SY/T 6671-2017 石油设施电气设备场所ⅰ级0区、1区和2区的分类

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  • 油气开采设施电气系统,DavidN.Bishop 危险区域中的电动仪表,Ernest,C.Magison NFPAll) NFPA30易燃与可燃性液体规范 NFPA37固定式内燃机和燃气透平使用标准 NFPA54燃料气规范 NFPA69防爆系统 NFPA70美国国家电气规范 NFPA70B电气设备维护推荐作法 NFPA70E雇员工作场所电气安全要求 NFPA90A空调和通风系统安装标准 NFPA91空调排气系统材料标准 NFPA325易燃液体、气体和挥发性固体的火灾危险性指南 NFPA496电气设备的吹洗和加压密封标准 NFPA497化工场所电气安装I级危险(分类)区域划分推荐作法 危险区域电气安装,P.J.Schram和M.W.Earley UL12) UL技术报告第58号关于电气设备在易燃气体或油蒸气条件下试验调查 UL913本质安全型和相关设备在I、Ⅱ、Ⅲ级I类区危险区的使用标准

    气体组gasgroups

    本组用于对地上气体的描述,并进一步细分为IC、IB和ⅡIA,即3.1.10.4.2.1至

    土建标准规范范本钻井场所drillingareas

    视为“钻井”。术语“钻井”不包括通过润滑器或油井正实施钢丝绳作业的井,或井上进行抽油设备 安装或拆装的井。

    封闭场所(房间、建筑物或空间)enclosedarea(room,building,orspace) 一个封闭面积大于可能的平面投影面积2/3的三维空间,并有足够的通道容许人员进入。对于 个典型的建筑物,这就要求其墙壁、顶棚和/或地板占其总投影面积大于2/3。

    电气外壳enclosure,electrical

    为了防止人员偶然接触到带电部分和防止设备到机械损害而提供的电气装置的外壳或外罩 外壳同时也可以防止电气设备成为壳外的易燃气体混合物引燃源。

    防爆外壳enclosure,explosionproof

    正常运行时壳体的外表温度不会引

    隔爆外壳enclosure,flameproof

    能够承受住透人到壳体内部的易燃气体混合物在壳体内部的爆炸,同时既不会造成损坏也不 壳体上的接头或结构间隙将壳体外部由一种或多种易燃气体或蒸气组成的爆炸性环境引燃。

    换气(正压通风)的外壳enclosure,purged

    外壳或建筑物供有足够的流量和正压的清洁空气或情性气体,并通过正压连续或非连续的气流, 将最初存在的易燃气体或蒸气的浓度降低到可以接受的安全水平,并保持此安全水平。更多内容参见 ANSI/NFPA496

    易燃液体(I级液体)flammableliquid(ClassIliquid)

    根据NFPA30中指定的试验程序和设备确定的任何闭杯闪点低于37.8℃(100"F)的液体。易燃 (I级)液体被细分为:IA级、IB级和IC级(见NFPA30)。 3.1.24 闪点flashpoint 在液体的表面或所用容器的内部,液体可以释放出足够多的蒸气从而与空气形成易燃气体混合物 时的最低温度,该鉴定的试验程序和设备要符合NFPA30的要求。 3.1.25 地板面积floorarea

    逸散fugitiveemissions

    易燃气体和蒸气的连续释放,但相对于设备故障所引起的释放来讲比较小。在封闭系统的正常操 作过程中,这种释放可来自诸如泵的轴封、阀门密封和法兰垫片等部件处(见附录B,API4589和 NFPA30)

    释放等级grade of rel

    可燃(易燃)气体混合物ignitable(flammable)mixture 气体一空气混合物,可以被明火、电弧或电火花引燃,或被高于或等于其引燃温度的 度引燃,见3.1.21“易燃(爆炸)极限”。

