趙 乾

（新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830021）

在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，化工儀表可以監(jiān)控設(shè)備，根據(jù)示數(shù)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況，如果設(shè)備在生產(chǎn)中出現(xiàn)問題，則通過分析數(shù)據(jù)的方式可以掌握故障的位置、類型，進(jìn)而為故障處理提供更多參考依據(jù)。隨著化工生產(chǎn)效率的提升，生產(chǎn)對化工儀表有了更高的要求。為了保障生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性，需要做好化工儀表的設(shè)計(jì)，尤其要提升化工儀表的防爆能力，保障儀表的使用安全，減少生產(chǎn)中的安全隱患。

1 化工儀表爆炸性區(qū)域劃分

1.1 爆炸性區(qū)域規(guī)劃

目前，我國已經(jīng)統(tǒng)一劃分了化學(xué)工業(yè)爆炸性區(qū)域，在這方面制定了明確的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。根據(jù)GB50058—1992中的內(nèi)容，爆炸性區(qū)域可以分為2種類型，一種是爆炸性危險(xiǎn)氣體區(qū)域，另一種是粉塵性危險(xiǎn)區(qū)域，該規(guī)范還采用了統(tǒng)一的數(shù)字標(biāo)示，具有良好的參考作用。爆炸性危險(xiǎn)氣體區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)中，0標(biāo)示的是危險(xiǎn)性最高的區(qū)域，而1則是危險(xiǎn)性僅次于0的危險(xiǎn)區(qū)域，2則代表危險(xiǎn)性較輕的區(qū)域；在粉塵性危險(xiǎn)區(qū)域中，10代表危險(xiǎn)性最高的區(qū)域，11則代表危險(xiǎn)性較低的區(qū)域?？梢钥闯觯?、1、10三處區(qū)域的危險(xiǎn)性最高，很容易發(fā)生爆炸。不僅如此，在防爆型化學(xué)儀器使用的過程中，作業(yè)人員必須要做好防爆標(biāo)記，通常在儀表表面標(biāo)記，確保運(yùn)檢維修時(shí)可以采取有效的預(yù)防措施，保障運(yùn)檢維修的安全性。

1.2 防爆型儀表劃分

根據(jù)相關(guān)的規(guī)章和規(guī)范，化學(xué)儀表可以分為多種類型，包括防爆型、無火花型、正壓型等。由于化學(xué)化工行業(yè)的危險(xiǎn)性特點(diǎn)，所以對爆炸性物質(zhì)的劃分比較嚴(yán)格也比較詳細(xì)。其中，爆炸性物質(zhì)可以分為1類、2類和3類，1類為礦井甲烷，2類為爆炸性氣體。爆炸性氣體可以分為3個(gè)傳爆級別，分別是2類A 級、2類B 級和2類C 級，其中2A 包括甲烷、乙醇等氣體；城市煤氣、乙烯硫化氫屬于2B 組分；2C 則包括氫等氣體，爆炸性氣體屬于2類爆炸性物質(zhì)，粉塵則被分為3類爆炸性物質(zhì)。所以，在化工儀表設(shè)計(jì)的過程中，要根據(jù)具體的規(guī)章、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，從爆炸區(qū)域、危險(xiǎn)性等多個(gè)角度著手考慮，采取有效的防爆措施，確保儀表可以安全穩(wěn)定地發(fā)揮作用，從而保障化工化學(xué)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定，促進(jìn)行業(yè)效益的提升[1]。不同類型的防爆儀表功能不同，可以在不同的爆炸分區(qū)中使用，通常采用數(shù)字進(jìn)行危險(xiǎn)性劃分，根據(jù)具體的危險(xiǎn)性，可以采用A、B、C 進(jìn)行表示，結(jié)合起來表示為2型C 類等。

1.3 化工儀表的選擇

在防爆儀表選擇的過程中，一定要參考詳細(xì)的化工設(shè)計(jì)情況，確保良好的防爆效果。實(shí)踐表明，儀表設(shè)計(jì)的過程中要根據(jù)危險(xiǎn)性區(qū)域類型和設(shè)備類型進(jìn)行選型。通常，如果在0區(qū)中使用，由于危險(xiǎn)性較高，所以一定要選擇防爆效果較好的儀器，以安全型儀表電路為主；如果在1區(qū)中使用，則除了N 型外的防爆儀表均可使用；如果在2區(qū)中使用，因?yàn)槲ｋU(xiǎn)性相對較低，所以對防爆儀器的選擇要求并不是十分嚴(yán)格，根據(jù)具體使用需求選擇即可。在化工儀表設(shè)計(jì)的過程中，還要參考設(shè)備類別進(jìn)行選型，確保防爆儀表的類型符合規(guī)范要求和生產(chǎn)需求，降低生產(chǎn)中的安全風(fēng)險(xiǎn)，確保儀表可以充分發(fā)揮作用。通常，2蒸汽或氣體選擇2C 設(shè)備；2A 蒸汽或氣體選擇2A、2B 或2C 設(shè)備；2B 蒸汽或氣體選擇2B 或2C 設(shè)備。不論如何，在化工儀表設(shè)計(jì)的過程中，都要重視儀表類型的選擇，確保其可以承受爆炸壓力，同時(shí)還要保障外殼的質(zhì)量，使其可以發(fā)揮防護(hù)作用，為化工儀表的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

