防爆電氣產品的安全使用應從危險場所的正確分類開始 陜西德勒電氣

防爆電氣產品的安全不僅取決于產品的安全性能，而且與產 品的安全使用密切相關，文章重點介紹了防爆電氣產品安全使用的重要基礎工作，即危險場 所分類的有關問題。

1 防爆電氣產品的安全使用是和產品安全性能同等重要的問題
長期以來，我國涉及防爆電氣安全的國家標準，主要是防爆電氣基礎標準(國標GB 3836 系列為 主的制造檢驗標準)和防爆電氣產品標準。這些標準的實施主體是產品制造企業和防爆電氣產品質檢機構。但是防爆電氣產品在危險場所使用能否確保防爆安全，不僅有賴于設計制造 和檢驗部門提供高防爆安全性的產品，而且有賴于產品用戶部門的安全使用。性能質量再好的防 爆電氣產品如果使用不當，不僅不能起到防爆作用，甚至可能成為危及安全的可怕**。許 多慘痛的爆炸事故都證明了這點。例如，防爆電氣產品電纜引入裝置中的橡膠密封圈，是一個保 持產品防爆性能的重要零件，這個零件在使用中往往被人們所忽視，不能被正確的選型、安 裝和維護。如，有的用戶在維修后未將其壓緊，有的選用的密封圈尺寸和材質不符合標準要求，有的檢修后干脆不安裝密封圈。結果就使危險場所中的可燃性氣體可以暢通無阻地進 入接線盒空腔內。一旦接線盒內的接線端子的連接處出現電弧。火花時，就可能點燃可燃性氣體，引起爆炸。類似這種不能安全使用防爆電氣產品而引起爆炸事故的例子在爆炸事故總 的統計中占有很大的比例。
由此可見，防爆電氣產品的安全使用和反映防爆電氣產品安全性能的制造質量是同等重要的。這正如我們有病時，通常都需要醫生在對我們身體的各種癥狀進行仔細檢查確診后，再指 導我們正確地服藥的道理一樣。質量合格的藥物必須和正確的使用相結合，才能起到安全的對癥治病的作用，否則可能適得其反——質量合格的藥不僅不能安全地治病，甚至可能危及 身體安全。
我們所說的防爆電氣產品安全使用，一般包括下述幾個方面：正確地劃分爆炸危險場所的類別；正確地選型、安裝防爆電氣產品；正確地維護、檢修防爆電氣產品。
由上述可見，防爆電氣安全是一項系統工程，它包括防爆電氣產品的設計、制造、檢驗、危險 場所的分類、防爆電氣產品的選型安裝、維護檢修，以及與此有關的質量管理、人員培訓等 各個環節。任何環節的疏忽都可能成為爆炸事故的隱患。
誠然，許多用戶部門也認識到防爆電氣產品的安全使用對保證防爆安全的重要意義，但是苦于長期以來沒有一套完整的國家標準可循，因此，只能根據經驗和一些不完整的資料制訂出 一些部門標準、規范來實行防爆電氣產品安全使用的技術生產管理。因此，盡快制訂出一套完整的、并可與國際標準接軌的國家標準，一直都是各方面迫切關注的。
近年來，隨著我國防爆電氣標準化工作的發展及加強與國際標準接軌的需要，我國防爆電氣標準也由過去的產品制造檢驗標準為主的狀況，逐步演變為包括制造檢驗、場所劃分、選型 安裝和維護檢修等標準組成的完整的防爆電氣安全標準體系。“危險場所的分類(GB 3836�� 14—2000)”、“危險場所電氣安裝(GB 3836��15—2000)”、爆炸性氣體環境用電氣設備的檢修(GB 3836��13—1997)”三項標準第一次以國家標準形式，完整地規定了用戶部門安全使 用防爆電氣產品的各項技術和管理要求，對爆炸危險場所的安全生產有著十分重要的意義。 此外，由于這三項標準和國際標準實施了接軌，從而也為我國石油化工裝置進入國際市場，以及做好引進設備的防爆安全生產和技術管理創造了有利的條件。 
防爆配電柜
2 危險場所分類是實現防爆電氣產品安全使用的最重要的基礎工作
上述三項標準對用戶部門來說，首要的、最基礎的工作是對本部門所涉及的爆炸危險場 所的分類。這正如一個就診的患者，首先要通過全面檢查和醫生對癥狀的分析判斷后的確診一樣。準確的確診是對癥治療和安全用藥的基礎。本文專門針對國標“危險場所分類” (GB 3836��14—2000)進行一些分析介紹。
