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爆炸危險場所防爆電氣設備選型探討

2019年8月28日 來源：helongdianqi 瀏覽 1533 次 評論 0 次

隨著我國工業(yè)化水平及安全意識的提高，化工、醫(yī)藥提取、糧食加工、金屬精加工、紡織等各類企業(yè)越來越重視生產(chǎn)現(xiàn)場安全性，特別是由于可燃性氣體、蒸氣、粉塵、纖維或飛絮與空氣混合形成具有爆炸危險場所的安全性。在這些爆炸危險場所使用的防爆電氣設備越來越多，不僅是國內制造的防爆電氣設備越來越多，在外資企業(yè)，由于各類生產(chǎn)裝置較多地參考了國外現(xiàn)有的方案，使得這類企業(yè)使用進口的防爆電氣產(chǎn)品也越來越多。但是由于各種防爆電氣設備依據(jù)的防爆標準不一致，導致各種防爆標識各不相同，選型無所適從。例如在我國，可燃性粉塵環(huán)境用電氣設備的分類，既可以根據(jù)GB12476《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設備》系列標準分成D20、D21、D22三個區(qū)域用設備[1]，也可以根據(jù)GB3836《爆炸性環(huán)境》系列標準分成ⅢA、ⅢB、ⅢC三個等級[2]；即使是同一個標準，其不同版本之間也有差異；而進口產(chǎn)品的差異更大，尤其是部分地區(qū)所執(zhí)行的防爆標準與我國現(xiàn)行標準規(guī)定的標識方法完全不一樣，使用、安裝單位在選擇這些防爆電氣設備時，出現(xiàn)了很大的困擾，經(jīng)常無法正確地選擇相應的防爆電氣設備。因此，本文將系統(tǒng)地比較常用的防爆相關標準，結合爆炸危險現(xiàn)場情況，探討防爆電氣設備的選型。由于我國的《煤礦安全規(guī)程》對除煤礦井下防爆電氣設備有專門的要求，本文將不涉及此類區(qū)域。

1防爆標準分析

目前爆炸危險場所涉及的標準有這樣幾類：

1. 標準體系。目前我國的爆炸環(huán)境相關標準有這樣幾個系列：GB3836《爆炸性環(huán)境》系列標準，修改或等同采用了IEC60079系列標準，主要涉及了各種不同保護方式的電氣設備、危險場所分類、設備檢修、電氣安裝等內容，側重氣體環(huán)境用防爆電氣設備，但也涉及粉塵環(huán)境相關內容。GB12476《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設備》系列標準，修改或等同采用了IEC61241系列標準，主要涉及了各種不同保護方式的電氣設備、危險場所分類等內容，適用于粉塵環(huán)境，最新版本的標準中很多條款引用了GB3836系列標準。

國際上，防爆電氣設備通用的是國際電工委員會發(fā)布的IEC60079、IEC61241系列標準，在歐洲、大洋洲、亞洲等地區(qū)廣泛使用，但有些地區(qū)還有額外的專門要求。例如在歐洲，防爆電氣設備執(zhí)行的是等同采用了IEC系列標準的EN系列標準，同時還應符合ATEX94／9／EC強制指令。

在北美地區(qū)，同時存在著兩種標準體系，分別是NEC505系列和NEC500系列，NEC505系列（主要標準為UL 2279系列）完全等同采用了IEC60079系列標準，而NEC500系列（主要標準有UL 1203、UL 913等）和IEC標準差異較大，目前爆炸危險場所相關的設計、安裝、檢驗單位在接觸依據(jù)這個系列標準制造的防爆電氣產(chǎn)品時往往產(chǎn)生困惑，無法正確選型和安裝。

2. 爆炸危險區(qū)域劃分標準。目前我國使用的主要有GB3836.14（IEC60079－10）《爆炸性環(huán)境 第14部分：場所分類
爆炸性氣體環(huán)境》、GB12476.3（IEC61241－10）《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設備 第3部分：存在或可能存在可燃性粉塵的場所分類》、GB50058《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》。由于歷史原因或習慣，目前國內設計單位在進行區(qū)域劃分時較多地沿用GB50058的最新版本，根據(jù)不同的爆炸危險物質出現(xiàn)情況及通風情況，劃分出特定距離的爆炸危險區(qū)域即可，但依據(jù)這些標準劃分出的爆炸危險區(qū)域面積往往比較大，使得工程造價上升。而GB3836.14根據(jù)爆炸危險現(xiàn)場爆炸物質的泄露量、出現(xiàn)頻率、通風量等多種因素精確計算爆炸危險區(qū)域的范圍[3]，由于需要了解的信息量大，且很多信息不容易獲得，導致計算工作量大,但是這種方法能更加準確地劃定爆炸危險區(qū)域的范圍，有效控制區(qū)域面積，并且可以通過采取額外的措施減小區(qū)域范圍，當需要嚴格控制爆炸危險區(qū)域范圍或其他有特殊需要的情況下建議采用這一標準精確計算爆炸危險區(qū)域。在國際上，IEC系列標準與我國標準要求相同，而NFPA 70中的NEC500規(guī)定與國際通行規(guī)定有較大差距，詳細如表1所示。

