本质安全型还是防爆型?

上图:无线温度变送器是化学工厂用于减少爆炸性环境危害的本质安全设备之一。这种装置安装和维护都很简单。(来源:艾默生过程管理) 下图:Enraf雷达液位计测量散装储罐中的产品液位和其他参数，结合防爆和本质安全技术，为含有汽油，原油和液体化学品等危险物质的储罐实现经济高效且安全的系统。维修技术人员使用一种本质安全的手持设备，该设备配备了广泛的诊断功能，可以在储罐全面使用期间安全地调试仪表。(来源:霍尼韦尔过程解决方案)

无线电电话发出的独特的铃声告诉控制室的操作员，另一端的人将是储罐液位技术员。他还知道，如果有电话打进来，那一定是偏远的油库出了问题。

“我上不了最后一辆坦克。”电话那头的声音说。“台阶上有只猫。”“好吧，把它赶走，”控制室的操作员开始说，但由于技术人员简短地打断了他的话，他突然停了下来。“这是一只美洲狮，我不能靠近它，”他厉声说。“我进来了。”一个水位线仍未读取。

这种情况是不寻常的，在当今自动化测量系统的世界中，这种情况是罕见的，但这种情况是真实的。在远距离自动测量油罐之前，这家公司实际上不得不处理油罐台阶上的美洲狮。

许多人已经采用了自动油罐计量系统，消除了人员危险，如油罐爬升、暴露于产品和恶劣天气，但也提出了其他问题，其中包括为此类危险应用选择的保护类型。

生产和加工燃料所涉及的危险，例如爆炸性环境，可能需要在某些情况下使用本质安全(IS)装置，或在其他情况下使用防爆外壳。哪个选项最适合您的应用程序?什么时候应该是无线的?一种技术比另一种技术有什么优势?这个决定并不总是简单或容易的。

这是什么类型的危害?

由于各种原因，从涉及的设备和危险类型到公司政策或偏好，决定应用哪种类型的保护很少是一成不变的。本质安全和防爆外壳，设备和实践在某些行业比在其他行业更具相关性。这里的例子集中在石油和天然气、炼油和化工行业，但其他地方也存在类似的安全风险。例如，在供水和废水处理中，沼气池会释放有害的甲烷气体。农业和采矿业面临潜在的爆炸性粉尘。但在石油和天然气生产、精炼或化工作业中，危险环境是常见的，也是既定的。在其他情况下，“危险”可能表示有毒。

选择防爆或本质安全设备实际上更多的是根据现场而不是具体应用。在实践中，只有一小部分病例(少于5%)考虑使用这种装置。因此，任何设施在进行危害分析时应采取的第一步是确定是否确实需要本质安全或防爆的做法和装置。

在分析中，安全合规人员在应用程序运行时使用嗅探器或其他传感设备进行调查，以检测有害气体的存在并确定危害程度[按NEC类别和部门]。如果有害气体正常存在，则存在1类1类情况。如果它们只是偶尔或在不寻常的情况下出现，则该区域被指定为1类，2类。对于第1类，第2类的情况，非燃烧装置通常是足够的。绝大多数应用程序都属于这一类。is或防爆装置(EXD)和实践适用于剩余的情况(1类，1类情况)。

简而言之，防爆技术将设备置于足够坚固的外壳内，以承受特定级别的爆炸。如果设备发生火灾或爆炸，该事件将被控制在外壳内，任何气体在逃逸到大气之前将冷却到点火水平以下。

防爆外壳由独立实验室(如Factory Mutual)对指定的压力和火焰长度进行评级和测试。典型的应用包括灯具、发动机开关、泵和其他设备，如必须放置在危险区域的电机。防爆技术应该是唯一的选择，只有当一个is级的设备是不可用的。例如，带有大型电机的泵或搅拌器的尺寸不能保证本质安全。防爆设备和操作将是强制性的。

本质安全设备和相关的布线限制了设备的功率(电压、电流、电感、电容)，因此不会产生火花。它们由齐纳二极管或远离危险的安全区域(通常是控制室)的电流隔离屏障供电。本质安全设备可以在通电时打开、维护或以其他方式操作。这种仪器可以用来测量水箱或管道内的温度，例如，在这些地方，外壳是不切实际的。IS选项通常比防爆技术便宜，但应用起来往往更复杂。

