仪表本质安全还是防爆？
时间：2009-06-11 阅读：1344
确定危险区域的防护型式不仅仅是项目评估和简单的规则照搬。它受到多种因素的影响，包括使用习惯和不断发展的新技术，例如总线网络及无线网络。
来自无线的特定铃声告诉控制室里的操作人员，的另一端应该是储罐液位技术员。他还知道如果有拨入，说明远程贮油站有东西出故障了。
另一端说道：“我无法登上zui后一个储罐，台阶上有一只猫。”好吧，那就把它轰走，控制室里的操作人员也许会说，但是如果储罐液位技术员说：“那是一只美洲狮，我无法靠近，我回来了。”那么，就有一个储罐的液位无法测量。
这个例子是个特例，在当今的自动测量系统时代确实极为少见，但是这是个真实的例子。在远程储罐液位自动测量技术出现之前，这个公司确实要处理美洲狮在储罐台阶上这种情况。
自动储罐液位测量系统的使用可以降低工作人员的危险，例如攀爬储罐、暴露于危险介质中和恶劣天气，但是会对其他问题提出额外要求——选择何种防爆型式就是其一。
燃料生产和加工过程会导致爆炸性环境的产生，某些场合要求使用本质安全型（IS）仪表，其他的场合要求使用隔爆型仪表。对于你的应用，哪种防爆型式是的？何时应该使用无线产品？两种技术的优
无线温度变送器是本质安全型仪表，适用于化工厂内，用以降低爆炸性环境的危险性。
此类设备安装和维护简便。（图片来源: Emerson Process Management）
Enraf雷达液位计用于测定大型贮罐内的物料液位和其他参数，使用了隔爆和本质安全复合防爆措施，
提供了高性价比、高安全性的系统，适用于危险介质的储罐，例如汽油、原油和液态化学品。
在安装此仪表时，技术服务人员使用带有诊断功能的本质安全型手持设备，不影响储罐的正常使用。
（图片来源： Honeywell Process Solutions）
它属于何种危险？
决定使用哪种防爆型式可不是件容易事，这有多种原因，从设备和危险区域到企业方针和偏好。本质安全型和隔爆型设备和方案在某些工业领域内有更多的应用。这里主要聚焦于石油和天然气、精炼和化学工业，但是同样的安全风险也存在于其他工业领域：例如在水和废水处理厂中，会释放出危险的甲烷气；农业和矿业面临着潜在爆炸粉尘的威胁。但是在石油和天然气生产、精炼和化工厂中，危险环境是类似并且是给定的，而其他情况下，“危险”可能意味着有毒。
选择隔爆型设备还是本质安全型设备更多地取决于现场环境而不是项目需要。实际应用中，需要考虑使用防爆设备的概率是很小的（少于5%）。因此，在*步，愿意做危险区域分析的厂家都希望能先确定，本质安全型设备和隔爆型设备是否真的需要。
在分析阶段，安全法规专员在项目正常运行的同时，使用探测器或者其他传感设备，来检测危险气体的浓度，并确定危险等级[使用NEC等级和区域]。如果危险气体经常存在，那么此区域就划分为Class 1, Div. 1，如果危险气体偶尔存在或者仅在非常态下才会存在，那么此区域就划分为Class 1, Div. 2，对于Class 1, Div. 2区域，无火花设备的安全级别就足够了，现场绝大部分区域都是Class 1, Div. 2区域，对于余下的情况——Class 1, Div. 1区域——要求使用本质安全型或者隔爆型（EXD）设备。
简单地说，隔爆技术将设备置于一个外壳内部，而这个外壳足以承受一定等级的爆炸压力。一旦在设备内部发生引燃或者爆炸，外壳内部的气体在泄漏到外部环境中之前，会冷却到燃点以下。
隔爆型外壳由独立实验室（例如Factory Mutual）在特定压力和火焰通路长度下测试并分级。典型应用包括照明组件、发动机开关、泵和其他设备，例如必须置于危险区域的马达。当本质安全技术不可用的时候，隔爆技术就变成了*。例如具有大型马达的泵或者鼓风机，单从外形尺寸来说就不可能达到本质安全要求，此时就不得不采用隔爆设备。
本质安全设备和关联布线将进入设备和设备内部的能量（电压、电流、电感、电容）限制到一定等级，确保不会产生火花。本质安全设备由前置齐纳-二极管或置于安全区域的隔离式安全栅供电，此处的安全区域通常指控制室。本质安全型设备可以打开、维护或者带电操作。这种设备可以用来测量罐或管内部的温度，例如，当隔爆型设备无法实现的场合。本质安全技术通常没有隔爆技术那么昂贵，但是它实现起来更加复杂。
如果风险评价的结论是此区域或过程存在危险环境，需要使用这些技术时，管理层就必须在公司、区域、国家和层面*熟悉所有相关代码和标准（NEC、Atex、IEC），并且严格执行，并且要明白，标准是动态的，虽然标准化的努力从未中断，然而差异还是巨大的。另外，代码依从于具体理解，地方当局的解说对于使用什么标准和如何使用标准有zui终决定权。
具有多家工厂的公司需要考
贮油站实例
具有了这些背景知识，我们来看一下这些技术是如何在实际的精炼厂中运用的。Emerson Process Management的加拿大测量部Mark Menezes为精炼厂面临着比常规情况更大的危险给出了原因：“在10年以前，很多精炼厂更新了设备，以便于可以加工在加拿大沙漠或者委内瑞拉发现的更重的原油。所以，如果你想精炼这种原料，就需要使用大量的蒸汽和高压将其裂解。”
“为使重油变轻，厂区内使用了很多氢气。氢气是一种zui易燃烧的气体，任何一点高压氢气的泄漏都是很危险的。而且，重油通常还需要脱硫。具有这些步骤的任何工厂都需要更加关注危险环境问题。”
