夏博研

（中國(guó)化學(xué)品安全協(xié)會(huì)，北京 100000）

0 引言

近年來，在技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，我國(guó)化工行業(yè)的發(fā)展迅猛，化工行業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)生了明顯的變化，給各個(gè)化工企業(yè)創(chuàng)造了巨大的效益?；て髽I(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢(shì)下，各類化工儀表的作用越來越突出，經(jīng)由生產(chǎn)領(lǐng)域多種儀表的科學(xué)使用，也就可以對(duì)生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)加以科學(xué)控制，使得化工生產(chǎn)可以高效開展，最大程度上提升整體的化工企業(yè)的生產(chǎn)效率和效益。正是由于化工儀表在生產(chǎn)中的突出作用，人們對(duì)化工儀表防爆設(shè)計(jì)提出了新的要求，專業(yè)設(shè)計(jì)人員在儀表設(shè)計(jì)中，都應(yīng)該將防爆設(shè)計(jì)作為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

1 化工儀表概述

在整個(gè)化工生產(chǎn)作業(yè)中，化工儀表已然成為了生產(chǎn)中不可或缺的要素，各類化工儀表的生產(chǎn)過程中可以對(duì)各種生產(chǎn)設(shè)備和流程加以監(jiān)控，不斷對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況加以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，經(jīng)由示數(shù)和臨界示數(shù)，也就可以最終顯示設(shè)備的運(yùn)行情況。一旦在生產(chǎn)過程中設(shè)備出現(xiàn)了異常運(yùn)行的情況，化工儀表就可以自動(dòng)對(duì)其所采集到的設(shè)備信息加以全面分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果來進(jìn)行故障類型的確定、精準(zhǔn)定位，給故障處理提供切實(shí)依據(jù)，因此，化工儀表參數(shù)準(zhǔn)確反映地是設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以化工生產(chǎn)領(lǐng)域的壓力表為例，因?yàn)樵诨どa(chǎn)過程中，很多的生產(chǎn)作業(yè)都要在特定的壓力條件下開展，對(duì)壓力指標(biāo)的控制尤為關(guān)鍵，而壓力表的使用恰好可以對(duì)設(shè)備壓力加以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦所監(jiān)測(cè)到的壓力數(shù)值超出了額定標(biāo)準(zhǔn)，儀表中的相應(yīng)模塊會(huì)立即發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警，進(jìn)而提醒相關(guān)人員注意，立即進(jìn)行相應(yīng)的處理。近年來，我國(guó)化工行業(yè)進(jìn)入了嶄新的發(fā)展階段，各個(gè)化工企業(yè)的生產(chǎn)水平顯著提高，與此同時(shí)，也就對(duì)化工儀表提出了新的要求，各個(gè)化工儀表的設(shè)計(jì)中，防爆設(shè)計(jì)已然成為了新的要求，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了相應(yīng)的防爆標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)化工儀表的設(shè)計(jì)中，都應(yīng)該堅(jiān)持相應(yīng)的防爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，最大程度上提升化工生產(chǎn)中的安全性，減少各類生產(chǎn)事故的發(fā)生[1]。

2 化工儀表防爆的原理

2.1 控制易爆氣體

對(duì)于化工企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)而言，爆炸事故的發(fā)生一般要具備相應(yīng)的條件，如果要有效減少各類的爆炸事故，在化工生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)針對(duì)爆炸產(chǎn)生機(jī)理，對(duì)各個(gè)要素加以科學(xué)控制。通常情況下，在化工企業(yè)的化工儀表防爆設(shè)計(jì)中，需結(jié)合化工企業(yè)的生產(chǎn)特性，在生產(chǎn)區(qū)域的特定區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)出一個(gè)區(qū)域，而此區(qū)域是不會(huì)存在爆炸氣體的，將特殊的化工儀表安裝在該區(qū)間內(nèi)，減少儀表爆炸事故。在密封的箱體內(nèi)，如果要提高防爆等級(jí)，一般可以在其中充入低爆炸系數(shù)的特殊氣體?，F(xiàn)階段的很多化工企業(yè)中，均采用的是在線分析儀表的防爆方式，這一分析方式下，通過對(duì)計(jì)算機(jī)、PLC等各類儀表數(shù)據(jù)和信息的分析結(jié)果，來判定儀表的爆炸風(fēng)險(xiǎn)，采取恰當(dāng)?shù)目刂品绞絹硪种票ㄊ鹿实陌l(fā)生。

