這篇文章將討論危險場所(區(qū)域)的校準以及攜帶校準設備進入危險場所工作之前需要了解的注意事項。其他的主題包括易燃液體和可燃液體、危險場所的定義、危險場所的分類、危險場所的不同級別、法規(guī)、設備分類以及各種其他實際和相關的問題。
危險場所被劃分為多個不同的等級，也有許多在危險場所使用的不同防爆等級的校準設備。
什么是危險場所?
危險場所是指存在或可能存在易燃物質的區(qū)域(室內或室外)。易燃物質可能是液體、氣體、蒸氣或粉塵。該區(qū)域存在易燃物質在時間上可能是長時間、大部分時間、或僅在特定情況下，例如在停車或者事故期間。
許多時候，消除易燃物質是不可能的，因此，氧氣(空氣)或著火源必須被消除。
在危險場所，如果“爆炸三角”(下圖)中的所有三個條件都滿足，就可能發(fā)生燃燒或爆炸。這三個條件是：燃料(易燃物質)，點火源(或熱)和氧氣(空氣)。這三者關系通常呈現為三角狀，因而得名“爆炸三角”。
如何防止爆炸?
從上面的“爆炸三角”我們可以得出結論：如果要防止發(fā)生燃燒或爆炸就必須消除三個條件中的一個或多個。許多時候，消除易燃物質是不可能的，因此，必須消除氧氣(空氣)或者著火源；然而，消除空氣通常也是不可能的；因此，最實用最有效的解決方案就是消除著火源、火花或熱源。
對于電氣校準設備，可以通過特別的設計讓其適用于危險場所。有很多方法可以設計出適合危險場所使用的電氣設備，這個話題稍后將會討論。校準設備安全設計的通常方法是讓它不能產生足夠的能量來引起點火、火花或熱源。
簡史
危險場所的概念始于早期的煤礦開采活動，礦井中的易燃物質煤炭粉塵和甲烷氣體形成了危險場所。早期礦井的照明是蠟燭和火把，是著火源，這引起了許多的事故。
后來，當礦工們開始使用電氣設備(照明、工具)時，許多事故都是由于火花或熱源引起的。最后為電氣設備制定了設計標準，以指導其設計過程，防止電氣設備火花和熱源的產生。這是第一個“本質安全”的電氣設備，它引領了今天在危險場所使用的設備標準。
存在危險場所的典型行業(yè)
很多行業(yè)都有危險場所。有些工廠有大面積的危險場所，而有的工廠只有很小一部分被劃分為危險場所。典型的存在危險場所的行業(yè)包括化工和石化行業(yè)、離岸和岸上的石油和天然氣、煉油、制藥業(yè)、食品和飲料、能源、油漆車間和采礦業(yè)等。
由于易燃物質可能是液體、氣體、蒸氣或粉塵，許多不同行業(yè)的某些場所可能在正常運行或停車期間存在易燃物質，甚至一些看似安全的行業(yè)也可能存在危險場所。
在工廠中，所有被劃分為危險場所的區(qū)域應該清晰地標示出防爆標志：
易燃和可燃液體
人們經常討論易燃液體和可燃液體，但它們究竟是什么呢?一般來說，它們是可以燃燒的液體。它們可能是汽油、柴油、溶劑、清潔劑、油漆、化學品等，其中一些液體存在于許多工作場所。
閃點和自燃溫度也經常被討論。閃點是液體氣化的最低溫度，液體在閃點會產生大量的蒸氣，蒸汽和空氣形成一種可燃性混合氣體，如果遇到火花或足夠的熱量，它就會燃燒起來。自燃溫度是即使沒有外部的著火源，液體也會燃燒的最低溫度。最常見的易燃和可燃液體自燃溫度在300℃(572℉)到550℃(1022℉)之間，然而，有的液體自燃溫度低至200℃(392℉)或更低。
通常37.8℃(100℉)被認為是易燃液體和可燃液體的溫度分界線。易燃液體的閃點低于37.8℃，而可燃液體的閃點高于37.8℃。
根據它們的閃點，液體被劃分為易燃液體和可燃液體。易燃液體可以在正常工作溫度下燃燒，而可燃液體則需要在更高溫下才能燃燒。通常37.8℃(100℉)被認為是易燃液體和可燃液體的溫度分界線。易燃液體閃點低于37.8℃，而可燃液體的閃點高于37.8℃。