    由相互关联的本质安全设备、关联设备和相互连接的电缆组成的系统,可用于危险分类场所 流部件为本质安全电路。一个本质安全系统可能包括不止一个的本质安全回路。

    在UL913规定的试验条件下,任何火花或热效应都不能将易燃或可燃物质混合物引燃的 回路。 3.1.36 本质安全设备intrinsicallysafeapparatus 内部所有电路都是本质安全的设备。 3.1.37 场所location 在本标准中,所指的对象是指区域、空间和场所。这些术语应被视为是可以互换的,都是指一个 三维的空间。

    在UL913规定的试验条件下,任何火花或热效应都不能将易燃或可燃物质混合物引 路

    对于空气中所有浓度的试验气体或蒸气,在特定的条件下,当内部的混合物被引燃,火焰不 25mm(984mils)长的结合面将外部的气体混合物引燃,此时试验装置内部气室两部分结合面 最大间距

    的最人间距。 3.1.39 最小引燃电流minimumignitioncurrent(MIC) 在特定的火花试验装置和特定的条件下,可以引燃最易引燃混合物的电流。 3.1.40 最小引燃电流比minimumignitioncurrentratio(MICratio) 引燃易燃气体或蒸气混合物感应电火花放电所需的最小电流除以同样条件下引燃甲烷感应电火花 放电所需最小电流得到的比值。 3.1.41 最小引燃能量(MIE)minimumignitionenergy(MIE) 引燃易燃气体或蒸气混合物所需要的、来自电容火花放电所产生的最小能量(NFPA)。 3.1.42 易燃性薄雾mist,flammable

    易燃性薄雾mist.flammable

    生产场所productionareas

    易燃性石油气体和挥发性液体生产、处理(如加压)、储存、输送(如泵送)或其他在 设施之前进行处理的场所。

    有保护的受火容器protectedfiredvessel

    装有可防止空气进人和排放废气成为引燃源等保护装置(如阻火器、烟超温停车、带有安全 的强制排风燃烧器和火花消除器等)的受火容器,

    释放源release,sourceof

    蒸气压vaporpressure

    在大气压下,能阻止大量气体或蒸气透过的屏

    大气压下,能阻止大量气体或蒸气透过的屏障。

    钢丝绳作业区域wirelineworkarea

    通过润滑器对油井实施钢丝绳作业的井口区域。

    寸油井实施钢丝绳作业的

    4着火和爆炸的基本条件

    电气装置发生着火或爆炸必需的三个基本条件: a)必须有易燃气体或蒸气存在。在对某一特定场所进行分类时,易燃气体或蒸气存在的可能性 是确定场所等级的重大因素。做出的结论主要基于(1)在正常条件下,或(2)在非正常条 件下(包括设备发生故障时)是否有易燃混合物存在。 b)气体或蒸气必须按照产生易燃或可引燃混合物所要求的比例与空气或氧气混合。这一条件对 于确定分类场所的等级和范围是非常重要的。对于可能释放出的物质的数量、物理性质、操 作压力以及气体或蒸气散发到大气中的自然趋势等,都宜进行考虑。 c)混合物必须被引燃。在进行场所分类时,电气设施运行的能级或温度以至于引燃发生,应被 视为潜在引燃源。

    5易燃、可燃液体、气体和蒸气

    石油设施所处理的物质包含易燃 对电气设备场所分类时,对存在的所有可燃液

    有关特殊的可燃液体、易燃气体和挥发性固体的性质,见NFPA325。易燃和可燃液体的挥发 性是不同的,在NFPA30中给予了规定。易燃(I级)液体,如汽油,定义为任何闭杯闪点低于 37.8℃(100F)和蒸气压力不超过276kPa(40psia)的液体。可燃(Ⅱ级和Ⅲ级)液体定义为闭杯 闪点高于或等于37.8℃(100F)的液体,如煤油和柴油燃料,其中,Ⅱ级液体是闪点高于或等于 37.8℃(100F)且低于60℃(140F)的可燃液体,Ⅲ级液体是闪点高于或等于60℃(140F)的可 燃液体。 注:此处用以区分易燃、可燃液体的“级”,不应同《美国国家电气规范》(NEC)中对可燃或爆炸性气体进行区 分的“级”混淆起来。见5.5和第3章中的定义

