石油和化工企業(yè)經(jīng)常要加工和處理易燃性液體或氣體,其原料中也有相當多的品種是易燃性的,如常用原料中的石油、天然氣和氫氣;半成品中的烷類(lèi)、烴類(lèi)化合物;成品中的汽油、柴油等。這些易燃性物質(zhì)在被加工、貯存的過(guò)程中不可避免地會(huì )從管道及其連接處、反應器和貯罐中逸出或漏出,與空氣中的氧氣混合后形成爆炸性混合物,如果當時(shí)現場(chǎng)有點(diǎn)燃源,就會(huì )形成爆炸,造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。由于上述特點(diǎn),石化化工企業(yè)的防爆安全就成為設計工作中的關(guān)鍵。為了防范爆炸的發(fā)生,需要在工程中采取相應措施進(jìn)行預防。工程上采用的防爆安全措施一般分兩類(lèi),第一類(lèi)稱(chēng)為一次防爆措施,如建筑物的防爆設計,通風(fēng)設施等。第二類(lèi)稱(chēng)為二次防爆措施,如選用防爆電氣設備等。這些措施都需要增加工程投資,且平時(shí)的運行和維護都比普通電氣設備難度大。如何在設計中正確劃分爆炸危險區域,合理地按級選用防爆電氣設備,成為了設計工作的重中之重。
1、爆炸危險場(chǎng)所防爆電氣設備選型
在選擇使用于爆炸危險場(chǎng)所的電氣設備前,應首先明確以下內容:
1)設備的類(lèi)、級和組別應與爆炸危險環(huán)境相適應,如明確爆炸危險場(chǎng)所環(huán)境的類(lèi)別是爆炸性氣體環(huán)境還是爆炸性粉塵環(huán)境。不同的爆炸性介質(zhì)其電氣設備的防爆結構要求不一樣。通常所說(shuō)的防爆設備大多指在爆炸性氣體環(huán)境中使用的,如dⅡBT4、dⅡCT6等等。
2)明確環(huán)境中爆炸性氣體混合物的爆炸級別,即ⅡA、ⅡB和ⅡC。這是相應于設備的最大試驗安全間隙和最小點(diǎn)燃電流比的分級。其級別根據產(chǎn)生爆炸性氣體的介質(zhì)不同而不同,如丙烷屬ⅡA、乙烯屬ⅡB、乙炔和氫屬ⅡC等。從ⅡA到ⅡC隨著(zhù)防爆電氣設備的最大試驗安全間隙和最小點(diǎn)燃電流比的逐級減小而其防爆要求逐級提高。
3)明確環(huán)境中爆炸性氣體混合物的組別或引燃溫度。這是易燃性物質(zhì)的氣體或蒸汽與空氣形成的混合物的規定條件下被熱表面引燃的ZUI低溫度。從組別T1到T6隨著(zhù)引燃溫度的降低,其電氣設備的防爆要求逐級提高。
4) 周?chē)h(huán)境對防爆電氣設備的選型要求。如周?chē)h(huán)境內化學(xué)、機械、熱及霉菌等不同環(huán)境條件,在防爆電氣設備選型時(shí)應同時(shí)考慮。
5)還應遵循經(jīng)濟性原則和環(huán)境適應性原則。為了不過(guò)分提高工程造價(jià),在電氣設備選型時(shí),只要滿(mǎn)足環(huán)境要求和爆炸性混合氣體級別的要求即可,不宜為了提高安全度,而選用更高一級的電氣設備。在同等條件下,應選用結構簡(jiǎn)單,重量輕,運行可靠性高、低費用、低耗能的產(chǎn)品。必要時(shí)還應考慮系統運行要求,如連續的自動(dòng)化運行的系統,應優(yōu)先選用本質(zhì)安全型產(chǎn)品。
在考慮以上幾條基本要求后,可選擇能滿(mǎn)足要求的防爆電氣產(chǎn)品。對于有些必須布置在爆炸危險區域內的電氣設備,而其防爆要求又不能滿(mǎn)足場(chǎng)所要求的時(shí)候,可采用正壓通風(fēng)的措施來(lái)達到防爆的要求。
2、爆炸危險場(chǎng)所防爆電氣線(xiàn)路設計
