石化行业操作安全无法保障?因为你不知道这些!防爆电器了解一下

作者:陈寿霖 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:40 发布时间:2018-07-12
在现场正确使用防爆电气设备,可以在一定程度上规避爆炸事故,今天流程君带大家来了解防爆电器在石化行业的应用,并附选用步骤,供大家参考!
石化行业操作安全无法保障?因为你不知道这些!防爆电器了解一下

近期,“流程工业”为大家报道了今年已发生的多起石化系统内的几起重特大安全生产事故,其中多起事故给国家财产及人民生命安全带来了极大的损失。石化产品具有易燃、易爆、易挥发、易受热膨胀、易产生静电、有毒有害等特性,所以其工艺流程,作业特点与其他行业所无法比拟,在其他行业现场的临时用电、用火等常规作业在石化系统中存在着巨大风险。而在现场正确使用防爆电气设备,可以在一定程度上规避爆炸事故,今天流程君带大家来了解防爆电器在石化行业的应用,并附选用步骤,供大家参考!

(本文作者陈寿霖,闵行油库原安全保卫科科长,曾是中石化上海石油分公司HSE管理委员会委员,参与HSE管理体系有关法律法规、运行程序的编制工作,负责上海石油分公司各油库作业风险评估、作业指导书的编制工作。)

纵观安全事故的原因,不外乎有如下几点:

造成这些事故的实质是有些企业在安全生产作业中有章不循,违章指挥,现场监管不力等诸多因素所造成的。其中不乏也有员工安全生产基础知识匮乏,归根结底责任还在于企业自身。

安全必备基本概念

首先在石化企业工作的同志必须要牢牢地掌握如下一些最基本的安全知识概念,不熟悉并掌握这些基本概念,就很难保证在石化企业进行安全生产作业。

1、燃烧的三要素:

物质燃烧时需要同时具备可燃物、助燃物和着火源这三要素。

1)可燃物:指能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧反应的物质,如木材、纸张、布料等.可燃物中有一些物品,遇到明火特别容易燃烧,称为易燃物品,石化行业中常见的有汽油、酒精、液化石油气等。

2)助燃物:能帮助和支持可燃物质燃烧的物质,即能与可燃物发生氧化反应的物质,如空气中大量存在的氧气,石化行业生产的氢气,甲烷,乙烷,丙烷,丁烷,一氧化氮,一氧化碳,一氧化硫,二氧化硫,以及所有的炔烃,苯以及苯的同系物等。

3)着火源:指供给可燃物与助燃物发生燃烧反应能量的来源。

除明火直接作用外,电气火花、雷击、(机械)摩擦、撞击产生的火花、静电以及化学反应热等物理、化学因素都能成为着火源。

产生着火源失控发生事故的其他原因主要还是管理不善、违反安全操作规程等人为因素。

4)爆炸:在极短时间内,释放出大量能量,产生高温,并放出大量气体,在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化,同时破坏性极强。

而爆炸必须要具备五个条件:

1)提供能量的可燃性物质,即爆炸性物质:能与氧气(空气)反应的物质,包括气体、液体和固体。氢气,乙炔,甲烷等;液体:酒精,汽油;固体:粉尘,纤维粉尘等。

2)辅助燃烧的助燃剂(氧化剂)如氧气、空气。

3)可燃物质与助燃剂的均匀混合。

4)混合物放在相对封闭的空间(包围体)。

5)有足够能量的点燃源:包括明火、电气火花、机械火花、静电火花、高温、化学反应等。

要发生燃烧,甚至爆炸,燃烧的三要素缺一不可。

因此,在生产中采取必要的措施使燃烧三要素不同时存在,比如控制可燃物,隔绝空气中的助燃物,消除、彻底杜绝着火源,才可有效防止燃烧(爆炸)的发生,从而实现防火救灾的目的。

而石化系统由于其行业的特殊性,生产、储存、经营的产品都是可燃易燃易爆物,而助燃物中的氧气在空气中无时不在,这些物质假如遇着火源就极易产生火灾爆炸事故,造成难以估量的后果,所以石化企业注定是个高危行业,必须要严格控制着火源!