確切地說，易燃液體和可燃液體本身不會燃燒，而是它們的蒸汽會燃燒；更準確地說，是蒸汽和空氣的混合物會燃燒。當然，某些混合物在一定的濃度范圍內也會燃燒。如果混合物的濃度太低(太稀)，它就不會燃燒；如果濃度過高(太濃)，情況也是如此。這種爆炸極限被稱為低爆炸極限(LEL)和高爆炸極限 (UEL)。
記住，一些液體的閃點可能相當的低。例如，汽油閃點低至-40 ℃ (-40 ℉)，它在常溫環(huán)境下就可以產生足夠多的蒸汽，和空氣混合成可燃氣體。可燃液體的閃點高于正常的環(huán)境溫度，因此，它們必須被加熱后才能燃燒。
閃點和自燃溫度的一些例子
物質 閃點 自燃溫度
乙烯 -136℃(-276.8℉) 490℃(914℉)
丙烷 -104℃(-155.2℉) 470℃(878℉)
丁烷 -60℃(-76℉) 288℃(550.4℉)
乙醚 -45℃(-113℉) 160℃(320℉)
乙醇 16.6℃(61.9℉) 363℃(685.4℉)
汽油 -43℃(-45.4℉) 280℃(536℉)
柴油 62℃(143.6℉) 210℃(410℉)
航空煤油 60℃(140℉) 210℃(410℉)
煤油 38 to 72℃(100 to 162℉) 220℃(428℉)
各種保護技術
如前所述，為了防止爆炸，至少應該消除“爆炸三角”中的三個條件之一。實際上，最明智的做法就是消除著火源。
有各種各樣的技術可以讓電氣設備在危險場所安全使用。這些不同的技術分為兩大類：消除著火源(Exe，Exi)或隔離著火源(Exd、Exp、Exq、Exo、Exm)。
本質安全的設備是設計在任何情況下，即使在設備自身故障的情況下，設備也不能提供足夠的能量產生火花或讓表面溫度過高。
下面的表格簡要描述了一些不同的技術：
技術 設備上的標識 描述
Exe e 增安型
Exi i 本安型
Exn n 無火花型
Exd d 隔爆型
Exp p 正壓型
Exq q 充砂型
Exo o 充油型
Exm m 澆封型
該表還描述了在設備分類上標注的字母。例如，采用本質安全技術的設備應具有“Exi”標簽
本質安全技術
Exi“本質安全”技術是最常用、最適用的電氣校準設備保護技術。本質安全的設備是設計在任何情況下，即使在設備自身故障的情況下，設備也不能提供足夠的能量產生火花或讓表面溫度過高。這樣設計的設備才是本質安全的。在Exi設備內部，Exm(“澆封”)技術也可能用在設備的某些部分(如在電池組中)。
動火作業(yè)許可證
在危險場所使用非防爆校準設備是可能的，但需要工廠安全人員的特別批準。通常，這也涉及到安全設備的使用，例如，需要攜帶便攜式氣體探測器到現場。
使用正確的防爆設備就比較簡單了，因為它不需要任何特別的批準。自然地，防爆校準設備必須適用于與之相對應的危險場所。
國際/北美標準與差異
有兩種不同的法規(guī)標準對危險場所和危險場所使用的設備分類做出了規(guī)定。一種是國際IEC標準和ATEX指令，在國際和歐洲法規(guī)標準中使用；另一種是北美的法規(guī)標準。由于這兩者之間存在一些差異，本文首先對兩者單獨介紹，然后再對它們進行比較。
國際IEC標準、IECEx體系和ATEX指令
IEC 60079國際標準系列為相關規(guī)則制定了不同的標準。
IECEx體系是和IEC合作并基于IEC標準，IECEx體系的目標是促進在爆炸性環(huán)境中使用的國際設備和服務貿易，同時維持其需要的安全等級。目前，IECEx有包括美國在內的30多個會員國。
ATEX指令是為了統(tǒng)一歐盟內的危險設備和工作環(huán)境而制定的，基于90年代的指令。
危險場所分類
危險場所是根據某一區(qū)域的大氣中存在某種易燃物質的可能性進行分類的。下表是不同的危險場所(區(qū)域)的分類情況：
