石油化工企业防爆电气设备选型攻略

在石油化工企业中，防爆电气设备的选型至关重要，直接关系到人员安全、设备安全和生产连续性。由于环境中存在大量易燃易爆的气体、蒸气、液体或粉尘，一旦电气设备产生火花、电弧或高温表面，就可能引发火灾或爆炸。因此，严格遵循防爆标准和规范进行选型是强制性的安全要求。

以下是石油化工企业防爆电气设备选型的关键步骤和考虑因素：

第一步：明确爆炸危险区域划分

这是选型的基础和前提。根据国家标准（如GB 50058《爆炸危险环境电力装置设计规范》）或国际标准（如IEC 60079系列），对生产装置、储罐区、装卸区、泵房等场所进行爆炸危险区域划分。

气体/蒸气环境 (Zone划分):

0区:爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。(通常很少见，如封闭的罐体内部)

1区:在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。(如：泵密封处附近、法兰连接处附近、储罐呼吸阀附近、装卸口附近)

2区:在正常运行时，不太可能出现爆炸性气体环境，如果出现也仅是不频繁并短时存在的场所。(如：远离潜在释放源的区域、通风良好的开阔区域)

粉尘环境 (Zone划分):

20区:可燃性粉尘以云状形式连续出现、或长时间存在、或频繁出现的场所。

21区:在正常运行时，可能出现可燃性粉尘以云状形式存在的场所。

22区:在正常运行时，不太可能出现可燃性粉尘以云状形式存在，如果出现也仅是短时存在的场所。

第二步：识别危险物质特性

确定危险区域内存在的具体易燃易爆物质的特性：

1.物质类别 (Gas Group):

I类:煤矿甲烷环境 (一般石化厂不涉及)。

II类:气体/蒸气环境 (石化厂主要涉及此类)。

IIA:代表性气体如丙烷 (点燃能量高，如大多数烃类)。

IIB:代表性气体如乙烯 (点燃能量中等)。

IIC:代表性气体如氢气、乙炔 (点燃能量极低，最危险)。

2.引燃温度 (Ignition Temperature):物质自身被点燃的最低温度。

3.温度组别 (Temperature Class):根据危险物质的引燃温度，规定电气设备表面最高允许温度。设备温度组别必须低于危险物质的引燃温度，并留有余量（通常至少低50°C）。

T1:≤ 450°C

T2:≤ 300°C

T3:≤ 200°C

T4:≤ 135°C

T5:≤ 100°C

T6:≤ 85°C (要求最高)

4.粉尘特性 (Dust Group & Layer Ignition Temperature):对于粉尘环境，还需确定粉尘的导电性（III类分组：IIIA, IIIB, IIIC）和粉尘层的引燃温度（用于确定设备外壳的最高表面温度）。

第三步：选择合适的防爆型式

根据区域等级、物质类别和环境条件（如存在腐蚀、潮湿、高温、振动等），选择适用的防爆保护类型。常见的防爆型式包括：

1. 隔爆型 (Ex d - Flameproof Enclosure):

原理：坚固外壳能承受内部爆炸压力，并阻止内部爆炸火焰传播到外部环境。

适用区域：1区、2区 (Gas); 21区、22区 (Dust)。

特点：结构坚固、重量大、价格较高。常用于电机、操作柱、照明灯具、接线盒等。

2.增安型 (Ex e - Increased Safety):

原理：在正常运行时不会产生火花、电弧或危险高温的设备上，采取附加措施（如加大爬电距离、电气间隙，提高导线连接可靠性，限制表面温度等）来提高安全性。

适用区域：仅限2区 (Gas); 22区 (Dust)。不能用于1区或0区！

特点：成本相对较低，常用于接线盒、照明灯具（镇流器需在隔爆壳内或本安）、变压器、无电刷电机等。

3.本安型 (Ex i - Intrinsic Safety):

原理：通过限制电路中的能量（电压、电流），使其即使在故障状态下产生的火花或热效应也不足以点燃爆炸性环境。通常需要关联设备（安全栅）。

适用区域：ia等级可用于0区、1区、2区 (Gas); 20区、21区、22区 (Dust)。ib等级可用于1区、2区。

特点：本质安全，可用于最危险区域，维护方便（可在带电状态下维护），常用于**现场仪表（变送器、阀门定位器、温度传感器）、检测器、通讯设备等低功率设备。

4.正压型 (Ex p - Pressurized Enclosure):

原理：外壳内通入保护性气体（如洁净空气、惰性气体），并保持内部压力高于外部环境压力，阻止外部爆炸性气体进入。

适用区域：1区、2区 (Gas); 21区、22区 (Dust)。特殊设计可用于0区/20区。

特点：适用于大型、复杂设备（如大型控制柜、分析小屋、大型电机），成本高，需要持续气源和监控系统。

5.油浸型 (Ex o - Oil Immersion):设备或部件浸在保护油中。

6.充砂型 (Ex q - Powder Filling):外壳内填充石英砂等细粒材料。

7.浇封型 (Ex m - Encapsulation):用树脂浇封可能产生火花或高温的元件。

8.无火花型 (Ex nA/nC/nR/nL/nZ - Non-sparking/ Restricted Breathing/ Limited Energy/ etc.):

