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防爆标准与防爆称重传感器、称重仪表标志的介绍
2019-08-13 18:31:12 伟德国际1946开户: 作者: 【 】 浏览:1次 评论:0
一、 爆炸及爆炸性环境的概念
爆炸是物质从一种状态,经过物理或化学变化,突然变成另一种状态,并放出巨大的能量。急
剧速度释放的能量,将使周围的物体遭受到猛烈地冲击和破坏。
爆炸必须具备的三个条件(俗称:爆炸三角形原理图见图 1)。
1)爆炸性物质:能与氧气(空气)反应
的物质,包括气体、液体和固体。(气体:氢气,
乙炔,甲烷等;液体:酒精,汽油;固体:粉尘,
纤维粉尘等。)
2)助燃剂:氧气(空气)。
3)点燃源:包括明火、电气火花、机械火花、
静电火花、高温、化学反应、光能等。
爆炸性环境的定义:爆炸性环境通常是指
在大气条件下,危险物质以气体、蒸汽,薄雾
或粉尘的形态与空气形成的混合物。当被点燃后,燃烧将传及整个未燃的混合物。
很多生产场所都会产生某些可燃性物质。煤矿井下约有三分之二的场所有存在爆炸性物质;化
学工业中,约有 80% 以上的生产车间区域存在爆炸性物质。加上空气中的氧气是无处不在的。在生
产过程中大量使用电气仪表,各种磨擦的电火花 , 机械磨损火花、静电火花、高温等不可避免,尤其
当仪表、电气发生故障时。
二、 防爆指令与防爆认证1. 防爆指令的应用和使用
中国防爆标准 GB 基本等同或等效采用 IEC 标准。由于 IEC(国际电工委员会是 International
Electrotechnical Commission, 简称 IEC)标准和 EN 标准(欧洲标准,标准制定机构是 CENELEC 和
CEN,简称 EN)基本一致,故中国标准 GB 也与 EN 标准等同或等效。重要差异 :IEC 和 EN 标准
允许制造厂商对 2 区设备进行自认证 ( 自我声明 )。而中国要求包括 0 区、1 区和 2 区场所用的全部
防爆产品都必须经国家授权的防爆检验机构认证后,方可投入使用,中国标准与其他标准对照见表 1
表 1 中国标准与其他标准对照
ATEX 首先是“爆炸性环境 (ATmosphère EXplosible)”的缩写。同时,ATEX 也是欧盟指令
2014/34/EC( 又称:ATEX 95) 的简称,该指令对防爆电气和机械设备、组件及防护系统的投放市场
做出了规定。
适用范围: 用在潜在爆炸性环境中的设备和保护系统; 用在潜在爆炸性环境的外部,但是被要
求或为设备的安全功能负责和为承担爆炸风险负责的保护系统的安全设备、控制设备和调节设备。
基本要求: 本指令所覆盖的设备、保护系统和装置,在考虑到它们的用途的基础上,必须满足
指令 94/9/EC 的附录Ⅱ所规定的对应的健康及安全要求。
在欧洲防爆指令 2014/34/EU 中首次提出针对本质安全和相对健康的一系列要求,一方面,适用
于在爆炸性环境中使用的非电气设备,在潜在爆炸区域内因粉尘和保护系统导致爆炸的设施,另外,也适用于不在潜在爆炸性环境下使用,但是必须或要求安全操作的与爆炸风险相关的设备或保护系
统。这意味着,与现行的国家立法相比,范围进一步扩大。
除了 ATEX 2014/34/EC (ATEX 95) 之外,欧盟委员会还通过了一项补充指令 1999/92/EC(ATEX
137),旨在改进可能受到爆炸性环境威胁人身的健康和安全保护。
ATEX 137 指令包括:规定了改进人身健康和安全保护的最低要求;对可能出现爆炸性环境的场