防爆設備如果沒(méi)有正確的配線(xiàn),將會(huì )失去防爆的意義。防爆區的電氣線(xiàn)路往往不易檢修,因此電氣線(xiàn)路的設計非常重要。
(1)絕緣導線(xiàn)和電纜截面的選擇
在爆炸性氣體環(huán)境1、2區內,絕緣導線(xiàn)和電纜截面的選擇應遵循以下原則:
1)導體允許載流量不應小于熔斷器熔體額定電流的1.25倍,不應小于自動(dòng)開(kāi)關(guān)長(cháng)延時(shí)過(guò)電流脫扣器額定電流的1.25倍。
2)引至電壓為1000V以下的籠型異步電動(dòng)機支線(xiàn)的長(cháng)期允許載流量不應小于電動(dòng)機額定電流的1.25倍。
3)在1區內,電力、照明和控制電纜的截面均應選擇2.5mm2及以上的銅芯線(xiàn)纜;接線(xiàn)盒需用隔爆型;移動(dòng)電纜應選重型。
4)在2區內,電力電纜均應選擇1.5mm2及以上的銅芯線(xiàn)纜,或4mm2及以上的鋁芯線(xiàn)纜;照明電纜應選擇1.5mm2及以上的銅芯線(xiàn)纜,或2.5mm2及以上的鋁芯線(xiàn)纜; 控制線(xiàn)應選擇1.5mm2及以上的銅芯線(xiàn)纜;接線(xiàn)盒選用隔爆型或增安型;移動(dòng)電纜選中型。
(2)線(xiàn)路保護選擇
線(xiàn)路保護方面,在1區內,單相網(wǎng)路中的相線(xiàn)及中性線(xiàn)應裝設短路保護,并使用雙極開(kāi)關(guān)同時(shí)切斷相線(xiàn)及中性線(xiàn);對3~10kv的電纜線(xiàn)路,宜裝設零序電流保護。在1區內保護裝置宜動(dòng)作于跳閘,2區內宜動(dòng)作于信號。
(3)電氣線(xiàn)路布置
在爆炸危險場(chǎng)所,通常都采用銅芯線(xiàn)穿鋼管明敷設的方式。若廠(chǎng)房美觀(guān)要求較高時(shí),可在吊頂內敷設管線(xiàn)。從吊頂內引下的管線(xiàn),穿越不同環(huán)境區域時(shí),應嚴格按照規范和國標圖集的要求,做好密封隔離措施。隔離點(diǎn)應選擇在相對低的危險區一側,在連接兩個(gè)防爆設備的電氣管管口處,須各設置一個(gè)密封點(diǎn)。管線(xiàn)與電氣設備均采用撓性連接管連接。上述各項要求均應在電氣設計圖樣中一一做詳細說(shuō)明,以便在施工中得到很好的貫徹。
3、爆炸危險場(chǎng)所的等電位聯(lián)結
防爆區的電氣安全,除了采取非防爆區內采用的常規措施外,還要進(jìn)行等電位聯(lián)結。在石化企業(yè)廠(chǎng)房?jì)?,有很多的金屬容器、管道和構架等,加上一些明設的電氣管線(xiàn),這些管線(xiàn)很容易形成不同的感應電位和靜電電壓。為防止不同金屬件之間由于電荷釋放而產(chǎn)生電火花而引起爆炸,必須采取等電位聯(lián)結。
等電位聯(lián)結分為總等電位聯(lián)結和輔助等電位聯(lián)結??偟入娢宦?lián)結將區域內的接地干線(xiàn)與其他管線(xiàn)等相互連通,再與整個(gè)廠(chǎng)房的防雷接地系統相連。輔助等電位聯(lián)結在爆炸性氣體環(huán)境1區內的所有電氣設備,2區內除照明以外的其他電氣設備應從配電箱引出專(zhuān)用的PE線(xiàn),即采用TN-S接地系統。等電位聯(lián)結不但包括電氣設備的聯(lián)結,還包括所有金屬構件的聯(lián)結。
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