原理：在正常运行时和某些指定故障条件下不会点燃周围爆炸性环境的设备。n型有多种子类型。

适用区域：仅限2区 (Gas); 22区 (Dust)。

特点：是增安型的一种扩展或替代，常用于2区的电机、灯具、接线盒、插接装置等。

9.粉尘防爆型 (Ex tD - Protection by Enclosure for Dust):

原理：外壳防止粉尘进入，并限制外壳表面温度。

适用区域：20区、21区、22区 (Dust)。

特点：专门针对粉尘环境设计，外壳防护等级至少IP6X（防尘），并控制表面温度。

第四步：考虑设备保护级别

设备保护级别定义了设备在预期使用条件下提供防爆保护的可靠程度：

Ga:用于0区气体环境，提供"很高"的保护等级。即使出现两个独立故障也能保证安全（如本安ia）。

Gb:用于1区气体环境，提供"高"的保护等级。在正常运行和一个故障时保证安全（如隔爆d、本安ib、增安e、正压p等）。

Gc:用于2区气体环境，提供"加强"的保护等级。在正常运行时保证安全（如n型、部分e型）。

Da/Db/Dc:分别对应粉尘环境的20区、21区、22区，含义类似。

选型时，设备的EPL必须等于或高于对应区域的EPL要求。

第五步：评估环境适应性和其他要求

环境条件:

防护等级 (IP代码):防尘防水等级必须满足现场环境要求（如户外需要IP54以上，有喷淋区域需要IP65以上，粉尘环境需要IP6X）。

防腐等级:化工环境常有腐蚀性气体、液体或盐雾，设备外壳材质（如铸铝、不锈钢、工程塑料）和表面处理必须满足防腐要求。

环境温度:设备需能在现场最高/最低环境温度下正常工作。

机械冲击/振动:如泵、压缩机附近，设备需有足够的机械强度。

设备功能与规格:满足所需的电压、电流、功率、控制信号等电气参数。

安装与维护:考虑安装方式（壁挂、立式、吊装）、尺寸、重量、接线方式以及后期维护的便利性。

认证与标准:

国内强制认证:必须取得中国国家防爆电气产品质量监督检验中心颁发的防爆合格证和生产许可证（CCC Ex）。设备上应有清晰的防爆标志。

国际认证:如有需要，可考虑符合IECEx、ATEX (欧盟)、UL (北美)、CSA (加拿大) 等国际或区域标准的产品。

选型流程总结与关键点

1. 划定区域:准确进行爆炸危险区域划分 (Zone)。

2. 识别物质:确定存在的危险物质及其类别 (Gas Group IIA/IIB/IIC)、温度组别 (T1-T6)。

3. 选择型式:根据区域、物质特性和设备类型，选择合适的防爆型式 (Ex d, e, i, p, n, tD等) 和对应的EPL (Ga/Gb/Gc 或 Da/Db/Dc)。

4. 确定参数:确保设备温度组别 (T-Class) 低于危险物质的引燃温度，设备气体组别 (IIA/IIB/IIC) 覆盖或高于危险物质的组别。

5. 评估环境:满足IP等级、防腐、温湿度、机械强度等环境要求。

6. 验证认证:确认设备具有有效的、适用于安装地区的防爆认证（中国强制CCC Ex + 防爆合格证）。

7. 详细标注:设备铭牌上的防爆标志必须清晰、完整、准确。例如：Ex d IIC T4 Gb / Ex tD A21 IP65 T135°C Db。

重要注意事项

严禁降低标准:绝不能在较高危险区域（如1区）使用仅适用于较低危险区域（如2区）的设备（如Ex e 或 Ex n 设备用于1区）。

整体系统安全:本安系统（Ex i）必须包含现场设备、连接电缆和关联设备（安全栅），整个回路需要联合取证。

安装与维护:正确的安装（如隔爆面间隙、电缆引入装置的密封）、定期维护（检查隔爆面、紧固件、密封圈）对于维持防爆性能至关重要。任何未经批准的改装都会使防爆认证失效。

专业人员:选型、安装、维护工作必须由经过专业培训并具备资质的人员进行。

持续更新:关注防爆标准和规范的最新版本更新。

文件化:建立完善的设备档案，记录选型依据、认证文件、安装位置、维护记录等。

结论

石油化工企业防爆电气设备的选型是一个**系统性、专业性极强的工作，必须严格遵循国家及国际标准规范（特别是GB 50058和GB 3836系列），基于准确的危险区域划分和危险物质识别，综合考虑防爆型式、设备保护级别、温度组别、环境适应性、认证要求等多方面因素。**安全是首要原则，任何选型上的疏忽都可能带来灾难性后果。** 建议在设计阶段就由有经验的防爆专业工程师参与，并始终与设备制造商和权威认证机构保持沟通。

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