煤矿二级结构工程师考试

第五节 机械电气防火防爆安全技术 火灾和爆炸往往造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失。机电装置，特别是电气装置起火成灾的事例是很多见的。引起火灾的电气原因是仅次于一般明火的第二位原因。 火灾是失去控制且造成损失的燃烧。燃烧是伴有放热、发光的激烈的化学反应。构成燃烧的三要素是可燃物、氧化剂和有一定能量的点火源。不同物质燃烧的火焰温度高达2000～3000℃，破坏力极大。燃烧产物也给人带来很大的危险。例如，7％～10％的CO2能使人窒息而死亡，％的CO经20～30min能使人死亡，％的SO2或0．05％的NO和NO2短时间即致人死亡，烟尘和烟雾也有很大的危险。按照可燃物性质，火灾分为固体材料火灾、液体或液化固体火灾、气体或液化气泄漏火灾和金属粉尘燃爆火灾。 爆炸是物质潜能在瞬间突然释放或急剧转化，且伴有高压、体积剧增、高温、巨响的现象。爆炸分为物理爆炸和化学爆炸。化学爆炸伴有剧烈化学反应，分为炸药爆炸，气体、蒸气爆炸和粉尘、纤维爆炸。传播速度数十厘米每秒至数十米每秒的为轻爆，10 m／s～数百米每秒的为爆炸，达到1000 m／s的为爆轰。形成化学爆炸的条件是存在爆炸性混合物和有一定能量的引燃源。气体爆炸性混合物的爆炸温度可达2000 ℃以上。 一、引燃源 （一）电气引燃源 1.危险温度 电气设备运行时发热和温度都限制在一定范围内，但在异常情况下可能产生危险温度。 1）过热产生的危险温度 （1）短路。发生短路时，电流增大为正常时的数倍乃至数十倍，而产生的热量又与电流的平方成正比，使得温度急剧上升，产生危险温度。雷电放电电流极大，有类似短路电流但比短路电流更为强烈的热效应，也可产生危险温度。 （2）接触不良。不可拆卸的接点连接不牢、焊接不良或接头处夹有杂物，可拆卸的接头连接不紧密或由于振动而松动，可开闭的触头没有足够的接触压力或表面粗糙不平等，均可能增大接触电阻，产生危险温度。特别是不同种类金属连接处，由于二者的理化性能不同，连接将逐渐恶化，产生危险温度。 （3）严重过载。过载量太大或过载时间太长，可产生危险温度。 （4）铁芯过热。电气设备铁芯短路、线圈电压过高、通电后不能吸合，可产生危险温度。 （5）散热失效。电气设备散热油管堵塞、通风道堵塞、安装位置不当、环境温度过高或距离外界热源太近，使散热失效，可产生危险温度。 （6）接地及漏电。接地电流和集中在某一点的漏电电流，可引起局部发热，产生危险温度。 （7）机械故障。电动机、接触器被卡死，电流增加数倍，可产生危险温度。 （8）电压波动太大。电压过高，除使铁芯发热增加外，对于恒电阻负载，还会使电流增大，增加发热；电压过低，除使电磁铁吸合不牢或吸合不上外，对于恒功率负载，还会使电流增大，增加发热。两种情况都可产生危险温度。 2）电热器具和照明灯具的危险温度 电炉、电烘箱、电熨斗、电烙铁、电褥子等电热器具和照明器具的工作温度较高。电炉电阻丝的工作温度达800℃，电熨斗和电烙铁的工作温度达500~600℃，100W白炽灯泡表面温度达170～220℃，1000W卤钨灯表面温度达500～800℃等。上述发热部件紧贴可燃物或离可燃物太近，即可能会引燃成灾。 白炽灯泡灯丝温度高达2000～3000℃，当灯泡爆碎时，炽热的钨丝落到可燃物上，也会引起燃烧。 灯座内接触不良会造成过热，日光灯镇流器散热不良也会造成过热，都可能引燃成灾。 2．电火花和电弧 电火花是电极间的击穿放电；大量电火花汇集起来即构成电弧。电弧温度高达8000℃。电火花和电弧不仅能引起可燃物燃烧，还能使金属熔化、飞溅，构成二次引燃源。 电火花分为工作火花和事故火花。工作火花指电气设备正常工作或正常操作过程中产生的电火花。例如，刀开关、断路器、接触器、控制器接通和断开线路时会产生电火花；插销拔出或插入时产生的火花；直流电动机的电刷与换向器的滑动接触处、绕线式异步电动机的电刷与滑环的滑动接触处也会产生电火花等。 事故火花是线路或设备发生故障时出现的电火花，包括短路、漏电、松动、接地、断线、分离时形成的电火花及变压器、多油断路器等高压电气设备绝缘表面发生的闪络等。 事故火花还包括由外部原因产生的雷电火花、静电火花、电磁感应火花等。 （二）非电气引燃源 1．明火 （1）吸烟。包括打火机、火柴和烟头的明火。 （2）取暖器具。包括电炉、取暖用火炉（燃油炉、燃气炉等）。 （3）焊接与切割。 2高热物体及高温表面 包括高温蒸气管道表面，高温气体，液体管道及热交换器的金属表面，高温管道的托梁、滑板及轨道，加热炉、干燥炉炉壁等。 3．自燃发热及化学反应热 包括氧化反应发热（如油浸物自燃发热、煤自燃发热），氧化反应发热，发酵发热等。 4冲击和摩擦 包括飞散物的冲击，掉落物、倒塌物的撞击，气锤的冲击，制动器的摩擦等。 5．绝热压缩 关闭压缩机的排水阀等操作可导致绝热压缩。 6．光线 紫外线和红外线有很高的热效应。玻璃瓶、金色缸、橱窗等的聚焦作用能产生很高的温度。 二、危险物质和危险环境 （一）危险物质 爆炸危险物质分为以下三类： I类；矿井甲烷； Ⅱ类：爆炸性气体、蒸气、薄雾； Ⅲ类：爆炸性粉尘、纤维。 