在分类区域安装自动化的更好方法
与其采用保护方法，不如将自动化系统移动到危险较小的区域，并使用在这些位置使用的额定组件。
由于存在有害气体和粉尘，在工业厂房中经常发现分类区域。当在这些区域安装自动化组件时，必须遵循一定的规则、规定和设计标准，以确保安全。
危险区域根据国家电气规范(NEC)或国际电工委员会(IEC)进行分类。表1显示了该分类系统的简化版本，在详细法规中可以找到更详细的信息，特别是NEC Article 500和IEC 60079。
NEC的标准可供参考。如表1所示，分部1比分部2更危险，因为危险更有可能出现。因此，安装在分部1的自动化组件比安装在分部2的自动化组件需要更高级别的保护。在分类区域中，主要使用三种方法来实现所需的保护级别:防爆、清洗和本质安全。所有这些保护方法都需要精心设计，而且往往需要昂贵的组件、安装和维护。
在检查在分类区域安装自动化组件的替代方法之前，查看这三种保护方法是有用的。
防爆方法
防爆外壳和导管系统通过两种方法保护危险区域的自动化部件。首先，它们是密封的，以限制气体或灰尘的数量，可以进入外壳或管道系统。其次，它们的结构必须完整，以控制爆炸，使其不会传播到整个机密区域。这些外壳通常用于一级区域。
表1:NEC分区和IEC分区
| 灾害发生频率 | NEC分类 | IEC分类 |
|---|---|---|
| 连续的危害 | 部门1 | 区0 |
| 间歇性或周期性危险 | 部门1 | 区1 |
| 异常工况危险 | 部门2 | 区2 |
| 餐桌礼仪:Hoffman |
这种保护方法已经使用了几十年，因此被许多工程师，设计师和工厂维护人员很好地理解。许多供应商提供防爆外壳和管道系统，这些系统的设计标准很容易获得。
但与标准的国家电气制造商协会(NEMA) 4外壳相比，防爆外壳非常昂贵，相当大，而且非常重(见图1)。因为这些外壳是密封的，唯一实用的散热方法是通过外壳本身，限制了外壳可以容纳的组件类型，或者要求外壳超大，这进一步增加了成本。
任何操作员界面组件都必须在该区域使用，这就排除了在1级区域使用任何类型的图形界面。图形界面可以安装在外壳内并通过窗口查看，但这限制了可见性。
在安装外壳和管道系统时必须非常小心，以确保保持适当的密封，并且管道必须经常在从1区到2区的过渡处进行灌封。打开防爆外壳需要热工许可证和附带的预防措施，这使得外壳内组件的维修非常昂贵和困难。
最后，在一些分类区域需要定期检查防爆外壳和管道系统，并强烈建议在其他区域进行检查。这些检查对于验证密封系统的完整性和例行检查是否需要进行维护是必要的。
清除问题
在危险区域安装自动化部件的另一种方法是用压缩空气或惰性气体清洗外壳。吹扫系统不允许有害气体或灰尘进入外壳，因为内部总是处于正压下。
根据吹扫系统的类型，这种方法允许在1区和2区使用标准外壳和非额定自动化组件。但是吹扫系统可能非常昂贵，特别是当它们用于1区区域时(参见图2)。
成本不会随着安装而停止，因为净化系统需要持续供应压缩空气或惰性气体。这种方法使得维护外壳内的组件有问题，因为外壳在正常操作期间不能打开。
IS选项的局限性
本质安全(IS)系统可以安全地安装在第1类和第2类危险区域，因为组件和布线系统不能释放足够的能量来点燃该区域的气体或粉尘。与防爆或吹扫系统不同，这种保护方法允许在正常操作期间进行多种类型的维护。
由于每个组件必须在该区域使用，因此可供使用的项目范围是有限的。许多常见的自动化组件，如可编程逻辑控制器(plc)和电机驱动器，都没有IS等级。即使有is级的组件，供应商也经常要收取额外的费用。
IS系统的设计需要高水平的工程专业知识，增加了实施时间和费用。从一个分类区域过渡到另一个分类区域通常需要IS屏障，这进一步增加了这些系统的复杂性。
避免危险
如上所述，所有三种主要的保护方法都需要详细的设计，并且通常需要大量的系统购买和安装费用。而且费用不会随着安装而停止，因为IEC 60079不仅要求对安装在分类区域的组件进行初步检查，而且还要求进行定期检查，通常每年进行一次。检查往往会发现需要维修的地方，这进一步增加了费用。
意识到这一点，许多供应商在过去几年中开始引入可以在1类2区(或I类1区)分类区域安全安装和操作的组件。这两个部门虽然属于同一类别，但它们之间存在显著差异，并且对适用的设备和组件的要求也很重要。
了解更多关于第2分部使用的自动化组件以及有关组件选择和应用的信息。
