THORNE & DERRICK INTERNATIONAL
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通常包括石油/天然氣鑽井平台、煉油廠、化學生產設施、易燃液體儲存設施、燃料運輸、加油站、油漆生產、造紙廠等設施，但此清單並非詳盡無遺，許多新區域可能會被重新歸類為危險區域。「危險區域」指大氣中含有或可能，含有足夠數量的易燃或易爆氣體、粉塵或蒸氣的區域。在這樣的大氣中，只要滿足三個基本條件，就可能發生火災或爆炸。這通常被稱為「危險區域」或「燃燒」三角。
危險區域
為了保護裝置免受潛在爆炸的影響，需要對潛在危險區域進行分析和分類。這樣做的目的是確保正確選擇和安裝設備，最終防止爆炸並確保生命安全。裝置分類的方法可能因地理而異，但通常主要有兩種分類類型。在採用 IEC（國際電工委員會）理念的國家/地區，這稱為分區；而在北美，裝置則按類別、分部和組別進行分類，以確定所需的安全等級。
危險區域分類
IEC 和 ATEX 標準
危險區域的定義主要基於三個標準：
- 危險類型（類別，英文以 groups 稱之）
- 危險物質的自燃溫度（溫度或「T」級）
- 危險物質達到可燃濃度的可能性（區域，英文以 zones 稱之）
危險類型
危險類型包括氣體、蒸汽、粉塵或纖維。
這些危險區域的分類，主要根據其屬於採礦業或地面工業分為兩類。定義如下：
I 類 - 用於易受瓦斯影響的礦井，和地下設施的電氣設備；
II 類和 III 類 - 用於地面設施的電氣設備
II 類和 III 類根據危險程度進一步細分。II 類氣體根據點燃該氣體，與空氣形成的最具爆炸性的混合物，所需的能量進行分組。III 類粉塵根據其預期使用的爆炸性環境的性質進行細分。
採礦場域 | 地面工業場域 | |||
第一類 | 第二類 | 第三類 | ||
易受甲烷影響的礦井電氣設備 | 爆炸性氣體環境中所用的電氣設備 | 爆炸性粉塵環境中所用的電氣設備 | ||
細分區 | 燃點能量 | 細分區 | 爆炸性氣體 | |
II 類 A 區 | 260 微焦耳 | III 類 A 區 | 可燃性浮塵物 | |
II 類 B 區 | 95 微焦耳 | III 類 B 區 | 非導電性粉塵 | |
II 類 C 區 | 18 微焦耳 | III 類 C 區 | 導電性粉塵 | |
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自燃溫度或「T」級
氣體的危險等級從 IIA 組遞增至 IIC 組，其中以 IIC 組最為嚴重。該組中的物質極易點燃，其中氫氣的點燃風險最高。溫度等級或 T 級基於氣體的自燃溫度，詳情如下。
第 II 類 - 常見易燃氣體和蒸汽的設備組和溫度等級
天然氣類 | 溫度等級 | |||||
T1 | T2 | T3 | T4 | T5 | T6 | |
I 類 | 甲烷 | |||||
I 類 A 區 | 丙酮 | 乙醇 | 柴油 | 乙醛 | ||
甲烷 | 環己烷 | 飛機燃料 | ||||
乙烷 | 丙醇2 | 燃油 | ||||
苯 | 正丁醇 | 正己烷 | ||||
甲醇 | 正丁烷 | 庚烷 | ||||
甲苯 | 煤油 | |||||
丙烷 | ||||||
醋酸 | ||||||
氨 | ||||||
I 類 B 區 | 煤氣 | 乙二醇 | 乙基甲基醚 | |||
環氧乙烷 | 硫化氫 | |||||
丙醇1 | 四氫呋喃 | |||||
甲基乙基酮 | ||||||
I 類 C 區 | 氫氣 | 乙炔 | ||||
第 II 類電氣設備的溫度等級
第二組溫度等級 | ||
T 等級 | 最高表面溫度 | 燃點溫度 |
T1 | 450°C | > 450°C |
T2 | 300°C | > 300ºC ≤ 450ºC |
T3 | 200°C | > 200ºC ≤ 300ºC |
