仪表防爆防护基础知识

仪表防爆防护基础知识危险区域是指那些区域，由于可能出现可燃环境而存在爆炸危险的地方。这个危险的条件可以是人为的(如在石化厂)或自然发生的(如采煤所具有的)。确保安装在危险区域内的全部电器设备不能形成会点燃可燃环境的火花或热的表面是很重要的。为确保在危险区的安全，所有设备在用于危险区之前都要经公认的测试权威机构检查与测试。危险区域要发生燃烧或爆炸(即对被分类为危险的区域)，必须出现三个组成部分：有充足数量的爆炸性物质(如汽油、氢气、来自可燃液体的蒸汽、可燃的粉尘)有充足能量点燃爆炸性物质的引燃源(如火焰、焊接、热的表面、自发加热)氧气这三个组成部分组成了燃烧的三角关系。若缺少三个组成部分中的任何一个，爆炸将不会发生.燃烧的三角关系认证标准用在过程控制工业中最常见的认证标准是：加拿大工业标准协会(CSA)，在加拿大。欧洲电工标准化委员会(CENELEC)，在欧洲。工厂共同研究(FM)，在美国。日本工业标准(JIS)，在日本。澳大利亚标准学会(SAA)，在澳大利亚。世界各地的认证机构用认证证书证明过程控制仪表满足这些标准。你应与之熟悉的认证机构包括：英国可燃环境电气设备认证局(BASEEFA)，在英国BVS与PTB，在德国CERCHAR与LCIE，在法国CESI，在意大利DEMKO，在丹麦ISSeP，在比利时KEMA，在荷兰SEV，在瑞士SIRA，在英格兰产品认证过程当设计一个新产品时，制造厂商决定要遵循的合适的标准，并设计符合该标准的新产品。制造厂商的产品认证组与产品设计者一起工作，以确保满足全部可适用的要求。此外，遵循标准工程师与设计者在设计阶段与认证机构一起工作。设计一旦完成，就对该产品的原型样机进行测试。测试后，制造厂商向认证机构提交该产品的证明文件资料与硬件供他们审查。若得到批准通过，认证机构给制造厂商发送认证证书文件，然后制造厂商可按认证的内容标记上与销售该产品。认证机构的安全代码每一个认证机构使用一个具体的格式来表示它已发放给一个特定仪表哪一种认证证书。你需要能说明这些标志，以便你能向客户解释这些标志的含义。IEC安全代码国际电气技术委员会(IEC)安全代码是用来指明电气设备的认证标准(例如，CENELEC、JIS、SAA)。IEC代码以下列格式出现：ExiaIICT4(Tamb=70C)CENELEC认证可容易地由EEx符号识别(与以上显示的Ex符号对比起来)。表明该仪表获得证书证明可用于危险场所表明仪表设备/气体组表明保护的方法温度代码环境温度极限值北美安全代码北美安全代码北美安全代码是用来指定FM与CSA危险区电气设备的认证证书的。北美代码以下列格式出现：等级I,区1,组A,B,C,DT4本节其余内容将提供给你需要的信息来说明IEC与北美安全代码。表明物质等级表明危险严重程度气体组温度代码ATEX认证标志经认证证明符合ATEX指示94/9/EC的变送器适合在其证书号中用包括“ATEX”字样的标志，如以下实例所示。KEMAATEXT证书号ATEX认证标志保护的方法通过消除燃烧三角关系的三个组成部分中的其中一个，在危险区里的许多保护方法是有效的。保护方法包括：隔绝法抑制法限制能量法稀释法免除法用于过程控制工业最常见的方法是抑制、限制能量与免除法，它们分别叙述如下。注释：以下紧随标题之后的括弧里的字母是IEC的代码，用来在产品标牌上表明保护的方法。抑制法抑制法客户可用抑制法，若发生爆炸，将它抑制在设备的外壳内。如此，火花或火焰将不会泄漏入危险的环境而引起另一个着火或爆炸。抑制法经常用于产生火花的部件，例如开关装置、仪表控制板或变压器。防爆外壳(Exd)防爆(或防火)外壳是用来包围会引燃一个爆炸性环境(例如通过产生火花)的设备部件。防爆外壳必须满足下列条件：引向外界环境的所有外壳接缝必须是防火焰的该外壳必须有充分的强度以经受住内部的爆炸而没有破裂或永久变形该外壳的表面温度绝不许超过周围气体－空气混合物的引燃温度当选择一种防爆材料时，客户应考虑该材料的厚度、抗腐蚀性、冲击强度与多孔性。