爆炸性危險環境用防爆設備的選型及安裝

● 爆炸性危險場所

● 爆炸性危險場所：任何具有潛在爆炸危險的場所。 

● 在石油、化工、煤炭等生產領域將不可避免地形成爆炸性危險環境： 

◆ 在煤礦井下，三分之二的場所屬于爆炸性危險場所； 

◆ 在石油開采現場和精煉廠約有60～80％屬于爆炸性危險場所； 

◆ 在化學工業中，約有80％以上的生產車間屬于爆炸性危險場所。

《國家石油儲備中長期計劃》：2020年底國家石油儲備能力：8500萬噸/1億m3，折合10萬m3原油儲罐1000臺。

商業儲備用罐、社會儲備用罐、石油石化生產用罐，在用大型儲罐數量驚人。

爆炸：一種因氧化反應或其他放熱反應而引起的壓力和溫度驟升的現象。 

爆炸發生的充分必要條件

◆ 存在可燃性物質 

◆ 存在空氣 

◆ 存在點燃源 

◆ 以上三者同時同地存在爆炸發生還需要： 

◆ 有限空間 

◆ 充分混合或散布

點燃源 (EN 1127.1-2011中13類) 

◆ 靜電放電 

◆ 碰撞和摩擦（機械火花） 

◆ 光輻射 

◆ 電磁波 

◆ 固體熱表面 

◆ 電氣放電（電氣火花、電弧等）

◆ 消除潛在的爆炸性環境 

◆ 或消除引爆源 

◆ 如果*消除潛在爆炸性環境和消除引爆源不可能實現，那么選擇和準備合適的保護措施，過程設備，系統和作業流程可以使得上述潛在爆炸環境和引爆源同時發生的可能性降低到合理的可接受的水平。上述措施可以是單獨使用，也可以是聯合使用。

可燃性物質的相關性質 

◆ 爆炸極限（LEL、UEL）

可燃性物質的相關性質 

◆  點燃能量

◆ 自動點燃溫度（AIT）：某種材料在沒有火花或火焰存在的情況下自己燃燒的溫度。

比如： 

乙炔Acetylene: 299°C 

氫氣Hydrogen: 550°C 

乙/醚Ethyl Ether: 160°C 

丙烷Propane: 493°C 

鎂Magnesium: 490°C 

小麥Wheat: 220°C 引爆源 

可燃性物質 （空氣中的）氧氣

◆ 爆炸濃度上限和爆炸的濃度下限（UFL和 LEL） 

◆ 最小點燃電流（MIC） 

◆ 自動點燃溫度（AIT） 

◆ 最大實驗間隙MESG（隔爆產品） 

◆ 爆炸壓力（EP） 

◆ 爆炸峰值壓力上升時間（TPP） 

◆ ……

爆炸性氣體分級

爆炸性粉塵分級

危險區域劃分—— 非礦用區域

危險區域劃分的方法

● 區域分類 

◆ 識別釋放源 

◆ 確定釋放速率和釋放源等級（連續釋放源，一級釋放源，二級是釋放源） 

◆ 評估通風或稀釋條件和效率 

◆ 確定區域類型 

◆ 確定區域的范圍 

● 采用行業指引 

采用指引或范例方法來進行區域劃分（如GB 50058） 

● 計算方法 （EN/IEC 60079-10-1）

環境溫度

最高表面溫度限定

II類：無T5氣體, 僅二硫化碳和亞硝酸/乙酯為T6氣體。

III類：不超過指/定的最大表面溫度。

環境溫度 

◆ 通常情況下，本安設備使用的環境溫度應該為-20℃ ≤Ta≤+40℃。 

◆ 當設備預期使用在不同于以上環境溫度范圍，應讓用戶注意。 

◆ 通常環境溫度范圍如下：-40℃ ≤Ta≤+60 ℃

防爆設備的保護等級 EPL

◆  EPL：Equipment Protection Level

◆  根據設備成為引爆源的可能性和在爆炸性環境中所具有的不同特征而對設備規定的保護等級

防爆產品的分類 —— 總結

常用保護方法

防爆產品的選型基礎 

• 用戶應確定設備所在的區域類型 

• 用戶應確定設備所在區域爆炸性物質的特性（溫度，氣體或粉塵的分類組別）

防爆設備氣體分類組別 —— Sub Group

特殊：IIB+H2

防爆設備的溫度

◆ 最大表面溫度 （Maximum Surface Temperature) 