2、危险品及分类:

国家根据危险货物制订了《危险货物分类和品名编号》(GB6944-2005及GB12268-2005)技术标准,将危险货物分九大类:

1)爆炸品、2)压缩气体和液化气体、3)易燃液体(石化行业大部分产品)、4)易燃固体、5)自燃物品和遇湿易燃物品、6)氧化剂和有机过氧化物、7)毒害品和感染性物品、8)放射性物品、腐蚀品、9)杂类

而石化行业中生产、储存、经营的大部分产品属第3类易燃液体(详见《危险化学品名录》国家安全生产监督管理局公告2003年第1号及《常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92)2015版》)

其中第3类易燃液体根据闪点的不同,又可分为三类:

(1)低闪点液体:指闭杯试验闪点<-18℃的液体;爆炸下限<10%的气体;

(2)中闪点液体:指-18℃≤闭杯试验闪点<23℃的液体;爆炸下限≧10%的气体;

(3)高闪点液体:指23℃≤闭杯试验闪点≤61℃的液体。

(各类易燃液体名册详见GB12268(2015版)《危险化学品名录》第三类易燃液体)

3、爆炸性危险环境:

在大气条件下,可燃性物质与空气的混合物被点燃爆炸后,燃烧将传递到全部未燃混合物的环境。

1)爆炸危险场所定义及划分:有人员作业的爆炸危险区域。

危险区域:爆炸性气体环境大量出现或预期可能大量出现,以致要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门措施的区域。

我国对爆炸危险场所(气体/蒸汽)划分依据是:

GB3836.14-2000 《爆炸性气体环境用电气设备 第14部分 危险场所分类》

GB50058-1992 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间,并按下列规定进行分区:

(1)0区:连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境;

(2)1区:在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境;

(3)2区:在正常运行时不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。

注:正常运行是指正常的开车、运转、停车、易燃物质产品的装卸,密闭容器盖的开闭,安全阀、排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。

附:国际电工委员会/欧洲电工委员会划分的危险区域的等级分类

0区(Zone 0):易爆气体始终或长时间存在;连续地存在危险性大于1000小时/每年的区域;

1区(Zone 1):易燃气体在仪表的正当工作过程中有可能发生或存在;断续地存在危险性10~1000小时/每年的区域;

2区(Zone 2):一般情形下,不存在易燃气体且即使偶尔发生,其存在时间亦很短;事故状态下存在的危险性0.1~10小时/每年的区域。

2)爆炸性气体环境危险区域的具体划分范围:详见

《GB50058-1992(2014)爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》;

《GB3836-14 2000 爆炸性气体环境用电气设备 第14部分危险场所分类》

《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程(试行)1987年》(可供参考)

3)非爆炸危险区域划分:

非危险区域:爆炸性气体环境中预期不会大量出现,以致不要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门措施的区域。

符合下列条件之一时,可划为非爆炸危险区域:

(1)没有释放源并不可能有易燃物质侵入的区域;

(2)易燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值的10%;

(3)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不超过区域内易燃物质引燃温度的设备附近;

(4)在生产装置区外,露天或开敞设置的输送易燃物质的架空管道地带,但其阀门处按具体情况定。

防爆电气

防爆电气设备的应用

根据事故汇总统计显示,由于有些事故是没有在危险爆炸区域内,正确地使用防爆电器所造成的,因此如何正确而安全地使用防爆电器非常重要!

