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浅谈防爆技术要求及设备选型
本文简单介绍了爆炸性危险环境中的防爆要求与电气设备的选型。为防爆电气设备的选型提供了参照。
近年来突发多起特大安全事故，如煤矿瓦斯爆炸事故、1122青岛中石化输油管道爆炸事件等等。抛开事故具体原因的层面，但至少我们已经意识到危险环境里的任何安全因素都不可小视，亟必需不断地提升爆炸性危险环境的安全标准与要求，以消除重大安全隐患。
我们从以下几方面对爆炸性环境与设备的选用进行一些了解。
防爆知识
危险环境的爆炸三要素为：点燃源、易燃物质、空气。当这三个条件同时存在，并且当爆炸性物质与空气的混合浓度处于爆炸极限范围内时，将产生爆炸。点燃源主要涉及工业过程中出现的热表面、机械火花、铝热反应、电弧和静电放电等。机械与电气设备的电火花和温度是产生爆炸的主要点燃源。
防止爆炸发生最理想的方法是避免形成爆炸性环境，但是这很难实现，实际的方法有排除〔消除〕可能的点火源，从三个必要条件来合计，限制了其中的一个必要条件，就限制了爆炸的产生。
爆炸性危险场所的分区
在选择防爆电气设备前，首先了解设备使用场所的危险介质及其所处的区域。然后依次确定设备的防爆型式、类别、级别和温度组别。
危险场所区域的含义，是对该地区实际存在危险可能性的量度，由此规定其可适用的防爆型式。我国与国际电工委员会划分的防爆区域为：
0区〔Zone 0〕易爆气体始终或长时间存在，连续地存在危险性大于1000小时/每年的区域；
1区〔Zone 1〕：易燃气体在仪表的正当工作过程中有可能发生或存在，断续地存在危险性10~1000小时/每年的区域；
2区〔Zone 2〕：一般情形下，不存在易燃气体且即使有时发生，其存在时间亦很短，事故状态下存在的危险性0.1~10小时/每年的区域。
防爆型式及设备分类
设备保护级别〔EPL〕是依据设备成为点燃源的可能性和爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境和煤矿瓦斯爆炸性环境所具有的不同特征对设备规定的保护级别。设备保护级别共分为8个级别，保护级别与危险场所的对应关系如下：
Ma〔很高〕煤矿瓦斯气体环境；Mb〔高〕煤矿瓦斯气体环境；Ga〔很高〕爆炸性气体环境0区；Gb〔高〕爆炸性气体环境1区；Gc〔一般〕爆炸性气体环境2区；Da〔很高〕爆炸性粉尘环境20区；Db〔高〕爆炸性粉尘环境21区；Dc〔一般〕爆炸性粉尘环境22区。
为了使采纳的防爆措施更具有针对性，有必要对爆炸性物质进行分类、分级和分组。依据不同爆炸混合物的类型分为三大类。
Ⅰ类：用于煤矿瓦斯气体环境。
Ⅱ类：除煤矿、井下之外的所有其他爆炸性气体环境用电气设备，如工厂用气体、蒸汽、薄雾。又可分为ⅡA、ⅡB、ⅡC类。
Ⅲ类：用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境。可再分为：ⅢA类可燃性飞絮环境用；ⅢB类为非导电性粉尘环境用；ⅢC类为导电性粉尘环境用。
爆炸性环境用电气设备按其最高表面温度划分为6个组别〔即T1:450℃;T2:300℃;T3:200℃;T4:135℃;T5:100℃;T6:85℃〕。
依据区域选择防爆型式，常见的几种防爆型式如下：
1〕隔爆型〔d〕：〔1区防爆技术〕
电气设备的一种防爆型式其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏并且不会引起外部由一种多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的点燃。
这是我们最常见的一种防爆型式，体积笨重，比较简单，不必需要如安全栅之类的关联设备。但是在打开表盖前，必必需先把电源关掉，否则万一产生火花，便会暴露在大气之中，从而出现危险。
2〕本安型〔i〕：〔0区和1区防爆技术〕
在本安型电路中必需要用到安全栅，它是接在本安电路和非本安电路之间，用于限制本安电路的电压和电流使其达不到引起点燃程度的装置。
本质安全型仪表的防爆性能，不是采纳通风、充气、充油、隔爆等外部措施实现的，而是由电路本身实现的，因而是本质安全的。它能适用于一切危险场所和一切爆炸性气体、蒸气混合物，并可以在通电的状况下进行修理和调整。但是，它不能单独使用，必必需和本安关联设备〔安全栅〕、外部配线一起组成本安电路，才能发挥防爆功能。
3〕增安型〔e〕：〔1区防爆技术〕
对在正常运行条件下不会产生电弧或火花的电气设备进一步采纳措施，以提升安全程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和火花的可能性的防爆型式。
增安型与隔爆型相比结构简单，修理方便，造价低廉等优点；外壳不要求具有承受内部爆炸的强度，但至少应承受规定的机械冲击，具有IP54的外壳防护等级。在煤矿井下应用较多，但增安型电气设备的防爆性能较隔爆型的差。
4〕正压型〔p〕：〔1区防爆技术〕
通过保持外壳内部保护气体的压力高于外部四周爆炸性环境压力，以阻止外部爆炸性气体进入外壳内。
主要技术措施有，用空气或惰性气体换气，用压力检测控制器监控内部压力，当压力高于制定规定值〔大于50Pa 〕时，外壳内部电气设备自动得电；主电源与压力互锁联动，当压力低于规定值时就切断主电源；在设备气体充分换气以减少可燃性气体或蒸气浓度以前，不能通电。典型应用于控制柜、仪表盘、分析仪器、正压小屋等。
综述
基于安全第一位的合计，在爆炸性环境中使用的电气设备，应首先能满足防爆技术安全要求。防爆电气设备的选型应遵循以下几大原则：
1〕安全可靠性原则。设备的类、级、组别应与使用的爆炸性环境相适应。
2〕经济性原则。设备选型不必高选，关于同等级别的产品应合计价格、寿命、可靠性、运行费用、耗能、备件的可获得性等因素。
3〕环境适应性原则。在同等条件下，应选结构简单、重量轻的产品，必要时还应合计系统运行要求，如连续的自动化系统应优先选用本质安全型产品。
选择安全、合适工作的防爆电气设备，不但可以节约经济成本，还可以避免因选型错误而导致的工期延误。