趙 乾

（新疆輕工職業(yè)技術學院，新疆烏魯木齊 830021）

在工業(yè)生產的過程中，化工儀表可以監(jiān)控設備，根據(jù)示數(shù)掌握設備的運行情況，如果設備在生產中出現(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，進而為故障處理提供更多參考依據(jù)。隨著化工生產效率的提升，生產對化工儀表有了更高的要求。為了保障生產的安全性和穩(wěn)定性，需要做好化工儀表的設計，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，我國已經統(tǒng)一劃分了化學工業(yè)爆炸性區(qū)域，在這方面制定了明確的標準依據(jù)。根據(jù)GB50058—1992中的內容，爆炸性區(qū)域可以分為2種類型，一種是爆炸性危險氣體區(qū)域，另一種是粉塵性危險區(qū)域，該規(guī)范還采用了統(tǒng)一的數(shù)字標示，具有良好的參考作用。爆炸性危險氣體區(qū)域的標準中，0標示的是危險性最高的區(qū)域，而1則是危險性僅次于0的危險區(qū)域，2則代表危險性較輕的區(qū)域；在粉塵性危險區(qū)域中，10代表危險性最高的區(qū)域，11則代表危險性較低的區(qū)域?？梢钥闯?，0、1、10三處區(qū)域的危險性最高，很容易發(fā)生爆炸。不僅如此，在防爆型化學儀器使用的過程中，作業(yè)人員必須要做好防爆標記，通常在儀表表面標記，確保運檢維修時可以采取有效的預防措施，保障運檢維修的安全性。

1.2 防爆型儀表劃分

根據(jù)相關的規(guī)章和規(guī)范，化學儀表可以分為多種類型，包括防爆型、無火花型、正壓型等。由于化學化工行業(yè)的危險性特點，所以對爆炸性物質的劃分比較嚴格也比較詳細。其中，爆炸性物質可以分為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，粉塵則被分為3類爆炸性物質。所以，在化工儀表設計的過程中，要根據(jù)具體的規(guī)章、規(guī)范進行設計，從爆炸區(qū)域、危險性等多個角度著手考慮，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，從而保障化工化學生產的安全穩(wěn)定，促進行業(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)字進行危險性劃分，根據(jù)具體的危險性，可以采用A、B、C 進行表示，結合起來表示為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，一定要參考詳細的化工設計情況，確保良好的防爆效果。實踐表明，儀表設計的過程中要根據(jù)危險性區(qū)域類型和設備類型進行選型。通常，如果在0區(qū)中使用，由于危險性較高，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，因為危險性相對較低，所以對防爆儀器的選擇要求并不是十分嚴格，根據(jù)具體使用需求選擇即可。在化工儀表設計的過程中，還要參考設備類別進行選型，確保防爆儀表的類型符合規(guī)范要求和生產需求，降低生產中的安全風險，確保儀表可以充分發(fā)揮作用。通常，2蒸汽或氣體選擇2C 設備；2A 蒸汽或氣體選擇2A、2B 或2C 設備；2B 蒸汽或氣體選擇2B 或2C 設備。不論如何，在化工儀表設計的過程中，都要重視儀表類型的選擇，確保其可以承受爆炸壓力，同時還要保障外殼的質量，使其可以發(fā)揮防護作用，為化工儀表的安全運行保駕護航。

2 化工儀表防爆的原理

2.1 控制易爆氣體

在危險場所中，也就是具備爆炸三個條件的工業(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，使箱內氣壓比箱外的氣壓高，然后在箱內安裝儀表。普遍采用在線分析儀表的防爆手段，利用計算機、PLC 等儀表掌握正壓型防爆儀表柜的使用情況。及時了解儀表是否存在爆炸風險，切斷爆炸的條件，從而避免爆炸風險的產生。

2.2 控制爆炸范圍

人為會控制爆炸的范圍，使其在規(guī)定的范圍之內，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 進行研究。將堅硬的外殼包裹在儀表的外部，嚴格按照標準要求進行儀表的設計、制作和安裝，如果內部出現(xiàn)爆炸問題，則外界危險性氣體不會受到影響，進而避免爆炸范圍的擴大。在防爆設計的過程中，應該根據(jù)規(guī)范要求進行設計。不過這種方式會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)利弊進行權衡，合理判斷是否選擇這種防爆方式。