2.1 危險場所分類的目的
危險場所分類是對可能出現爆炸性氣體環境的場所進行分析和分類的方法。場所分類的目的 ， 是為了使用于該類爆炸危險場所的防爆電氣設備的選型和安裝具有足夠的安全性和良好的經濟性。因為在使用可燃性物質的危險場所，要保證爆炸性氣體環境永不出現是困難的。同樣 ，要確保使用于危險場所的電氣設備永不成為點燃源也是困難的。因此，危險性大的場所( 即 出現爆炸性氣體環境可能性大的場所)應選擇安全性能高的防爆電氣設備類型。反之，對于危險稍小的場所(即出現爆炸性氣體環境可能性稍小的場所)，可選擇安全性稍低(但仍具有 足夠安全性)、價格相對便宜的防爆電氣設備類型。
2.2 危險場所分類工作的主要內容
危險場所分類工作主要有兩方面的內容：
(1) 根據爆炸性氣體環境出現的頻率和持續時間把危險場所分為三個區域
0區：爆炸性氣體環境連續出現或長時間存在的場所；
1區：在正常運行時，可能出現爆炸性氣體環境的場所；
2區：在正常運行時，不可能出現爆炸性氣體環境，如果出現也是偶爾發生，并且僅是短時間存在的場所。
(2) 確定危險場所存在的數量和范圍
因為僅僅確定某處危險場所的區域類別還不夠，還必須確定這類危險場所在設備內部和周圍存在的數量，而且要確定每類危險場所的空間范圍，也就是說要對場所的空間范圍進行 準確的定量。
2.3 危險場所分類的基本安全原則
(1) 對處理或貯存可燃性物質的設備及裝置進行設計時，應盡可能使危險場所的類別成為危 險性最小的類別，尤其應使0區場所及1區場所的數量及范圍都成為最小，亦即盡可能使大多 數的危險場所都成為2區場所。
(2) 工藝流程用設備應主要為2級釋放源，如果達不到此要求，也應使該釋放源以極有限的 量及釋放率向空氣中釋放。
(3) 危險場所的類別確定后，不得隨意進行變更。對于維修后的工藝設備，必須認真檢查后確認其是否能保證原有設計的安全水平。
2.4 危險場所分類的思路
由危險場所的定義可知，危險場所是爆炸性氣體環境出現或預期可能出現的數量達到足以要 求對電氣設備的結構、安裝和使用采取專門安全預防措施的區域。
由定義可見，判斷場所是否為危險場所，主要根據該場所是否可能出現爆炸性氣體環境，而爆炸性氣體環境形成的條件，是可燃性氣體的濃度范圍是否處于爆炸極限范圍內。可燃性氣 體在空氣中的濃度在這個爆炸極限(即爆炸下限和爆炸上限)范圍內，遇點燃源即可形成爆炸 ；若超出這個范圍，即使用很強的點燃源也不能激發爆炸。也就是說，凡是濃度低于爆炸下 限或高于爆炸上限的混合物，與點燃源接觸時都不會引起火焰自行傳播。濃度低于爆炸下限時，由于過 量的空氣作為惰性介質參與燃燒反應，消耗一部分反應熱，起了冷卻作用，阻礙火焰自行傳播；相反，濃度高于爆炸上限時，由于可燃物過剩，即空氣量不足，導致化學反應的不完全 ，反應放出的熱量小于損耗的熱量，因而也阻礙火焰蔓延。
由上述可見，場所中的可燃性氣體出現的數量是決定場所危險性的關鍵，而場所中可燃性氣體的出現，主要取決于可燃性氣體釋放源及影響可燃性氣體積聚的通風狀況。因此，我們可 以 理出這樣一個解決問題的思路：場所根據其危險性大小分類——場所的危險性取決于場所 中爆炸性氣體環境出現的數量——爆炸性氣體環境是由可燃性氣體的出現數量，即爆炸極限決定的——可燃性氣體出現的數量取決于釋放源和場所的通風狀況。
2.5 場所分類的方法
場所分類方法的核心問題是對場所中可能出現爆炸性氣體環境基本概率的分析，這需要有經 驗的專業人員的研究和參與，同時，要積累和收集場所中每臺設備的運行狀況和場所環境因素等資料。因此，場所分類應由熟悉可燃性物質性能、設備和工藝狀況的專業人員與從事 安全、電氣及其他相關工程技術人員討論確定。具體方法如下：