所进行了划分;用于可能出现爆炸性环境的区域的警告标志。
根据防爆指令的应用和使用要求,安装在危险区域内的所有设备,包括称重系统中的称重传感器、
称重仪表、接线盒等,必须通过防爆认证,不符合现行指令的所有已安装设备强制进行更新。
目前,中国接受的主要电气防爆技术有:1) 隔爆型 (Ex d) 2) 本安型 (Ex ia/ib) 3) 增安型 (Ex e) 4)
正压型 (Ex px, py, pz) 5) 油浸型 (Ex o) 6) 充砂型 (Ex q) 7)n 型 (Ex nA, nC, nL, nR, nZ) 8) 浇封
型 (Ex ma, mb,mc) 9) 粉尘防爆 (tD,DIP A/B) 10) 其它(如矿用帽灯、拌热电缆等)解决的主要
点燃源是由电气因素引起的电火花和热效应。
2. 防爆认证
各地区的防爆认证机构(未完全列举,只列举部分):
NEPSI: 中国国家级仪器仪表防爆安全监督检验站
CQST: 中国国家防爆电气产品质量监督检验中心
PCEC: 中国国家防爆产品质量监督检验中心(天津)
CEE: 国际电气设备认可规则委员会
IEC: 国际电工技术委员会
CENELEC: 欧洲电工技术委员会
BASEEFA: 英国防爆检验机构
FM: 美国工厂联合会
UL: 美国保险商实验室
NEC: 美国国家电气规范
NEMA: 美国电气制造商协会
CSA: 加拿大防爆检验机构
PTB: 德国防爆检验机构
那么不同认证的区别有哪些呢?以 ATEX 和 IEC Ex 认证为例。
ATEX 认证在整个欧洲是强制性的,涉及从制造到设备安装和使用的所有阶段。而 CE 标志是强
制性标志,符合 ATEX 指令的所有条款的产品必须贴附 CE 标志。因此,防爆产品贴附了 CE 标志是其符合 ATEX 指令的基本要求及已实施指令规定的合格评定程序的特殊证明。
IEC Ex认证是国际电工委员会防爆电气产品认证体系的简称,指专门用于石油、化工、煤矿、轻纺、
粮食加工以及军工等工业部门中可能聚集爆炸性气体、蒸气、粉尘或纤维等爆炸危险场所的电气设
备的认证。虽然 ATEX 是一项仅限于欧洲的强制性应用,但 IEC Ex 是一项在多个国家 / 地区被接受
的国际认证,旨在帮助建立对 Ex 设备安全性的信心。它还促进了在爆炸性环境中使用的设备和服务
的国际贸易。
IEC Ex 认证提供保证并且确保从设备和安装到认证产品的制造、操作和维护的所有内容均符合
IEC 国际标准并且适用于其目的。
虽然每个认证之间存在一些细微差别,但 ATEX 和 IEC Ex 非常相似。主要区别在于认可和接受
认证的地理位置。ATEX 认证是欧洲版的防爆指令,而 IEC Ex 在国际上被多个国家所接受的防爆指令。
三、 爆炸环境区域的定义和划分
在中国和 IEC, 爆炸性物质分为三类 : Ⅰ类 : 矿井甲烷;Ⅱ类 : 爆炸性气体混合物 ( 含蒸气、薄雾);
Ⅲ类 : 爆炸性粉尘和纤维。
中国和 IEC 的区域定义:根据爆炸性环境的频率和持续的时间把危险场所划分为不同的区域。
气体场所划分为三个区域:0 区,1 区和 2 区;粉尘场所分为三个区域:20 区,21 区和 22 区。
1) 0 区、1 区和 2 区,气体、蒸汽和薄雾环境
0 区:连续或长期或频繁出现易燃物质以气体,蒸汽或薄雾形态与空气混合的易爆环境。
1 区:在正常运行时可能会出现或偶尔形成易燃物质以气体,蒸汽或薄雾形态与空气混合
的易爆环境。
2 区:在正常运行时不太可能出现或形成易燃物质以气体,蒸汽或薄雾形态与空气混合的