表1 爆炸危險區(qū)域劃分對比 [4]、[5]、[6]、[7] 、[8]

氣體環(huán)境

GB3836、IEC60079、EN60079、NEC505

NEC500

可燃氣體等在正常條件下連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常存在

0區(qū)(zone
0)

ClassⅠ Division
1

可燃氣體等在正常條件下可能存在

1區(qū)(zone
1)

可燃氣體等在正常條件下不可能存在

2區(qū)(zone
2)

ClassⅠ Division
2

粉塵環(huán)境

GB12476、GB50058、IEC61241、EN61241、NEC505

NEC500

可燃粉塵等的爆炸性濃度在正常條件下連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常存在

20區(qū)(zone
20)

ClassⅡ Division
1

可燃粉塵等的爆炸性濃度在正常條件下可能存在

21區(qū)(zone
21)

可燃粉塵等的爆炸性濃度在正常條件下不可能存在

22區(qū)(zone
22)

ClassⅡ Division
2

處理、生產(chǎn)或使用可燃性纖維或材料產(chǎn)生可燃性飛絮

/

Class Ⅲ Division
1

存儲或處理可燃性纖維

/

Class Ⅲ Division
2


3. 危險物質分類標準。在不同的標準中，都根據(jù)爆炸危險物質的點燃特性對其進行了分類，以便合理地選用不同防爆等級的設備，分類的依據(jù)有最大試驗安全間隙（MESG）、最小點燃能量比（MICR）、點燃溫度(IT)等，不同標準中危險物質分類如表2。

表2 爆炸危險物質分級對照表

爆炸性物質分級

代表性物質

點燃難易程度

GB3836、IEC60079、EN60079、NEC505

NEC500

Ⅱ類

ⅡA

Class Ⅰ
Group D

丙烷

難




易

ⅡB

Class Ⅰ
Group C

乙烯

ⅡC

Class Ⅰ
Group B

氫氣

Class Ⅰ
Group A

乙炔

Ⅲ

ⅢA

Class Ⅲ

可燃性飛絮

/

ⅢB

Class Ⅱ
Group G

非導電塵

ⅢC

（導電塵）

Class Ⅱ
Group F

含碳塵

Class Ⅱ
Group E

金屬塵


表3 點燃溫度組別對照表

GB3836、IEC60079、EN60079、NEC505

NEC500

溫度組別

最高溫度值（℃）

溫度組別

最高溫度值（℃）

T1

450

T1

450

T2

300

T2

300

T2A

280

T2B

260

T2C

230

T2D

215

T3

200

T3

200

T3A

180

T3B

165

T3C

160

T4

135

T4

135

T4A

120

T5

100

T5

100

T6

85

T6

85


4. 設備分類標準。在最新的GB3836、IEC60079等防爆設備的有關標準和ATEX94／9／EC指令中，為了便于有關單位選擇合適的防爆電氣設備，還規(guī)定了設備的設備保護級別（EPL），不同防爆型式的防爆電氣設備，只要EPL相同，其保護能力也認為是相同的，例如Ex ib IIB T4 Gb的設備與Ex d IIB T4 Gb的設備具有相同的保護能力，都可以在同樣的爆炸危險區(qū)域內使用，這樣有關單位只需根據(jù)不同危險區(qū)域劃分情況直接選擇對應EPL的設備即可，無需過多考慮設備的防爆型式，減少了工作量。

表4 EPL級別對照表 [9]

