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摘 要：本文主要针对爆炸发生各个因素进行分析，并结合自己的仪表安装管理经验进行进一步阐述，从而为将来预防爆炸现象的发生提出具体的应对措施。
关键词：爆炸发生的条件 正压通风 本质安全法 危险场所分级 防爆标志
我们从事石油化工行业仪表施工过程中，其中无法回避的一个课题就是仪表的防爆，任何施工的管理都必须要优先考虑如何防止爆炸的发生，所以，我们首先要探索的就是爆炸发生的条件。当下列三个条件同时满足时，爆炸就会发生：①现场存在易爆物质，如易爆气体；②现场存在氧气；③现场存在引爆源，如足够能量的火花或足够高的物体表面温度。由于氧气无处不在，难以控制。所以，控制易爆气体和引爆源为两个最常用的防爆原理。而在仪表行业还有第三个原理，即控制爆炸范围。①做为控制易爆气体原理，具体措施是在危险现场营造出一个没有易爆气体的空间，将仪表安装其中。典型代表为正压型防爆方法Exp。工作原理是在一个密封的箱体内，充满不含易爆气体的洁净空气或惰性气体，并保持箱内气压略大于箱外气压，而将仪表安装在箱内。常用于在线分析仪表的防爆和将计算机PLC，操作站，打印机或其他仪表置于现场的正压型防爆仪表盘。在山东兖州20万吨/年甲醇项目中的焦炉气压缩机车间内，就是采用正压通风柜，不过内部所充为空分空压车间所供的洁净压缩空气。②做为控制引爆源原理，就是消除足以引爆的火花和足以引爆的仪表表面温升。典型代表为本质安全防爆方法Exi。工原理是利用安全栅技术，将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内。依照国际标准和中国国家标准，当安全栅安全区一侧所接设备发生任何故障（不超过250V电压）时，本质安全防爆方法可以确保现场的防爆安全。Exia级本质安全设备在正常工作、发生一个故障、发生两个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物。本质安全防爆方法可以确保对现场仪表进行带电拆装、检查和维修时的防爆安全。③做为控制爆炸范围原理则是将爆炸局限在一个有限的范围内，使该范围内的爆炸不至于引起更大范围的爆炸。典型代表为隔爆型防爆方法Exd。工作原理是为仪表设计一个足够坚固的外壳或将仪表及电器安置在一个足够坚固的壳体内，严格地按标准设计，制造和安装所有的界面，使在机壳内发生的爆炸不至于引发机壳外危险性气体的爆炸。不仅设计和制造的规范极其严格，而且安装，接线和维修的操作规程也非常严格，容不得一点差错。有上面三种防爆方法可以看出，本质安全法是最安全可靠的防爆方法。因此，被允许用在最危险的场合。在山东兖州20万吨/年甲醇项目中，现场仪表设备侧主要采取本质安全法防爆。
第二个需要探索的就是如何对危险场所进行定义和分级，只有正确做出区分后，才能有针对的进一步提高防爆措施。国际上有两种常见的危险场所分级方法。中国和世界上大部分国家一样，将存在有气态或蒸汽态或雾态爆炸性混合物的危险场所分成三个等级区域：
Zone 0：在此区域内上述爆炸性混合物在正常工作时持续或长期存在。或者说每年存在1000小时以上。Zone 1：在此区域内上述爆炸性混合物在正常工作时偶尔存在。或者说每年存在10小时以上，但不会超过1000小时。Zone 2：在此区域内上述爆炸性混合物极少存在，且即使存在也是短时间的。或者说每年只存在不致10小时。此外，将存在尘埃状爆炸性混合物的危险场所分成两个等级：Zonel0：在此区域内尘埃状爆炸性混合物长期存在。Zonel1：在此区域内尘埃状爆炸性混合物短期存在。