(1) 查找和確定釋放源
場所中存在可燃性氣體或蒸氣才有可能形成爆炸性氣體環境。因此，首先必須查找場所中的含有可燃性物質的儲存設備、加工設備或輸送管道是否可能向場所中釋放出可燃性氣體或蒸 氣，或者空氣是否可能進入容器內與可燃性氣體或蒸氣混合形成爆炸性混合物。
每一臺設備(例如儲罐、管道、泵、壓縮機等)，如果其內部含有可燃性物質，就應該被視為 潛在的釋放源。如果它們不可能含有可燃性物質，那么很明顯它們的周圍就不會形成爆炸性混合物。如果該類設備雖含有可燃性物質，但不可能逸出或泄漏到場所中，則可以不視為釋 放源(例如：設置于某一空間的無接縫的管道)。
如果已確認設備會向場所中釋放可燃性物質，則應先確定釋放頻率和持續時間，并據此確定釋放源的等級：
1) 連續級釋放源：連續釋放或預計長期釋放的釋放源。
如，固定頂的油罐上部空間和排氣口；敞開的可燃性液體容器的液面附近處等，均應視為連續級釋放源。
2) 1級釋放源：在正常運行時，預計可能周期性或偶爾釋放的釋放源。
如，正常運行時，預計會向周圍場所釋放可燃性物質的泵、壓縮機或閥門的密封處；含有可燃性液體的容器上的排水口處；正常工作時，預計可燃性物質可能釋放到周圍場所中的取樣 點；正常工作中，預計會釋放可燃性物質的泄壓閥、排氣孔或其他開孔等均應視為1級釋放 源。
3) 2級釋放源：在正常運行時，預計不可能釋放，如果釋放也僅是偶爾和短期釋放的釋放源。
如，正常運行時，不可能泄漏的壓縮機或閥門的密封處；正常運行時，不可能泄漏的法蘭、連接件或管道接頭；正常運行時，不可能向周圍場所釋放可燃性物質的取樣點等均應視為2 級釋放源。
(2) 確定危險場所的區域類型
劃分危險場所的區域類型主要依據場所中的釋放源等級和通風條件。
一般來說，連續級釋放源形成0區危險場所；1級釋放源形成1區危險場所；2級釋放源形成2 區危險場所。
同時應根據通風條件確定區域劃分。如通風良好時，可降低危險場所的區域類別。反之，如通風不良時，可提高危險場所的區域類別。這是因為釋放到周圍場所中的可燃性氣體或蒸氣 ，會借助于通風形成的空氣流動或擴散，使其濃度稀釋至爆炸下限以下。
(3) 確定危險場所的區域范圍
影響危險場所區域范圍的有可燃性氣體或蒸氣的釋放速率、氣體的爆炸下限、相對密度、通風條件等諸多因素，因此要對它們的影響綜合分析后，確定危險場所的區域范圍。
2.6 影響危險場所區域范圍的因素
(1) 可燃性物質的釋放速率
釋放速率越大，單位時間內釋放到周圍場所中的可燃性物質的量就越多，則危險區域的范圍相應就越大。
(2) 爆炸下限
對于一定的釋放量，爆炸下限降低，則濃度達到爆炸下限之上的爆炸性氣體混合物的量就相應增加，危險區域的范圍也會相應變大。
(3) 氣體或蒸氣的相對密度
如果氣體或蒸氣的相對密度比空氣小，那么輕于空氣的氣體和蒸氣就向上飄逸，這樣，釋放源 上方垂直方向的危險區域范圍將隨著相對密度的減小而擴大；如果氣體或蒸氣的相對密度比 空氣大，那么重于空氣的氣體或蒸氣就趨于沉積在地面上，這樣，在地面附近，危險區域的水平范圍將隨著相對密度的減小而擴大。
(4) 通風
加大通風量，可以縮小危險區域的范圍。這是因為通風可以將場所中泄漏的可燃性氣體或蒸氣吹散或稀釋，使危險區域的范圍縮小。如果通風效果良好，通風換氣量足夠大，并且通風 連續存在，例如，有備用風機等，則可以降低危險場所的區域類別。
此外，釋放源周圍的障礙物可以影響通風效果，使危險區域的范圍擴大。另一方面，如果障礙物(如堤壩、圍墻、天花板等)能阻擋可燃性氣體或蒸氣向周圍進一步擴散，這時障礙物能限制危險區域的范圍進一步向外圍擴展。
不同的通風條件對危險區域范圍的影響可以分析如下：
1) 自然通風和整體強制通風時
