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现场做防爆,经常会碰到这种情况。
同一条易燃介质管线,完整密闭的管段周围要求比较简单,到了泵轴封、取样口、排放口、呼吸口附近,分区就会发生变化。
两台仪表离得不远,一台装在Zone 1,另一台已经落到Zone 2。两台设备铭牌上都有“Ex”,选型要求也不一定一样。
要把Zone 0、Zone 1、Zone 2分清楚,先把基础条件弄明白:介质从哪里释放,释放有多频繁,一次持续多久,周围通风怎么样。这几项基本就决定了区域怎么划分。
一、Zone区怎么分?
GB 3836.14-2014对爆炸性气体环境进行场所分类时,核心依据是爆炸性气体环境出现的频率和持续时间。
简单说:
Zone 0,爆炸性气体环境连续存在、长时间存在,或者频繁出现。
Zone 1,正常运行过程中会间歇性形成爆炸性气体环境。
Zone 2,正常运行过程中出现次数较少,形成以后维持时间也较短。
现场容易混淆的是“区域类别”和“区域范围”。
区域类别解决的是这个位置属于Zone 0、Zone 1还是Zone 2。
区域范围解决的是这个区域从释放点往外延伸到什么位置。
做仪表选型时,先确认安装点落在哪个区域,再核对设备保护级别。
二、分区先找释放源
危险区域怎么划,第一件事就是找释放源。
这个词听着很规范,放到现场其实很好理解:
介质有机会进入周围空气的位置,就是需要重点分析的位置。
比如一段全焊接、长期保持密闭的管线,和泵轴封、阀杆、取样口、放空口、呼吸口,条件就不一样。
现场做分区时,一般先把泵和压缩机的密封点,设备或管线的排放口,取样点,储罐呼吸口,以及需要周期操作的开口部位等这些位置理出来。这些位置确定以后,再分析介质怎么释放、多久释放一次。
GB 3836.14-2014把释放分成连续级、1级和2级。连续级释放,指介质连续、频繁或者长时间释放。
1级释放,指正常运行时会周期性或间歇性发生。
2级释放,指正常运行时发生次数较少,持续时间也短。
从分区关系上说,连续级释放和Zone 0关系更紧,1级释放对应Zone 1,2级释放对应Zone 2。
但现场不能只凭这一项下结论。释放量、介质挥发性、压力、温度和通风条件都要一起评估。
三、“正常运行”要搞清楚
Zone 1和Zone 2不好分,很多时候问题就出在“正常运行”这四个字。正常运行并不代表设备一点介质都不能释放。
有些释放本身就是工艺过程的一部分。例如取样口,生产过程中要定期操作;有些排放点在规定工况下也会开启。这类释放需要纳入正常运行条件进行分析。
另外一种情况是设备平时保持密闭,只有密封件损坏、垫片失效或者设备故障以后才出现明显泄漏。这两类情况的分区思路不一样。所以碰到一个存在泄漏风险的位置,先把几个问题问清楚:
什么工况下会释放?
多久发生一次?
一次持续多长时间?
释放量大概有多少?
这几项弄清以后,Zone 1和Zone 2基本就有判断依据了。
四、通风条件不能漏
介质从释放点出来以后,还要考虑能不能及时被空气稀释。
同样一台泵、同样一种介质,安装在露天区域和半封闭泵房里,周围气体积聚情况会差很多。露天环境空气流动快,释放出来的可燃气体更容易稀释。半封闭空间空气交换慢,局部浓度更容易升高。
所以GB 3836.14-2014做场所分类时,通风条件是一个重要因素。现场改造时,这一项经常被忽略。
原来开敞的设备区后来加了围挡;
原来自然通风,后来封了门窗;
机械通风系统调整了运行方式;
这些变化都会影响可燃气体的稀释条件。
设备和管线没变,周围环境已经变了,原来的防爆区域划分就需要重新核对。
五、Zone定了以后怎么选设备
分区完成以后,再进入设备选型。
GB 3836.15-2024里面有一个很重要的概念,叫EPL,也就是设备保护级别。
气体环境里常见Ga、Gb、Gc。现场可以按下面这个关系记:
Zone 0对应Ga;
Zone 1可以采用Ga或Gb;
Zone 2可以采用Ga、Gb或Gc。
所以拿到一台防爆仪表,不能只确认铭牌上有没有“Ex”,还要核对设备保护级别。
例如Ex db IIC T4 Gb,这串标志拆开以后并不复杂。
db表示防爆保护型式;
IIC表示气体组别;
T4表示温度组别;
Gb表示设备保护级别。
IIC经常被误认为“防爆等级更高”。
其实IIC解决的是气体组别问题,Zone解决的是危险区域问题,两者不是一回事。
设备能不能用于某个Zone,EPL这一项必须核对。
六、安装对也要安装好
防爆设备型号选对以后,安装质量同样关键。
隔爆设备的外壳、隔爆接合面、电缆引入口、格兰、堵头、紧固件,本来就是一整套防爆结构。现场常见的问题往往出在这些细节上。
比如格兰规格不匹配,堵头换成普通件,隔爆面磕伤,紧固螺栓缺失,以及电缆引入口处理不符合要求。
设备铭牌虽然没问题,原有的防爆条件已经被破坏。本安回路也一样。现场仪表、安全栅、关联设备、电缆参数和接线方式,需要按整条回路核对。只确认一台变送器是“本安型”,还不能说明整条回路符合要求。
所以GB 3836.15-2024把设计、选型和安装放在一套规范里,这几项本来就分不开。
七、小结
现场拿到一个仪表点位,可以按这个顺序往下排:
先确认介质;
再找释放源;
判断释放频率、持续时间和释放量;
核对通风条件;
确定Zone和区域范围;
按Zone匹配EPL;
再核对气体组别、温度组别和防爆型式;
设备安装完成后检查防爆结构有没有被破坏。
这样顺下来,很多防爆问题都会清楚很多。
Zone 0、Zone 1、Zone 2,说到底就是在描述一个位置形成爆炸性气体环境的频率和持续时间。区域划分确定以后,设备保护级别要跟上。设备选型完成以后,安装还得把设备原来的防爆条件保持住。
现场防爆容易出问题的地方,往往是分区、选型、安装这三步没有对应起来。
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