依照中国和欧洲的标准规范，各等级危险场所适用的防爆方法如下：①zone0Exia本质安全型防爆方法、Exs经特别认证批准的特殊防爆方法。②Zonel适用于Zone0的防爆方法、Exib本质安全型防爆方法、Exp正压型防爆方法、Exd隔爆型防爆方法、Ex6增安型防爆方法、Exm浇封型防爆方法、Exq充砂型防爆方法、Exo充油型防爆方法。③Zone2适用于Zone0和Zonel的防爆方法、Exn无火花型防爆方法。可以看出，允许选用何种防爆方法完全取决于仪表被安装在哪个等级的危险场合下。本质安全型防爆方法被允许用在任何危险场合。
第三个需要探索的是爆炸性混合物的危险性划分，评价爆炸性气体的危险性，主要考量该气体与爆炸可能性有关的三个特性：1.爆炸性气体与空气混合的可爆浓度范围。这种可爆范围越宽，则该气体就越危险。例如，氢气与空气的混合浓度从大约4%至75%均有可能爆炸；而丙烷的可爆浓度则为大约2%至9%。可见，从这一点来评价，氢气的危险性远大于丙烷；2.爆炸性气体与空气的混合气体对引爆火花能量的敏感性。可能引爆的火花能量越小，则该气体就越危险。例如，氢气与空气混合后的最小引爆火花能量为0.019mJ；而乙烯与空气混合后的最小引爆火花能量为0.060mJ。所以，从这二点来评价，氢气比乙烯更危险；3.爆炸性气体与空气的混合气体对物体表面温度的敏感性。可能引爆的物体表面温度越低，则该气体就越危险。例如，硝酸乙酯与空气混合后，遇到100℃物体表面就可能爆炸；而氢气与空气混合后，即便遇到500℃的物体表面也不可能被引爆。根据可能引爆的最小火花能量，中国和欧洲及世界上大部分国家和地区将爆炸性气体分类为四个危险性等级：
有了以上的划分，我们就可以在现场很容易检查防爆型仪表设备在现场的适用性，所有防爆型仪表的铭牌和样本或产品说明书中必须标注防爆标志。而了解上述防爆基本知識的实用意义正在于识别仪表的防爆标志，从而对仪表的可安装区域和可涉及的爆炸性气体一目了然。
最后我们来分析一下安全栅的基本限能原理和基本限能电路，安全栅限能，就是限制送往危险现场的电压和电流。P+F公司安全栅的基本限能原理如图1所示：
齐纳管Z用于限制电压，当回路电压接近安全限压值时，齐纳管导通放电，使齐纳管两端电压始终保持在安全限压值以下。电阻R用于限制电流，当电压被限制后，适当选择电阻值，即可将回赂电流限制在安全限流值以下。保险丝F的作用是防止因齐纳管被长时间流过的大电流烧断而导致回路限压失败。当超过安全限压值的电压加在回路上时，齐纳管导通。如果没有保险丝，流经齐纳管的电流会无限上升，最终烧断齐纳管，使回路失去限压。为确保回路限压安全、保险丝必须选用高速熔断型。其熔断速度应比齐纳管可能被烧断的速度快十倍。
以上我们探索了所有与爆炸和防爆有关的因素，结合在我们现场从事仪表设备安装管理时，必须注意以下几点：1、对于所有到场的仪表设备和材料进行防爆标识确认，确保适用于所安装的现场防爆等级环境。2、检测所到隔爆型仪表设备的密封性能，必要时，可以通过加压测试其密封性。3、对于正压通风柜的验收，要注意看柜内有无压力检测装置，且该装置必须与SIS系统联锁，能在内部失压的情况下迅速切断控制柜和所控设备的电源。4、安装验收时，确保各类防爆设备按照厂家说明书进行了正确组装。5投产前必须组织一次防爆设备安装质量大检查，确保万无一失。
