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爆炸性氣體環境0區、1區、2區的劃分

在網站上的產品信息上經常看到防爆產品的適用環境里這樣寫的“適用于1區、2區危險場所； ⅡA 、ⅡB類爆炸性氣體環境” 其中IIA、IIB類爆炸性氣體混合物已經介紹過了。現在介紹一下爆炸性氣體環境0區、1區、2區的劃分。

我國對爆炸性危險場所的劃分采用與IEC等效的方法。國家標準GB 50058-92中規定，爆炸性氣體危險場所按其危險程度大小，劃分為0區、1區、2區三個級別，爆炸性粉塵危險場所劃分為0區、11區兩個級別。

0區：連續出現或長期出現爆炸性氣體混合物的環境

1區：在正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環境

2區：在正常運行時不可能出現爆炸性氣體混合物的環境，或即使出現也僅是短時存在的爆炸性氣體混合物的環境

10區：連續出現或長期出現爆炸性粉塵環境

11區：有時會將積留下的粉塵揚起而偶然出現爆炸性粉塵混合物的環境

21區：具有閃點高于環境溫度的可燃液體，在數量和配置上能引起火災的環境

22區：具有懸浮狀、堆積狀的可燃粉塵或可燃纖維，雖不可能形成爆炸混合物，但在數量和配置上能引起火災危險的環境

23區：具有固定狀可燃物質，在數量和配置上能引起火災危險的環境

國際上對爆炸性危險場所的劃分

國際上各主要工業國家對爆炸性危險場所的劃分，基本上可分兩種意見。

一種以IEC（國際電工委員會）為代表，包括德國、英國、意大利、日本、澳大利亞等國，對氣體劃分為0區、1區、2區，對粉塵劃分為10區、11區。其定義與IEC基本相同（可參見我國對各區域的定義，我國等效采用IEC標準）。

另一種為美國、加拿大等北美國家的劃分，以NEC（美國國家電氣規程）的定義為代表，對氣體劃分為1區、2區（沒有0區），對粉塵也劃分為1區、2區。

　　兩者之間的對應關系大致如下：

　　氣體：IEC0區、1區——NEC

什什么是安全柵

 安全柵，（safety barrier）：接在本質安全電路和非本質安全電路之間，將供給本質安全電路的電壓電流限制在一定安全范圍內的裝置。

 安全柵原理

本質安全，是指通過設計等方法使系統本身具有安全性，即使在誤操作或發生故障的情況下也不會造成事故。而安全柵是本質安全防爆系統中*常用的關聯設備。

安全柵是處于危險區（現場設備）和安全區（室內儀表）之間的一個限制能量的電路。

安全柵主要功能2個：

1、使危險場所的本安設備能正常工作。

2、限制安全區供給危險區的電能量，使其不能產生足以引爆危險氣體的火花的范圍，也不能產生足以引爆危險氣體的儀表表面溫度的范圍。即使本安設備自身發生故障，只要安全柵工作正常，也不會產生任何足以引燃爆炸環境的火花或表面溫度。

因此無論安全場所的控制室設備還是危險場所的本安設備發生故障，整個系統在電路上都會處于本質上的安全狀態，不會產生爆炸。

 安全柵分類

安全柵作為安全區的非本安設備與危險區的本安設備之間的關聯設備，是本安防爆系統中的重要組成部分，安全柵按結構分可以分為齊納式安全柵和隔離式安全柵兩大類。

　1、齊納式安全柵

齊納式安全柵采用快速熔斷器、限流電阻和限壓齊納二極管對輸入的能量進行限制。

齊納式安全柵工作原理簡單，價格低廉，但由于自身的缺陷，限制了應用范圍。

　2、隔離式安全柵

隔離式安全柵采用了將輸入、輸出和電源三方之間相互電氣隔離的電路結構，主要有限能、隔離、信號處理三部分組成，符合本安型限制能量的要求。

與齊納式安全相比，雖然價格較貴，但性能上的優點突出，為用戶應用帶來更大的受益，應用范圍廣泛。

 隔離安全柵的優點

齊納式安全柵

電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對輸入的電能量進行限制，從而保證輸出到危險區的能量。

1、必須有非常可靠的接地系統。

2、安全柵對電源影響較大，容易因電源波動而造成安全柵損壞。

3、安全柵需要吸收輸入回路的能量，容易造成輸出不穩定。

隔離式安全柵

采用了將輸入、輸出和電源三者相互電氣隔離的電路結構，也符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全柵相比，雖然價格較貴，但是性能上優點突出，為用戶應用帶來了更大的受益。

