iec 60079 20 1996检测

IEC 60079-20:1996 可燃性气体与蒸气特性检测技术详解

1. 检测项目与原理

IEC 60079-20:1996 规定了确定可燃性气体和蒸气关键安全特性参数的试验方法，这些参数是防爆电气设备设计与危险区域划分的基础。

1.1 爆炸极限的测定
爆炸极限包括爆炸下限和爆炸上限。测定通常在标准的圆柱形或球形玻璃爆炸容器中进行。容器内充入特定浓度的气体-空气混合物，通过中心电极产生的电火花引燃。通过改变混合物浓度，找到恰好能发生传播爆炸的最低浓度和最高浓度。LFL对安全至关重要，常用于确定设备保护级别。

1.2 最大试验安全间隙的测定
该方法用于评定气体/蒸气的传爆能力，是隔爆型电气设备设计的关键依据。在标准法兰间隙试验装置内，被侧气体-空气混合物在容器内部被点燃。通过调整法兰间隙长度，找到刚好能够阻止爆炸通过法兰间隙传播到外部混合物的最大间隙值。试验需在最佳浓度和最易点燃浓度下分别进行，取最小值作为该物质的MESG值。

1.3 最小点燃电流的测定
此项目用于评估气体/蒸气对电火花的敏感度，是本质安全型电路设计的基础。在标准的火花试验装置中，使用规定的电感电路和电阻电路，对不同浓度的气体-空气混合物进行点燃试验。通过调节回路电流，找到在特定试验次数下，刚好不能点燃混合物的最小电流。MIC值常以甲烷或氢气作为参照。

1.4 自燃温度的测定
自燃温度是指在规定条件下，可燃物质在空气中无需外部点火源即可自行燃烧的最低温度。测定通常在加热的烧瓶或炉体中进行。将一定量的气体或蒸气注入已加热至恒定温度的容器内，观察延迟期内是否发生自燃。通过在不同温度下重复试验，确定发生自燃的最低温度。试验需考虑不同材料表面的催化效应。

1.5 蒸气相对密度的测定
通常采用空气作为参照物，通过精密的密度天平或计算法确定。对于蒸气，常在已知温度和压力下，通过理想气体状态方程进行计算，或使用专门的蒸气密度天平。此数据对评估气体在空气中的扩散和聚集行为至关重要。

2. 检测范围与应用领域

该标准覆盖的物质范围广泛，包括常见的工业气体、有机溶剂蒸气、工艺中间体及燃料等。

• 石油与天然气行业：对开采、运输、炼制过程中涉及的甲烷、乙烷、丙烷、硫化氢及各种烃类混合物的爆炸特性进行检测。

• 化工与制药行业：评估各类中间体、溶剂（如乙醇、甲苯、丙酮、乙酸乙酯）及原料气的安全参数。

• 矿业：主要针对矿井瓦斯的主要组分进行监测。

• 粮食加工与仓储：评估粉尘悬浮环境下可能产生的可燃性气体（如乙醇）或蒸气。

• 新兴能源领域：如氢气、氨气等新型燃料的安全特性评估。

• 消防与安全评估：为建筑物的危险区域划分和消防系统设计提供基础数据。

3. 检测标准与文献基础

检测实践严格遵循国际电工委员会防爆电气设备系列标准中的基础方法标准。试验程序的设计参考了燃烧学与爆炸物理学的基础理论文献，如《Flammability Characteristics of Combustible Gases and Vapors》等经典著作，确保了试验的重复性和数据的可比性。各国在制定本国国家标准时，均等同或修改采用了该国际标准，使其成为全球公认的基准测试方法。

4. 检测仪器与设备

4.1 爆炸极限测定仪
核心为一个耐压的玻璃或石英制成的球形或圆柱形反应容器，容积通常为5L或8L，配备高压电火花点火电极、真空系统、精密的气体流量配气系统和压力传感器。高速数据采集系统用于记录爆炸压力随时间的变化曲线，以判断爆炸是否真实发生。

4.2 最大试验安全间隙测定装置
主体为两个容积均为20cm³的半球形或圆柱形铝合金壳体，通过带有精密可调间隙的法兰连接。一侧为点燃腔，另一侧为试验腔。装置配备高精度间隙规、自动点火系统和压力监测系统，确保间隙调整精度达到0.01mm量级。

4.3 最小点燃电流测定仪
核心是符合标准要求的火花试验装置，其电极材质、形状、转速及通断频率均有严格规定。仪器包含可编程的直流电源、标准化的电感和电阻负载箱、以及将试验装置置于其中的透明防爆试验箱。电流和电压波形需通过示波器进行监测和记录。

4.4 自燃温度测定仪
主要有两种类型：加热炉式和烧瓶式。加热炉式采用一个可精确控温的管式炉，内部放置石英烧瓶；烧瓶式则将烧瓶置于独立的加热浴中。仪器配备高精度温度控制器、热电偶、样品注入系统和光敏或温敏的自动检测装置，用于判定自燃现象的发生。

4.5 辅助与分析设备

• 气相色谱仪：用于校准配气浓度，分析试验前后混合气体的组分，确保浓度准确性。

• 精密真空压力计与流量控制器：用于配制精确浓度的气体混合物。

• 环境控制舱：为某些对温度、湿度敏感的试验提供稳定的环境条件。

所有检测设备均需定期进行校准，校准依据可追溯至国家或国际计量标准，关键参数如温度、压力、流量、间隙尺寸、电流电压的测量不确定度均需满足标准规定的严格要求，以确保检测数据的权威性和可靠性。