位置，位置，位置
就像房地产一样，当涉及到危险时，一切都取决于位置。通常，处理危险场所的最佳方法是远离它们。将自动化设备尽可能多地安装在1类1区以外的地方。即使是搬到二级区也会有很大的不同。这并不像听起来那么难。在许多工业厂房和设施中，被列为第一类的区域相对较少，而且这些区域往往相当小。即使它们的足迹很大，通常也可以进行改进，以限制向大气释放的气体量，从而减少被列为第1类的地区的足迹。
一旦第1部门的区域减少到实际的最小限度，那么所有新的自动化组件都应该位于相邻的第2部门，或者更好的是，在非分类区域，除非有令人信服的理由不这样做。在某些情况下，将现有的自动化组件从部门1转移到部门2可能是有意义的，以避免相关的检查和维护。
对于那些必须位于1区区域的少数自动化组件，通常可以使用IS级组件，并通过IS屏障连接到2区区域的这些组件。
一旦所有1区区域被最小化，而2区和非分类区域随之增加，就可以谨慎地选择自动化组件，只使用那些被评为2区使用的项目。
元件选择与应用
就在20年前，很少有自动化组件被评为用于第I类，第2部分区域-其中许多与plc和继电器有关。正如表2中列出的自动化组件所示，这种情况在过去几年中发生了巨大变化。随着供应商对终端用户需求的回应，这一名单正在稳步增长。
| 表2:第2分部额定使用的自动化部件 |
|---|
| 操作接口设备 |
| plc和其他控制器 |
| I / O设备 |
| 智能继电器 |
| 接口继电器 |
| HMIs |
| 变频驱动器(vfd)额定高达100马力 |
| 按钮 |
| 飞行员的灯 |
| 选择器开关 |
| 电力供应 |
| LED泛光灯 |
如果一个组件被额定用于第2类，它可以安装在一个标准的外壳和安全使用，而不需要任何额外的保护。由于额定组件的广泛可用性，现在可以组装一个完整的控制系统，包括人机界面(HMI)， PLC，输入/输出(I/O)设备，电源，电机驱动器和其他所需的组件-所有这些都是I类2级使用的额定组件。
与三种主要保护方法相比，这种方法需要的详细设计要少得多，成本也更低。不需要初始检查或定期检查，并且大大减少了维护。
当适合第2部门使用的自动化组件首次引入时，它们通常比非额定的同类产品具有相当大的价格溢价。但近年来，这种价格溢价已经大大减少，往往完全消除(见图3)。
在很多情况下，产品的零部件和材料并没有改变，只是检验要求符合要求。例如，在机电开关室的情况下，产生火花的部件必须是塑料密封的。2级等级确保密封隔间在组件的使用寿命内不会泄漏。因此，现在有各种各样的机电和固态继电器，额定用于第I类，第2类区域。
随着LED照明变得普遍，新的I类，1类和2类灯已经可用，并且经常在炼油厂和其他设施中进行改造，以实现其照明系统的现代化。
ii类自动化元件的典型应用包括但不限于:
- 上游油气勘探和生产设施
- 中游油气管道及储存设施
- 炼油厂
- 石化工厂
- 油漆房和油漆混合设施
- 水和污水处理厂
- 采矿设备
- 制药工厂
- 粮食筒仓等农业设施
- 食品加工厂。
保护vs.位置
保护安装在分类区域的自动化组件的三种主要方法是防爆外壳，清洗外壳和本质安全系统。根据具体的应用程序和自动化组件，这些方法中的每一种都可能是有效的。但每一种都需要相当大的前期成本，以及在服务和维护方面的持续护理。
在许多情况下，一个可行的替代方案是在2区而不是1区安装自动化组件和系统，然后使用2区使用的额定组件。这简化了设计，降低了成本，减少了操作和维护费用。
为了响应用户的需求，供应商已经推出了许多适合在危险区域使用的自动化组件，并定期提供更多的组件。通过仔细选择组件，大多数类型的自动化系统都可以安全地安装在2区区域。
- Steve Massie是IDEC的产品经理，负责继电器，照明，断路器，端子座和危险场所产品。彼得·韦兰德编辑，控制工程贡献内容专家，pwelander@cfemedia.com．
＂检查安装在危险场所的仪器”。在控制工程2015年3月。
关键概念:
- 在危险区域使用的自动化设备需要特殊保护，以防止火灾和爆炸。
- 必要的保护措施可能是昂贵的或有问题的。
- 在监管最严格的地区之外定位设备要简单得多。
在线
欲了解更多信息，请访问:
标准组织:
www.necconnect.org/
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