浅谈国内外爆炸危险环境的电气设计

水利水电

130 2015年11期浅谈国内外爆炸危险环境的电气设计

王雨薇李向光付薇

中国石油集团工程设计有限责任公司，北京 100085

摘要：本文介绍了爆炸危险环境电气设计常用的国内外规范、标准。阐述了国内外爆炸危险区域划分的区别，以及选择防爆设备的相关知识，对爆炸危险环境中电气设计的相关问题进行分析。

关键词：爆炸危险分区；防爆电气设备；选用原则

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)11-0130-02

1 前言

随着石油化工企业在国内外的蓬勃发展，如何避免爆炸和火灾事故变得越来越重要。在爆炸危险环境下，电动仪表和电气设备的火花常常是引起爆炸事故的主要原因之一。因此，我们需要严格遵守相关规范，仔细分析危险介质的级别，细致划分爆炸危险区域，这样才能经济合理的选用防爆设备，更好的进行防爆、通风等设计，以限制爆炸条件的形成和减轻爆炸危险程度。

2 爆炸危险分区

2.1 国标条款

《油气集输设计规范》GB 50350—2005第11.5.9，《输油管道工程设计规范》GB 50253—2003第6.7.12，《输气管道工程设计规范》GB 50251-2003第9.1.6，《石油库设计规范》GB 50074—2002第14.1.7，《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156—2012第11.1.7 ，《液化天然气（LNG）生产、储存和装运标准》GB 20368—2012第10.6.1，《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058—2014第1.0.2，分别规定了各规范的适用范围。

需要指出的是：各规范关于爆炸危险区域划分基本都要求参照国标《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058和《石油设施电气装置场所分类》SY0025—95，而SY0025-95已作废，并被《石油设施电气设备安装区域一级、0区、1区和2区区域划分推荐做法》SY/T6671—2006所替代。

2.2 国内外规范对比

目前，美国和加拿大采用NEC标准，英国采用IP15标准，中国和欧洲国家采用国际电工协会IEC标准。

采用英标IP15标准对油田地面设施进行危险区域划分的实质是对可燃性物质出现频率及可燃性物质达到引燃浓度存在几率的概率分析和判断过程，是基于定量的分析。考虑设备的操作压力，操作人员暴露的频率，释放源平均个数和点燃概率等因数，综合确定可燃物质释放等级、频率及相关设备的释放孔径，进而确立危险区域半径。

采用美标API505及API500在危险区域划分过程中属于定性的分析，针对不同场所及设施进行分类，在应用的过程中，可以根据具体的项目情况从标准中找出对应的推荐图例，使用过程较为方便。最终完成的爆炸危险区域划分图上应包含有相关标准里的典型推荐图例。

国际电工委员会（IEC）同样可以根据具体的项目情况从标准中找出对应的推荐图例，但其按各级释放源及通风状况来将危险区等级划分为0区、1区、2区。而美国国家电气规范（NEC）标准没有0区，所以在下表中，Ⅰ级1区相当于IEC等国家的0区和1区。IEC60079-10与NEC两套规范中对于爆炸性气体危险区域的划分的对应关系见表1。

下面以输送原油或伴生气的泵为例，泵的安装高度为0.6m，介质操作压力为5MPa，进行对比。

危险源识别：泵的释放源一般来自泵体的密封以及与之相连接的部分，通常包括密封处、通风口、排放系统，阀门、管线连接法兰和过滤器；释放等级和流体类型：上述的释放源通常看作是二级释放源，因为类似于法兰损坏、过滤器打开及操作阀门和排放系统的情况通常是不经常发生的；爆炸危险区域划分：

IP15标准在确定危险区半径时，先要计算以下相关参数确定LEVEL等级值。根据不同LEVEL等级，确定适当的释放源孔径尺寸，进而查表确定危险区半径R1和R2，R1是危险区半径，R2是相对地面影响的危险区半径。

(1)确定Pocc值，即出现概率，人员暴露在至少一个潜在释放源的概率，以每年365天x24小时=8760小时为基数，每人每年总工作小时最大值为48周x40小时=1920小时，则Pocc最大值为1920/8760=0.22。

(2)确定Nrange值，即二级释放源个数平均值。一般油气处理区域属于多种释放源区域，法兰、阀门、放空口和排放口

等位置都有可

能成为释放源。多种释放源区域Nrange=30。

(3)确定Exp值，即暴露概率，Exp=PoccxNrange

(4)确定Pign值，即点燃概率平均值。一般2类危险区中的电仪设备属于可控点火源，Pign=0.003。

确定释放孔径：IP标准针对不同释放等级的密封类型有不同的推荐释放孔径，释放孔径的大小直接影响危险区范围的大小。对于LEVELⅠ释放频率等级，通常泵类释放孔径取2mm，压缩机取1mm，法兰取0.6mm，阀门取0.1mm，其他设备孔径可以参考以往经验数据或者借助故障树分析等技术手段确定。

确定危险区半径，在完成上述计算得出释放孔径后，可以根据不同的操作压力查表C9（a），C9（b）可得：R1=5m，R2=5.5m。爆炸危险区域为：

基于API505标准的推荐做法：

可以看出，采用IP15规范确立的危险区域范围要比采用API505规范确立的危险区域范围小。针对不同的项目，我们要正确的选择规范，合理的进行爆炸危险分区。

3 爆炸危险分区存在问题

由于我国汽车CNG、LNG加气站的场区较小，甚至很多