作者简介：张学瑞，男工程师 1997年毕业于郑州轻工业学院控制工程系，现在中国石油工程建设公司工作，一直从事石油系统现场仪表控制系统的安装和调试工作。
关键词：爆炸发生的条件 正压通风 本质安全法 危险场所分级 防爆标志
我们从事石油化工行业仪表施工过程中，其中无法回避的一个课题就是仪表的防爆，任何施工的管理都必须要优先考虑如何防止爆炸的发生，所以，我们首先要探索的就是爆炸发生的条件。当下列三个条件同时满足时，爆炸就会发生：①现场存在易爆物质，如易爆气体；②现场存在氧气；③现场存在引爆源，如足够能量的火花或足够高的物体表面温度。由于氧气无处不在，难以控制。所以，控制易爆气体和引爆源为两个最常用的防爆原理。而在仪表行业还有第三个原理，即控制爆炸范围。①做为控制易爆气体原理，具体措施是在危险现场营造出一个没有易爆气体的空间，将仪表安装其中。典型代表为正压型防爆方法Exp。工作原理是在一个密封的箱体内，充满不含易爆气体的洁净空气或惰性气体，并保持箱内气压略大于箱外气压，而将仪表安装在箱内。常用于在线分析仪表的防爆和将计算机PLC，操作站，打印机或其他仪表置于现场的正压型防爆仪表盘。在山东兖州20万吨/年甲醇项目中的焦炉气压缩机车间内，就是采用正压通风柜，不过内部所充为空分空压车间所供的洁净压缩空气。②做为控制引爆源原理，就是消除足以引爆的火花和足以引爆的仪表表面温升。典型代表为本质安全防爆方法Exi。工原理是利用安全栅技术，将提供给现场仪表的电能量限制在既不能产生足引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内。依照国际标准和中国国家标准，当安全栅安全区一侧所接设备发生任何故障（不超过250V电压）时，本质安全防爆方法可以确保现场的防爆安全。Exia级本质安全设备在正常工作、发生一个故障、发生两个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物。本质安全防爆方法可以确保对现场仪表进行带电拆装、检查和维修时的防爆安全。③做为控制爆炸范围原理则是将爆炸局限在一个有限的范围内，使该范围内的爆炸不至于引起更大范围的爆炸。典型代表为隔爆型防爆方法Exd。工作原理是为仪表设计一个足够坚固的外壳或将仪表及电器安置在一个足够坚固的壳体内，严格地按标准设计，制造和安装所有的界面，使在机壳内发生的爆炸不至于引发机壳外危险性气体的爆炸。不仅设计和制造的规范极其严格，而且安装，接线和维修的操作规程也非常严格，容不得一点差错。有上面三种防爆方法可以看出，本质安全法是最安全可靠的防爆方法。因此，被允许用在最危险的场合。在山东兖州20万吨/年甲醇项目中，现场仪表设备侧主要采取本质安全法防爆。
第二个需要探索的就是如何对危险场所进行定义和分级，只有正确做出区分后，才能有针对的进一步提高防爆措施。国际上有两种常见的危险场所分级方法。中国和世界上大部分国家一样，将存在有气态或蒸汽态或雾态爆炸性混合物的危险场所分成三个等级区域：
Zone 0：在此区域内上述爆炸性混合物在正常工作时持续或长期存在。或者说每年存在1000小时以上。Zone 1：在此区域内上述爆炸性混合物在正常工作时偶尔存在。或者说每年存在10小时以上，但不会超过1000小时。Zone 2：在此区域内上述爆炸性混合物极少存在，且即使存在也是短时间的。或者说每年只存在不致10小时。此外，将存在尘埃状爆炸性混合物的危险场所分成两个等级：Zonel0：在此区域内尘埃状爆炸性混合物长期存在。Zonel1：在此区域内尘埃状爆炸性混合物短期存在。
