危险区域划分与设备选型

系列 海外防爆通识 · 03/06阅读 约 8 分钟

本篇说明:依据 ABB《Guide to Classification of Hazardous Locations (ATEX & IECEx)》、WEG《Guide to Explosive Atmospheres》、thuba《Explosion Protection》海报、Ultech/CML《Hazardous Area Guide》、Euroswitch《Hazardous Area Guide V6》、Utilcell 技术札记(西班牙文)整理。区域划分的正式方法以 IEC/EN 60079-10-1/-10-2 及用户所在国法规为准。

一、区域的定义

按可燃物质出现的状态划分(IEC/CENELEC 与 ATEX 1999/92/EC 一致):

区域 定义(素材原文措辞) ATEX 类别 EPL 要求的保护水平
Zone 0(气) 爆炸性气氛持续、长期或频繁出现 II 1G Ga Two Faults(承受两个故障)
Zone 1(气) 正常运行时偶尔可能出现 II 2G Gb One Fault(承受一个故障)
Zone 2(气) 正常运行时不太可能出现,仅短时存在 II 3G Gc 正常工况
Zone 20 / 21 / 22(尘) 分别对应粉尘云的「持续长期频繁 / 正常偶发 / 不太可能仅短时」 II 1D / 2D / 3D Da / Db / Dc 同上阶梯

区域分类的标准依据:气体 IEC/EN 60079-10-1,粉尘 IEC/EN 60079-10-2;配套的安装、检查、修理标准分别为 IEC 60079-14 / 60079-17 / 60079-19。

二、各区域允许的防爆型式

据 Euroswitch、Ultech、CML 资料(电气设备):

区域 ATEX 类别 可用防爆型式
Zone 0 1G ia、da、ma、op is
Zone 1 2G db、eb、ib、mb、ob、pxb、pyb、qb、op is/pr/sh
Zone 2 3G dc、ec、ic、mc、nA、nC、nR、oc、pzc、qc、op is/pr/sh
Zone 20 1D ta、ia
Zone 21 2D tb、ib、mb
Zone 22 3D tc、ic、mc

选型方向上的规律:只能「就高不就低」——1 类设备可以下探覆盖 1 区、2 区;2 类设备可覆盖 2 区;反之不可。

三、气体组别与典型物质

据 ABB 分类指南与 BARTEC 资料(点燃危险由 IIA 向 IIC 递增,IIC 设备可覆盖 IIA/IIB):

组别 典型物质(素材原文例举)
IIA 丙烷 Propane、氨 Ammonia、甲烷(非煤矿)Methane、汽油 Gasoline、丁烷 Butane、丙酮 Acetone、苯 Benzene、乙醇 Ethanol、醋酸、环己烷、甲苯、二甲苯、异丙醇
IIB 乙烯 Ethylene、城市煤气 Town gas、乙醚 Di-ethyl ether、甲乙酮 MEK、二甲醚、丙烯腈、正丙醇(覆盖 IIA 全部)
IIC 氢 Hydrogen、乙炔 Acetylene、二硫化碳 Carbon disulphide(覆盖 IIA、IIB 全部);另有 IIB+H2 的混合标注写法

四、粉尘组别与温度限值计算

组别 定义 典型物质
IIIA 可燃飞絮与纤维(>500 µm) 棉纤维、木屑、烟草、锯末
IIIB 非导电粉尘(电阻率 >10³ Ω·m) 面粉、奶粉、糖粉、谷尘、煤尘、锯末
IIIC 导电粉尘(电阻率 ≤10³ Ω·m) 金属粉尘、石墨粉、碳粉

粉尘最高允许表面温度(取两者较低值):

  1. 粉尘云:Tmax(1) = 2/3 × 粉尘云最低点燃温度
  2. 粉尘层(≤5 mm):Tmax(2) = 粉尘层辉光温度 − 75 K

粉尘层厚度超过 5 mm 时须换算或试验;Pepperl+Fuchs 提到层厚超过 50 mm 或粉尘完全覆盖设备时,须由实验室测定辉光温度。

五、IP 防护等级(EN/IEC 60529)

粉尘防爆设备必须标注 IP 等级,第一位数字为防固体/粉尘,第二位为防水(粉尘场景下第二位可标 X):

第一位 含义 第二位 含义
0 无保护 0 无保护
1 >Ø50 mm 1 垂直滴水
2 >Ø12.5 mm 2 15° 倾斜滴水
3 >Ø2.5 mm 3 60° 内喷淋
4 >Ø1.0 mm 4 各向溅水
5 防尘(dust protected) 5 喷水
6 尘密(dust tight) 6 强喷水
— — 7 短时浸没
— — 8 持续浸没

Ex t 型式对 IP 的最低要求:据 BARTEC 资料,按粉尘组别取 IP5X 或 IP6X——导电粉尘(IIIC)环境实际工程中通常要求 IP6X。

六、与北美 Division 的对应

Zone 与 NEC/CEC Division 的粗略对应(Euroswitch/WEG):

出现状态 IEC / ATEX NEC 500(北美 Division) NEC 505(北美 Zone)
持续 Zone 0 / 20 Division 1 Zone 0 / 20
间歇 Zone 1 / 21 Division 1 Zone 1 / 21
异常 Zone 2 / 22 Division 2 Zone 2 / 22

注意 Division 1 同时包含 Zone 0 和 Zone 1,粒度更粗——这是两套体系互换时最容易出错的点。详见本系列第 5 篇。

延伸阅读

免责声明

本文依据公开厂商资料整理。区域划分属于用户(业主)的法定义务,正式划分须由具备资质的人员按 IEC/EN 60079-10-1/-10-2 与所在国法规执行。

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