防爆电气设备是严格按国家标准设计制造的,正常选择和使用是不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备。在煤炭、石油、化工及其他有混合物爆炸可能的行业中,由于生产环境及爆炸物质不同,所采用的防爆措施也不同。

为了使防爆电气设备的设计、制造标准化,便于检验、使用和维修,国家已经相当详细地制定了完整的防爆电气设备的国家标准。

一、国家根据爆炸性物质分为三类:(英文为Group)

I类:矿井甲烷(俗称瓦斯);

II类:爆炸性气体混合物(含蒸汽、薄雾);

III类:爆炸性粉尘和纤维(有导电粉尘和非导电粉尘)。

二、爆炸性气体环境下使用的防爆电气设备:

防爆电气设备按GB-3836标准要求,防爆电气设备的防爆标志内容包括:

防爆型式(A)+设备类别(B)+(气体组别)(C)+温度组别(D)

A、防爆型式:(防爆代码Ex),以下是常见的防爆电气型式:

1)隔爆型“d”—Exd

 (GB3836.2 2010 爆炸性气体环境用电气设备  第2部分:隔爆型“d”)

具有隔爆外壳的电气设备称为隔爆型电气设备。隔爆外壳既能承受内部混合性气体被引爆产生的爆炸压力,又能防止内部爆炸火焰和高温气体窜出隔爆间隙点燃外壳周围的爆炸性混合物。该型设备的标志为“d”。

2)增安型“e” —Exe

( GB3836.3 2010  爆炸性气体环境用电气设备  第3部分:增安型“e”)

正常运行下不会产生电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的高温点电气设备,在其结构上采取措施,提高安全程度,一避免在正常或规定的过载条件下出现电弧、火花或可能点燃爆炸性混合物的电气设备,称为增安型电气设备。该型设备的标志为“e”。

3)本质安全型“i” —Exia  Exib

( GB3836.4 2010 爆炸性气体环境用电气设备  第 4 部分:本质安全型“i”)

所谓本质安全电路是指:在规定条件下,在正常工作或规定的故障状态下,产生电火花和热效应均不能点燃爆炸性混合物的电路。该型设备的标志为“i”(分ia,ib两类)。

本安型设备和关联设备的本质安全部分还分为ia和ib两个级别:

¨ ia:正常工作 + 一个故障 + 任意组合的两个故障均不能引起点燃的电气设备。

¨ ib:正常工作 + 一个故障条件下不能引起点燃的本质安全型电气设备。

由此可见ia等级高于ib等级。

关联设备:装有本质安全电路和非本质安全电路,且结构是非本质安全电路不能对本质安全电路产生不利影响的电器设备。

能有效地保护危险场所的现场设备,在正常工作条件下能使系统完好地工作,而在故障条件下能限制到达危险场所的电压、电流。

关联设备主要是指安全栅,它又分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅。

5)正压型“p” —Exp

(GB3836.5 2004 爆炸性气体环境用电气设备  第5部分:正压型“p”)

所谓正压外壳是指向外壳内注入保护性气体,保持内部保护性气体的压力高于周围爆炸性环境的压力,以阻止外部爆炸性混合物进入壳内的外壳。该型设备的标志为“P”。

6)充油型“o” —Exo

(GB3836.6 2004 爆炸性气体环境用电气设备  第6部分:充油型“o”)

将全部部件或可能产生电火花或过热的部分部件浸在油内,使其不能点燃油面以上或壳外的爆炸性混合物,此类电气设备称为供电性电气设备。例如,充油的高压隔爆配电装置的油断路器。该型设备的标志为“O”。

7)充砂型“q” —Exq

(GB3836.7 2004 爆炸性气体环境用电气设备  第7部分:充砂型“q”)

外壳内部充填沙粒材料,使其在规定条件下外壳内产生的电弧、传播的火焰、壳壁或砂粒材料表面的过热温度均不能点燃其周围的爆炸性混合物,此类电气设备称为充砂型电气设备。该型设备的标志为“q”。

8)浇封型“m” —Exm

(GB3836.9 2006 爆炸性气体环境用电气设备  第9部分:浇封型“m”)

将导电部件浇封在浇封剂中,与危险气体隔离的电气设备,称为浇封型电气设备。其标志为“m”。

9)无火花型“n” —Exn

 (GB3836.8爆炸性气体环境用电气设备  无火花型“n”)

在正常运行条件下不会点燃周围爆炸性混合物,且一般不会发生有电燃作用故障,此类电气设备称为无火花型电气设备。该型电气设备的标志为“n”。

10)气密型“h” —Exh

(GB3836.8-2003爆炸性环境用防爆电气设备 气密型“h”)