T4 | 130°C | > 130ºC ≤ 200ºC |
T5 | 100°C | > 100ºC ≤ 135ºC |
T6 | 85°C | > 85ºC ≤ 100ºC |
如果有危險，則裝置內使用的設備必須符合相應的「T」級標準，以保持完整性。例如，如果危險氣體是氫氣，則所有使用的設備必須符合「T6」等級。這意味著所有危險區域設備的表面溫度不得超過 85°C。任何表面溫度超過 85°C 的危險區域設備不得使用，因為這會點燃空氣中的氫氣，增加爆炸的可能性。
第 III 類 - 常見易燃粉塵和纖維的設備組和溫度等級
當考慮有粉塵自燃爆炸風險的裝置時，所用設備的分類方式，與氣體設備的分類方式大致相同。任何設備都不應安裝在，表面溫度高於特定危險的自燃溫度的地方。以下是一些常見的粉塵危險，及其最低自燃溫度。
常見易燃粉塵和纖維的燃點溫度 | ||
材料 | 燃點溫度 | |
雲 | 層 | |
煤塵 | 380°C | 225°C |
聚乙烯 | 420°C | （熔融） |
甲基纖維素 | 420°C | 320°C |
澱粉 | 460°C | 435°C |
麵粉 | 490°C | 340°C |
糖 | 490°C | 460°C |
穀物灰塵 | 510°C | 300°C |
酚醛樹脂 | 530°C | > 450°C |
鋁 | 590°C | > 450°C |
聚氯乙烯 | 700°C | > 450°C |
煤煙 | 810°C | 570°C |
危險發生的可能性
危險物質濃度達到足以引發燃點的可能性，因地點而異。對於大多數設施而言，這種風險取決於危險物質（氣體、蒸汽、粉塵或纖維）存在的時間。為了對這種危險進行分類，設施會根據危險物質存在的時間長短，劃分為不同的風險區域。這些區域（Area）被稱為區域（Zone）。對於氣體、蒸氣、粉塵和纖維，則分為三個區域。
區域 0 | 區域 1 | 區域 2
煤氣 | 塵埃 | 危險區的區域特徵 |
0區 | 20區 | 危險氣氛極有可能存在，並且可能存在很長時間（每年>1000小時），甚至持續存在 |
1區 | 21區 | 危險氣氛是可能的，但不太可能長期存在（>每年10小時 <1000小時） |
2區 | 22區 | 危險氣氛不太可能在正常執行中存在，或者不經常出現，而且時間很短（每年<10小時） |
防爆概念
在這些危險區域內，可以使用不同類型的設備，來確保消除或大幅降低爆炸風險。這些設備的設計和製造，必須符合特定的結構參數，即所謂的防護概念。這些概念主要分為四種方法。下麵報導將詳細介紹這些方法，並對其中一些概念進行簡要說明：
|
防爆方法的類型 |
裝置等級 |
描述 |
國際標準 |
適合區域 |
|
目的在防止潛在的燃點發生 |
EX e |
提高安全性 |
IEC 60079-7 |
1, 2 |
|
EX nA |
n 型保護 |
IEC 60079-15 |
2 |
|
|
目的在限制裝置的燃點能量 |
EX ia |
內在安全「ia」 |
IEC 60079-11 |
0, 1, 2 |
|
EX ib |
內在安全「ib」 |
IEC 60079-11 |
1, 2 |
|
|
EX ic |
內在安全「ic」 |
IEC 60079-11 |
2 |
|
|
EX nL |
n 型保護 |
IEC 60079-15 |
2 |
|
|
目的在防止爆炸性氣體接觸燃點源 |
EX p |
清洗/加壓保護 |
IEC 60079-2標準 |
1, 2 |
|
EX px |
清洗/加壓保護「px」 |
IEC 60079-2 |
1, 2 |
|
|
EX py |
清洗/加壓保護「py」 |
IEC 60079-2 |
1, 2 |
|
|
EX pz |
清洗/加壓保護「pz」 |
IEC 60079-2 |
2 |
|
|
EX m |
封裝 |
IEC 60079-18 |