1、采用了三方隔離方式，因此無需系統接地線路，給設計及現場施工帶來極大方便。

2、對危險區的儀表要求大幅度降低，現場無需采用隔離式的儀表。

3、由于信號線路無需共地，使得檢測和控制回路信號的穩定性和抗干擾能力大大增強，提高了整個系統可靠性。

4．具備更強的輸入信號處理能力，能夠處理模擬信號、開關量信號、通訊量信號、熱電偶信號、熱電阻信號、頻率信號等。

5、可輸出兩路相互隔離的信號，以提供給使用同一信號源的兩臺設備使用，并保證兩設備信號不互相干擾，同時提高所連接設備相互之間的電氣安全絕緣性能。

 安全柵的選用

安全柵的選用一般有兩種方法：一種是回路認證，一種是參量認證。

一、回路認證

回路認證就是根據現場危險環境使用的儀表聯合取證情況，選擇與其聯合取證的安全柵，經過聯合取證，現場儀表與安全柵便固定組合構成本安系統。

在實際使用過程中，這種回路認證方式對安全柵和現場儀表的選擇有很大的局限性。

一個工程可能用很多儀表，它們可能沒有和同一個安全柵廠家的安全柵聯合取證，這就需要選擇多個廠家的安全柵，不同的接線，安裝、接地的要求，為安全柵的使用帶來了很多麻煩。

二、參量認證

參量認證方式，通過對認證的本安設備和關聯設備給出一組安全參數。只要本安現場設備和關聯設備的參數滿足一定的關系式，用戶就可以不經防爆檢驗機構的認可而任意組合配套構成本安防爆系統。

（1）本安現場設備（現場儀表）

①Ui：在正常工作或故障條件下，能接受并能保持其本安性能的**電壓；

②Ii：在正常工作或故障條件下，能接受并能保持其本安性能的**電流；

③Ci：本安現場設備內部未被保護的電容；

④Li：本安現場設備內部未被保護的電感；

⑤Pi：本安現場設備允許輸入的**功率。

（2）關聯設備（安全柵）

①Uo：**開路電壓，即在正常工作或故障條件下可能傳送到危險區的**電壓；

②Io：**短路電流，即在正常工作或故障條件下可能傳送到危險區的**電流；

③Co：關聯設備允許外接的**電容；

④Lo：關聯設備允許外接的**電感；

⑤Po：本安現場設備允許輸入的**功率。

（3）本安現場設備和關聯設備的連接電纜

①Cc：本安現場儀表與關聯設備之間連接電纜的分布電容；

②Lc：本安現場儀表與關聯設備之間連接電纜的分布電感；

只要本安現場設備和關聯設備的上述參數滿足下面關系式，用戶就可不經防爆檢驗機構的認可而任意組合配套構成本安防爆系統。

Ui≥Uo，Ii≥Io，Pi≥Po，Ci+Cc≤Co，L+Lc≤Lo，

結合“參量認證”介紹安全柵的選用。

1、Ui≥Uo，Ii≥Io，Pi≥Po是指一旦本安關聯設備可能輸出的**電壓、電流和功率中任一個大于上述對應值，則本安設備就可能引爆危險氣體而不能夠正常工作，因此選用時應逐一對比。

2、Ci+Cc≤Co，Li+Lc≤Lo說明在安全柵選用的基礎上除了考慮安全柵參數外，還要考慮控制電纜的選用問題。本安系統設計中控制電纜的選用也是一個不容忽視的問題。