限制能量法非火花型设备(Exn)非火花型设备是对该设备在连接线路与配线方面采取了特殊的预防措施以提高可靠性的设备。该设备在正常操作下并不产生电弧、火花或热的表面。非火花型设备通常在危险区里与三相感应电动机一起使用。限制能量法客户还可以通过去除逸出气体中充足的能量使其能量水平低于周围环境中任何可燃气体与可燃粉尘最低限度的引燃能量水平来防止爆炸。若能量水平保持低于这些水平，则爆炸将不会发生本质安全(Exi)本质安全(Exi)本质安全(I.S.)设备与接线通过限制释放充足的电能避免引燃在正常或确定的故障条件下环境中的爆炸性气体来防止爆炸。被允许进入危险场所的能量受到本质安全隔离栅(由安装者提供)的限制。本质安全方法的优点包括：保持安全系统要求较少的操作者干预更容易维护与修理设备I.S.设备被给定电压、电流与电源的最大极限值。这些参数的幅度确定了在IS电路里允许的储存能量的水平。免除法免除法客户也可通过使用在正常运行条件下不产生电弧或火花的设备或设备零件来防止爆炸。因而防止在任何时候发生引燃源。增加安全度(Exe)增加安全度或许是最广泛采用的保护方法。增加了安全度的设备的设计与制造排除了通常产生火花的组成零件。制造厂商通过下列方法设计其它的组成零件，大大地减少会引起引燃的故障条件发生的可能性：减少并控制工作温度确保可靠的电气连接线路增加绝缘的有效性减少由尘土与潮湿气体进入而污染的可能性常见的增加安全度的应用场合包括端子与接线盒、控制盒与灯光连接配件。保护方法代码实例保护方法代码实例特定设计、制造并在危险场所操作是安全的设备是防止爆炸的设备。BASEEFA、CENELEC与某些其它机构用符号Ex(BASEEFA与其它)或EEx(CENELEC)之后紧跟标明保护模式的一个或若干字母来标明防爆设备(表5.6)。保护方法代码的实例包括：I1EExiaIICT4(Tamb=50C至60C)是BASEEFA/CENELEC的标志，它表明该仪表有防止爆炸装置，而且该仪表在1区段(Zone)(见第48页的危险区域分类)是本质安全的。E7ExdiaIICT6(Tamb=40C)是SAA的标志，它表明该仪表有防止爆炸装置，而且该仪表在1区段(Zone)是本质安全的并有一个防爆外壳。保护的类型符号(Ex或EEx)防爆外壳Exd非火花型设备Exn在0区段本质安全Exia在1区段本质安全Exib增加安全度Exe物质分级/组物质组别包括气体组、温度组与物质级别。气体组气体组将气体按它们的最小极限引燃能量分组。气体组代码在IEC与北美标志之间有差异。代表性物质北美气体组别IEC气体组别乙炔I级A组IIC氢I级B组IIC乙烯I级C组IIB丙烯I级D组IIA甲烷I级D组I导电性金属II级E组不适用含碳的II级F组不适用粮食II级G组不适用纤维/棉毛屑III级不适用温度组别温度组别温度组根据气体的自动引燃温度将气体分组。在IEC与北美两者的标志中用了相同的温度组别代码温度组别最大极限表面温度C(F)最小极限引燃温度C(F)提供保护对付下列气体与蒸汽实例T1450(842)500(932)氢、氨T2300(572)359(662)丙酮、乙醇、丙烷T3200(392)250(482)汽油、原油T4135(275)185(365)n-庚烷、乙醚T5100(212)150(302)一个也没有指定T685(185)135(275)二硫化碳物质分级物质分级北美认证机构如FM与CSA在他们的认证证书上标明物质级别。这些物质级别是：I级：气体与蒸汽II级：粉尘III级：纤维与棉毛屑物质分级代码实例物质分级代码实例BASEEFA、CENELEC与某些其它机构用IEC标准来标明物质组别。FM与CSA用北美标准来标明物质标准。