    5.2.2.1I级液体通常是在温度高于其闪点情况下进行处理,因此可能产生易燃性气体环境。如果问 大气中的释放达到一定数量,则可能会产生大量的蒸气。对于挥发性较高的I级液体来讲更是如此。 在正常温度下,挥发性较低的I级液体释放出蒸气的速度较慢,并且只有在液体表面才会被引燃。但 是,温度升高时,这些较重的液体会释放出大量可扩散的蒸气。即便这些蒸气释放得很快,仍具备扩 散到大气中的自然趋势,正因如此,其浓度会迅速地被稀释到低于燃烧极限的下限。这种趋势会因为 空气的流动而大大地加速。 5.2.2.2在通常的大气温度下,含有易燃液体蒸气的饱和气体密度大于空气。但是,当这些蒸气被充 足的空气稀释成易燃混合物,其密度会接近于周围的空气。

    5.2.3.1对于Ⅱ级液体,其蒸气与空气的混合物被引燃的可能性比较低,这是因为这些液体一般是在低 于其闪点的温度条件下进行处理的。在这种情况下,它们不会产生足够的蒸气,以形成一种可引燃混合 物。当这些液体被加热到其闪点之上时,更多的蒸气就会生成,其被引燃的可能性也会随之增加。 5.2.3.2Ⅱ级液体的蒸气被引燃的概率不如I级液体大。正常情况下,它们的蒸气也不会比I级液体 扩散得更远。一般地,除非靠近释放点,Ⅱ级液体不会产生足够的蒸气,在分类时可不予考虑。

    一般不会产生足够的蒸气量,在分类时可不 加果级液体被加热到其点以上,: 表面释放出易燃范围的蒸气,但其分类场所的范围一般是非常小的,并且是在释放点的附近。

    5.3高挥发性易燃液体

    5.3.1高挥发性液体(HVL),包括诸如丁烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、液化天然气、天然气析 液以及这些成分的混合物等。这些液体在37.8℃(100F)条件下的蒸气压力超过276kPa(40psia)。 5.3.2高挥发性液体在低温下会发生气化(具有较低的闪点)。当其释放到大气时,这些液体会气化, 并产生大量密度超过空气的冷却气体,考虑到受影响区域的范围,尤其是当释放处于或接近地面时, 对HVL的处置需非常谨慎。如果不借助空气促使其扩散,在这样的条件下,较重的气体会沿着地面 扩散很长的距离。当HVL在位置较高处释放,或以很高的速度直接向上释放时,上层空气混合物的 扩散和稀释的速度是比较快的,并且从释放点到LFL浓度存在的地方的距离也是比较小的。

    5.4.1石油设施经常处理轻于空气的天然气(甲烷或甲烷与少量小分子碳氢化合物的混合物)。 5.4.2因为相对密度较小,从开口处释放出的轻于空气的气体通常会迅速地扩散,所以其影响的范围 不如易燃液体的蒸气或重于空气的气体大。露天的大多数电气设施场所的靠近地面处,轻于空气的气 体很少会形成大量的可引燃的混合物;但是,在封闭场所内可引燃的混合物可能聚集。

