隨著工業(yè)化水平的發(fā)展，企業(yè)自動(dòng)化的程度也在逐步提高。生產(chǎn)中對(duì)各種儀器儀表的依賴性也是越來(lái)越強(qiáng)。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，存在大量的甲烷、丙烷、氫等易燃易爆氣體，在這樣的危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，儀器儀表的使用就要更加小心，儀表內(nèi)部元件產(chǎn)生大量熱量，容易導(dǎo)致氣體著火，甚至出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。所以要充分認(rèn)識(shí)到儀表防爆的重要性，在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)規(guī)范的使用儀表儀器。同時(shí)要從根源出發(fā)，在化工儀表的設(shè)計(jì)上加強(qiáng)防爆設(shè)計(jì)。下面新澤就對(duì)防爆儀器展開(kāi)討論。

01爆炸產(chǎn)生條件

爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài)，經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)變化，突然變成另一種狀態(tài)，并放出巨大的能量。急劇速度釋放的能量，將使周圍的物體遭受到猛烈的沖擊和破壞。

產(chǎn)生爆炸必須具備的三個(gè)條件：

① 爆炸性物質(zhì)：能與氧氣（空氣）反應(yīng)的物質(zhì)，包括氣體、液體和固體。很多生產(chǎn)場(chǎng)所都會(huì)產(chǎn)生某些可燃易爆物質(zhì)。如，氣體氫氣，乙炔，甲烷等；液體酒精，汽油；固體粉塵，纖維粉塵等。

② 氧氣（空氣）：空氣中的氧氣是無(wú)處不在的。

③ 點(diǎn)燃源：包括明火、電氣火花、機(jī)械火花、靜電火花、高溫、化學(xué)反應(yīng)、光能等。在生產(chǎn)過(guò)程中大量使用電氣儀表，各種磨擦的電火花，機(jī)械磨損火花、靜電火花、高溫等不可避免，尤其當(dāng)儀表、電氣發(fā)生故障時(shí)。

客觀上很多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)滿足爆炸條件。當(dāng)爆炸性物質(zhì)與氧氣的混合濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，若存在爆炸源，將會(huì)發(fā)生爆炸。因此采取防爆就顯得很必要了。防止爆炸的產(chǎn)生必從三個(gè)必要條件來(lái)考慮，限制了其中的一個(gè)必要條件，就限制了爆炸的產(chǎn)生。

02儀表防爆原理及應(yīng)用

安全生產(chǎn)是化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，某些生產(chǎn)場(chǎng)所存在著易燃易爆的固體粉塵、氣體或蒸汽，它們與空氣混合成為具有火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)的混合物，使其周圍空間成為具有不同程度爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所。安裝在這些場(chǎng)所的檢測(cè)儀表和執(zhí)行器如果產(chǎn)生的火花或熱效應(yīng)能量能點(diǎn)燃危險(xiǎn)混合物，則會(huì)引起火災(zāi)或爆炸 。 

對(duì)爆炸性區(qū)域的具體劃分

現(xiàn)階段，國(guó)際上對(duì)爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的劃分基本可分為兩大流派： 美國(guó)和加拿大采用美國(guó)NEC標(biāo)準(zhǔn)；中國(guó)和歐洲國(guó)家采用國(guó)際電工協(xié)會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)采用的GB標(biāo)準(zhǔn)，也是基于IEC 標(biāo)準(zhǔn)而來(lái)的。

具體劃分如下：

(1)氣體或蒸汽爆炸混合物的危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)?區(qū)、1區(qū)和2區(qū)。

 (2)爆炸性粉塵環(huán)境危險(xiǎn)分為10區(qū)和11區(qū)。

10 區(qū)：連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)時(shí)間存在爆炸粉塵的場(chǎng)所。