設備在0.9倍和1.1 倍額定下（額定電壓，額定功率或額定電流）所能到 達的最高溫度 （已經校準到設備定義的最大環境溫度） 

◆ 環境溫度 (Ambient Temperature) 

設備使用的環境介質的溫度（如空氣或其他介質溫度） 

◆ 服務溫度 (Service Temperature) 

設備中與防爆方式符合性有關的非金屬材料的所能承受的工作溫度

防爆設備的表面溫度組別——氣體環境下

代表性氣體和粉塵的點燃溫度

防爆設備的IP防護等級 GB 4208

從防爆標志評審防爆設備的選型 ——IECEx/GB標志 (氣體)

從防爆標志評審防爆設備的選型 —— IECEx/GB 標志(粉塵)

防爆方式及其適用的區域 —— 氣體環境

防爆方式及其適用的區域 —— 粉塵環境

防爆設備的選型評估要素

◆ 防爆設備的防爆方式應和防爆設備的預期使用區域相匹配 ； 

◆ 防爆設備的保護級別（EPL）應和設備的預期使用區域相匹配； 

◆ 防爆設備的氣體分類組別（IIA，IIB，IIC ，IIIA，IIIB，IIIC）應和設備預期使用區域的可燃型物質相匹配； 

◆ 防爆設備的證書中規定的環境溫度和預期使用的區域相匹配； 

◆ 防爆設備的最大表面溫度應和設備預期使用區域的可燃性物質的點燃溫度相匹配；如果是粉塵環境下的設備，測試時未覆蓋粉塵，Tmax<=2/3 Tcl (Tcl：粉塵的最小點燃溫度） 

◆ 電纜引入裝置等設備，其與防爆方式有關的非金屬材料服務溫度和設備證書相關限制相匹配（如電纜引入點和分支點溫度）； 

◆ 外部影響：防止外部因數對防爆設備性能的影響：如壓力條件，化學作用，震動，外部熱源，電氣，潮濕，腐蝕等等，在設備選型時應考慮這些外部因素的影響，并采取相應的措施。 

● 對于潮濕，應考慮冷凝液體的排出； 

● 過程液體流入設備內部—單密封或雙密封； 

● 防爆設備的IP 和一般IP的區別；如果設備的IP高于防爆要求的IP，設備的IP 安裝和使用過程中應保持。

防爆設備的選型評估要素

● 移動式或便攜式設備 

◆ EPL 應符合可能使用場所中最高EPL的要求 

◆ 除非有合適的注意事項，否則移動設備的備用電池不應該帶入危險區 

◆ 移動設備或便攜設備插座部分如在危險區 ，在插座應滿足危險區 EPL的要求

防爆設備的安裝，檢驗和維護要求 

◆ 防爆設備設計，選擇和安裝：IEC 60079-14 (GB 3836-15) 

◆ 防爆設備的安裝檢驗和維護：IEC 60079-17 (GB 3836-16)

防爆設備的安裝——接地和等電位連接

等電位連接 

● 危險場所的電氣安裝均要求等電位，裸露的外部導體均應與等電位連接系統 連接 

◆ 等電位連接系統包含： 

◆ 保護線 

◆ 金屬導管 

◆ 金屬電纜護套 

◆ 鋼絲鎧裝和結構的金屬部件，但不包含中性導線 

● 電纜的鎧裝層或屏蔽層僅在危險場所外接地（如控制室），則該接地點可以 作為危險區域的等電位連接點,但對于TN系統，鎧裝層或屏蔽層應在危險區域 內接地或進行絕緣隔離。 