    引燃能量水平低,以及较高的引燃温度[520°

    5.5美国国家电气规范对大气混合物的分组

    表1IEC装置和NEC气体分组比较

    .1.1场所分类取决于易燃气体或蒸气存在的概率。可能的释放源包括通风口、法兰、控制阀、排放

    6.2.1确定危险区等级的根本因素就是鉴别释放源和确定释放的等级。 6.2.2只有易燃气体或蒸气在空气中出现时,才会存在爆炸性气体环境,所以,应确定有关场所是否 存在易燃物质。一般来讲,这类气体和蒸气(以及易燃液体和固体可能产生的易燃气体和蒸气)是被 装在完全封闭或不完全封闭的设备和管道中,应确定这些设备或管线的何处可能释放易燃气体。 6.2.3每一台工艺设备都宜视为易燃物质的潜在释放源。如果该设备不包含易燃物质,则很明显其周 围不必划为危险(分类)场所。如果该类设备可能含有易燃物质,但不向大气释放,见6.5.9,则同 样不必划为危险场所。 如果已经确定易燃物质可能释放到大气中,那么,应首先确定可能的释放频率和持续时间,然后 根据定义确定释放的等级。一般认为封闭式加工系统中可被打开部位(例如更换过滤器时)在进行场 所分类时也宜视为释放源。通过该方法,各种释放可分别划分为“连续级”、“1级”或“2级”。 释放等级确定之后,应确定影响危险场所等级和范围的释放速率和其他因素(包括通风)。

    存在爆炸性气体环境的可能性主要取决于释放等级和通风,由此识别危险区域。

    6.4.1如果释放源位于场所之外或场所附近,可采取以下适当的措施防止大量的易燃气体或蒸气侵入 场所,如: a)有形阻挡(物)层。 b)保持相对于危险场所的邻近场所正压,以防止危险气体进人。 c)用足够的新鲜空气清洗场所,从而确保空气从可能进入危险气体或蒸气的所有开口逸出。 6.4.2区域范围主要受以下化学和物理参数、易燃物质某些固有特性影响,其他因素则为加工过程特 有。为简化起见,下列参数的作用都假定了其他参数保持不变为前提。 6.4.2.1气体或蒸气释放速率:释放速率越大,区域范围越大。释放速率取决于释放源本身的其他 参数,即: a)释放源的几何形状:这与释放源的物理性质有关,如开口表面形状。 b)释放速率:对于给定的释放源,释放速率会随着释放速度的加快而增大。 在加工设备含有可燃物质的情况下,释放速率与释放源的工艺压力和释放源的几何形状有关 易燃性蒸气释放的速率和扩散的速度决定了易燃气体或蒸气云的大小。气体和蒸气从泄漏处

    以高速流出,将会形成带有空气且自动稀释的锥形喷射。爆炸性气体环境的范围几乎与风速 无关。如果释放以低速度或释放的速度受到固体物阻碍而改变,则释放只有通过风来进行, 并且其稀释程度和扩散的范围将取决于风速。 c)浓度:释放速率随着释放混合物中易燃气体或蒸气浓度的增加而增加。 d)易燃液体的挥发性:易燃液体的挥发性主要与蒸气压和气化热有关。如果蒸气压未知,则沸 点和闪点可作为指导性参数。 如果闪点高于易燃液体相应的最高温度,则爆炸性气体环境就不可能存在。闪点越低,则区域的 范围可能越大。如果易燃物质以薄雾的方式(例如喷雾)释放,则在物料的闪点之下可能形成爆炸性 气体环境。 注1:易燃液体的闪点不是一个精确的物理量,尤其是含混合物的场所。 注2:尽管某些液体(如某些卤代烃)能够形成爆炸性气体环境,但它没有闪点。在这些情况下,宜将对应于爆 炸极限下限的饱和浓度的液体平衡温度与相应液体的最高温度相比较。 e)液体温度:蒸气压力会随着温度的升高而升高,因此,由于蒸发作用释放速率增加。 注:已释放的液体温度可能升高,例如,热表面或温环境。 6.4.2.2爆炸下限(LEL):对于给出的释放体积,爆炸下限(LEL)越低,危险区域的范围将越大。 6.4.2.3通风:随着通风量的增大,危险区域的范围将减小。阻碍通风的障碍物能使危险区域的范围 扩大。另一方面,某些障碍物(如堤坝、墙壁和天花板等)可能限制危险区域的范围。 6.4.2.4释放气体或蒸气的相对密度:如果气体或蒸气明显地轻于空气,则它就趋于向上飘逸。如果 明显地重于空气,则它就趋于沉积于地面。在地面上,区域的水平范围将随着相对密度的增大而增 大,释放源上方的垂直范围将随着相对密度的减小而扩大。 注1:对于实际应用来说,气体或蒸气的相对密度低于0.8则被认为轻于空气。如果相对密度高于1.2,则被认为 重于空气。在上述数值之间的气体或蒸气宜酌情考虑。 注2:经验表明,氨是难以被引燃的,并且在露天释放气体迅速消散,所以可以忽略爆炸性气体环境的范围。 注3:重于空气的气体从地平面之下(如地沟和洼地)进入区域的可能性和轻于空气的气体滞留在高处(如房顶 空间内)的可能性,都需予以考虑,

