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隨著我國工業(yè)化水平及安全意識(shí)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(xiǎn)場所的安全性。在這些爆炸危險(xiǎn)場所使用的防爆電氣設(shè)備越來越多，不僅是國內(nèi)制造的防爆電氣設(shè)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(jìn)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(shè)備依據(jù)的防爆標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致各種防爆標(biāo)識(shí)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(shè)備的分類，既可以根據(jù)GB12476《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備》系列標(biāo)準(zhǔn)分成D20、D21、D22三個(gè)區(qū)域用設(shè)備[1]，也可以根據(jù)GB3836《爆炸性環(huán)境》系列標(biāo)準(zhǔn)分成ⅢA、ⅢB、ⅢC三個(gè)等級(jí)[2]；即使是同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其不同版本之間也有差異；而進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)與我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)識(shí)方法完全不一樣，使用、安裝單位在選擇這些防爆電氣設(shè)備時(shí)，出現(xiàn)了很大的困擾，經(jīng)常無法正確地選擇相應(yīng)的防爆電氣設(shè)備。因此，本文將系統(tǒng)地比較常用的防爆相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合爆炸危險(xiǎn)現(xiàn)場情況，探討防爆電氣設(shè)備的選型。由于我國的《煤礦安全規(guī)程》對(duì)除煤礦井下防爆電氣設(shè)備有專門的要求，本文將不涉及此類區(qū)域。
1防爆標(biāo)準(zhǔn)分析
目前爆炸危險(xiǎn)場所涉及的標(biāo)準(zhǔn)有這樣幾類：
1. 標(biāo)準(zhǔn)體系。目前我國的爆炸環(huán)境相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有這樣幾個(gè)系列：GB3836《爆炸性環(huán)境》系列標(biāo)準(zhǔn)，修改或等同采用了IEC60079系列標(biāo)準(zhǔn)，主要涉及了各種不同保護(hù)方式的電氣設(shè)備、危險(xiǎn)場所分類、設(shè)備檢修、電氣安裝等內(nèi)容，側(cè)重氣體環(huán)境用防爆電氣設(shè)備，但也涉及粉塵環(huán)境相關(guān)內(nèi)容。GB12476《可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備》系列標(biāo)準(zhǔn)，修改或等同采用了IEC61241系列標(biāo)準(zhǔn)，主要涉及了各種不同保護(hù)方式的電氣設(shè)備、危險(xiǎn)場所分類等內(nèi)容，適用于粉塵環(huán)境，最新版本的標(biāo)準(zhǔn)中很多條款引用了GB3836系列標(biāo)準(zhǔn)。
國際上，防爆電氣設(shè)備通用的是國際電工委員會(huì)發(fā)布的IEC60079、IEC61241系列標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)備執(zhí)行的是等同采用了IEC系列標(biāo)準(zhǔn)的EN系列標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)符合ATEX94／9／EC強(qiáng)制指令。
在北美地區(qū)，同時(shí)存在著兩種標(biāo)準(zhǔn)體系，分別是NEC505系列和NEC500系列，NEC505系列（主要標(biāo)準(zhǔn)為UL 2279系列）完全等同采用了IEC60079系列標(biāo)準(zhǔn)，而NEC500系列（主要標(biāo)準(zhǔn)有UL 1203、UL 913等）和IEC標(biāo)準(zhǔn)差異較大，目前爆炸危險(xiǎn)場所相關(guān)的設(shè)計(jì)、安裝、檢驗(yàn)單位在接觸依據(jù)這個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)制造的防爆電氣產(chǎn)品時(shí)往往產(chǎn)生困惑，無法正確選型和安裝。
2. 爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分標(biāo)準(zhǔn)。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(shè)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(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》。由于歷史原因或習(xí)慣，目前國內(nèi)設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行區(qū)域劃分時(shí)較多地沿用GB50058的最新版本，根據(jù)不同的爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)出現(xiàn)情況及通風(fēng)情況，劃分出特定距離的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域即可，但依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)劃分出的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域面積往往比較大，使得工程造價(jià)上升。