气密型:采用完全密封的金属外壳,与危险气体隔离的电气设备,称为气密性电气设备。器标志为“h”。

11)特殊型“s” —Exs

(GB 3836.1—2000《爆炸性气体环境用电气设备通用要求》的第1章范围中,给出了防爆型式特殊型“s”的标志要求)

即凡在结构上不属于上属所列的各基本防爆类型,或上述基本防爆型的组合,而采取其他特殊措施,经充分试验证明确实具有防止引燃爆炸性气体混合物的能力,此类电气设备称为特殊型电气设备。

气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表

气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表

气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表

纵观在历次的重大事故中统计中,由于违规用电(未按照爆炸危险场所应该正确使用的防爆电气所造成的事故概率较大,甚至出现将不防爆的工具(或防爆等级不符)带入爆炸危险场所使用的低级错误做法,故而造成不必要的,不可估量的重大损失。

B、设备类别:

爆炸性气体环境用电气设备类别又分为两类:

Ⅰ类:煤矿井下用防爆电气设备。

Ⅱ类:除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。(本文所讨论内容,一般指工厂用防爆电气设备,石化系统常用)

Ⅱ类电气设备根据爆炸性气体的特性进一步分类。分为A、B、C三级,爆炸性气体环境总计四个危险等级。

而II类中的隔爆型“d”和本质安全型“i”电气设备又分为IIA、IIB、和IIC类。

(所以根据可能引爆的最小火花能量,我国和国际电工委员会(IEC)标准将爆炸性气体分为如上(矿井下、矿井外两大类)四个危险等级,这也是欧洲及世界上大部分国家和地区所采用的。

即:矿井下:I

矿井外:IIA、IIB、IIC)

C、气体组别:

防爆电气分组分类的依据是:

爆炸性气体混合物的传爆能力,标志着其爆炸危险程度的高低,爆炸性混合物的传爆能力越大,其危险性越高。爆炸性混合物的传爆能力可用最大试验安全间隙表示。同时,爆炸性气体、液体蒸气、薄雾被点燃的难易程度也标志着其爆炸危险程度的高低,它用最小点燃电流比表示。II类隔爆型电气设备或本质安全型电气设备,按其适用于爆炸性气体混合物的上述所说最大试验安全间隙或最小点燃电流比,又进一步分为IIA、IIB和IIC共三类。

防爆电气选用步骤

一、首先根据可能产生爆炸性气体混合物的场所对应选择危险区域:

爆炸危险区域(及0区、1区、2区)选择适用的防护型式防爆电器,如

本安型、隔爆型等

表供参考:○适用;  △慎用  ×不适用

二、选择爆炸性气体混合物出现在现场的理化特性找出相应的分级与温度组别:

1、可按《GB-3836.1-2000爆炸性气体环境用电设备第1部分:通用要求》;

2、根据其防尘防湿气之环境特性进行选择所适用的防爆电器防护类型

(GB 4208-2008外壳防护等级)

举例说明如下表中的汽油(供选阅):

举例汽油

1、(该表已省略了汽油的一些理化特性,直接给出给出了汽油的气体组别为IIA,温度组别为T3)

其他爆炸性气体可根据《GB-3836.1-2000爆炸性气体环境用电设备第1部分:通用要求》表B分级方法;

(也可参阅《GB-12158-2006 防止静电事故通用导则》中相关表)选择。

2、根据(爆炸危险场所定义及划分)汽油的使用地点为1区;

3、根据上表(气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表)可选择隔爆型防爆电器,即设备类型可选择隔爆型防爆电器(d),

气体组别:该表直接标称汽油为IIA,(由于国内防爆电气温度组别产品品种不是很细,所以常规选IIB);

温度组别:汽油最高燃点为427℃,最高表面引燃温度t(℃)≤450,为T1组,(同理由于国内防爆电气温度组别产品品种不是很全,所以常规选T3组)。

故适用汽油的防爆电器标志型号选用为:

Ex d IIB T3

防爆电气产品的识别:

1、应在设备外壳明显处标出,或铸有防爆标志全称,如上:Ex d IIB T3

2、铭牌应标出:

1)防爆标志;

2)防爆合格证号(必要时验证证书的真伪);

3)特定的要求,如环境要求或安装使用限制等;

4)出厂日期/编号

防爆电器标志型号识别举例

让我们举个例子:图为脉冲型雷达物位计

该照片为脉冲型雷达物位计现场一次仪表:

右图防爆铭牌显示防爆等级:Exd[ia]ia IIc T6

铭牌识别:本产品为本安型(ia),则适用于0区;设备类别分类为IIc级,用于(最大试验安全间隙<0.5mm,最小点燃电流比为<0.45;);温度等级为6级(引燃温度85<t≤100)的爆炸性气体环境。

另附:常用的防爆电动机铭牌参数含义

常用的防爆电动机铭牌参数含义

电机的额定值都刻印在每台电机的铭牌上,通常包含下列几种:

电机型号:为了习惯不一样用处和不一样作业环境的需求,防爆电机制成不一样的系列,每种系列用各种型号表明。例如上图片,

Y →三相异步防爆电机,其中三相异步防爆电机的产品名称代号还有:YR为绕线式异步防爆电机;YB为防爆型异步防爆电机;YQ为高起动转距异步防爆电机;YT为防爆型同步电机。

B→防爆型电机;

X→高效节能电机

3→第三次设计

355→电机机座中心高(mm);

M →机座长度代号;

1→电机铁心长度(1号)

4→电机极数(4极,同步转速为1500转/分钟,异步转速一般为1450转/分钟)

W→适用环境代号(户外)

我国当前广泛应用的低压隔爆型电机产品的基本系列是YB系列隔爆型三相异步电机,它是Y系列(IP44)三相异步电机的派生产品。防爆性能符合GB3836.1—83《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》和GB3836.2—83《爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d”》的规定。

防爆电机铭牌上的其他参数代号:

防爆电机的工作制(s类):

S1-连续工作;

S2-短时工作;

S9……(略)

防爆电机的安装结构型式:(常用的安装型式)

卧式安装-IBM3、IBM5、IBM35;

立式安装轴伸向下-IMV1、IMV15、IMV5;

立式安装轴伸向上-IMV3、IMV36、IMV6

结语

我国的防爆电气设备起步较晚。早先我们单位在爆炸危险气体环境中使用的是矿用级(KB级)防爆电气,为黑龙江省佳木斯防爆电机厂(国内较早生产防爆电气供应商)生产,实属无奈之举,后来才升级为适合爆炸性气体环境的Ⅱ类防爆电气。

在防爆电气生产、使用等技术规范制定上,据悉1977年我国编制了第一个防爆电气设备制造和检验的国家标准GB 1336-77;1983年以欧洲EN防爆标准为基础对GB1336-77进行了修订,即为GB 3836-83系列;20世纪以来,又根据IEC(国际电工委员会)标准对GB 3836-83系列部分标准进行了修订,及为后来的2000和2010版。

依据《中华人民共和国标准化法》规定,由于国家的法律法规、技术规范、标准、以及一些地方、行业标准为适应新的形势,也在不断地更新,所以这些文件都具有一定的时限性。故本文中列出的有些规范及标准可能已更新,使用中请以最新文件标准为准。如有不妥之处请予以批评指正,愿为石化企业的安全工作添一砖加一瓦吧。

最后,友情提醒,目前南方已面临夏季高温时节,根据季节特点,多雨、潮湿、雷电暴雨潮汛分至而来。人身触电伤亡事故几率面临高发时段,为防止安全生产事故的发生,所以企业必须要落实各类应急预案,加强电气设备的检查保养工作,切实做好防台、防汛、防雷击、防触电伤亡事故的防范工作,确保安全生产。

(感谢本文作者陈寿霖,作者曾供职于中石化上海石油分公司HSE管理委员会,有非常丰富的电工与安全管理经验。本文系“流程工业”平台首发,转载请联系授权,并注明出处。)

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