如果一项风险评估显示某一区域或过程是危险环境，需要这些保护技术中的一种，管理层必须彻底熟悉所有适当的规范和标准(NEC、Atex、IEC)——在公司、地方、国家和国际层面——并严格遵守它们，理解标准是动态的，尽管在全球协调方面取得了进展，但差异仍然很大。此外，法规需要解释，拥有管辖权的地方当局通常对适用哪些标准以及如何适用拥有最终决定权。

拥有多个工厂的公司应该考虑到，在不同地理位置的工厂中，相同的情况可能会有不同的解释。与任何安全技术一样，在进行任何危险区域项目之前，应咨询具有技术专长和所有适用规范和标准的安全专业人员。

油库例子

有了这些背景知识，让我们来看看这些技术是如何在实际的炼油厂操作中发挥作用的。Mark Menezes，彭。他是艾默生过程管理公司加拿大测量业务经理。他提出了炼油厂面临比正常情况更大危险的一个原因:“在过去10年左右的时间里，许多炼油厂升级了他们的设备，以处理较重的原油，比如在加拿大焦油砂或委内瑞拉发现的原油。所以，如果你想用这些原料来经营炼油厂，你需要在高压下用大量的蒸汽来裂解这些重油。

“这里使用了大量的氢，用来使这些重油变轻。氢气是最易燃的气体之一。高压下的任何氢气泄漏都是非常危险的。此外，硫通常会从这些酸性重油中剥离出来。任何这种性质的工厂都会非常关注危险环境。”

一个特别值得关注的领域是油库。操作需要知道每个油箱中有多少燃料、化学品或其他液体。霍尼韦尔过程解决方案高级产品营销经理Frank Van Bekkum解释说，这项工作可以通过派人到储罐(如上所述)手动完成。但是这种方法是困难的、危险的、不受欢迎的。此外，他说，“油库通常位于荒凉地区。石油、天然气和化学产品可能对健康有害;坦克可能很难穿过冰、雪，或者在另一个实际情况下，到达鹰巢。”

现代炼油厂使用各种各样的设备来测量油罐液位。Van Bekkum说，选项包括雷达测量系统，通常由主服务供电，配备通信，并包装在防爆盒中。“此外，”他补充说，“油箱上的一个本质安全的温度测量装置进入了产品。所以我们有一个单独的装置，装在一个防爆箱里，有一个连接和温度探头，这些探头插入罐内，本质上是安全的。即使探针——基本上是一个不锈钢软管——泄漏或失效，安装仍然是安全的。”

Van Bekkum警告说，这种方法很简单，但许多操作的复杂性使得这种安全系统难以正确应用，“本质安全设备并不总是油库的选择，因为你有泵和控制阀，它们有电力和通信要求，超出了本质安全的定义。如果您在现场使用IS仪器，则必须将其与动力设备分开，以避免混淆设备的类型。”

本质安全的设备和实践是至关重要的装货架。在这里，加载计算机(底部)和tang接地设备有助于实现安全高效的碳氢化合物加载。公路和铁路罐车的接地设备可以通过缓慢释放静电而不产生危险的火花来防止事故的发生。一旦放电完成，一个允许的信号被传送到控制负载过程的系统。来源:霍尼韦尔过程解决方案。

历史观，未来发展

Van Bekkum补充说，无论采用何种技术，大多数问题都是由人为错误造成的，而且大多数问题不是在安装新设备时发生的，而是在没有充分规划和沟通的情况下进行的修改。

他解释说:“例如，现有的发射机被一种新技术取代，可能来自不同的制造商，维护部门知道这种变化，但生产部门却不知道。”“必须注意确保规格一致，并通知所有技术人员任何变化。”

一个问题是，在同一领域使用这两种技术可能会导致混淆、错误，从而导致危险。工人必须接受专门针对其工作领域的培训;事实上，随着越来越多的公司发现自己在同一站点使用这两种方法，许多公司正在接受交叉培训，以处理这两种技术。Menezes和Van Bekkum同意，在大多数情况下，一种技术或另一种技术的使用不一定是应用驱动的。更确切地说，这是一个逐地的决定，除其他外，受习惯和传统的影响，而不是受技术和危险的影响。