2.2 控制爆炸范圍

爆炸范圍同樣是爆炸事故中需關(guān)注的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，通過對(duì)爆炸范圍加以人為控制，從最大程度上對(duì)爆炸事故的危害范圍加以限定，盡量避免爆炸出現(xiàn)以后的大范圍影響[2]。在爆炸范圍的分析方面，經(jīng)由特殊的爆炸區(qū)域控制，可以在儀表爆炸事故出現(xiàn)的瞬時(shí)，就將爆炸影響范圍降至最小。設(shè)計(jì)工作中，隔爆型防爆方法Exd十分有效，在利用這一理念提高儀表防爆和安全系數(shù)時(shí)，在儀表外部要利用堅(jiān)硬的外殼來包裹，隨后在此基礎(chǔ)上再開展有針對(duì)性的設(shè)計(jì)和安裝，發(fā)揮堅(jiān)硬外殼的保護(hù)功效。一旦在生產(chǎn)過程中化工儀表內(nèi)部出現(xiàn)了爆炸事故，爆炸力度相對(duì)較小，整體的影響范圍也相對(duì)有效，處于堅(jiān)硬外殼外的危險(xiǎn)性氣體不會(huì)在爆炸作用下出現(xiàn)更為嚴(yán)重的事故。防爆設(shè)計(jì)中，專業(yè)設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格依據(jù)特定的設(shè)計(jì)規(guī)范來開展有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，但有些情況下，從爆炸范圍控制的角度來開展相應(yīng)的設(shè)計(jì)，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致化工儀表的重量和體積有所擴(kuò)大，設(shè)計(jì)工作進(jìn)行時(shí)，應(yīng)做好相應(yīng)的細(xì)節(jié)優(yōu)化和處理。

2.3 控制引爆源

在爆炸事件的發(fā)生上，引爆源是引發(fā)爆炸的直接因素，對(duì)引爆源的控制同樣至關(guān)重要，經(jīng)由引爆源的科學(xué)控制，可以從源頭上提高儀表安全性，如果沒有引爆源，爆炸事故永遠(yuǎn)不可能發(fā)生，化工儀表設(shè)計(jì)中，引爆源控制上，主要是要安排專人來進(jìn)行火花的消除和降溫，一些化工生產(chǎn)空間中，安全柵技術(shù)可以使得儀表電能量受到嚴(yán)格的限制，爆炸危險(xiǎn)性顯著降低。

3 化工儀表設(shè)計(jì)中的防爆設(shè)計(jì)

3.1 防爆措施

在當(dāng)下的化工生產(chǎn)領(lǐng)域，為提升各個(gè)化工儀表的防爆設(shè)計(jì)水平，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在總體的設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)加強(qiáng)防爆設(shè)計(jì)管理，使得各個(gè)化工儀表的使用功能和性能能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并具備極好的防爆能力?；x表設(shè)計(jì)中，最好選用隔爆型儀表，因?yàn)檫@類儀表的防爆性能良好，儀表的安全系數(shù)高，可以避免使用中出現(xiàn)各種的安全事故。為避免化工儀表使用中出現(xiàn)爆炸事故，在防爆設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選取最為恰當(dāng)?shù)姆辣O(shè)計(jì)方法，在先進(jìn)設(shè)計(jì)理念的指導(dǎo)下，選用科學(xué)的防爆維護(hù)設(shè)備。整體的設(shè)計(jì)工作開展時(shí)，防爆設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照總體的使用需求和工藝標(biāo)準(zhǔn)來開展有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。隔爆型化工儀表應(yīng)用時(shí)，因?yàn)槠涮厥獾姆辣O(shè)計(jì)，完全可以使得整體的生產(chǎn)安全性得以保障，因?yàn)楦舯突x表采用的是防爆外殼，對(duì)爆炸事故的發(fā)生起到了一定的控制作用。

3.2 實(shí)際應(yīng)用

將石油化工企業(yè)的儀表防爆設(shè)計(jì)作為研究對(duì)象，為全面提升各類化工儀表的作用，應(yīng)根據(jù)爆炸性介質(zhì)的特點(diǎn)來進(jìn)行儀表設(shè)備的科學(xué)選擇，以爆炸性介質(zhì)的類型、級(jí)別和組別，保障化工儀表設(shè)備與安全生產(chǎn)目標(biāo)的完全符合。只有在介質(zhì)標(biāo)識(shí)基礎(chǔ)上，才可以進(jìn)行設(shè)備標(biāo)識(shí)的確定，對(duì)石油化工行業(yè)而言，本質(zhì)安全儀表、防爆型儀表的應(yīng)用范圍相對(duì)較廣，相比較而言，本質(zhì)安全儀表在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍較廣，具有極高的環(huán)境適應(yīng)性，在儀表選擇時(shí)，不需要特殊考慮爆炸性氣體成分，而防爆型儀表主要是利用外殼來進(jìn)行爆炸混合物沖擊力的抵抗，可以在爆炸發(fā)生的過程中將爆炸影響范圍控制在合理的范圍內(nèi)。本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)內(nèi)包含了很多的要素，其內(nèi)部的各種安全儀表儀器和電纜，都具有非常高的安全性，但本質(zhì)安全儀表、電纜和安全柵是其中的重要構(gòu)成，根據(jù)當(dāng)下本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)在各個(gè)化工企業(yè)中的應(yīng)用情況，高危現(xiàn)場(chǎng)中，各類一次檢測(cè)儀表、兩線制變送器的防爆等級(jí)都相對(duì)更高，符合化工行業(yè)中關(guān)于防爆設(shè)計(jì)的規(guī)定。安全柵主要有齊納式安全柵和隔離式安全柵之分，在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用中，齊納式安全柵存在諸多的不足之處，且適用范圍十分有限，而隔離式安全柵雖然具有多種優(yōu)勢(shì)，但是其成本卻高，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度來看，人們更傾向于采用隔離式安全柵。