2 化工儀表防爆的原理

2.1 控制易爆氣體

在危險(xiǎn)場所中，也就是具備爆炸三個(gè)條件的工業(yè)現(xiàn)場中，可以通過人為的方式營造沒有爆炸氣體的空間，然后將儀表安裝在這個(gè)空間中。在密封的箱體中，充入不容易發(fā)生爆炸的潔凈或惰性氣體，使箱內(nèi)氣壓比箱外的氣壓高，然后在箱內(nèi)安裝儀表。普遍采用在線分析儀表的防爆手段，利用計(jì)算機(jī)、PLC 等儀表掌握正壓型防爆儀表柜的使用情況。及時(shí)了解儀表是否存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)，切斷爆炸的條件，從而避免爆炸風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。

2.2 控制爆炸范圍

人為會(huì)控制爆炸的范圍，使其在規(guī)定的范圍之內(nèi)，避免在爆炸后引發(fā)大規(guī)模的傷害問題?？梢愿鶕?jù)隔爆型防爆方法Exd 進(jìn)行研究。將堅(jiān)硬的外殼包裹在儀表的外部，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行儀表的設(shè)計(jì)、制作和安裝，如果內(nèi)部出現(xiàn)爆炸問題，則外界危險(xiǎn)性氣體不會(huì)受到影響，進(jìn)而避免爆炸范圍的擴(kuò)大。在防爆設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。不過這種方式會(huì)增加儀表的重量和體積，在使用的過程需要先采取相依的處理措施，但在防爆處理中，這種方式的效果較好?？梢愿鶕?jù)利弊進(jìn)行權(quán)衡，合理判斷是否選擇這種防爆方式。

2.3 控制引爆源

從源頭上進(jìn)行控制，可以很大程度上降低爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。主要對可能引起爆炸的火花進(jìn)行人工消除，也要對表面溫度進(jìn)行控制，避免溫度過高引發(fā)爆炸?？梢圆捎冒踩珫偶夹g(shù)，限制現(xiàn)場儀表獲取的電能量，使其控制在不會(huì)引發(fā)火花的范圍內(nèi)，同時(shí)確保儀表表面溫升符合安全規(guī)范。該方法不論在設(shè)備正常工作還是發(fā)生故障的時(shí)候，都不會(huì)造成爆炸性氣體混合物發(fā)生爆炸。

3 化工儀表設(shè)計(jì)中的防爆問題及對策

3.1 防爆措施

在化工儀表設(shè)計(jì)的過程中，為了確保安全，需要采取有效的防爆措施，使化工儀表既滿足使用需求，又具備良好的防爆效果。在化工儀表設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該選擇隔爆型儀表，其具有良好的性能，有助于安全系數(shù)的提升，進(jìn)而有效減少生產(chǎn)中的安全問題。要避免化工儀表的爆炸問題，應(yīng)該采用科學(xué)有效的設(shè)計(jì)方式，結(jié)合先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，采取合理的防爆維護(hù)設(shè)備，全面提升化工儀表的安全性。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況和工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。在隔爆型儀化工儀表應(yīng)用的過程中，可以從內(nèi)而外的提升儀表安全性。采用防爆外殼，可以確保儀表運(yùn)營安全，有效降低爆炸概率[2]。在使用的過程中，首先要做好各類儀器、設(shè)備的配置，將容易出現(xiàn)火花的各類儀器放在防爆外殼中，包括儀表傳感器、電子電路等。這樣即使出現(xiàn)爆炸問題，也可以在防爆外殼的防護(hù)下減少損害，確保各個(gè)設(shè)備可以繼續(xù)運(yùn)行。研究表明，可以采用隔爆型電氣設(shè)計(jì)的方式，在設(shè)計(jì)的過程中要注意外殼長度、間隙的把控，確保各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)符合要求，全面提升化工儀器的防爆效果。

3.2 實(shí)際應(yīng)用

以石油化工儀表設(shè)計(jì)中的防爆問題為例，在設(shè)計(jì)應(yīng)用的過程中，要根據(jù)爆炸性介質(zhì)的性質(zhì)選擇儀表設(shè)備，也就是根據(jù)爆炸性介質(zhì)的類型、級別和組別進(jìn)行選擇。設(shè)備標(biāo)識(shí)在介質(zhì)標(biāo)識(shí)之上才可以選用。在石油化工領(lǐng)域，本質(zhì)安全儀表、防爆型儀表的應(yīng)用最為廣泛。前者具有適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)，可以在各類儀表環(huán)境中應(yīng)用，不必對爆炸性氣體成分進(jìn)行考慮；后者利用外殼承受爆炸混合物的沖擊力，具有阻止爆炸范圍擴(kuò)大的效果，所以隔爆型儀表的外殼更加牢固，在設(shè)計(jì)上的要求也更加嚴(yán)格。