依照中国和欧洲的标准规范，各等级危险场所适用的防爆方法如下：①zone0Exia本质安全型防爆方法、Exs经特别认证批准的特殊防爆方法。②Zonel适用于Zone0的防爆方法、Exib本质安全型防爆方法、Exp正压型防爆方法、Exd隔爆型防爆方法、Ex6增安型防爆方法、Exm浇封型防爆方法、Exq充砂型防爆方法、Exo充油型防爆方法。③Zone2适用于Zone0和Zonel的防爆方法、Exn无火花型防爆方法。可以看出，允许选用何种防爆方法完全取决于仪表被安装在哪个等级的危险场合下。本质安全型防爆方法被允许用在任何危险场合。
第三个需要探索的是爆炸性混合物的危险性划分，评价爆炸性气体的危险性，主要考量该气体与爆炸可能性有关的三个特性：1.爆炸性气体与空气混合的可爆浓度范围。这种可爆范围越宽，则该气体就越危险。例如，氢气与空气的混合浓度从大约4%至75%均有可能爆炸；而丙烷的可爆浓度则为大约2%至9%。可见，从这一点来评价，氢气的危险性远大于丙烷；2.爆炸性气体与空气的混合气体对引爆火花能量的敏感性。可能引爆的火花能量越小，则该气体就越危险。例如，氢气与空气混合后的最小引爆火花能量为0.019mJ；而乙烯与空气混合后的最小引爆火花能量为0.060mJ。所以，从这二点来评价，氢气比乙烯更危险；3.爆炸性气体与空气的混合气体对物体表面温度的敏感性。可能引爆的物体表面温度越低，则该气体就越危险。例如，硝酸乙酯与空气混合后，遇到100℃物体表面就可能爆炸；而氢气与空气混合后，即便遇到500℃的物体表面也不可能被引爆。根据可能引爆的最小火花能量，中国和欧洲及世界上大部分国家和地区将爆炸性气体分类为四个危险性等级：
有了以上的划分，我们就可以在现场很容易检查防爆型仪表设备在现场的适用性，所有防爆型仪表的铭牌和样本或产品说明书中必须标注防爆标志。而了解上述防爆基本知識的实用意义正在于识别仪表的防爆标志，从而对仪表的可安装区域和可涉及的爆炸性气体一目了然。
最后我们来分析一下安全栅的基本限能原理和基本限能电路，安全栅限能，就是限制送往危险现场的电压和电流。P+F公司安全栅的基本限能原理如图1所示：
齐纳管Z用于限制电压，当回路电压接近安全限压值时，齐纳管导通放电，使齐纳管两端电压始终保持在安全限压值以下。电阻R用于限制电流，当电压被限制后，适当选择电阻值，即可将回赂电流限制在安全限流值以下。保险丝F的作用是防止因齐纳管被长时间流过的大电流烧断而导致回路限压失败。当超过安全限压值的电压加在回路上时，齐纳管导通。如果没有保险丝，流经齐纳管的电流会无限上升，最终烧断齐纳管，使回路失去限压。为确保回路限压安全、保险丝必须选用高速熔断型。其熔断速度应比齐纳管可能被烧断的速度快十倍。
以上我们探索了所有与爆炸和防爆有关的因素，结合在我们现场从事仪表设备安装管理时，必须注意以下几点：1、对于所有到场的仪表设备和材料进行防爆标识确认，确保适用于所安装的现场防爆等级环境。2、检测所到隔爆型仪表设备的密封性能，必要时，可以通过加压测试其密封性。3、对于正压通风柜的验收，要注意看柜内有无压力检测装置，且该装置必须与SIS系统联锁，能在内部失压的情况下迅速切断控制柜和所控设备的电源。4、安装验收时，确保各类防爆设备按照厂家说明书进行了正确组装。5投产前必须组织一次防爆设备安装质量大检查，确保万无一失。
作者简介：张学瑞，男工程师 1997年毕业于郑州轻工业学院控制工程系，现在中国石油工程建设公司工作，一直从事石油系统现场仪表控制系统的安装和调试工作。