化工儀表系統(tǒng)中，安全柵是主要界限，在安全柵支持下，可以將整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的電路分為兩種類型，即本質(zhì)安全與非本質(zhì)安全電路。當(dāng)安全柵借助本質(zhì)安全電纜同現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)儀表實(shí)行連接之后，便由此形成了完整的電路，并且此電路便為本質(zhì)安全電路；將安全柵本安端使用藍(lán)色加以標(biāo)記，同非本安端電路的接線導(dǎo)線分別安裝在匯線槽內(nèi)，再裝設(shè)獨(dú)立的保護(hù)套管來確保兩者之間的相互獨(dú)立性。在本安側(cè)配線套管之中不應(yīng)進(jìn)行其他電源線的布設(shè)，本安防爆設(shè)計(jì)就是整體防爆，設(shè)計(jì)人員在總體的設(shè)計(jì)工作開展時(shí)，需處理好每個(gè)方面的防爆設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)工作，對(duì)其加以優(yōu)化改進(jìn)，主要涵蓋了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施設(shè)備、安全柵等設(shè)計(jì)。若是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的配置較為簡(jiǎn)單，那么在設(shè)計(jì)期間便不用實(shí)行本安認(rèn)證，只用和已獲取認(rèn)證的安全柵實(shí)行配合，提升本安防爆回路的總體設(shè)計(jì)水平。在0區(qū)中，采用Exia等級(jí)的本安防爆技術(shù)極為有效，這一技術(shù)在化工儀表的防爆設(shè)計(jì)中同樣有著良好的設(shè)計(jì)效果。本質(zhì)安全型儀表設(shè)備如果按照安全程度、場(chǎng)所等的區(qū)別來細(xì)分，主要包含了Exia、Exib兩種，相比較而言，Exia的防爆等級(jí)更高，當(dāng)處于正常運(yùn)作的狀態(tài)之下，或是電路存在兩處故障的背景下，電路配件通常不會(huì)出現(xiàn)燃燒或者爆炸的情況。在ia型電路設(shè)計(jì)中，因?yàn)楣ぷ麟娏鞫继幱?00 mA以內(nèi)，也就可以在0、1、2區(qū)中取得理想的運(yùn)用效果。Exib級(jí)本質(zhì)安全儀表當(dāng)處于正常工作環(huán)境下或是電路只存在1處故障問題時(shí)，電路配件發(fā)生燃爆的幾率異常低。在Ib型電路中，工作電流沒有超過150 mA，在1、2區(qū)的應(yīng)用完全符合防爆標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于化工生產(chǎn)作業(yè)中的隔爆防爆系統(tǒng)，設(shè)計(jì)工作中需考慮的因素相對(duì)較多，如果要保障系統(tǒng)本身的安全性，防爆設(shè)計(jì)進(jìn)行時(shí)，直接開展隔爆外殼的使用就可以達(dá)到防爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而不需要再進(jìn)行本安電纜、安全柵的設(shè)置和使用。即使在化工儀表的使用過程中部分儀表出現(xiàn)了火花或是溫度提升至了較為危險(xiǎn)的水平，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于儀表的有效保護(hù)，整體設(shè)計(jì)原理和隔爆型電路以及電機(jī)較為類似，為了取得理想的設(shè)計(jì)效果和滿足相應(yīng)的目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員在開展設(shè)計(jì)工作時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)外殼配合面間隙、長(zhǎng)度的有效規(guī)劃，經(jīng)由相應(yīng)的計(jì)算來保障設(shè)計(jì)水平。本安和隔爆性控制柜本身就具有極高的防爆等級(jí)，化工生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行中，安全區(qū)域內(nèi)直接應(yīng)用這些配置就可以保障正常的生產(chǎn)任務(wù)實(shí)施，本質(zhì)安全型防爆技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，多采用的是PLC控制系統(tǒng)或者DCS控制系統(tǒng)，并且在柜中配置對(duì)應(yīng)的安全柵，當(dāng)儀表實(shí)際使用之時(shí)，自危險(xiǎn)區(qū)域中傳遞而來的信號(hào)在通過安全柵之后，將會(huì)直接和控制系統(tǒng)的輸入/出模塊相連，信號(hào)接收更為便捷，更有利于指令的發(fā)送與接收。

4 結(jié)語

近年來，伴隨著化工行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)化工儀表的防爆設(shè)計(jì)提出了極高的標(biāo)準(zhǔn)，為使得各類化工儀表的使用均可以符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在開展儀表設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將防爆設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)性的設(shè)計(jì)工作，全面提升化工儀表的使用性能和安全系數(shù)。