區(qū)域(氣體、蒸汽) 區(qū)域(粉塵) 描述
0區(qū) 20區(qū) 大氣中爆炸性物質連續(xù)或長期或經常存在的區(qū)域。
1區(qū) 21區(qū) 大氣中的爆炸性物質偶爾會在正常運行中出現的區(qū)域。
2區(qū) 22區(qū) 大氣中的爆炸性物質在正常運行中不可能存在的區(qū)域，如果存在，也只會持續(xù)很短的一段時間。
產品類別及設備保護級別(EPL)
在ATEX指令組II中，設備被分成不同的產品類別，規(guī)定在不同的區(qū)域內使用。組Ⅱ設備的產品類別規(guī)定如下：
◆產品類別1
非常高的安全水平，可以在0區(qū)(亦可在1區(qū)和2區(qū))使用。
◆產品類別2
高安全級別，可以在1區(qū)和2區(qū) (但不能在0區(qū)) 使用。
◆產品類別3
普通安全級別，可以在2區(qū) (但不能在0區(qū)和1區(qū)) 使用。
危險場所是根據某一區(qū)域的大氣中存在某種易燃物質的可能性進行分類的。
在IEC標準中，同樣也是用EPL(設備保護級別)表示。EPL幾乎用相同的類別來規(guī)定：
◆EPL a
非常高的安全水平，可以在0區(qū)(亦可在1區(qū)和2區(qū))使用。
◆EPL b
高安全級別，可以在1區(qū)和2區(qū) (但不能在0區(qū)) 使用。
◆EPL c
增強型安全級別。可以在2區(qū) (但不能在0區(qū)和1區(qū))使用。
產品類別/EPL與危險區(qū)域之間的關系：
產品分類標簽 EPL標識 適用的危險區(qū)域 易燃物質 亦能用于危險區(qū)域
1G a或Ga 0 氣體、蒸汽 1和2
2 b或Gb 1 氣體、蒸汽 2
3 c或Gc 2 氣體、蒸汽
1 a或Da 20 粉塵 21和22
2 b或Db 21 粉塵 22
3 c或Dc 22 粉塵
產品類別為1/EPL a的設備(可以在0、1和2區(qū)使用)即使在設備同時出現兩個故障時也是安全的，這意味著所有的保護性安全電路都是三重安全保護。產品類別為2/EPLb的設備的保護性安全電路是雙重安全保護，可在1區(qū)和2區(qū)使用。產品類別為3/EPL c的設備只有單安全電路，只能在2區(qū)使用。
根據上面的表格可知，如果需要在危險區(qū)域0區(qū)使用電氣設備，則只可使用產品類別1的設備；如果該區(qū)域為1區(qū)，則可使用產品類別1和2的設備；如果區(qū)域為2區(qū)，則允許任何產品類別(1、2或3)的設備。產品類別1的設備其ATEX標識中標有數字1，例如“Ⅱ1G”；在其IEC EPL標識中標有字母“a”，例如“Ex ia”。因此，重要的是要了解校準設備將被使用的場所，并據此選擇設備。
設備分組
防爆電氣設備根據IEC 60079-0標準分為以下幾組：
1、組Ⅰ
組Ⅰ的電氣設備適用于容易產生甲烷的礦井中。
2、組Ⅱ
組Ⅱ的電氣設備適用于存在爆炸性氣體的場所，除了容易產生甲烷的礦井之外。組Ⅱ的電氣設備是根據場所中可能存在的爆炸性氣體的性質來細分的。
組Ⅱ細分
◆ⅡA：典型的氣體是丙烷。
◆ⅡB：典型的氣體是乙烯。
◆ⅡC：典型的氣體是氫氣。
這個細分是基于最大試驗安全間隙(MESG)或者是爆炸性氣體環(huán)境中安裝的設備的最小點燃電流比(MICR)(詳見IEC 60079-20-1)。標有ⅡB的設備也適用于要求使用組ⅡA設備的場所；類似地，標有ⅡC的設備也適用于要求使用組ⅡA或組ⅡB設備的場所。
3、組Ⅲ
組Ⅲ的電氣設備適用于存在爆炸性粉塵的場所，除了容易產生甲烷的礦井之外。組Ⅲ的電氣設備是根據環(huán)境中可能存在的爆炸性粉塵的性質來細分的。
組Ⅲ細分
◆ⅢA：易燃的揚塵。
◆ⅢB：非導電的粉塵。
◆ⅢC：導電的粉塵。