11 區(qū)：有時(shí)會(huì)將積留下來(lái)粉塵揚(yáng)起而偶然出現(xiàn)爆炸粉塵混合物的場(chǎng)所。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)中，對(duì)0 區(qū)、1 區(qū)、10 區(qū)的儀表設(shè)備選型要進(jìn)行防爆考慮。在爆炸性區(qū)域內(nèi)，電動(dòng)遠(yuǎn)傳儀表要選用防爆結(jié)構(gòu)型儀表設(shè)備。防爆儀表在本體都標(biāo)有防爆標(biāo)Ex。Ex 是防爆標(biāo)記，無(wú)具體意義。

化工儀表的防爆結(jié)構(gòu)

儀表的防爆結(jié)構(gòu)有很多種，包括@、A、B、1、C、D、EF、EG、H、I防爆型式，其具體含義如下：

@ 代表充油型防爆結(jié)構(gòu)；

A 代表正壓型防爆結(jié)構(gòu)；

B 代表充沙型防爆結(jié)構(gòu)；

1代表澆封型防爆結(jié)構(gòu)；

C 代表增安型防爆結(jié)構(gòu)；

D 代表無(wú)火花型防爆結(jié)構(gòu)；

EF、EG 代表本質(zhì)安全型防爆結(jié)構(gòu)；

H 代表隔爆；

I 代表特殊型防爆結(jié)構(gòu)。

在工業(yè)過(guò)程中，通常從下述三個(gè)方面著手對(duì)易燃易爆場(chǎng)合進(jìn)行處理。

(1)預(yù)防或最大限度地降低易燃物質(zhì)泄漏的可能性； 

(2)不用或盡量少用易產(chǎn)生電火花的電所元件； 

(3)采取充氮?dú)庵惖姆椒ňS持惰性狀態(tài)。

隔離型防爆方法主要用到隔爆型儀表。它把能點(diǎn)燃爆炸混合物的儀表部件封閉在一個(gè)外殼內(nèi)，該外殼特別堅(jiān)固，能承受內(nèi)部爆炸性混合物的爆炸壓力，并且阻止向殼外的爆炸性混合物傳爆。

隔爆型儀表-氣體分析儀

這就是說(shuō)隔爆型儀表的殼體內(nèi)部可能可能發(fā)生爆炸，但不會(huì)傳到殼體外，因此這種儀表的各個(gè)部件的結(jié)合面，如儀表蓋的螺紋圈數(shù)，螺紋圈數(shù)以及導(dǎo)線口等都有嚴(yán)格的防爆要求。隔爆型儀表較笨重，不需要如安安全柵之類的關(guān)聯(lián)設(shè)備。在打開(kāi)表蓋前，需要把電源關(guān)掉，否則萬(wàn)一產(chǎn)生火花，便會(huì)暴露在大氣中，產(chǎn)生爆炸。 

正壓防爆方法主要是將儀表安裝在一個(gè)密封的箱體內(nèi)，充滿不含易燃?xì)怏w的潔凈氣體或惰性氣體，并保持箱內(nèi)氣壓略高于箱外氣壓。增安型儀表在正常運(yùn)行條件下不會(huì)點(diǎn)燃爆炸混合物，并在結(jié)構(gòu)上采取如密封等措施，提高其安全程度，以避免在正常和規(guī)定的過(guò)載條件下出現(xiàn)點(diǎn)燃現(xiàn)象的儀表設(shè)備。 

本質(zhì)安全型防爆方法要用到本質(zhì)安全型儀表，又叫安全火花型儀表。它的特點(diǎn)是儀表在正常狀態(tài)下和故障狀態(tài)下，電路、系統(tǒng)產(chǎn)生的火花和達(dá)到的溫度都不會(huì)引燃爆炸性混合物。本質(zhì)安全型儀表的防爆，不是采用通風(fēng)、充氣、充油、隔爆等外部措施實(shí)現(xiàn)的，而是由電路本身實(shí)現(xiàn)的，因而是本質(zhì)安全的。本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)，他不僅在危險(xiǎn)場(chǎng)所使用本安儀表，而且在控制室儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所以表之間設(shè)置了安全柵，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全防爆的要求。

