化工制藥行業粉碎設備防爆等級的選擇

文/ 趙庭

隨著化工制藥工業技術的飛速發展——粉碎設備在生產過程中的防爆安全要求越來越高。在化工制藥企業安全生產中，粉碎設備的防爆等級的選擇，是目前的研究課題之一。根據國家的最新防爆標準，本文對防爆標準進行了系統解讀、對電氣防爆設備應用中存在的誤區進行了解答、對化工制藥行業粉碎設備防爆等級的選擇進行了分析。

防爆標準的解讀

根據GB 25285.1-2010《爆炸性環境 爆炸預防和防護第1部分：基本原則和方法》的國家標準規定，根據危險爆炸性環境出現的頻率和持續時間把危險場所分成氣體分區（0區、1區、2區）和粉塵分區（20區、21區、22區），如表1和表2所示。

表1 危險爆炸性環境氣體分區是指可燃性物質（一般以氣體、蒸氣、薄霧形式）與空氣形成的爆炸性環境

防爆形式可參考標準GB 3836.1-2010與GB 12476.1-2013和GB 50058-2014。其中防爆型式、防爆設備類別和氣體粉塵組別，以及溫度組別如表3、表4和表5所示。

表4 防爆設備類別和氣體粉塵組別

表5 爆炸性環境用電氣設備按其最高表面溫度劃分為溫度組別（最新國標規定：氣體粉塵防爆通用）

防爆設備應用中存在的誤區

氣體防爆電氣設備可以在粉塵爆炸的危險場所使用

這個觀點是錯誤的，從使用標準角度來看，氣體防爆認證依據的國家標準是GB 3836,粉塵防爆認證依據的國家標準是GB 12476,認證依據的國家標準不同，不能混用。

從防爆的原理角度來看，從電氣設備的防爆原理可知,絕大多數氣體防爆電氣設備外殼防護等級低于粉塵防爆電氣設備,若將氣體防爆電氣設備用于粉塵爆炸危險場所,則粉塵會進入設備內部并堆積,這將妨礙防爆電氣設備的安全運行。當然也可以將氣體防爆電氣設備的外殼防護等級提高而用于粉塵爆炸危險場所,但這是極不經濟的,因為用于氣體防爆的隔爆、增安等功能被白白浪費了。

反過來,粉塵防爆電氣設備是否可以用于氣體爆炸的危險場所呢?答案是否定的。因為粉塵防爆電氣設備只是外殼防護等級較高而已,并不能阻止爆炸性氣體進入其殼內,又無隔爆、增安等防爆措施,所以這兩種防爆電氣設備不能混用。

防爆電氣設備的防塵和防水等級也高

這個觀點是錯誤的，這是混淆了防爆電氣設備的防爆型式和外殼防護等級兩個概念。防爆電氣設備按其防爆原理的不同而分為不同的防爆型式。

國家防爆標準中對其外殼防護等級并無特別要求,只要滿足電機及低壓電器外殼防護等級要求即可,但對其外殼的材質和機械強度作了嚴格的規定（詳見國標GB 25285.1-2010）。

隔爆型防爆電氣設備是具有能承受內部爆炸性氣體混合物的爆炸壓力,并阻止內部的爆炸向外殼周圍爆炸性混合物傳播的外殼的電氣設備。顯然其防爆性能與外殼防護等級無關。

增安型防爆電氣設備是在正常運行條件下不會產生電弧、火花或可能點燃爆炸性混合物的高溫的設備結構上,采取措施提高安全程度,以避免在正常和認可的過載條件下出現這些現象的電氣設備。

本質安全型防爆電氣設備(多見于小型弱電設備)是全部電路為在規定的故障狀態下產生的電火花和熱效應均不能點燃規定的爆炸性混合物的電氣設備。這兩種防爆電氣設備或是不產生火花和高溫,或是產生的火花和熱效應不足以點燃爆炸性混合物,顯然其防爆性能也與外殼防護等級無關,因此國家標準對其外殼防護等級也無特別要求。

由此可知,絕大多數防爆電氣設備均不能阻止粉塵或水進入其內部,因此不能將這些防爆電氣設備直接安裝在戶外露天場所,也不能用水沖洗其外殼。

其實設備的防塵和防水性能完全由其外殼防護等級決定。通常用于戶外能防雨水的電氣設備外殼的防護等級應達到IPX5(即能經受來自各個方向的噴水而不進水),因此在購買防爆電氣設備時必須同時提出外殼防護等級。