易爆环境,或即便出现也仅是短时存在的易爆环境。
2) 20、21、22 区:粉尘环境
20 区:空气中连续或长期或频繁存在可燃粉尘的易爆环境;
21 区:正常操作过程中,空气中可能或偶尔会形成可燃粉尘的易爆环境;
22 区:正常操作工程中,空气中不太可能出现或形成可燃性粉尘的易爆环境,或即便出现也仅
是短时存在的易爆环境。
3) 在北美 ( 美国及加拿大 ) 爆炸性物质分为三类 ( 称为 Class) Class I: 爆炸性气体; Class Ⅱ : 爆
炸性粉尘; Class Ⅲ : 纤维。
北美 ( 美国及加拿大 ) 的区域定义 :
1 区 (Division 1) 在正常情况下 , 可能出现危险环境的场所;2 区 (Division 2) 在正常情况下 , 不可能出现危险环境的场所
不同地区的爆炸区域定义见图 2
图 2 不同地区的爆炸区域定义
四、 防爆专用标志和附加标志的介绍(以 ATEX 为例)
1. 防爆专用标志
适用于Ⅰ组的分类
M1 和 M2 仅适用于 I 组,应用于煤矿井下环境。
M1 类:基于安全原因,此分类中的设备必须保证在爆炸性环境中也能正常工作,或具有综合防
爆的特征即:如果某种综合措施失效时,至少有一种备用的措施可以确保设备具有足够的安全级别。
或者当两种故障完全独立出现时,能确保足够的安全级别。
M2 类:潜在爆炸性环境下如果有任何爆炸的迹象,应该能够切断这些设备的电源。然而,M2
类设备在操作过程中,可以预测到爆炸性环境的形成,而且可以随时切断设备的电源。因此,为提高安全级别,需要采取一些综合的保护措施,可以保证这些设备在日常操作中,甚至是在更为危险
的条件下,尤其是在使用密集和环境多变的条件下达到足够的安全级别。
适用于Ⅱ 组的分类
1 类设备按生产厂商所设定的操作参数工作,在极有可能持续发生的、持续时间较长的、因空气
和气体、蒸汽、薄雾或空气 / 粉尘的混合物导致的爆炸性环境中使用时也能确保高级别的保护。此
类设备具有采取防爆综合措施的特征,如:一种措施失效时,至少还有一种备用的、独立的措施,
确保有足够的安全级别。或者当两种故障完全独立出现时,能确保足够的安全级别。此类设备的适
用区域:
1G 适用于 0 区,1 区和 2 区(气体)。
1D 适用于 20 区,21 区和 22 区(粉尘)。
2 类设备按生产厂商所设定的操作参数工作,在有可能形成的,因空气和气体、蒸汽、薄雾或空
气 / 粉尘的混合物导致的爆炸性环境中使用时也能确保高级别的保护。此类设备的爆炸保护措施能
确保足够的安全级别以防设备失灵或者确保设备在危险条件下也能正常工作。此类设备的适用区域:
2G 适用于 1 区和 2 区(气体)。
2D 适用于 21 区和 22 区(粉尘)。
3 类设备按生产厂商所设定的操作参数工作,在不太可能形成的,因空气和气体、蒸汽、薄雾或
空气 / 粉尘的混合物导致的爆炸性环境中使用时能确保正常级别的保护,而且综合各种可能性,这
种环境的形成也是稀有的,存在时间很短。此类设备的设计须确保在正常工作的情况下有一个足够
的安全级别。此类设备的适用区域:
3G 适用于 2 区(气体)。
3D 适用于 22 区(粉尘)。
2. 防爆附加标志
① Ex 表示设备符合一个或多个标准。
Ex—中国及国际电工委员会防爆标志。
② ia 表示防爆保护模式。
EPL 定义:是基于气体(Gas)、粉尘(Dust)和煤矿(Mining)爆炸性环境下成为点燃源的风
险赋予设备的保护等级。 表 2 不同防爆保护模式的区别