2.3 控制引爆源

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

3 化工儀表設計中的防爆問題及對策

3.1 防爆措施

在化工儀表設計的過程中，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。在化工儀表設計的過程中，應該選擇隔爆型儀表，其具有良好的性能，有助于安全系數(shù)的提升，進而有效減少生產中的安全問題。要避免化工儀表的爆炸問題，應該采用科學有效的設計方式，結合先進的設計理念，采取合理的防爆維護設備，全面提升化工儀表的安全性。在設計環(huán)節(jié)，要根據(jù)實際生產情況和工藝要求進行設計。在隔爆型儀化工儀表應用的過程中，可以從內而外的提升儀表安全性。采用防爆外殼，可以確保儀表運營安全，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下減少損害，確保各個設備可以繼續(xù)運行。研究表明，可以采用隔爆型電氣設計的方式，在設計的過程中要注意外殼長度、間隙的把控，確保各項設計參數(shù)符合要求，全面提升化工儀器的防爆效果。

3.2 實際應用

以石油化工儀表設計中的防爆問題為例，在設計應用的過程中，要根據(jù)爆炸性介質的性質選擇儀表設備，也就是根據(jù)爆炸性介質的類型、級別和組別進行選擇。設備標識在介質標識之上才可以選用。在石油化工領域，本質安全儀表、防爆型儀表的應用最為廣泛。前者具有適應范圍廣的特點，可以在各類儀表環(huán)境中應用，不必對爆炸性氣體成分進行考慮；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大的效果，所以隔爆型儀表的外殼更加牢固，在設計上的要求也更加嚴格。

本質安全防爆系統(tǒng)的構成部分包括：現(xiàn)場本質安全儀表、本質安全電纜、安全柵?，F(xiàn)場儀表包括各類一次檢測儀表，可以應用在危險場所，兩線制變送器具有一定的代表性，其采用的本質安全電纜會附帶專門的接地線，采用耐久性較高的純藍，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，所以在工程設計中的應用次數(shù)逐漸減少。后者價格成本較高，但應用優(yōu)勢比較明顯，同時可以為用戶提供更多便利，所以大部分工程設計都會采用隔離式安全柵。安全柵可以限制竄入現(xiàn)場設備的能量，使其保持在安全范疇，從而保障現(xiàn)場生產施工的安全。系統(tǒng)回路采用安全柵為界限，將電路分成兩種，一種是本質安全電路，另一種是非本質安全電路。安全柵通過本質安全電纜與現(xiàn)場儀表進行連接，進而構成完整的電路，也就是本質安全電路；安全柵本安端采用藍色標記，與非本安端電路的接線導線在分開鋪設在匯線槽中，分別采用獨立的保護套管，確保二者互不干擾。本安側的配線套管中不能設置其他電源線，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)場設備、安全柵等，同時要認證機構簽發(fā)相關的聯(lián)合取證，以確認本安回路是否安全可靠[3]。現(xiàn)場設備如果比較簡單，則不需要采用本安認證的方式，與取得認證的安全柵進行配合即可，構建效果良好的本安防爆回路。簡單設備包括熱電偶、發(fā)光二極管、觸點開關等，其中不包含儲能元件。

在0 區(qū)之中，要采用Exia 等級的本安防爆技術。所以，本質安全防爆技術復合應用需求，不僅安全可靠且可以廣泛應用。本質安全型儀表設備根據(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0/1/2三個區(qū)域中使用。Exib 級本質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生火花、危險溫度的儀表設備保護起來。其設計方式與隔爆型電路、電機的設計方式相近，主要對外殼的配合面間隙、長度進行控制。

本安和隔爆型控制柜可以在安全區(qū)中安裝，本質安全型防爆技術的控制系統(tǒng)普遍采用PLC/DCS，柜內配備安全柵，從危險區(qū)返回的信號經過安全柵之后與控制系統(tǒng)的輸入或輸出模塊連接。我國通常會采用本安防爆型技術應用于控制系統(tǒng)輸入信號，輸出信號則受到各類因素的影響，普遍采用隔爆型防爆技術。

4 結語

在化工生產的過程中很容易發(fā)生爆炸危險，為了確保設備儀表的安全運行，在儀表設計的過程中，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)實際需求進行合理的選擇和設計，保障防爆效果。