1, 2 |
|
|
EX ma |
封裝 |
IEC 60079-18 |
0, 1, 2 |
|
|
EX mb |
封裝 |
IEC 60079-18 |
1, 2 |
|
|
EX o |
油浸 |
IEC 60079-18 |
1, 2 |
|
|
EX nR |
n 型保護 |
IEC 60079-15 |
2 |
|
|
目的在防止火源逸出到設備外部 |
EX d |
防火保護 |
IEC 60079-1號 |
1, 2 |
|
EX q |
砂/粉（石英）填充 |
IEC 60079-5標準 |
1, 2 |
|
|
EX nC |
n 型保護 |
IEC 60079-15 |
2 |
|
|
特殊的 |
EX s |
特殊保護 |
參見IEC 60079-0 |
0, 1, 2 |
Ex i 內部安全
Ex i 是一種防爆概念，將設備內部的電能，限制在可能引起燃點的水準以下，或限制危險區域設備表面的加熱。Ex i 防爆主要有兩種子類型，即「ia」和「ib」。 「ia」型防爆允許在運作過程中，發生兩次故障；「ib」型防爆允許在運作過程中發生一次故障。
Ex d 隔爆
可能引起爆炸的設備被封裝在一個外殼內，該外殼能夠承受爆炸威力，並防止危險氣體向外部環境擴散。Ex d 隔爆型防爆方法，還能防止危險氣體進入外殼，並接觸設備。
Ex m 封裝
Ex m 是一種防爆概念，即將可能引發燃點火的設備，封裝在化合物或樹脂中，以防止其與爆炸性氣體接觸。該概念還限制了設備，在正常工作條件下的表面溫度。
Ex e 增安型
Ex e 是一種應用於裝置的防爆概念，目的在增強安全性，防止危險區域電氣設備，可能產生的過高溫度和火花。通常會產生火花的設備，不在此保護方法範圍內。
Ex p 加壓
一種工藝可確保 Ex p 外殼內的壓力，足以防止可燃氣體、蒸氣、粉塵或纖維進入，並防止可能發生的燃點。另一種製程則維持恆定的空氣（或惰性氣體）流動，稀釋並帶走任何潛在的爆炸性氣體。
防爆油浸
所有可能產生火花，並可能引起燃點的設備，都應浸入保護性液體或油中。油可提供絕緣措施，防止起火。
Ex q 粉末填充
所有可能產生電火花的設備，都封裝在充滿石英，或玻璃粉末顆粒的外殼內。粉末填充，可防止起火的可能性。
Ex n 無火花型
一種防爆類型，採取預防措施，使危險區域內可能產生電火花的電氣設備，不會點燃周圍的爆炸性氣體。此類型可進一步分為以下幾類：
Ex nA - 建築中使用的組件為非火花型
Ex nC - 建築中使用的組件為非易燃型
Ex nR - 建築中使用的組件被緊密的密封，以限制通氣並防止火花
Ex nL - 建築中使用的組件，所含能量不足以引起火花
Ex s 特殊防爆
顧名思義，這種防爆方法沒有特定的參數或施工規則。本質上，它是指任何能夠提供預定安全等級，以確保不存在燃點可能性的防爆方法。因此，它不屬於任何特定的防爆方法，實際上可能是多種防爆方法的組合。
侵入防護
危險區域設備防護的另一個考慮因素，是防止固體異物和水的侵入。這稱為侵入防護等級，通常稱為 IP 代碼。侵入防護等級的相關標準是 IEC 60529。在該標準中定義的 IP 碼概述如下：
|
第1個數字 |
保護程度 |
第2個數字 |
保護程度 |
|
0 |
對固體物體沒有任何保護 |
0 |
完全沒有防止水進入的保護 |
|
1 |
防止直徑大於 50 mm 的固體物體 |
1 |
防止水滴掉落 |
|
2 |
防止直徑大於 12.5 mm 的固體物體 |
2 |
防止水滴以高達 15° 的角度落下 |
|
3 |
防止直徑大於 2.5 mm 的固體物體 |
3 |
防止以高達 60° 的角度噴水 |
|
4 |
防止直徑大於 1.0 mm 的固體物體 |
4 |
防止水從任何方向飛濺 |
|
5 |
防止灰塵進入，不會干擾裝置的執行 |
5 |
防止任何方向的水噴射 |
|
6 |
全面防止任何灰塵進入 |
6 |