而GB3836.14根據(jù)爆炸危險(xiǎn)現(xiàn)場爆炸物質(zhì)的泄露量、出現(xiàn)頻率、通風(fēng)量等多種因素精確計(jì)算爆炸危險(xiǎn)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(dǎo)致計(jì)算工作量大,但是這種方法能更加準(zhǔn)確地劃定爆炸危險(xiǎn)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(dāng)需要嚴(yán)格控制爆炸危險(xiǎn)區(qū)域范圍或其他有特殊需要的情況下建議采用這一標(biāo)準(zhǔn)精確計(jì)算爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。在國際上，IEC系列標(biāo)準(zhǔn)與我國標(biāo)準(zhǔn)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(xì)如表1所示。
表1 爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分對(duì)比 [4]、[5]、[6]、[7] 、[8]
|
氣體環(huán)境 |
GB3836、IEC60079、EN60079、NEC505 |
NEC500 |
|
可燃?xì)怏w等在正常條件下連續(xù)出現(xiàn)或經(jīng)常存在 |
0區(qū)(zone |
ClassⅠ
Division |
|
可燃?xì)怏w等在正常條件下可能存在 |
1區(qū)(zone |
|
|
可燃?xì)怏w等在正常條件下不可能存在 |
2區(qū)(zone |
ClassⅠ
Division |
|
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 |
ClassⅡ
Division |
|
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 |
|
|
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 |
ClassⅡ
Division |
|
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 |
|
存儲(chǔ)或處理可燃性纖維 |
/ |
Class Ⅲ
Division |
3. 危險(xiǎn)物質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)。在不同的標(biāo)準(zhǔn)中，都根據(jù)爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)的點(diǎn)燃特性對(duì)其進(jìn)行了分類，以便合理地選用不同防爆等級(jí)的設(shè)備，分類的依據(jù)有最大試驗(yàn)安全間隙（MESG）、最小點(diǎn)燃能量比（MICR）、點(diǎn)燃溫度(IT)等，不同標(biāo)準(zhǔn)中危險(xiǎn)物質(zhì)分類如表2。
表2 爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)分級(jí)對(duì)照表
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爆炸性物質(zhì)分級(jí) |
代表性物質(zhì) |
點(diǎn)燃難易程度 |
||||||
|
GB3836、IEC60079、EN60079、NEC505 |
NEC500 |
|||||||
|
Ⅱ類 |
ⅡA |
Class Ⅰ |
丙烷 |
難
易 |
||||
|
ⅡB |
Class Ⅰ |
乙烯 |
||||||
|
ⅡC |
Class Ⅰ |
氫氣 |
||||||
|
Class Ⅰ |
乙炔 |
|||||||
|
Ⅲ |
ⅢA |
Class Ⅲ |
可燃性飛絮 |
/ |
||||
|
ⅢB |
Class Ⅱ |
非導(dǎo)電塵 |
||||||
|
ⅢC （導(dǎo)電塵） |
Class Ⅱ |
含碳?jí)m |
||||||
|
Class Ⅱ |
金屬塵 |
|||||||
表3 點(diǎn)燃溫度組別對(duì)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(shè)備分類標(biāo)準(zhǔn)。在最新的GB3836、IEC60079等防爆設(shè)備的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和ATEX94／9／EC指令中，為了便于有關(guān)單位選擇合適的防爆電氣設(shè)備，還規(guī)定了設(shè)備的設(shè)備保護(hù)級(jí)別（EPL），不同防爆型式的防爆電氣設(shè)備，只要EPL相同，其保護(hù)能力也認(rèn)為是相同的，例如Ex ib IIB T4 Gb的設(shè)備與Ex d IIB T4 Gb的設(shè)備具有相同的保護(hù)能力，都可以在同樣的爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)使用，這樣有關(guān)單位只需根據(jù)不同危險(xiǎn)區(qū)域劃分情況直接選擇對(duì)應(yīng)EPL的設(shè)備即可，無需過多考慮設(shè)備的防爆型式，減少了工作量。
表4 EPL級(jí)別對(duì)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(shè)備，具有“很高”的保護(hù)級(jí)別 |
|
Gb |
2G |
爆炸性氣體環(huán)境用設(shè)備，具有“高”的保護(hù)級(jí)別 |
|
Gc |
3G |
爆炸性氣體環(huán)境用設(shè)備，具有“一般”的保護(hù)級(jí)別 |
|
Da |
1D |
爆炸性粉塵環(huán)境用設(shè)備，具有“很高”的保護(hù)級(jí)別 |
|
Db |
2D |
爆炸性粉塵環(huán)境用設(shè)備，具有“高”的保護(hù)級(jí)別 |
|
Dc |
3D |
爆炸性粉塵環(huán)境用設(shè)備，具有“一般”的保護(hù)級(jí)別 |
2防爆電氣設(shè)備選型對(duì)照