    6.4.2.5考虑的其他因素

    4.2.6参数影响。上述参数从以下方面影响蒸气或气体的释放速率,因而影响危险场所的范围: a)释放源:液体的散开表面。 在大多数情况下,液体的温度将低于沸点,释放的速率将主要取决于下面的参数: 1)液体温度; 2)在其表面温度下液体的蒸气压力; 3)蒸发表面的尺寸。 b)释放源:液体的瞬间蒸发(如喷射或喷雾)。 因为排放出的液体瞬间蒸发,蒸气的释放速率等于液体的流速,液体的流速取决于如下参数: 1)液体的压力; 2)释放源的几何形状。 如果液体不是瞬间蒸发,因为液滴、液体的喷射和液池可能形成不同的释放源,所以这种情况比 复杂。 c)释放源:气体混合物的泄漏。 气体释放的速率受下列参数的影响: 1)装有气体设备内部的压力; 2)释放源的几何形状

    )释放混合物中易燃气体的浓度。

    )释放混合物中易燃气体的浓度。

    6.5美国国家电气规范准则

    6.5.1.1I 级场所

    I级场所为空气中存在着或可能存在着易燃气体或蒸气,其数量是从形成爆炸或可燃性混合物的 场所,包括以下场所。

    6.5.1.1.1丨级0区场所

    别墅标准规范范本6.5.1.1.2【级1区场所为

    a)在正常运行条件下,可燃浓度的易燃气体或蒸气的浓度可能存在。 b)因为修理、维护或泄漏,易燃气体或蒸气达到引燃浓度的情况会经常存在。 c)在操作或生产过程中,设备的故障或误操作的性质可能导致达到引燃浓度的易燃气体或蒸气 的释放,同时也会导致电气设备以某种模式故障而成为引燃源。 d)I级0区的毗邻区域,没有来自清洁空气的正压通风,以及没有有效防止通风故障(故障) 的措施,使得0区内达到可燃浓度的蒸气可能扩散过来。 注1:正常运行是指工厂设备在其设计参数范围之内运行的情况。易燃物质微小释放可能属于正常运行的范围。 微小释放包括泵上的机械外壳释放的情况。导致维修或停机的故障(如泵的密封和法兰垫片故障以及事故 导致的溢出等),不能视为正运行。 注2:需要紧急维修或停机的故障(如泵的密封和法兰垫片故障以及事故导致的溢出等),不应视为正常运行的 部分。 I级1区通常包括的场所:对挥发性易燃液体或液化易燃气体进行容器间转输的场所;通风不足 易燃气体或挥发性易燃液体泵房;制冷和冷冻设备的内部场所,在此类设备中挥发性易燃材料是 存在常压或易裂容器中的;以及在正常运行条件下,易燃气体或蒸气可能达到引燃浓度,但没有划 0区中的其他场所

    a)在正常运行条件下,可燃浓度的易燃气体或蒸气不可能存在。如果它们确实存在,也仅发生 在一个非常短的时间内。 b)对挥发性易燃液体、易燃气体或蒸气进行处理、加工或使用的场所,在正常情况下,这些液 体、气体或蒸气是被封闭在密闭系统中的密闭容器内,只有当容器或系统意外破裂或发生故 障时,或这些设备在非正常的操作条件下,才会发生逸出。 c)正常情况下通过机械式正压通风阻止易燃气体或蒸气达到可引燃浓度,但是,当通风设备发 生故障或非正常运行时,会使得情况变得危险。

    d)毗邻I级1区场所,如果没有来自清洁空气的正压通风,以及没有提供有效防止通风故障的 措施,1区内达到可燃浓度的蒸气可能会扩散过来。 2区通常包括使用挥发性易燃气体或蒸气的区域。但是,这些区域只是在发生事故或在某种非正 常运行的条件下才是危险的。

