化工仪表设计对于防爆的应用

　　随着化学工业的飞速发展及其在各行业的迅速渗透，如何保证生产的安全性突显出来。而设备防爆的设计可以从根本上解决此类问题。

　　首先，是对防爆性区域的划分。现阶段国际上对防爆性危险区域的划分主要有IEC和NEC标准，我国采用的GB标准(GB50058-92)也是基于IEC标准而来的。

　　按照国际电工委员会标准IEC60079-11：1991的规定，对危险场所(危险区)的划分如下：

　　0区：连续出现或长时间存在爆炸性气体与空气的混合物的场所;

　　1区：正常运行时，可能偶然出现爆炸性气体与空气的混合物的场所;

　　2区：正常运行时，不可能出现爆炸性气体与空气的混合物，或即使出现也是暂时存在的场所。

　　我国对爆炸性区域的划分描述为：

　　(1)气体或蒸汽爆炸混合物的危险区域分为0区、1区和2区。各区域的划分同IEC标准;

　　(2)爆炸性粉尘环境危险区域分为10区和11区：

　　10区：连续出现或长时间存在爆炸粉尘的场所。

　　11区：有时会将积留下来粉尘扬起而偶然出现爆炸粉尘混合物的场所。

　　在设计中，对0区、1区、10区的仪表设备选型要进行防爆考虑。

　　在爆炸性区域内，电动远传仪表要选用防爆结构型仪表设备。防爆仪表在本体都标有防爆标记Ex。Ex是防爆标记，无具体意义。

　　防爆结构型式根据GB3836.1-83分为以下几种：

　　隔爆型(d)、增安型(e)、本质安全型(i)、正压型(p)、充油型(o)、冲砂型(q)、无火花型(n)、特殊型(s)。

　　中国根据国际GB3836.1-83，将爆炸性物质分成3类，即Ⅰ类：矿井甲烷;Ⅱ类：爆炸性气体(蒸汽);Ⅲ类，爆炸性粉尘(纤维)。

　　爆炸性气体(蒸汽)又划分为3个传爆级别：即Ⅱ类(工厂用)A级、Ⅱ类(工厂用)B级、Ⅱ(工厂用)C级。

　　对爆炸性气体组份的定义如下：

　　ⅡA组份：甲烷、乙醇、汽油等;

　　ⅡB组份：城市煤气、乙烯硫化氢;

　　ⅡC组份：乙烯、氢等。

　　在每一个级别内，又根据介质的自燃温度，分为T1~T6,6个不同的级别。

　　对温度级别的定义如下表：

　　T1T2T3T4T5T6

　　450℃300℃200℃135℃100℃85℃

　　注：在环境温度达到40℃时，当带电设备故障状态下允许产生的最高表面温度。

　　在实际设计应用中，要根据爆炸性介质的性质即类型、级别、组别来选用仪表设备。只要设备标识在介质标识之上，即可选用。

　　在石油化工行业应用最广的是隔爆型(d)和本质安全型(i)防爆模式。仪表设备标识“i”是指仪表设备的防爆结构形式为“本安”，即本质安全电路。本质安全电路“i”是指，正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的防爆性混合物。它又分为ia及ib两个等级。

　　(1)Exia等级：在正常工作状态下及电路存在两起故障时，电路元件不发生爆燃，不能点燃防爆性气体混合物的电气设备等级;

　　(2)Exib等级：在正常工作状态下及电路存在一起故障时，电路元件不发生爆燃，不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备等级。

　　选用本安系统防爆时，一次仪表(现场仪表)必须与安全栅组合使用。

　　本安防爆组合条件：

　　安全栅和“贮能”仪表(如变送器等)连接时，这些仪表和连接导线都是安全栅的负载。必须依安全栅的、防爆参数加以计算，其系统组合：

　　系统组合条件：

　　VZ≤Vi

　　Imax≤Ii

　　Lc≤La-Li

　　Cc≤Ca-Ci

　　其中：

　　VZ为最高开路电压;

　　Vi为一次仪表允许的最高输入电压;

　　Imax为最大短路电流;

　　Ii为一次仪表允许的最大分布电容;

　　Lc;为连接电缆允许的最大分布电感(防爆结构检测仪表时给出)

　　La为安全栅负载最大分电感(防爆机构检测仪表时给出)

　　Li为一次仪表内等效电感(防爆机构检测是给出)

　　Cc为连接电缆允许的最大分布电容

　　Ca为安全栅负载最大分布电容

　　Ci为一次仪表内等效电容(防爆结构检测仪表时给出0;

　　当一次仪表与安全栅的本安限制等级不同时，联系和组成防爆系统后只能降级使用。

　　如果仪表设备的防爆标识是(d)，那么就说明这类仪表是隔爆型仪表。一般我们说，带电设备内部的爆炸性气体(蒸汽)发生爆炸时绝不会引起外部的爆炸性气体发生爆炸，具有这种性能的带电设备就叫隔爆型设备。

　　隔爆型仪表的特点主要有一个可靠的隔爆外壳，它将可能产生火花和危险温度的仪表传感器、电子电路及接线端子等，都放在隔爆外壳里，达到外壳内可能发生的爆炸而不影响周围可燃易燃性易爆物质，他的设计方法和隔爆型电路和电机基本相类似，如外壳的各配合面(隔爆面)的间隙大小和长度要符合GB3836.2标准规定要求，另一方面外壳有一定的机械强度，须达到外壳内部爆炸参考压力的1.5倍压力不损坏和变形等。

　　总之，在石油和化工的自控设计中，解决防爆问题的手段随着科学的发展日益更新、多种多样，但我们工程设计人员必须时刻提醒自己，工业生产，安全第一。