Venky Viswanathan，铅电气产品测试线，Fauske & Associates, LLC
为什么要划分危险区域?
危险区域分类布置的主要目的是便于选择合适的设备和安装程序，以确保设备能在该环境下安全运行，不会引起火灾或爆炸。
危险区域可以定义为在工业设施中，由于易燃气体、液体、蒸气、粉尘和纤维的存在，在正常和不正常的操作条件下，可能造成爆炸性气氛的位置。
危险区域分类是根据可燃物质存在的类型及其发生概率对环境进行分析和分类的一种方法。
危险区域分类布局通常由工艺和电气工程师团队编制，并得到工厂运营和健康、安全和环境(HSE)专家的支持。
在美国，API RP 500、NEC、NFPA 497、NFPA 499是最常用的。美国的危险区域分类体系是基于危险区域分类的分类和划分体系。
在世界其他地区，IEC 60079和基于同一的标准，如EN 60079，BS EN 60079，AS / NZS 60079等更为普遍。IEC 60079基于危险区域分类区域系统。
美国标准API RP 505也基于区域系统。
本文不涉及易燃纤维引起的危险区域。
历史的角度
危险区分类的起源可以追溯到工业革命时期的煤矿开采。困在煤里的甲烷(沼气)在开采过程中释放出来。甲烷是一种可燃气体，很容易被矿工携带的火炬点燃，造成重大火灾危险，有时会引起煤尘着火，造成重大事故。
作为安全预防措施，一个人包裹在湿毯子中并在远端带有火烈灼热的灯泡携带长杆进入矿井前进入了换档。如果存在，意图是点燃甲烷云，“安全官”将被湿毯子保存（希望）。然而，由湿橡皮布保存依赖于甲烷的体积。理由是这种方法会拯救许多其他生命。
随着汉弗莱·戴维(Humphry Davy)在1815年左右发明的安全灯等发明，安全性得到了改善。随后出现了更安全的装置，比如电池驱动的灯。
在美国，危险区域的概念最早是在1923年版的国家电气规范(NEC)中提出的。在当前版本中，第五章(特殊占用)描述了危险区域。
火三角形
火可以定义为一个快速的氧化过程(一种化学反应)，释放热、光和声音。
为了启动火灾，需要三个组件，这些组件通常表示为火灾三角形的边。火焰可以通过消除三角形中显示的三个组件中的任何一个来扑灭。
三种组件中的每一个的定义如下所述：
燃料- - - - - -在正确的条件下会燃烧的东西
热-会使燃料点燃的引火源
氧-需要维持火势
火力四面体
最近，第四个组件被添加到火灾三角形中，产生了一个火灾四面体。第四种成分称为“不受抑制的化学链式反应”。
“不受抑制的化学链式反应”为燃料提供了热的“正反馈”，以产生在火焰中消耗的气态/蒸汽形式。换句话说化学连锁反应提供维持火灾所需的热量。火力四面体有助于使用“清洁剂”来说明火灾抑制的好处。清洁剂通过中断燃烧的化学链反应有助于灭火。
类和区域系统
类别系统和区域系统总结如下表:
笔记
1.类和区域系统之间没有直接相关性。该表呈现了近似比较，以说明两个系统之间的相似性/差异。有关定义和详细信息，请参阅适用标准。
温度类
温度等级可以定义为外壳任何部分在任何条件下的最高表面温度。该温度应小于该区域内气体的自动点火温度(AIT)。其原理是，如果外壳的表面温度低于AIT，则不满足完成火三角(热)的必要条件，从而防止气体着火。
温度等级定义如下表所示:
气体组
鉴于工业中遇到的气体和蒸汽数量，鉴于工业中遇到的气体和蒸汽的数量，鉴于危险区域分类的目的，鉴于工业中遇到的气体和蒸汽数量，鉴于危险区域分类的目的，鉴于危险区域分类的目的是不实际的，这是味道，颜色，点火温度，爆炸压力等不同的物理和化学性质。因此，作为一种实用的方法，将气体置于组中。在美国和欧洲系统中遵循这种方法。
危险区域设备
诸如断路器，开关，接触器等的设备，可导致电弧和发光的封装在防爆壳体中。有关爆炸防爆设备的定义，请参阅NEC的第100条。
对于I类位置，外壳应足够坚固，能够将电弧/火花或爆炸控制在外壳内部，并应设计得使外壳内部产生的热气在逃离外壳时得到充分冷却。外壳表面温度的升高不应超过规定的温度等级。
对于II类位置，外壳应将灰尘放在内部，并在安全表面温度下操作。外壳内部的存在不太可能，因此内部爆炸的可能性低。与I类安装的额定电路相比，这些外壳可能具有更薄的墙壁。这些外壳的构造称为灰尘点火证明。有关灰尘点火设备的定义，请参阅NEC的第100条。
净化和加压系统
在吹扫系统的情况下，在合适的压力和流速下供应外壳，例如干燥仪器空气或氮气，并且这将降低任何可燃气体或蒸气的浓度，其最初可能最初存在于它的水平不支持爆炸。在启动设备之前清除外壳。
在加压系统的情况下，外壳提供保护性气体，如干燥的仪表空气或氮气，以保持略高于大气压力的压力，这将防止可燃气体或蒸汽或可燃粉尘进入外壳内。
NFPA 496提供了对电气设备进行吹扫和加压的方法的信息。有关净化和加压系统的定义，请参阅NEC第100条。
本质安全系统
本质安全系统通常用于仪器和控制应用。本质安全的系统不会释放电气或热能以引起点火。本质安全系统通常使用Zenner屏障或电流隔离。
ANSI/UL 913提供了本质安全系统的设计，测试和评估的信息。安装要求包含在NEC第504条中。
IEC系统遵循IEC 60079各部分定义的系统。以下是最常用的几种:
- Ex-d(隔爆外壳)
- Ex-e(增加安全)
- Ex-n (Non-Incendive)
- Ex-p(加压)
- 附件(本质安全)
- EX-M（模压封装）
最佳实践
危险区域分类的一些最佳实践如下所述：
- 遵循既定的工程规范，如API, NEC, IEC和PIP等。
- 确保在采购设备前建立危险区域的要求。
- 确保危险区域的分类布局反映了设施的当前状态。
- 每次修改前检查和更新布局。
- 确保新设备的添加不影响现有设备/设施，如果有，采取纠正措施。
- 确保区域分类“云”(可能存在火灾或爆炸危险的三维空间)不侵犯道路、人行道、占用的建筑物、焊接/制造场地等。
- 当在现有设施中引入新的发布源时，执行彻底的审查。
- 确保安装在分类区域的设备符合使用条件。
- 遵循制造商的安装手册、适用的规范和标准。
- 保持正确的文档。
结论
电机、断路器、螺线管等电气设备在正常和非正常情况下都会产生电弧和火花。在有易燃化学品的环境中，如炼油厂或化工厂，这可能导致火灾和/或爆炸。危险区域分类帮助我们识别这些风险，因此我们可以选择适当的额定设备，以确保一个安全可靠的操作设施。
Fauske and Associates LLC拥有对易燃气体、液体、蒸气和粉尘进行危险区域分类研究所需的专业知识、经验和能力。请联系Venky Viswanathan，venky.viswanathan@westinghouse.com．