在艾默生的Menezes看来，与欧洲的本质安全措施相比，北美的防爆措施在历史上更为普遍。“本质安全可能会略微降低安装成本，但实施起来更复杂。你必须考虑更多关于IS的事情。防爆技术应用起来相当简单。你买了坚固的装置，可以控制潜在的爆炸，并使用坚固的管道安装它们。这样的做法可以确保，如果爆炸发生在设备内部，爆炸是被控制住的，当气体逸出时，它们已经冷却到不再危险的程度。由于油气行业的性质，在油气作业和炼油厂中使用的产品一开始就很坚固。大多数北美公司习惯于安装坚固的设备，他们认为所有的产品都是防爆的。”

影响总线网络，无线

梅内塞斯和范·贝克库姆都认为，世界正朝着本质安全的做法发展，远离防爆技术。本质安全的做法在北美越来越受欢迎，有两个原因:总线技术的使用增加和无线系统的普及。Menezes指出:“例如，如果我有一个基金会现场总线安装，我可以在安全区域放置一个屏障，并在同一总线上连接五个发射器。我的成本除以5。许多以前使用防爆接线的用户在采用基金会现场总线时转向本质安全。总线技术也在追赶电机——不是电机的功率，而是信号。例如，通过IS低功耗Profibus或DeviceNet总线连接在一起的8台电机可以同时启动。”

无线也在促进本质安全实践的采用。许多无线设备都是电池供电的，从某种意义上说，本质上是安全的。如果工厂需要监测反应堆的温度，在反应堆上安装无线温度变送器相对便宜。Menezes说:“电力水平还不足以产生危害。”“如果出现问题，例如发射机内部的电池出现问题，技术人员就会进入现场，拧开盖子，取出电池，换上新的电池，然后在危险环境中将盖子重新拧紧。在许多方面，这是一种is设计。”

梅内塞斯还提供了一个更详细的例子:主封印的失效。他解释说，压力变送器可以采用本质安全或防爆的方法正确安装，“但如果危险流体穿过主密封(连接设备和过程的变送器隔膜)，并且过程流体进入变送器，那么过程流体可能会穿过其他所有东西并跟随管道进入控制室，这不是一个飞跃。”你可以想象有2000磅/平方英寸的碳氢化合物喷到本该是安全区域的地板上。无线设备意味着危险区域的发射器与安全区域之间没有连接。”他承认，还有其他方法可以解决这个问题，比如使用双密封装置和导管密封，但它们会增加成本和复杂性。

Menezes说:“使用传统系统，防爆方法更简单，更舒适。”“但一旦你在公交车上安装了多个设备或使用无线技术的装置，本质安全性就会变得更加引人注目，尤其是在仪表方面。”

Van Bekkum对此表示赞同，他的同事、霍尼韦尔过程解决方案全球无线总监Jeff Becker也认同他对无线技术的看法。贝克尔说:“客户正在应用无线技术来测量以前无法进入的危险场所的潜在关键过程变量。”应用范围包括丁烷球压力监测、库存管理、安全安全阀监测、安全淋浴监测和破裂盘监测等，这些都是炼油厂或化工厂的关键点。”他补充说，无线技术为这些应用提供了支持，并满足了与环境、爆炸性分类领域、安全监管和公司盈利目标相关的监管需求。

Van Bekkum补充道:“尽管与无线技术相关的情感问题仍然存在，但整个行业正以越来越快的速度向无线技术发展，无线技术带来了很多好处。”“在做出无线决策时，为整个工厂开发满足当前和未来需求的基础设施至关重要。无线技术不仅仅是铜线的一对一替代。如果你按照现在的标准建立一个好的系统，它将是安全可靠的。没有什么是百分百万无一失的，但你要让事情尽可能的安全。将风险降低到可接受的水平。”

作者信息

珍妮·卡泽尔是控制工程。打给她jkatzel@sbcglobal.net．

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