在爆炸性危险环境(如石油、化工、制药等行业)中,选择正确的防爆电气设备是预防事故的生命线。而做出正确选择的前提,是深刻理解两个核心参数:爆炸性气体级别(衡量气体的“易爆性”)和温度组别(衡量设备的“热安全性”)。它们共同回答了“设备能否安全用于特定环境”这个关键问题。
不同可燃气体或蒸气被点燃的难易程度不同。为了对它们进行科学分类,国际标准根据其最大试验安全间隙(MESG) 和最小点燃电流比(MICR) 这两个关键参数,将除矿井甲烷之外的爆炸性气体划分为三个级别:IIA、IIB 和 IIC。
1. IIA 级(代表性气体:丙烷、汽油、丙酮、柴油)
特点:这是最“温和”的一类气体。它们需要较大的能量或更苛刻的条件才能被点燃。
形象理解:像柴油蒸气这类气体,分子结构相对稳定,火花间隙可以宽一些,点燃它需要的电流也更大。
设备选型意义:适用于IIA级气体的防爆设备,其安全要求相对最低。但请注意:IIB级和IIC级的设备可以安全地用于IIA级环境,反之则不行。
2. IIB 级(代表性气体:乙烯、焦炉煤气、二甲醚)
特点:易爆性介于IIA和IIC之间。
形象理解:这类气体比IIA级更“敏感”一些。
设备选型意义:用于IIB级环境的设备,其制造精度和安全要求高于IIA级设备。IIC级设备可用于IIB级环境。
3. IIC 级(代表性气体:氢气、乙炔、二硫化碳)
特点:这是最“危险”、最“敏感”的气体。它们具有极小的最大试验安全间隙和最小点燃电流比,微小的火花或极低的能量就可能引发爆炸。
氢气:穿透能力极强,能穿过极细微的缝隙。
乙炔:不仅易爆,在高压下还能发生分解爆炸,能量巨大。
设备选型意义:对用于IIC级环境的防爆设备要求最为严格。例如,隔爆型(Ex d)设备的接合面间隙必须做得非常小,本质安全型(Ex i)设备的电路能量限制必须极低。IIC级设备具有最广泛的应用范围,可以安全用于IIA、IIB和IIC所有环境。
级别总结表:
气体级别 | 代表性气体 | 最大试验安全间隙 (MESG) mm | 最小点燃电流比 (MICR) | 设备选型指导 |
---|---|---|---|---|
IIA | 丙烷、汽油、丙酮 | MESG ≥ 0.9 | MICR > 0.8 | 可选择 Ex d IIA, Ex d IIB, Ex d IIC |
IIB | 乙烯、焦炉煤气 | 0.5 < MESG < 0.9 | 0.45 ≤ MICR ≤ 0.8 | 可选择 Ex d IIB, Ex d IIC |
IIC | 氢气、乙炔 | MESG ≤ 0.5 | MICR < 0.45 | 必须选择 Ex d IIC |
核心原则:设备的防爆级别必须高于或等于现场可能出现的可燃气体的级别。 为简化管理和提高安全余量,许多企业在存在多种气体的复杂环境中,会直接统一选用最高级别的 IIC 类设备。
即使没有电火花,一个过热的设备表面也可能点燃爆炸性气体。温度组别(T-Class)就是根据电气设备在最不利工况下其外表面可能达到的最高温度,对设备进行的安全分级。
温度组别划分表:
温度组别 | 设备最高表面温度 | 常见气体点燃温度(举例) | 安全含义 |
---|---|---|---|
T1 | ≤ 450°C | 氢气 (560°C)、乙炔 (305°C) | 设备表面很热,但低于某些高燃点气体 |
T2 | ≤ 300°C | 乙醚 (160°C) | |
T3 | ≤ 200°C | 汽油 (约 280-456°C) | |
T4 | ≤ 135°C | 乙醛 (140°C) | 这是最常见、最重要的组别之一 |
T5 | ≤ 100°C | 无广泛应用的常见气体 | 要求非常严格 |
T6 | ≤ 85°C | 无广泛应用的常见气体 | 要求最严格,安全性最高 |
核心原则:设备的最高表面温度(即其温度组别)必须低于现场可能出现的可燃气体的最低点燃温度。
举例说明:
假设现场存在乙醛蒸气,其点燃温度为 140°C。
如果您选用了一台 T4 组(≤135°C)的设备,由于135°C < 140°C,这是安全的。
但如果您错误地选用了一台 T3 组(≤200°C)的设备,由于设备表面在故障时可能达到200°C,而200°C > 140°C,这就构成了巨大的点燃风险!
重要提示: 在阳光直射的户外或高温车间等环境温度较高的场所,设备表面的实际温度会超过其在常温实验室的测试值。因此,选择比理论计算更低温度组别(如T4或T5)的设备,是留出安全余量的明智之举。
理解了以上两点,您就能看懂防爆设备铭牌上的“密码”。例如:
Ex d IIC T4 Gb
Ex d:防爆型式為隔爆型。
IIC:可适用于包括氢气、乙炔在内的所有II类气体环境。
T4:设备表面最高温度不超过135°C。
Gb:设备保护级别,适用于1区(Zone 1)危险区域。
这意味着,只要现场可燃气体的点燃温度高于135°C,这台设备就可以安全使用。
气体级别和温度组别是防爆设备与危险环境之间的两把“安全锁匙”。
气体级别(IIA, IIB, IIC) 解决了“电火花”能否点燃的问题。
温度组别(T1-T6) 解决了“热表面”能否点燃的问题。
在进行防爆电气选型时,必须首先查明现场存在的可燃物质及其特性(气体级别和点燃温度),然后选择其防爆标志同时满足或高于现场要求的设备。这套科学的分级体系,是构建本质安全型工厂的坚实基础。
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