如上所述，雖然通常情況下連續級釋放源形成0區場所，1級釋放源形成1區場所，2級釋放源 形成2區場所。但是，實際的生產現場由于通風的影響，情況要復雜得多。例如，通風良好，也許會使危險場所的區域范圍小到忽略不計，也許會成為危險性較低的區域類別。如果通 風效果特別好，也許會成為非危險場所。反之，如果通風不良，也許會擴大危險場所的區域范圍，也許會成為危險性較高的區域類別。
2) 局部強制通風時
一般情況下，采用局部強制通風稀釋爆炸性混合物，比自然通風和整體強制通風的效果更好。其結果會使危險場所的區域范圍縮小，甚至會縮小至可忽略不計的程度。也許會成為危險 性較低的區域類別。甚至成為非危險場所。
3) 無通風時
無通風的場所存在釋放源時，連續級釋放源肯定會形成0區場所，1級釋放源也可能形成0區場所，2級釋放源也可能形成1區場所。但是，特殊情況下，例如釋放量極小或監視釋放時，也可能使之成為危險性較低的類別。
4) 障礙物限制通風時
如果危險場所內有障礙物影響通風時，則會使危險場所的范圍擴大，或使之成為危險性較高的類別。考慮障礙物影響時，應特別注意地坑及凹處的氣體或蒸氣的相對密度。
5) 通風裝置出現故障時
對危險場所進行分類是以通風裝置正常工作為前提的。如果通風裝置故障時的危險可以忽略不計(如另外設置有自動待機系統時)，則沒有必要改變以通風裝置正常工作為前提所確定的危險場所分類。但是，如果通風裝置的故障危險不容忽視，則應預測無強制通風時爆炸性混 合物的范圍的擴大程度，同時還應預測通風裝置出現故障的頻率及持續時間，并據此來確定場所的類別。
如果通風裝置不出現故障或即使有故障也很短暫，則應把因通風裝置的故障而擴展的危險場所定為2區場所。
如果在通風裝置出現故障時，能夠采取措施防止可燃性物質的釋放(例如：工藝流程自動停 止)，則不必改變原確定的場所分類。
6) 其他條件
氣候條件、地形等其他因素也能影響爆炸危險區域的范圍。綜上，在確定危險區域時應注意以下事項：
重于空氣的氣體或蒸氣可能流入低于地面的空間，例如凹槽和溝；輕于空氣的氣體或蒸氣可 能會滯留在高處的空間，例如屋頂空間；如果釋放源位于車間外面或場所附近，應該采取措施防止大量的可燃性氣體或蒸氣進入車間或場所；通風的狀況對爆炸危險場所的范圍影響很 大，在進行區域劃分時應十分注意。
2.7 根據危險場所分類示意圖和危險場所劃分舉例確定場所類別及范圍
在生產現場僅根據成套設備或成套設備設計的粗略審查，就把設備周圍的各部分確定為0區 、1區或2區場所幾乎是不可能的，而必須仔細地分析爆炸性混合物形成的各種可能性。
要想確定可燃性物質釋放的頻度、釋放時間、釋放速率、濃度、通風及其他影響危險場所類別、范圍的要素，就必須對可能形成釋放源的容納可燃性物質的工藝流程用設備逐一進行仔 細的考察分析。國家標準GB 3836.14—2000《爆炸性環境用電氣設備 第14部分：危險場所 分類》中給出了“危險場所分類示意圖”及“危險場所劃分舉例”的提示性附錄，這些資料 為掌握場所分類原理及方法提供了實際幫助。但是標準中給出的一些危險區域范圍示例都是 在一定條件下劃分的，使用時應注意其限定條件。標準中給出的示例僅是指導性范例，若要將標準中的例子用于實際的場所分類，必須考慮實際的特殊環境和各種不同情況的特殊細節 ，例如，油井設施危險區域的劃分是指在一般情況下確定的。如果油井的油壓或氣壓非常高，則危險區域的相應范圍就會擴大。此外，每個例子中只給出了一些影響參數，而不是全 部，一般情況下，考慮到這些因素 是特殊規定的，而且有一些是定性的而不是定量的，所以分類結果較為保守。也就是說，若可能更嚴密地規定運行參數，便會得到更準確的場所分類結果。


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