通過以上梳理比較，我們可以歸納總結(jié)出不同爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，各種標(biāo)準(zhǔn)體系防爆電氣設(shè)備選型的對(duì)照關(guān)系。詳細(xì)如表5
表5 防爆電氣設(shè)備選型對(duì)照表
|
爆炸危險(xiǎn)區(qū)域 |
所需設(shè)備保護(hù)級(jí)別（EPL） |
可選電氣設(shè)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(zhì)安全型ia |
|
澆封型ma |
||||
|
為0區(qū)設(shè)計(jì)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(zhì)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(shè)計(jì)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(zhì)安全型ic |
||||
|
澆封型mc |
||||
|
n型ExnA、ExnC、ExnR |
||||
|
正壓外殼型pz |
||||
|
為2區(qū)設(shè)計(jì)的特殊型s |
||||
|
20區(qū) (zone 20) |
ClassⅡ
Division
|
Da |
1D |
外殼保護(hù)型ta、 tD A20或tD B20 |
|
本質(zhì)安全型ia或iaD |
||||
|
澆封保護(hù)型ma或maD |
||||
|
21區(qū) (zone 21) |
ClassⅡ
Division
|
Db |
2D |
適用于20區(qū)的防爆型式 |
|
本質(zhì)安全型ib或ibD |
||||
|
外殼保護(hù)型tb、 tD A21或tD B21 |
||||
|
澆封保護(hù)型mb、mbD |
||||
|
正壓保護(hù)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(zhì)安全型ic、ibD |
||||
|
外殼保護(hù)型tc| tD A22或tD B22（非導(dǎo)電塵） tD A22 IP6X或tD B21 （導(dǎo)電塵） |
||||
|
澆封保護(hù)型mc或mbD |
||||
|
正壓保護(hù)型pc、pD |
||||
|
注1：防爆電氣設(shè)備的防爆等級(jí)和溫度組別應(yīng)當(dāng)根據(jù)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)存在的爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)特性選擇，無區(qū)域劃分無關(guān)；當(dāng)有多種爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)時(shí)，設(shè)備應(yīng)當(dāng)適用于所有這些物質(zhì)。 注2：粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)可選防爆型式ta、tb、tc、ia、ib、ma、mb、mc、pb、pc是依據(jù)GB3836進(jìn)行標(biāo)志的。 |
||||
3總結(jié)
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(xiǎn)場所防爆電氣設(shè)備選型的對(duì)照關(guān)系，相關(guān)的設(shè)計(jì)、安裝單位只需根據(jù)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的類別、危險(xiǎn)物質(zhì)的等級(jí)和溫度組別選擇相應(yīng)的防爆電氣設(shè)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(duì)照，能夠方便地合理選擇依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)體系的防爆電氣設(shè)備，在確?，F(xiàn)場安全的前提下，有效降低設(shè)備的成本。
需要特別提醒的是，以上僅僅是對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較歸納，總結(jié)出在我國標(biāo)準(zhǔn)體系下各種防爆電氣設(shè)備選型的建議，不等于國外的防爆電氣設(shè)備可以直接在我國使用，由于不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防爆電氣設(shè)備的技術(shù)要求、檢驗(yàn)要求存在差異，同樣防爆型式或者防爆等級(jí)的設(shè)備，安全參數(shù)與我國并不完全一致，例如UL1203標(biāo)準(zhǔn)中隔爆參數(shù)、試驗(yàn)方法和GB3836.2中的均不一致。當(dāng)需要在現(xiàn)場使用這樣的防爆電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過我國授權(quán)的有資質(zhì)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)確認(rèn)，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行差異性的檢驗(yàn)，確保其安全性符合我國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其的要求。
當(dāng)然，由于防爆標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新，新的防爆型式不斷出現(xiàn)，例如在IEC60079系列標(biāo)準(zhǔn)中，用隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備增加了“da”、“dc”兩種防爆型式[10]，對(duì)應(yīng)的EPL分別為Ga、Gc，這就需要有關(guān)的單位注意學(xué)習(xí)，及時(shí)跟進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)。
|
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