静电产生应在工艺上采取技术措施，电气技术上采取的是静电接地。
（1）静电接地的范围及接地电阻
①对爆炸、火灾危险环境内可能产生静电危害的物体，或非爆炸、非火灾危险环境内因其带静电会妨碍生产操作，影响产品质量或使人体受到静电电击的物体，都应采取静电接地。
②输送可燃液体，粉状固体或它们与气体混合物的管道系统，均应安装防止静电带电的接地。
③管网在进出装置区，不同爆炸危险环境的边界、管道分岔处、无分支管道每隔80~l00m处等位置：应与接地干线或专设的接地体相连接。此外非导体管段上的金属件应接地。
④对已与防雷、电气保护接地、防杂散电流、电磁屏蔽等接地系统连接的金属导体，对已作阴极保护的金属管段以及有紧密机械连接的金属导体间，当其金属接触面在任何情况下有足够静电导通过时，均可不另采取专用的静电接地。
⑤静电接地电阻专设的防静电接地体，其接地电阻在气温为20aC，相对湿度为50%标准环境条件下，一般情况宜小于l00Ω，山区等土壤电阻率较高的场所不应大于1000Ω。
（2）皮带接地
皮带应使用具有导电性的皮带，并通过皮带轮接地。如果皮带是绝缘性的，皮带的接头也应使用非导体物质，避免出现导体不接地的现象。金属皮带罩应接地固定牢固，不得与皮带有碰刮现象。
（3）油轮、槽车接地
①油轮的接地
与岸上接地排板及油轮外壳接地。如图5-23所示
图5-23 油船接地示意
②槽车的接地
应将输油管（外皮绕缠铜线）接地，如图5-24所示

图5-24 油槽车接地示意