本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)的構(gòu)成部分包括：現(xiàn)場本質(zhì)安全儀表、本質(zhì)安全電纜、安全柵。現(xiàn)場儀表包括各類一次檢測儀表，可以應(yīng)用在危險(xiǎn)場所，兩線制變送器具有一定的代表性，其采用的本質(zhì)安全電纜會(huì)附帶專門的接地線，采用耐久性較高的純藍(lán)，與其他電纜有一定的區(qū)別；安全柵主要分為兩類，一種是齊納式安全柵，另一種隔離式安全柵。前者的缺陷較多，適用范圍比較狹窄，所以在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用次數(shù)逐漸減少。后者價(jià)格成本較高，但應(yīng)用優(yōu)勢比較明顯，同時(shí)可以為用戶提供更多便利，所以大部分工程設(shè)計(jì)都會(huì)采用隔離式安全柵。安全柵可以限制竄入現(xiàn)場設(shè)備的能量，使其保持在安全范疇，從而保障現(xiàn)場生產(chǎn)施工的安全。系統(tǒng)回路采用安全柵為界限，將電路分成兩種，一種是本質(zhì)安全電路，另一種是非本質(zhì)安全電路。安全柵通過本質(zhì)安全電纜與現(xiàn)場儀表進(jìn)行連接，進(jìn)而構(gòu)成完整的電路，也就是本質(zhì)安全電路；安全柵本安端采用藍(lán)色標(biāo)記，與非本安端電路的接線導(dǎo)線在分開鋪設(shè)在匯線槽中，分別采用獨(dú)立的保護(hù)套管，確保二者互不干擾。本安側(cè)的配線套管中不能設(shè)置其他電源線，也包括本安電路的安電源線。本安防爆也就是整體防爆，做好各方面的防爆工作，包括現(xiàn)場設(shè)備、安全柵等，同時(shí)要認(rèn)證機(jī)構(gòu)簽發(fā)相關(guān)的聯(lián)合取證，以確認(rèn)本安回路是否安全可靠[3]?，F(xiàn)場設(shè)備如果比較簡單，則不需要采用本安認(rèn)證的方式，與取得認(rèn)證的安全柵進(jìn)行配合即可，構(gòu)建效果良好的本安防爆回路。簡單設(shè)備包括熱電偶、發(fā)光二極管、觸點(diǎn)開關(guān)等，其中不包含儲(chǔ)能元件。

在0 區(qū)之中，要采用Exia 等級的本安防爆技術(shù)。所以，本質(zhì)安全防爆技術(shù)復(fù)合應(yīng)用需求，不僅安全可靠且可以廣泛應(yīng)用。本質(zhì)安全型儀表設(shè)備根據(jù)不同的安全程度、場所可以分為兩種，一種是Exia，另一種是Exib。前者的防爆級別高，在正常工作狀態(tài)下或電路出現(xiàn)2起故障的情況下，電路元件也不會(huì)燃燒或爆炸。在ia 型電路中，工作電流不超過100mA，可以在0/1/2三個(gè)區(qū)域中使用。Exib 級本質(zhì)安全儀表正常工作或電路故障僅有1起的情況下，電路元件不會(huì)出現(xiàn)燃爆的情況。Ib 型電路中，工作電流不超過150mA，可以在1/2兩個(gè)區(qū)域中使用。隔爆防爆系統(tǒng)不需要本安電纜和安全柵，采用可靠的隔爆外殼即可，該外殼可以將可能產(chǎn)生火花、危險(xiǎn)溫度的儀表設(shè)備保護(hù)起來。其設(shè)計(jì)方式與隔爆型電路、電機(jī)的設(shè)計(jì)方式相近，主要對外殼的配合面間隙、長度進(jìn)行控制。

本安和隔爆型控制柜可以在安全區(qū)中安裝，本質(zhì)安全型防爆技術(shù)的控制系統(tǒng)普遍采用PLC/DCS，柜內(nèi)配備安全柵，從危險(xiǎn)區(qū)返回的信號(hào)經(jīng)過安全柵之后與控制系統(tǒng)的輸入或輸出模塊連接。我國通常會(huì)采用本安防爆型技術(shù)應(yīng)用于控制系統(tǒng)輸入信號(hào)，輸出信號(hào)則受到各類因素的影響，普遍采用隔爆型防爆技術(shù)。

4 結(jié)語

在化工生產(chǎn)的過程中很容易發(fā)生爆炸危險(xiǎn)，為了確保設(shè)備儀表的安全運(yùn)行，在儀表設(shè)計(jì)的過程中，要采取有效的防爆措施。為此，要明確具體的爆炸區(qū)域、儀表劃分等，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理的選擇和設(shè)計(jì)，保障防爆效果。