    6.5.2I级0区注意事项

    5.5.3I级丨区注意事项

    衣度的易燃气体或蒸气可能连续或长时间存在的 的储罐内部钙镁磷肥标准,应划为0区。

    6.5.3.11区场所包括在正常情况下可能出现达到可引燃浓度的易燃气体或蒸气的区域。例如,与1 区通风口直接相连的区域,如图16所示的顶部通风口情况,因为有易燃气体存在,正常要求划为1 区。但是,“正常”并不意味着所有方面都工作正常的情况。例如,工艺可能非常灵敏,要求放空阀 频繁开启,这应视为是正常的。如果这些阀门会向大气中释放出易燃液体或气体,则毗邻释放点的区 域应划为1区。然而,如果放空阀在通常情况下很少开闭,则不应视为正常。本标准中的正常条件同 样涵盖经常发生的例行作业,如打开刮板筒安装或拆除刮板就属于正常条件。 6.5.3.2有些情况下,可能必须经常进行维护和修理。当这些情况被视为正常时,如果维护和修理会 导致大量易燃液体或气体的释放,则这些场所宜被划分为1区。然而,如果很少需要维护和修理,则 这样的工作应被视为非正常。 6.5.3.31区分类同样适用于正常情况下介于0区和2区之间的“过渡区”。显然,易燃气体或蒸气不 会只存在于一条假想界线的一侧,而另外一侧绝对不会出现。在易燃气体或蒸气可能连续存在或长时 间存在的区域间,宜有一个1区的“过渡区”。但是,可以使用气密性的屏障来阻止气体或蒸气的扩 散。在这样的条件下,就不会有过渡区,屏障的另外一侧也无需分类。同样,如同在6.5.1.1.3所讨论 的,如果采取有效的安全措施防止通风故障,利用引自清洁空气源的充分正压通风,就能消除这一过 渡区。 6.5.3.4 当一个封闭区域“在整个的封闭范围之内”被划为0区时,邻近的非气密的墙壁以及其他的 开口(如孔洞、门窗)应被划为1区的过渡区。如果没有第8章至第14章中建议的过渡区,1区范 围的宜按照如下方法确定: a)当0区围绕着某一特殊设备时,则0区至1区边界的距离与该设备到0区边界的距离相同。 b)当某个封闭区域被划为0区时, 开 3m(10f)的区域为1区

    6.5.4.12区场所是指只有在非正常的条件下,才可能存在易燃气体或蒸气的区域。例如在某一个充 分通风的区域,装有机械轴封的工艺泵,只有在非正常条件下才可能释放出易燃气体或蒸气。在这种 情况下,不存在1区。只有在密封泄漏时,才会释放气体或蒸气,这属非正常情况,因此,泵周围的 区域应被划为2区。 6.5.4.2石油处理设备不会经常发生故障,而且,NEC对于2区场所内电气安装的要求,也允许当电 气设备发生故障时有引燃源存在。这也不是经常发生的情况,例如,假定电气和石油处理设备故障率 均为1次/8000h(1次/年),则两种设备在同一个小时内发生故障的概率只有1/64000000。而且这 些假定的故障率被故意夸大了,因为通常每次故障持续的时间都不超过1h。从实际出发考虑,同时 发生故障的概率是非常微小的。因此,这类区域划为2区(相对于1区)通常证明是合理的。 6.5.4.3一般情况下1区和非划分区域之间存在的“过渡区”也可划分为2区显然是燃气体或

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