標有ⅢB的設備也適用于要求使用組ⅢA設備的場所；同樣，標有ⅢC的設備也適用于要求使用組ⅢA或組ⅢB設備的場所。
溫度等級
溫度等級規(guī)定了設備無論在什么狀態(tài)下自身所能達到的最高表面溫度。溫度等級是很重要的，需要考慮到并保證它與在工廠危險場所可能出現的易燃氣體相匹配。
設備溫度等級和最高表面溫度如下：
溫度等級 最高表面溫度
T1 450℃(842℉)
T2 300℃(572℉)
T3 200℃(392℉)
T4 135℃(275℉)
T5 100℃(212℉)
T6 85℃(185℉)
某些設備的最高表面溫度也可能被指定為溫度等級之間的某個溫度。根據某一場所易燃物質的種類，閃點和自燃溫度將有所不同，選擇用于該危險場所的設備必須有適合于該場所易燃物質的溫度等級。設備的溫度等級需在其標識中標注，例如“T4”。
北美標準不同之處：Division
在IEC標準中，危險場所劃分為區(qū)域Zone，北美標準將它們劃分為不同的分區(qū)Division。數字0到2在區(qū)域Zone中使用時，數字1和2在分區(qū)Division中使用。也就是Zone 0和Zone 1都由Division1所覆蓋。
下面的表格比較了Zone和Division的區(qū)別：
Zone Division 描述
Zone 0 Division 1 大氣中的爆炸性物質一直存在的區(qū)域。
Zone 1 Division 1 大氣中的爆炸性物質在正常運行中存在的區(qū)域。
Zone 2 Division 2 大氣中的爆炸性物質僅在運行異常情況下存在的區(qū)域。
以下是產品類別/EPL與危險區(qū)域Zones(IEC)和分區(qū)Divisions(北美)之間關系的簡要概述：
產品類別/EPL Zone Division
1/a 0 1
2/b 1 1
3/c 2 2
爆炸性氣體分組
與IEC標準相比，北美標準多一組的爆炸性氣體或設備等級。北美和IEC的爆炸性氣體分組的比較如下表所示：
IEC 北美
ⅡC-乙炔/氫氣 A-乙炔；B-氫氣
ⅡB-乙烯 C-乙烯
ⅡA-丙烷 D-丙烷
最危險的爆炸性氣體在北美被確認為A，而在IEC標準中是IIC。
溫度等級
在北美標準中，有更多的中間溫度等級。下表是IEC/ATEX和北美溫度等級的比較：
IEC/ATEX 北美 最高溫度
T1 T1 450℃(842℉)
T2 T2 300℃(572℉)
T2A 280℃(536℉)
T2B 260℃(500℉)
T2C 230℃(446℉)
T2D 215℃(419℉)
T3 T3 200℃(392℉)
T3A 180℃(356℉)
T3B 165℃(329℉)
T3C 160℃(320℉)
T4 T4 135℃(275℉)
T4A 120℃(248℉)
T5 T5 100℃(212℉)
T6 T6 85℃(185℉)
環(huán)境條件
最后，重要的是要確保設備適用于使用它的環(huán)境條件。例如，設備的安全運行溫度必須與設備在工廠區(qū)域中的使用環(huán)境溫度相匹配。在潮濕多塵的環(huán)境中，需要考慮設備外殼的防護等級；防護等級分類可以根據IP(防護等級)或NEMA。不同的防護技術根據實際情況可能有不同的分類。
同樣重要的是要記住，一些防爆設備的外殼是由防靜電(半導電)材料制成，以避免靜電(電荷)積累。根據分類的不同，貼在設備上的標簽尺寸是有限制的。例如，標識氣體組 IIC在0區(qū)使用的組Ⅱ設備，最大的標簽尺寸可以是4cm2 (0.6 inch2)。在防爆設備上粘貼任何標識標簽之前，記住這一點是很重要的。
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