本質(zhì)安全型儀表適用于一切危險(xiǎn)場(chǎng)所和一切爆炸性氣體、蒸汽混合物，可以在通電的情況下進(jìn)行維修和整理。本安儀表有ia和ib兩種。

ia等級(jí)：在正常工作狀態(tài)下，以及電路中存在一個(gè)或兩個(gè)故障時(shí)，均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物。工作電流被限制在100mA以下正常工作時(shí)，安全系數(shù)為2.0；一個(gè)故障時(shí)，安全系數(shù)為1.5；二個(gè)故障時(shí)，安全系數(shù)為1.0。有火花的觸點(diǎn)須加隔爆外殼、氣密外殼或加倍提高安全系數(shù)。 

ib等級(jí)：在正常工作狀態(tài)下，以及電路中存在一個(gè)故障時(shí)，均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物， 內(nèi)部工作電流被限制在150mA以下。在正常工作和一個(gè)故障時(shí)不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物的電氣設(shè)備。正常工作時(shí)，安全系數(shù)為2.0；一個(gè)故障時(shí)，安全系數(shù)為1.5。正常工作時(shí)，有火花的觸點(diǎn)須加隔爆外殼或氣密外殼保護(hù)，并且有故障自顯示的措施，一個(gè)故障時(shí)安全系數(shù)為1.0。 

儀表應(yīng)用在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所具體要求

一般說(shuō)來(lái)，可根據(jù)以下幾點(diǎn)來(lái)選擇。

首先可根據(jù)儀表安裝、使用場(chǎng)所的危險(xiǎn)區(qū)域來(lái)選擇儀表的防爆型式：

0區(qū)：只能選擇ia和S型（指專為0區(qū)設(shè)計(jì)的）；

1區(qū)：可選擇除n型（無(wú)火花型）以外的其它儀表；

2區(qū)：所有防爆型式儀表均可選擇。

在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所使用儀表和安裝材料如接線盒、分線盒、端子箱等，必須具有經(jīng)國(guó)家授權(quán)機(jī)構(gòu)簽發(fā)的防爆合格證，安裝前應(yīng)檢查其規(guī)格、型號(hào)是否符合設(shè)計(jì)要求，其外部應(yīng)無(wú)損傷、裂紋。

正壓防爆的儀表箱內(nèi)部裝非防爆型及其它儀表及其它電氣設(shè)備，儀表箱的通風(fēng)管必須暢通，送電前，應(yīng)通入箱體5倍以上氣體置換。

爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所1區(qū)內(nèi)的儀表配線，必須保證在萬(wàn)一發(fā)生接地、短路、斷線等事故時(shí)，也不致形成點(diǎn)火源。因而電纜、電線必須穿管敷設(shè)，采用耐壓防爆的金屬管，穿線保護(hù)管之間以及保護(hù)管與接線盒、分線箱均應(yīng)采用圓柱管螺紋連接，螺紋有效嚙合部分應(yīng)在5-6扣以上。需撓性連接時(shí)應(yīng)采用腦型連接管。

2區(qū)儀表配線，一般也應(yīng)穿管，但只是為了保護(hù)電纜、電線的絕緣層不受外傷。匯線槽、電纜溝、保護(hù)管穿過(guò)不同等級(jí)的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所分界線時(shí)，應(yīng)采用密封措施，以防爆炸性氣體從一個(gè)危險(xiǎn)場(chǎng)所串入另一個(gè)危險(xiǎn)場(chǎng)所。保護(hù)管與現(xiàn)場(chǎng)儀表、檢測(cè)元件、電氣設(shè)備、儀表箱、接線盒等連接時(shí)，應(yīng)在連接處0.45m以內(nèi)安裝隔爆密封管件，對(duì)2in以上的保護(hù)管每隔15m應(yīng)設(shè)置一個(gè)密封管件。