設備保護級別（EPL）和外殼防護等級（IP）是一個意思

這個觀點是錯誤的。設備保護級別（EPL）和外殼防護等級（IP）是兩個不同的概念，這二者既有區別，又有聯系。

設備保護級別（EPL）和外殼防護等級（IP）的區別：

根據GB 3836.20-2010標準規定，設備保護級別EPL是equipment protection level的英文縮寫。依據設備保護水平的高低,分別規定了設備的保護級別。

煤礦瓦斯氣體環境I類分為：Ma 和 Mb ;氣體環境Ⅱ類分為：Ga、Gb、 Gc ;粉塵環境Ⅲ類分為：Da、Db 、Dc。

其中,a 表示很高,b 表示高, c表示一般，如表6和表7所示。

表6 設備保護級別和危險分區的對應關系

表7 粉塵爆炸環境電氣設備防爆結構形式代號，近幾年國內外標準對比表

外殼防護等級IP 是ingress protection的英文縮寫。IP防護等級進入國內后，我國在國際標準《IEC 529–598》的基礎上，出臺了GB/T 4208-2017對IP等級進行明確的定義。

在這個標準中，針對設備外殼對異物的防護，IP等級的格式通常為IPXX，其中XX為兩個阿拉伯數字，第一個數字表明設備抗微塵的范圍，即I代表防止接近危險部件和防止固體異物進入的等級，最高級別是6；第二個數字表明設備防水的程度，即P代表防止進水的等級，最高級別是9。

設備保護級別（EPL）和外殼防護等級（IP）之間的聯系：

現行標準GB 12476.2-2010關于外殼保護型的標準仍沿用IEC 2008年以前的方法,外殼保護型分為 A、B兩類標準。IEC組織用標準IEC 60079-31:2008代替了IEC 61241-1:2004，將外殼保護型A、B兩類標準合并為一類,并根據保護級別，把外殼保護型分為 ta 、 tb 、 tc 三級。由于目前IEC標準處于過渡階段,選擇防爆型式及代號時,建議仍以國內標準為準。

根據IEC 60079-31:2008標準，我們可以找到在粉塵爆炸的危險場所，設備保護等級與外殼防護等級之間的關系，具體如表8所示。

表8 設備保護等級與外殼防護等級

化工制藥行業粉碎設備防爆等級的選擇

電氣設備選型步驟

1. 使用過程中根據粉碎設備外部的工作場所出現的危險介質，確定是氣體還是粉塵，或二者都有。

2. 根據危險介質出現的頻率或濃度，確定其具體的危險區域等級。

3. 根據危險介質屬性，確定設備組別。

4. 根據危險介質引燃溫度，確定設備溫度組別。

5. 根據以上信息，確定電氣設備防爆等級標準。

6. 當涉及多種爆炸危險介質時，應按較高的防爆等級標準選擇電氣設備。

7. 根據設備使用環境和使用要求，確定設備的防護等級。一般室內采用IP54；戶外采用IP65帶防雨罩形式。

粉碎設備工作腔內的防爆等級的選擇

粉碎設備在工作中，物料在機械力作用下，會揚起大量粉塵。設備內懸浮的粉塵往往處于爆炸濃度范圍之內。在各種力的作用下，設備工作中粉碎腔內極易產生摩擦、撞擊火花、靜電等點火源，造成粉塵爆炸的發生。

粉碎設備工作腔內的粉塵爆炸不同于設備外部環境的爆炸，其存在濃度高、溫升快、易點火等特點。根據這些特點可以確定其工作區域應該是20區，其防爆型式可以選擇正壓型、隔爆型等形式。

再根據物料特點，確定設備組別，根據其引燃溫度確定，設備溫度組別。由此可以確定粉碎設備腔體的防爆等級。

安全生產無小事。防爆安全特別是粉碎設備的防爆安全問題，已日益得到人們重視。只有在正確理解防爆標準的基礎上，企業根據自身生產情況選擇適當的粉碎設備，企業生產才能在安全性和經濟性上達到統一。