一个例子是贮油站。需要确定每个罐内的燃料、化学品或者其他液体的数量。Honeywell Process Solutions公司的产品市场Frank Van Bekkum解释道，这个工作可以手动完成，派一个人去贮油站测量就行了。但是这种方法比较困难、危险而且通常不受欢迎
本质安全设备应用在装填区起到了至关重要的作用。底部的装填计算机和储罐接地设备确保碳氢
化合物的安全有效装填。道路和铁路油槽车的接地设备将静电荷缓慢放电，不会产生危险火花，
消除了事故隐患。一旦放电完成，一个允许信号会传送到系统，以控制装填过程。
图片来源： Honeywell Process Solutions
现代精炼厂使用各种各样的设备，用于测量储罐液位。Van Bekkum说道，可选项包括雷达系统，配有通讯模块，打包置于隔爆外壳内部。他补充道：“而且，本质安全温度测量设备深入储料内部。所以我们的设备实际上是分离设备，由置于隔爆外壳内的具有连接件的设备和深入罐内的本质安全型温度探头组成。即使不锈钢材质的温度探头损坏，整个系统也是安全的。”
这种方法直截了当，但是其复杂度却导致这种安全系统很难正确应用，Van Bekkum警告道：“在贮油站不总是选择本质安全型设备，因为泵和控制阀的功率和通讯要求超过了本质安全型设备的规定。如果你在现场使用本质安全型设备，它必须与供电设备隔离，以确保设备防爆型式不会被破坏。”
回顾历史，展望未来
Van Bekkum补充道，不考虑技术因素，大多数问题都是由人为因素导致的，而且大多数问题不是发生在新设备安装期间，而是发生在老设备修改期间，这是由于缺乏计划和沟通导致的。
他解释道：“例如现有的一台变送器更换成新产品了，可能来自于不同供应商，维护部门知道设备变更了，但是生产部门并不知道变更。”他解释道：“必须引起注意，确保规格匹配，并将任何变更通知所有技术人员。”
要注意，两种技术在同一区域同时使用可能导致冲突、错误以及由此引发的危险。工人必须针对其工作区域进行专门培训，实际上*工人都受到了交叉培训，可以使用这两种技术，所以越来越多的公司发现同一处工厂可以两种方法共同使用。Menezes和Van Bekkum同意道，大多数情况下，使用何种技术并不是由应用决定，而是由现场情况决定，使用习惯和传统比技术和危险本身对于选型的影响更大。
Emerson公司的Menezes认为，在北美隔爆型设备更加普及，而在欧洲，本质安全型设备更加普及。“本质安全型设备的安装成本较低，但是实现起来较复杂，你不得不考虑更多的本质安全相关技术，这可不是一件简单的事。购买内部允许发生爆炸的隔爆外壳，使用隔爆管路安装。这样的应用可以确保设备内部一旦发生爆炸，也不会传爆，在气体逃逸的时间内，气体温度可以被冷却到安全范围内。使用在石油和天然气行业以及精炼厂的都是隔爆型设备，这是由这些行业的特性决定的。大多数北美的工厂都这样沿用，所有的设备都是隔爆型。”
总线通信和无线网络的影响
Menezes和Bekkum都同意，世界正在朝着本质安全技术发展，逐渐淘汰隔爆技术。本质安全技术在北美逐步占领*有两点原因：总线技术使用的增加和无线系统的普及。Menezes指出：“例如，如果我使用了基金会现场总线，我可以在安全区域安装一个安全栅，并在同一条总线上连接5台变送器。我的成本只有五分之一，很多以前使用隔爆设备的用户，在选择基金会现场总线之后，都转而使用本质安全设备了。总线技术也可以应用在电机上——不是为电机供电，而是用于传输信号。例如，8台电机一起连接到带有本质安全限能的Profibus或DeviceNet总线之后，马上就可以投入使用了。”
无线技术也推进了本质安全技术 的普及。很多无线设备是电池供电的，直观感觉，就应该做成本质安全设备。如果工厂需要监控反应堆的温度，那么使用无线温度传感器的成本比较低。Menezes说道：“从能量角度讲，就不足以产生危险。例如变送器的电池发生故障，技术人员可以到现场，打开电池盖，更换新电池，然后再把盖子拧上，这一切操作都可以在危险区域完成。这就是本质安全技术。”
Menezes举了一个比较详细的例子：主密封的失效。一台压力变送器可以做成本质安全型也可以做成隔爆型，他解释道：“但是一旦危险流体冲破主密封（将设备连接到流程中的变送器膜片），过程流体流入变送器，然后流入其他部件内，通过管道zui终流入控制室。2000-psi的碳氢化合物喷洒在地板上，而此处本应该是安全区域。无线设备就意味着危险区域内的变送器与安全区域没有连接。”他承认到，还有其他方法解决这个问题，例如双重密封或者管道密封，但这会增加成本和复杂度。
Menezes说道：“对于老式系统，隔爆技术简便实用，但是，一旦你在总线上使用了多种设备，或者使用了无线技术，本质安全技术就变得更有竞争力，特别是对于仪表来说。”
对于无线网络，Van Bekkum 承认到他和
Van Bekkum补充道：“虽然对于无线技术还存有很多情感因素，然而工业界正在越来越快地向无线技术发展，并且获益颇丰。在做无线设计的时候，基建开发很重要，必须符合整个工厂的当前和未来需求。无线技术不仅仅是铜线的简单替换。如果根据当前标准建立一个完好系统，它就是安全可靠的。诚然，没有什么是*安全的，但是你可以使它尽可能安全，你可以将风险等级降低到可以接受的程度。”