應用舉例：

本安現場設備的認證參數是：

Ui=30V，Ii=110mA，Ci=0.01μF，Li=0.02mH

現場設備和關聯設備的連接電纜（假設200m），其分布電容和分布電感參數是：

Cc=0.02μF，Lc=0.038mH

選配安全柵的認證參數【Uo=28V，Io=93m A，Co=0.083μF，Lo=4.2mH】看是否滿足要求。

計算如下：

Uo=28V≤Ui=30V，

Io=93mA≤Ii=110mA，

Co=0.083μF≥Ci+Cc=0.01+0.02=0.03μF，

Lo=4.2mH≥Li+Lc=0.02+0.038=0.058mH。

滿足要求。

安全柵是一種安裝在安全場所的本質安全型防爆儀表的關聯設備，合理選用安全柵可以在本安防爆系統的本安儀表發生故障時，將串入到故障儀表的能量限制在安全值以內，從而確保現場設備、人員和生產的安全。因此合理選用安全柵是本安回路能夠正常運行的首要條件，必須基于有關的本質安全原理及規范標準進行。

 爆炸性氣體(蒸氣)混合物的分類

爆炸性氣體(蒸氣)混合物的分類

分組1. 爆炸性氣體(蒸氣)混合物分類:

中國: Ⅰ類(甲烷)、Ⅱ類(爆炸性氣體混合物)、Ⅲ類(爆炸性粉塵和纖維)

北美: ClassⅠ(爆炸性氣體);ClassⅡ(爆炸性粉塵);ClassⅢ(纖維)

對隔爆型及本質安全型電氣設備又分成ⅡA、ⅡB、ⅡC類三種。

2. 爆炸性氣體(蒸氣)混合物分級:

爆炸性氣體(蒸氣)混合物分級我國和IEC一樣,與北美不同,見下表:

3.爆炸性氣體分組總匯

4. 爆炸性氣體(蒸氣)環境的分區

世界各國對危險場所區域劃分不同,但大致分為兩大派系:我國和大多數歐洲國家采用國際電工委員會(IEC)的劃分方法,而以美國和加拿大為主要代表的其他國家則采用北美劃分方法。

我國對爆炸性危險場所劃分的依據:

GB3836.14-2000《爆炸性氣體環境用電氣設備第14部分危險場所分類》

GB50058-1992 《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》

根據爆炸性氣體(蒸氣)環境出現的頻率和持續時間把危險場所分為以下區域。

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。

另外,按英國專家R.H卡恩迪根據持續時間的概念論述:

0區:每年至少出現1000h;

1區:每年在10—1000h;

2區:每年在10h以下。

防爆電器產品的分類

1.按使用場所不同分為：

Ⅰ類:煤礦用防爆電器；

Ⅱ類:工廠用防爆電器；

2.按用途不同分為：

燈具:有內裝燈泡、燈管及LED三種；

電器:操作柱、開關、按鈕、配電箱、起動器、控制柜；

管件:接線盒(箱)、穿線盒、活接頭、撓性連接管；

儀表:安全柵、電表、電話機；

其它類:電鈴、風機、風扇、變壓器、插銷、鎮流器、加熱器、空調；

3.按**試驗安全間隙和*小點燃電流比例不同,Ⅱ類防爆電器又可分為:

ⅡA類防爆電器；

ⅡB類防爆電器；

ⅡC類防爆電器；

防爆級別:ⅡC>ⅡB>ⅡA

本質安全型及隔爆型防爆電氣設備有ⅡA、ⅡB、ⅡC 分級外,其它類型無級別規定。

4.按防爆類型分為:

隔爆型(d);增安型(e);正壓型(P);充砂型(q);充油型(O);本質安全型(i);無火花型(n);氣密型(h);澆封型(m);特殊型(s);粉塵防爆型(DIP);復合型(ed);

5. 按危險環境的區域選用防爆電氣設備類型

0區:ia、S；

1區:ia、ib、d、e(部分)、m、p、O、q；

2區:ia、ib、d、e、m、p、O、q、n；

符號含義:ia、ib-本質安全型;d-隔爆型;e-增安型;m-澆封型;p-正壓型;O-充油型;q-充沙型;n-無火花型;S-特殊型。

S型防爆電氣設備是指不符合上述防爆型式標準的電氣設備,但經檢驗單位認可。一般由檢驗單位確認使用的危險區域。

1區環境使用的e型防爆電氣設備僅限于接線盒(箱)、三相鼠籠式異步電動機、單插腳熒光燈產品。