i: 本安型。限制了电火花的能量和表面温度。
ia: 适用于 0,1,2,20,21 和 22 区。
ib: 适用于 1,2,21 和 22 区。
ic: 适用于 2 和 22 区。
o: 油浸型适用于 1 区和 2 区,气体爆炸性环境,隔离可燃性气体。
p_ (px,py,pz): 正压型适用于 1 区和 2 区(气体),pz 仅适用于 2 区, 隔离可燃性气体。
q: 充砂型适用于 1 区和 2 区(气体)。控制爆炸及灭火。
d: 隔爆型适用于 1 区和 2 区(气体)。控制爆炸和灭火。
e: 增安型适用于 1 区和 2 区(气体)。无电弧,电火花和表面高温。
m_ (ma,mb,mc) 浇封型适用于气体爆炸性环境,隔离可燃性气体,适用于粉尘爆炸性环境,封装
有诱因的部件。
ma: 适用于 1 和 2 区(气体);20、21 和 22 区(粉尘)。mb: 适用于 1 和 2 区(气体);21 和 22 区(粉尘)
mc: 适用于 2 区(气体)和 22 区(粉尘)。
n_ (nA, nC, nL, nR, nZ) n 型,所有的认证都是适用于 2 区(气体)。
nA: 无电弧、电火花和表面高温。
nC: 控制爆炸和灭火。
nL: 限制电火花的能量和表面温度。
nR 、 nZ: 隔离可燃性气体。
t_ (ta, tb, tc) 外壳保护。标准粉尘防护,牢固结实的外壳。
ta: 适用于 20 区,21 区和 22 区(粉尘)。
tb: 适用于 21 区 和 22 区。
tc: 适用于 22 区。
③ IIC 表示根据 IEC/EN60079-0,按照不同材料确定的爆炸类别。
Ⅰ组 : 易产生瓦斯的煤矿,属于甲烷类气体。
Ⅱ组 : 爆炸性气体环境
Ⅱ A: 以丙烷为代表的气体环境。
Ⅱ B: 以乙烯为代表的气体环境。
Ⅱ C: 以氢气为代表的气体环境。
Ⅲ组 : 爆炸性粉尘环境
Ⅲ A: 以可燃性飞屑为代表的粉尘环境。
Ⅲ B: 以不导电的粉尘为代表的粉尘环境。
Ⅲ C: 以导电的粉尘为代表的粉尘环境。
④ T1..T6 表示最大温度级别
对于气体,温度被分为从 T1 到 T6 级别(见表 3)。
表 3 气体类不同温度组别的对应关系对于粉尘,温度级别应作如下标示:字母 T 后跟表面最高温度,如 T85℃
五、 称重传感器及称重仪表的防爆标志说明
所有经过防爆认证的产品,须有防爆标志,告知用户证书的类别或所具有的证明。
1. 称重传感器的防爆标牌
目前据笔者查阅国内外称重传感器的相关资料,防爆型称重传感器可应用的场合有:图 3、表 2、
表 3 中底纹加深部分,以及表 3 上方加下划线的部分。
以某公司标牌中的参数为例
专用标志说明:
表 4 防爆专用标志说明
附加标志说明:
表 5 防爆专用标志说明
2. 称重仪表的防爆标志
Ex ia Ⅱ C T6
防爆标志说明 : 表 6 防爆标志说明
六、结语
随着称重计量技术的发展,称重系统已广泛应用于石油、煤炭、化工和制药等行业 , 这些行业中
的危险化学品作业场所存在的易燃易爆气体种类繁多,生产、储存、运输等环节工艺装备复杂多变,
释放源种类繁多,爆炸危险因素难以分析判定。在以人为本、安全生产意识的前提下。防爆称重系
统在各行各业发挥着重要的作用,防爆称重系统中的称重传感器、称重仪表等元器件要根据爆炸环
境选择符合要求所对应的防爆级别产品尤为重要。正确的选型才能为保障人民生命财产安全保驾护
航。

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