物质分级代码实例包括：I1EExiaIICT4(Tamb=50C至60C)是BASEEFA/CENELEC的标志，它表明该仪表可在与T4组相关联范围内的温度下以及在50C与60C之间的环境温度中用于IIC组内的气体中。E7ExdiaIICT6(Tamb=40C)是SAA的标志，它表明该仪表可在与T6组相关联范围内的温度下以及在40C的环境温度中用于IIC组内的气体。E5防爆用于I级1区(Division)，B、C与D组是FM的标志，它表明该仪表可安全用于B、C与D气体组中的气体。C6本质安全用于I级1区，A、B、C与D组；温度代码T3C是CSA标志，它表明该仪表在与T3C组相关联范围内的温度下可安全用于A、B、C与D气体组中的气体。危险区域分级1999ARCUnitStudy认证机构已指定描述不同类型危险区域里风险程度的危险区域的区段(Zone)与区(Division)的分级(表5.9)。该分级也规定了哪一类型的设备保护装置可允许用在每一个区段或区里。例如，装沙可允许在2区(Division)与在1和2区段(Zone)里进行。防爆设备可允许在1和2区段里使用。FM与CSA在他们的认证证书标志里指明危险区域的区(Division)。下列两个实例显示危险区域级别如何标明在产品的技术规格中：E5防爆用于I级1区(Division)，B、C与D组，它表明该仪表可在正常条件下大多数时间或短的时间期间出现可引燃浓度的气体或蒸汽(I级)的危险区域里安全使用。I5非易燃型用于II级2区(Division)，A、B、C与D组，它表明该仪表可只在出故障条件下出现可引燃浓度的粉尘(II级)的危险区域里安全地使用。危险区域分级北美IEC定义1区0区段在正常条件下大多数时间里出现可引燃的浓度1区段在正常条件下短时间期间出现可引燃的浓度2区2区段只在出故障条件下出现可引燃浓度1区认证批准的设备也可安全用于2区的区域。然而，2区认证批准的设备不能用于1区的区域。有关标准的两个机构管理着外壳的入口保护(IP)。这些机构用评定等级系统来辨别一个外壳抵抗外部环境影响的能力。这两个机构是：国际电气技术委员会(IEC)美国全国电气制造者协会(NEMA)在欧洲，IEC的等级评定是基于类似NEMA的性能准则，并对外壳性能有不同的解释。例如，若单滴水进入外壳，则按CSA测试要求规定为水密性测试失败。IEC对每一个IP等级的标准规定允许进入外壳的水量。外壳等级IEC入口保护代码IEC用表5.10的代码标明一个外壳防止不同种类固体与液体进入的保护能力。第一个数表明防止异物固体颗粒进入的保护程度。第二个数表明防止水有害进入的保护程度。若以一个X或一个0表明第一个数或第二个数，则表示在那一类里不提供保护。IEC的IP代码实例包括：IPX4表示只防止水溅入的保护IP2X表示只防止异物固体颗粒进入的保护IP56表示防止粉尘与巨大海水或强烈喷射水进入的保护外壳等级IEC入口保护代码第一个数说明第二个数说明0或X无保护0或X无保护1物体50毫米1垂直滴水2物体12.5毫米275－105角滴水3物体2.5毫米3喷雾水4物体1.0毫米4喷溅水5防止粉尘5射流水6粉尘不漏入6巨大海水，强烈喷射水7浸没的影响8无限期的浸没NEMA入口保护等级NEMA入口保护等级NEMA用1－13数字标明一个外壳防止各种物料进入的保护程度。该数字涉及液体、固体与危险区的要求(表5.11)。NEMA等级说明1一般用途外壳2滴水不漏的外壳3防天气条件4不漏进水4X不漏进水与抗腐蚀5粉尘不漏入6可浸没的77危险场所(I级C与D组)8危险场所(I级，浸油的)9危险场所(II级E、F与G组)10防爆(矿务局0)11抗酸与抗烟气，浸油的，室内使用12工业用13防粉尘NEMA外壳类型与IEC等级的比较IEC不规定防止爆炸或如潮湿或腐蚀性蒸汽这样条件的风险所提供的保护程度；NEMA却规定了。由于这原因以及因为对其它特性的测试与评估是不相同的，故IEC外壳等级的表示号码不能完全与NEMA外壳类型的号码相同。表5.12表明NEMA外壳类型