爆炸性气体、蒸气按引燃温度分为6组（表l—11）。爆炸性粉尘、纤维按引燃温度分为3组（表1—12）。 爆炸性气体、蒸气接最小点燃电流比和试验安全间隙分为ⅡA级、Ⅱ B级、ⅡC级。 爆炸性粉尘、纤维按其导电性和爆炸性分为ⅢA级和ⅢB级。 （二）危险环境 1．气体、蒸气爆炸危险环境 （1）0区。指正常运行时连续出现或长时间出现或短时间频繁出现的爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。除了装有危险物质的封闭空间（如密闭的容器、贮油罐等内部气体空间）外，很少存在0区。 （2）1区。指正常运行时可能出现（预计周期性出现或偶然出现）的爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。 （3）2区。指正常运行时不出现，即使出现也只可能是短时间偶然出现的爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。 2．粉尘、纤维爆炸危险环境 （1）10区。指正常运行时连续或长时间或短时间频繁出现爆炸性粉尘、纤维的区域。 （2） 11区。指正常运行时不出现，仅在不正常运行时短时间偶然出现爆炸性粉尘、纤维的区域。 3.火灾危险环境 火灾危险环境分为21区、22区和23区，分别是有可燃液体、可燃粉体或纤维和可燃固体存在的火灾危险环境。 三、防火防爆技术 （一）综合防火防爆技术 1.限制形成爆炸性混合物 包括采取密闭作业、防止泄漏、防止可燃物堆积等措施 2．使用安全装置 包括成分控制装置、温度控制装置、阻火器、水封、安全阀、逆止阀、压力表、紧急停车装置、监测装置、信号装置、报警装置等自动装置。 3．消除点火源 包括控制各种引燃源的措施。 4．惰化和稀释 包括用N2，CO：等代替空气，强化通风等措施。 5．耐燃结构和抗爆结构 包括建筑的耐燃结构，容器和设备的抗爆结构。 6．隔离和间距 包括防油堤、防爆墙等设施及保持防火、防爆间距。 7．泄压 包括容器、厂房的泄压、泄爆设计。 （二）电气防爆 1.防爆电气设备 1）防爆电气设备类型 防爆型电气设备有隔爆型（标志d）、增安型（标志e）、充油型（标志o）、充砂型（标志q）、本质安全型（标志i）、正压型（标志p）、无火花型（标志n）和特殊型（标志s）设备。例如dⅡBT4是隔爆型、ⅡB级、T4组的防爆型电气设备。 2）危险环境的电气设备选型 应根据电气设备安装环境的类型和等级、电气设备的种类选用防爆型电气设备。所选用的防爆电气设备的级别和组别不应低于该环境内爆炸性混合物的级别和组别，典型例子见表1—13至表1—15. 2.防爆电气线路 在爆炸危险环境中，电气线路安装位置的选择、敷设方式的选择、导体材质的选择、连接方法的选择等均应根据环境的危险等级进行。 1）位置选择 应当在爆炸危险性较小或距离释放源较远的位置敷设电气线路。 2）敷设方式选择 爆炸危险环境中电气线路主要有防爆钢管配线和电缆配线。 3）隔离密封 敷设电气线路的沟道以及保护管、电缆或钢管在穿过爆炸危险环境等级不同的区域之间的隔墙或楼板时，应采用非燃性材料严密堵塞。 4）导线材料选择 爆炸危险环境危险等级1区的范围内，配电线路应采用铜芯导线或电缆。在有剧烈振动处应选用多股铜芯软线或多股铜芯电缆。煤矿井下不得采用铝芯电力电缆。 爆炸危险环境危险等级2区的范围内，电力线路应采用截面积4m㎡及以上的铝芯导线或电缆，照明线路可采用截面积2．5 m㎡.及以上的铝芯导线或电缆。 5）允许载流量 1区、2区绝缘导线截面和电缆截面的选择，导体允许载流量不应小于熔断器熔体额定电流和断路器长延时过电流脱扣器整定电流的倍。引向低压笼型感应电动机支线的允许载流量不应小于电动机额定电流的倍。 6）电气线路的连接 l区和2区的电气线路的中间接头必须在与该危险环境相适应的防爆型的接线盒或接头盒附近的内部。1区宜采用隔爆型接线盒，2区可采用增安型接线盒。 2区的电气线路若选用铝芯电缆或导线时，必须有可靠的用铜铝过渡接头。 第六节 主要机械电气安全有关技术规程与标准 1.机械制造企业安全质量标准化考核评级标准（安监管管二字[2005]）11号） 2.机械安全风险评价的原则（GB／T 16856——1997） 3.机械加工设备一般安全要求（GB 12266—— 1990） 4.金属切削机床安全防护通用技术条件（GB 15760——1995） 5.用电安全导则（GB／T 13869——1992） 6.防止静电事故通用导则（GB 12158—— 1990） 7.起重机械吊具与索具安全规程（LD 48 ——1993） 8.通用用电设备配电设计规范（GB 50055—— 1993） 9.低压配电设计规范（GB 50054——1995） 10.电气装置安装工程接地装置施工及验收规范（GB 50169——1992） 11.漏电保护器安装和运行（GB 13955——1992） 12.建筑防雷设计规范（GB 50057——1994） 13.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB 50058——1992）