GB3836、IEC60079、EN60079、NEC505

ATEX94／9／EC指令

代表含義

Ga

1G

爆炸性氣體環(huán)境用設備，具有“很高”的保護級別

Gb

2G

爆炸性氣體環(huán)境用設備，具有“高”的保護級別

Gc

3G

爆炸性氣體環(huán)境用設備，具有“一般”的保護級別

Da

1D

爆炸性粉塵環(huán)境用設備，具有“很高”的保護級別

Db

2D

爆炸性粉塵環(huán)境用設備，具有“高”的保護級別

Dc

3D

爆炸性粉塵環(huán)境用設備，具有“一般”的保護級別


2防爆電氣設備選型對照

通過以上梳理比較，我們可以歸納總結出不同爆炸危險區(qū)域內，各種標準體系防爆電氣設備選型的對照關系。詳細如表5

表5 防爆電氣設備選型對照表

爆炸危險區(qū)域

所需設備保護級別（EPL）

可選電氣設備防爆型式

GB、IEC、EN、NEC505

NEC500

GB、IEC、EN、NEC505

ATEX94／9／EC指令

0區(qū)

(zone 0)

ClassⅠDivision 1

Ga

1G

本質安全型ia

澆封型ma

為0區(qū)設計的特殊型s

1區(qū)

(zone 1)

ClassⅠDivision 1

Gb

2G

適用于0區(qū)的防爆型式

本質安全型ib

隔爆型d

增安型e

正壓外殼型px、py

油浸型o

充砂型q

澆封型mb

為1區(qū)設計的特殊型s

2區(qū)

(zone 2)

ClassⅠDivision 2

Gc

3G

適用于0區(qū)和1區(qū)的防爆型式

本質安全型ic

澆封型mc

n型ExnA、ExnC、ExnR

正壓外殼型pz

為2區(qū)設計的特殊型s

20區(qū)

(zone 20)

ClassⅡ Division
1

Da

1D

外殼保護型ta、

tD A20或tD B20

本質安全型ia或iaD

澆封保護型ma或maD

21區(qū)

(zone 21)

ClassⅡ Division
1

Db

2D

適用于20區(qū)的防爆型式

本質安全型ib或ibD

外殼保護型tb、

tD A21或tD B21

澆封保護型mb、mbD

正壓保護型pb、pD

22區(qū)

(zone 22)

ClassⅡDivision 2

Dc

3D

適用于20區(qū)和21區(qū)的

防爆型式

本質安全型ic、ibD

外殼保護型tc|

tD A22或tD B22（非導電塵）

tD A22 IP6X或tD B21

（導電塵）

澆封保護型mc或mbD

正壓保護型pc、pD

注1：防爆電氣設備的防爆等級和溫度組別應當根據(jù)爆炸危險區(qū)域內存在的爆炸危險物質特性選擇，無區(qū)域劃分無關；當有多種爆炸危險物質時，設備應當適用于所有這些物質。

注2：粉塵爆炸危險區(qū)域內可選防爆型式ta、tb、tc、ia、ib、ma、mb、mc、pb、pc是依據(jù)GB3836進行標志的。


3總結

通過以上的歸納和匯總，我們已經(jīng)基本整理出了在工業(yè)爆炸危險場所防爆電氣設備選型的對照關系，相關的設計、安裝單位只需根據(jù)爆炸危險區(qū)域的類別、危險物質的等級和溫度組別選擇相應的防爆電氣設備，而不用過多地考慮具體的防爆型式，極大地減輕了選型上的工作量，并且通過以上的比較對照，能夠方便地合理選擇依據(jù)不同標準體系的防爆電氣設備，在確?，F(xiàn)場安全的前提下，有效降低設備的成本。

需要特別提醒的是，以上僅僅是對不同的標準進行比較歸納，總結出在我國標準體系下各種防爆電氣設備選型的建議，不等于國外的防爆電氣設備可以直接在我國使用，由于不同標準對防爆電氣設備的技術要求、檢驗要求存在差異，同樣防爆型式或者防爆等級的設備，安全參數(shù)與我國并不完全一致，例如UL1203標準中隔爆參數(shù)、試驗方法和GB3836.2中的均不一致。當需要在現(xiàn)場使用這樣的防爆電氣設備時，應當經(jīng)過我國授權的有資質的檢驗機構確認，必要時還應進行差異性的檢驗，確保其安全性符合我國標準對其的要求。

當然，由于防爆標準的不斷更新，新的防爆型式不斷出現(xiàn)，例如在IEC60079系列標準中，用隔爆外殼“d”保護的設備增加了“da”、“dc”兩種防爆型式[10]，對應的EPL分別為Ga、Gc，這就需要有關的單位注意學習，及時跟進標準動態(tài)。

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