化工儀表設計對于防爆的應用

　　隨著化學工業的飛速發展及其在各行業的迅速滲透，如何保證生產的安全性突顯出來。而設備防爆的設計可以從根本上解決此類問題。

　　首先，是對防爆性區域的劃分。現階段國際上對防爆性危險區域的劃分主要有IEC和NEC標準，我國采用的GB標準(GB50058-92)也是基于IEC標準而來的。

　　按照國際電工委員會標準IEC60079-11：1991的規定，對危險場所(危險區)的劃分如下：

　　0區：連續出現或長時間存在爆炸性氣體與空氣的混合物的場所;

　　1區：正常運行時，可能偶然出現爆炸性氣體與空氣的混合物的場所;

　　2區：正常運行時，不可能出現爆炸性氣體與空氣的混合物，或即使出現也是暫時存在的場所。

　　我國對爆炸性區域的劃分描述為：

　　(1)氣體或蒸汽爆炸混合物的危險區域分為0區、1區和2區。各區域的劃分同IEC標準;

　　(2)爆炸性粉塵環境危險區域分為10區和11區：

　　10區：連續出現或長時間存在爆炸粉塵的場所。

　　11區：有時會將積留下來粉塵揚起而偶然出現爆炸粉塵混合物的場所。

　　在設計中，對0區、1區、10區的儀表設備選型要進行防爆考慮。

　　在爆炸性區域內，電動遠傳儀表要選用防爆結構型儀表設備。防爆儀表在本體都標有防爆標記Ex。Ex是防爆標記，無具體意義。

　　防爆結構型式根據GB3836.1-83分為以下幾種：

　　隔爆型(d)、增安型(e)、本質安全型(i)、正壓型(p)、充油型(o)、沖砂型(q)、無火花型(n)、特殊型(s)。

　　中國根據國際GB3836.1-83，將爆炸性物質分成3類，即Ⅰ類：礦井甲烷;Ⅱ類：爆炸性氣體(蒸汽);Ⅲ類，爆炸性粉塵(纖維)。

　　爆炸性氣體(蒸汽)又劃分為3個傳爆級別：即Ⅱ類(工廠用)A級、Ⅱ類(工廠用)B級、Ⅱ(工廠用)C級。

　　對爆炸性氣體組份的定義如下：

　　ⅡA組份：甲烷、乙醇、汽油等;

　　ⅡB組份：城市煤氣、乙烯硫化氫;

　　ⅡC組份：乙烯、氫等。

　　在每一個級別內，又根據介質的自燃溫度，分為T1~T6,6個不同的級別。

　　對溫度級別的定義如下表：

　　T1T2T3T4T5T6

　　450℃300℃200℃135℃100℃85℃

　　注：在環境溫度達到40℃時，當帶電設備故障狀態下允許產生的最高表面溫度。

　　在實際設計應用中，要根據爆炸性介質的性質即類型、級別、組別來選用儀表設備。只要設備標識在介質標識之上，即可選用。

　　在石油化工行業應用最廣的是隔爆型(d)和本質安全型(i)防爆模式。儀表設備標識“i”是指儀表設備的防爆結構形式為“本安”，即本質安全電路。本質安全電路“i”是指，正常工作或規定的故障狀態下產生的電火花和熱效應均不能點燃規定的防爆性混合物。它又分為ia及ib兩個等級。

　　(1)Exia等級：在正常工作狀態下及電路存在兩起故障時，電路元件不發生爆燃，不能點燃防爆性氣體混合物的電氣設備等級;

　　(2)Exib等級：在正常工作狀態下及電路存在一起故障時，電路元件不發生爆燃，不能點燃爆炸性氣體混合物的電氣設備等級。

　　選用本安系統防爆時，一次儀表(現場儀表)必須與安全柵組合使用。

　　本安防爆組合條件：

　　安全柵和“貯能”儀表(如變送器等)連接時，這些儀表和連接導線都是安全柵的負載。必須依安全柵的、防爆參數加以計算，其系統組合：

　　系統組合條件：

　　VZ≤Vi

　　Imax≤Ii

　　Lc≤La-Li

　　Cc≤Ca-Ci

　　其中：

　　VZ為最高開路電壓;

　　Vi為一次儀表允許的最高輸入電壓;

　　Imax為最大短路電流;

　　Ii為一次儀表允許的最大分布電容;

　　Lc;為連接電纜允許的最大分布電感(防爆結構檢測儀表時給出)

　　La為安全柵負載最大分電感(防爆機構檢測儀表時給出)

　　Li為一次儀表內等效電感(防爆機構檢測是給出)

　　Cc為連接電纜允許的最大分布電容

　　Ca為安全柵負載最大分布電容

　　Ci為一次儀表內等效電容(防爆結構檢測儀表時給出0;

　　當一次儀表與安全柵的本安限制等級不同時，聯系和組成防爆系統后只能降級使用。

　　如果儀表設備的防爆標識是(d)，那么就說明這類儀表是隔爆型儀表。一般我們說，帶電設備內部的爆炸性氣體(蒸汽)發生爆炸時絕不會引起外部的爆炸性氣體發生爆炸，具有這種性能的帶電設備就叫隔爆型設備。

　　隔爆型儀表的特點主要有一個可靠的隔爆外殼，它將可能產生火花和危險溫度的儀表傳感器、電子電路及接線端子等，都放在隔爆外殼里，達到外殼內可能發生的爆炸而不影響周圍可燃易燃性易爆物質，他的設計方法和隔爆型電路和電機基本相類似，如外殼的各配合面(隔爆面)的間隙大小和長度要符合GB3836.2標準規定要求，另一方面外殼有一定的機械強度，須達到外殼內部爆炸參考壓力的1.5倍壓力不損壞和變形等。

　　總之，在石油和化工的自控設計中，解決防爆問題的手段隨著科學的發展日益更新、多種多樣，但我們工程設計人員必須時刻提醒自己，工業生產，安全第一。