● 等電位連接導體的最小直徑為6mm2 (主）或 4mm2(補充連接） 

● 本安設備的金屬外殼不需要等電位連接（除非證書或說明書有要求） 

● 陰極保護裝置不應和等電位連接連在一起 ； 

● 運輸工具和固定設備之間連接管道如有絕緣法蘭，等電位連接可能需要。

布線和電纜 

● 護套抗拉強度低的電纜“易剝離電纜"除非裝導管中，否則不允許使用；最/低抗拉強度 2.5 N/mm2 (PVC, 15.0 N/mm2 Polyethylene）等電纜 為容易剝離電纜； 

● 電纜應為熱塑護套，熱固護套或合成橡膠護套，電纜圓形致密，如有擠壓層或填料層應防潮；或礦物絕緣金屬護套； 

● 無護套的單芯電線除非裝在配電盤，外殼或導管內部； 

● 電纜表面的溫度不應超過設備的溫度等級，確認設備是否需要用高溫電纜（如超過105）； 

● 防止電纜的火焰傳播：如符合IEC60332-1-2的電纜 ，放置在沙槽中，或電纜從非危險區進入安全區時進行隔離。

與防爆方式有關的安裝 —— 隔爆

● U證隔爆產品不可以單獨使用； 

● 隔爆箱體開孔或孔的修改必須符合證書的要求；

● 防爆箱體內部元件的變更需要再評估； 

● 安裝過程應保護好防爆結合面，防爆結合面不可以噴漆； 

● 防爆結合面的油脂應為非可燃性物質，不應硬化，不應腐蝕防爆結合 面； 

● 防爆間隙要保證。

與防爆方式有關的安裝 —— 增安 

● 功耗和溫升評估； 

● 火花元件不可以安裝，除非已經采用其他防爆方式保護； 

● 接線端子的固定； 

● 殼體的緊固，確保IP防護。

與防爆方式有關的安裝 —— 本安 

● 外接安全柵，安全柵本安參數應和本安設備的參數相匹配；Uo ≤ Ui ; Io ≤ Ii ; Po ≤ Pi ; Co ≥ Ci + Cc ; Lo ≥ Li + Lc Cc = capacitance of cable (typ. 0.1 pF/cm) ; Lc = inductance of cable (typ. 5 nH/cm) 

● 安全柵參數匹配應考慮電纜的電氣參數； 

● 如果有屏蔽要求，屏蔽應在非危險區一點接地，防止電位差； 

● 本安電路和非本安電路的隔離； 

● 本安線纜用藍色。

防爆設備的檢查和維護——檢查的主要項目 

● 防爆選型和參數的匹配（初始檢查） 

● 安裝的正確性 

● 銘牌和警告性標志的正確性和完好性 

● 未經批準的修改 

● 與防爆有關的非金屬件（如老化，脫落等） 

● 安裝符合性和緊固件完整性 

● 防爆結合面的完好性 

● 電纜選型正確性和完好性 

● 接地的正確性和完好性 

● 電路的隔離 

● 電路的干燥和清潔 

● 接線的緊固性 

● 與過程介質之間的密封性 ，泄露痕跡

防爆設備的檢查和維護 

▲防爆面銹蝕

▲緊固件松動

▲銘牌不完整或丟失

▲密封丟失或老化

設備選型和安裝的基本原則–總結 

◆ 設備場所有文件化的分區文件 ，包含危險場所的分類和區域范圍，危險場 所的可燃性物質種類和必要特性（如點燃溫度，氣體分類組別， 粉塵分類 組別）； 

◆ 選型和安裝人員應確保危險場所的設備所需產品型式證書（3C和/或 ATEX/IECEx）以及產品的使用安裝說明書是可獲得的； 

◆ 選型人員在采購防爆設備采購前，應由專業人員對防爆設備的證書防爆參 數，安全使用條件等進行評審，確保防爆參數符合防爆區域的要求； 

◆ 選型人員必須確保以防爆元件（U證），有和其預期使用的防爆設備一起 經過評估； 

◆ 防爆專業人員應評估確保和防爆設備一起安裝的電纜引入裝置的防爆方式， 防爆參數和該防爆設備一致; 

◆ 安裝人員安裝設備前，應核對防爆銘牌和防爆證書一致； 

◆ 安裝人員安裝設備前，應仔細閱讀防爆設備的安裝使用說明書，特別注意 證書和安裝使用說明中的安全使用條件的要求。