防止來自任何方向的強力水射流 |
 |
7 |
臨時浸入 0.15 米至 1 米時，可防止水進入 |
|
|
8 |
持續時防止水進入 浸入指定深度 |
||
工作溫度
所有在危險區域使用的設備，都有一個工作溫度範圍或極限。這通常被稱為「溫度範圍」（Tamb），它定義了設備獲準使用的上限和下限環境溫度。根據 IEC 60079-0 的定義，標準極限為 -20°C 至 +40°C。如果設備的工作溫度介於這些參數之間，則無需額外標記。但是，如果設備的工作溫度超出這些參數，則需要標明特定溫度。
危險區域設備標記
所有用於危險區域的設備，應依照 60079-0 的規訂進行標示。一般而言，標記內容應包括下列資訊（如適用）：
– 公司/製造商名稱和地址
– 危險區域證書編號
– 防護等級 – 氣體區域別
– 溫度等級
– 環境溫度範圍
– 產品標識
– 序號與製造年份
– 電氣參數
– CE 標誌和 ATEX 認證機構 ID
– ATEX 編碼 – IP 碼
危險區域分類
北美標準
在北美，危險區域透過等級、分區和類別進行劃分，以對安裝在這些位置的設備，所需的安全等級進行分類。
等級根據危險類型（氣體或蒸汽、可燃或導電粉塵、可燃纖維或飛沫）來定義危險類型。分區定義在正常或異常條件下，存在危險的機率。類別則將危險物質的具體類型和性質進行分類。
此分類系統的概述如下：
分區
|
類別 |
定義 |
|
I |
易燃氣體或蒸汽，存在或可能存在足夠數量，以引起爆炸性氣氛的地方 |
|
II |
導電或可燃粉塵存在，或可能存在足夠數量，以引起火災或爆炸危險的地方 |
|
III |
容易飲燃的纖維或飛揚的數量，足以造成嚴重火災風險的地點 |
分級
|
分級 |
定義 |
|
1 |
定義的危險在正常操作條件下存在 |
|
2 |
定義的危害僅在裝置故障等異常條件下出現 |
分組
|
班級 |
代表性危害 |
|
A |
乙炔 |
|
B |
氫氣 |
|
C |
乙烯 |
|
D |
丙烷 |
|
E |
金屬粉塵 |
|
F |
煤塵 |
|
G |
穀物灰塵 |
危險場所設備標記
危險場所設備的標記<根據相關電氣規範而有所不同。一般而言，設備應標示如下：
– 公司/製造商名稱
– I、II 和/或 III 類
– 1 和/或 2 區
– A、B、C、D、E、F 和/或 G 組
– NRTL（國家認可測試實驗室）認證標識
– 產品標識
– 序號
– 其他相關安全資訊
– 外殼類型等級
基本 UL / CSA / NEMA 外殼類型
3 型
主要用於室外的外殼，主要提供一定程度的防護，防止風吹塵土、雨水、雨夾雪和外部結冰造成的損壞。
3R 型
主要用於室外的外殼，主要提供一定程度的防護，防止落雨和外部結冰造成的損壞。
3S 型
主要用於室外的外殼，主要提供一定程度的防護，防止雨水、雨夾雪和風吹塵土，並在結冰時確保外部機構的正常運作。
4 型
主要用於室內或室外的外殼，主要提供一定程度的防護，防止風吹雨水和塵土、濺水、水管噴水，和外部結冰造成的損壞。
4X 型
主要用於室內或室外的外殼，主要提供一定程度的防護，防止腐蝕、風吹雨水和塵土、濺水、水管噴水和外部結冰造成的損壞。
6 型
主要用於室內或室外的外殼，主要提供一定程度的防護，防止落塵、水管噴水，以及偶爾暫時浸沒在水中時進水。特定深度和外部結冰造成的損壞
6P 型
此外殼適用於室內或室外使用，主要用於提供一定程度的防護，防止落塵、軟管噴水，以及在特定深度長時間浸沒時進水，並防止外部結冰造成的損壞。
適用於爆炸性環境的電氣和製程儀表設備
主要產品類別：控制面板 | 插頭和插座 | 隔離器 | 外殼和接線盒 | 照明 | 控制站 | 馬達起動器 | 伴熱電纜和系統 | 氣體偵測和偵測器 | 火災偵測和偵測器 | 感溫偵測器 | 電加熱和加熱器 |
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